输电线路视频监控技术发展综述

输电线路视频监控技术发展综述

周洪涛

国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司 红山输电工区 内蒙古赤峰市 024000

摘要:为了提高输电线路的可靠性，视频监控技术越来越多地应用于输电线路的检测中。视频监控使巡检人员能够在监控中心掌握输电线路的运行状态。为了减少视频数据的传输，视频监控中还加入了相关的识别算法，将不同于背景模型图像的图像上传到服务器，增强了视频监控的可用性。随着5G技术的发展和图像识别技术的应用，输电线路的视频监控和智能识别将为输电线路的运行提供更多的技术支持。

关键词:巡检；传输线；视频监控；运行状态；识别算法

1视频监控技术的发展

自视频监控出现以来，视频监控技术经历了三个阶段[6-7]:模拟视频监控系统、数字视频监控系统和网络视频监控系统。

模拟视频监控系统:现阶段以录像机(VCR)为代表，视频同轴电缆为传输介质，VCR存储视频后在监视器上显示。这种模拟传输方式基本不涉及网络，但是每个安装点都需要铺设视频同轴电缆，容易受到外力破坏，维护成本高，而且录像带不能长时间录制，不便于存放，卡带的存放对环境要求高[8-9]。

数字视频监控系统:这一阶段主要以数字硬盘录像机(DVR)为代表，与模拟视频监控系统相比，主要区别在于数字视频监控系统增加了视频图像压缩模块，并将压缩后的文件通过网络传输到监控点，使数字监控系统的图像更加清晰，此外，它还支持有限的IP网络访问，这一功能使用户可以在局域网内的不同设备上观看监控点。

网络视频监控系统:此阶段主要基于IP网络，前置摄像头采集并压缩图像后，通过网络将图像传输到web服务器端，当用户需要观看图像时，可以打开相应的应用程序，输入设备号观看实时视频。这样，远程用户可以不受地理限制地观察监控点[10]。由于无线网络，这种方法不需要电缆铺设和维护，可以节省大量成本。

图1是显示每个阶段视频监控市场份额的条形图[11]。

2输电线路视频监控的研究现状

据统计，输电线路状态检修后，输电线路的检修周期将延长2 ~ 3年，一般来说，一次检修的成本可以抵消监控系统的成本。

由于我国工业化和信息化发展较晚，输电线路状态监测主要借鉴国外监测经验。在早期，输电线路的主要维护方法是计划维护，计划维护的后果是用户频繁停电，给人们的生活带来很大不便。2009年，国家电网公司在“UHV传输技术国际会议”上提出了“强智能电网计划”，其核心技术是对关键设备进行实时监控。2016年3月，国家电网公司提出架空输电线路“三跨”重大反事故措施要求，两塔之间会发生输电线路弧垂，当两塔相距较远时，输电线路受力变大，故障概率变大，“三跨”是指跨越高速铁路、公路和重要输电通道的输电线路，这些区段大多以塔间输电线路过长为特征。

2019年，国家电网公司提出“泛在电力”。

物联网建设纲要，泛在电力物联网连接电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备、人与物，生成共享数据，为用户、电网、发电、供应商、政府和社会服务。输电线路视频监控是泛在电力物联网的重要组成部分，它将输电线路运行状态的数据实时反馈给工作人员。

3输电线路视频监控系统的组成

输电线路视频监控系统以输电线路为主要监控点，主要由前端图像采集、无线传输和后台监控中心三部分组成。

3.1前端设备

前端设备主要包括高清摄像头、4G传输模块、图片压缩模块、太阳能供电模块等。它的主要功能是根据系统的设置和运行模式，向工作人员提供现场实时视频，并传输到中央服务器。

。263、h。。264，因为其视频质量高，编码效率高，网络适应性强，容错机制强。

普通高清摄像机是前端设备的重要组成部分，摄像机使用焦距成像，焦距越长，拍摄范围越窄，拍摄距离越长，反之，拍摄范围越宽，拍摄距离越短。

目前市面上的夜视摄像头有两种，一种是直接安装红外发射器，一种是安装夜视摄像头，在前者中，摄像头可以通过安装红外发射器来捕捉夜间的画面，摄像头捕捉画面的原理是物体将太阳光反射到摄像头上，摄像头捕捉物体的画面，在夜间，这个红外发射器相当于光源，让物体将光源反射到摄像头上。后者是在普通相机旁边放置一个光敏电阻，当光敏电阻感受不到光源时，夜视相机开始工作，夜视相机分为激光夜视装置和高清夜视装置。

陈大明等[20]介绍了激光夜视、红外热像和高清夜视三种夜视产品，并将激光夜视应用于视频监控，满足铁路的要求。何鑫[21]通过摄像头抓拍，将夜视技术分为主动夜视技术和被动夜视技术，并将激光夜视设备应用于高速公路，真正将监控扩展到全天候。

3.2传输模式

传输方式主要有3G/4G数据流量传输和无线模拟微波传输。

与传统新增模块相比，3G/4G传输模块可以将摄像头拍摄到的图片以流量的形式从架空线传输到地面接收页面，因此带3G/4G模块的前端设备相当于一部手动控制的智能手机。文献[2]~[4]使用3G模块作为传输方式，成为2014年3G和4G的分水岭，之后4G作为主要传输媒介，由于拍摄的图片至少有上百万像素，4G在传输速度上比3G快10倍以上，下载速度高达100Mbps，上传速度高达20Mbps。

与3G/4G相比，无线模拟微波传输距离要短得多，一般在2km以内，但也有自己的优势，也可以在沙漠中无信号传输信号，中继站可以在无信号的长距离区域进行信号传输。

黄[25]将无线传输技术分为微波、短波、光波、蓝牙等，并介绍了微波和基于移动运营商的网络(2G、3G、4G)的优缺点，微波可以在信号不覆盖的区域传输数据，但其缺点是传输距离太短，而2G、3G、4G网络可以长距离传输数据。武利平[26]详细介绍了微波检测的原理、嵌入式硬件架构和基于微波的软件设计。

3.3远程监控中心

网络视频服务中心采用数字安全一体机，主要功能是存储前置摄像头拍摄的图片和视频。工作人员需要查看时只需登录相应的网页或指定的APP，每个前端设备都有相应的ID号供工作人员查询，此外，控制中心还可以控制前端PTZ旋转，从各个角度捕捉监控点的输电线路图片。

4关键技术发展趋势分析

4.1 前端技术的发展趋势

视频监控在其他领域得到了广泛的应用，在视频采集、视频压缩、太阳能供电等技术方面做了大量的研究。然而，前端的功耗、电源和体积仍需进一步研究。能否通过采取相关技术手段继续降低视频采集和压缩的功耗，同时考虑到最大雨天和电池容量不变，能否降低前端电池的体积，从而降低前端的体积？在供电方面，由于监测点是输电线路，可以通过输电线路获得感应电能，同时可以提高电能的利用率。

4.2 传输技术的发展趋势

目前主要的数据传输方式是4G，信号覆盖不够的地方使用无线模拟微波。但是中继站需要安装在远距离没有信号的地方，安装成本高，信号容易受到干扰，需要定期维护，无线模拟微波在现有条件下可以说是束手无策。随着5G技术的发展，信号传输速度和信号覆盖范围将得到前所未有的提高，5G技术在输电线路视频监控中的应用将大大降低信号传输成本。

4.3 关键识别算法的发展趋势

在与图像识别技术相关的算法方面，国内外专家学者对识别算法做了大量的研究，识别算法种类繁多，在其他方面方兴未艾，但在输电线路方面的研究很少。

一方面，现有的图像识别技术更多的是针对某一类图像，缺乏识别的普适性。一种算法不能直接应用于输电线路的视频监控，但多种算法应该同时应用于输电线路的视频监控。另一方面，要考虑输电线路环境下基于输电线路的图像识别，如对风筝、塔吊、鸟类等对输电线路有潜在威胁的物体的识别，以提高输电线路视频监控和识别的效率，同时也可以结合输电线路的地理环境预测可能出现的情况，添加相应的识别算法。

参考文献:

［1］仝卫国，苑津莎，李宝树．图像处理技术在直升机巡检输电线路中的应用综述［J］．电网技术，2010，34(12):204－208．

［2］王晓希．特高压输电线路状态监测技术的应用［J］．电网技术，2007(22):7－11．

［3］曹阳，黄俊，王雅文．超高压输电线路视频监控设计［J］．数字通信，2013(5):92－94．

［4］张振华．高压电力线路在线视频监控系统工程应用及实践［J］．电力系统保护与控制，2013(16):155－159．

［5］易辉，熊幼京，周刚，等．架空输电线路鸟害故障分析及对策［J］．电网技术，2008(20):95－100．