智能監(jiān)控系統(tǒng)在變電站運行管理中的應用
發(fā)布日期：2016-03-10 來源：《上海設備管理》
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近年來，隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術也有長足的發(fā)展。我國網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展過程大致經歷了三個階段：本地模擬監(jiān)控系統(tǒng)；基于PC機的多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)；遠距離、高清晰、同步傳輸多路視頻和音頻信號。隨著計算機處理能力的提高和視頻技術的發(fā)展，人們利用計算機的高速數(shù)據(jù)處理能力進行視頻的采集和處理，利用顯示器的高分辨率實現(xiàn)圖像的多畫面顯示，從而大大提高了圖像質量，為計算機視覺技術的發(fā)展鋪平了道路。
視頻的智能化是在圖像間建立映射關系，讓計算機通過對圖像的分析、處理來理解視頻中所包含的內容。擁有智能分析功能的監(jiān)控系統(tǒng)大大有別于普通的系統(tǒng)，智能分析系統(tǒng)就如同監(jiān)控系統(tǒng)的大腦，它可以識別不同的物品，分析不同的行為，自動發(fā)現(xiàn)異常情況，并采取最有效的方式報警。通過智能分析可以對危險的發(fā)生防范于未然，而非僅僅在事后對錄像進行查證。視頻分析還可以降低因人員疏忽或離開錯過重要的監(jiān)控事件，可避免產生嚴重的安全事故，也避免安全監(jiān)控人員為大量視頻數(shù)據(jù)所累。
本文所述的智能監(jiān)控系統(tǒng)，基于計算機、圖像處理分析和通信技術，將視頻監(jiān)控采集的圖像及數(shù)據(jù)結合起來分析，可以有效診斷出入站人員身份的合格性、站內工作的正確性以及站內設備的運行工況，將該系統(tǒng)直接應用于變電站，取得良好的預期效果。
一、系統(tǒng)拓撲設計
為實現(xiàn)智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)的遠程和本地監(jiān)控，需要在監(jiān)控中心部署3G路由器，實現(xiàn)網絡的互聯(lián)，同時集中監(jiān)控平臺作為1個總平臺，集成了在線監(jiān)測系統(tǒng)圖像監(jiān)控和移動偵測智能報警系統(tǒng)。
如圖1所示，系統(tǒng)主要模塊實現(xiàn)功能如下。
實時視頻監(jiān)控模塊：通過客戶端和瀏覽器可以實時掌握變電站現(xiàn)場的一切情況，對所轄區(qū)域的任一攝像機進行控制，實現(xiàn)遙控云臺的光學聚焦，并對攝像機的預置位置和巡航進行設置，控制其具有唯一性和權限性，同一時間只允許一個高權限用戶操作。
1、智能視頻分析模塊 通過智能視頻設備，支持穿越警戒面檢測、進入離開區(qū)域、區(qū)域入侵檢測等應用。針對監(jiān)視目標進行實時檢測并按照用戶設置的預案觸發(fā)報警，發(fā)生入侵行為后，系統(tǒng)能對非法目標實現(xiàn)移動跟蹤。
2、人臉識別模塊 通過人臉抓拍機可以記錄下來經過大門的人臉照片。通過人臉檢索服務器，可以用已有的人臉照片在之前抓拍到的人臉照片庫中檢索，獲得一組最相似度人臉照片集，經過人工確認后，可以確定某人是否進出過大門。
3、溫度在線監(jiān)測模塊 利用紅外熱成像網絡攝像機，實現(xiàn)7×24 h全天侯監(jiān)控，可以探測電器設備的不良接觸、過熱的機械部件，從而實現(xiàn)提早預防故障設備。相對于傳統(tǒng)手動測溫，在線監(jiān)測具有精度高、實時性高、節(jié)省人力、目標區(qū)域重點監(jiān)測等優(yōu)點。
二、系統(tǒng)特點及功能實現(xiàn)
系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)只能“監(jiān)”不能控的被動狀態(tài)，解決了事后取證難的問題，讓監(jiān)控變得更加主動。相比于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控，該系統(tǒng)具有更加快速的反應時間以及更加強大的數(shù)據(jù)檢索和分析功能，使得監(jiān)控能力得到極大的改善，對于提高設備安全運行和治安監(jiān)控起到很大的作用。智能監(jiān)控系統(tǒng)主要在以下幾方面全面提升了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用。
1、更主動的監(jiān)控 不僅僅局限于供事后取證，而且能主動實時的對視頻進行分析，及時報告可疑事件的發(fā)生。
2、更全面的監(jiān)控 可實現(xiàn)所有接入視頻的實時處理，不只限于電視墻上看到的，不遺漏任何一個可疑事件。
3、更持續(xù)的監(jiān)控 實現(xiàn)7×24 h的全天候監(jiān)控，“機器視覺”代替人眼克服了人力疲憊的局限性。
4、更有效的監(jiān)控 從大量視頻中提取出有用的關鍵信息，只為用戶提供有問題的視頻 人機交互監(jiān)控方式，由其實現(xiàn)可疑行為分析報警，用戶只需要對產生告警的視頻進行確認和處理。
5、更強大的監(jiān)控 功能應用多樣化，逐步擴充自動識別的行為，可實現(xiàn)更為廣泛的應用。
三、現(xiàn)場應用
本文選取上海市青浦區(qū)某35kV變電站作為測量對象用以驗證該系統(tǒng)的實用有效性。在該變電站主入口及周邊主要通道圍墻安裝智能跟蹤球機，劃定監(jiān)控與跟蹤區(qū)域。當有人員進入設定區(qū)域時，系統(tǒng)智能跟蹤并進行報警提示，同時對異常情況進行錄像和保存。當有移動物體進入移動偵測監(jiān)控區(qū)域時，系統(tǒng)將控制球機對該目標進行持續(xù)的跟蹤并放大目標，得到更多的目標細節(jié)。
系統(tǒng)采用先進的智能圖像分析技術，針對開關柜制定作業(yè)規(guī)則，根據(jù)作業(yè)性質和內容設定紅藍色區(qū)域為警戒區(qū)域，布防后工作人員可以在安全范圍內正常作業(yè)，一旦對非指定作業(yè)的開關柜進行操作，系統(tǒng)就會報警提示。同時，在變電站主控室門口安裝智能人臉抓拍攝像機，對進入主控室的人員進行人臉抓拍，識別比對，分析進入人員是否已經授權，如果未識別為授權人員則語音報警，并對進入主控室人員進行視頻與照片的檔案保存記錄。主變室內的溫度在線監(jiān)測模塊對變壓器進行實時測溫和數(shù)據(jù)分析，可以讓相關技術人員及時掌握主變的實時溫度，一旦主變溫度超過設定正常范圍，系統(tǒng)將告警并發(fā)出預警信號。
四、結語
本文設計的變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)基于計算機視覺、圖像分析處理、3G通訊及視頻監(jiān)控等相關技術，功能完備、性能穩(wěn)定、實用性強，適用于工業(yè)生產。通過現(xiàn)場試運行，有效的保障變電站安全運行，減少因誤操作或監(jiān)控者疲勞等造成的失誤，針對可能發(fā)生的潛在事故進行預警。同時，對已發(fā)生的異常情況進行處理和保存，為異常處理提供參考，也便于總結經驗，提高管理水平。本文應用中的多個項目案例做到了全國首例，實現(xiàn)了智能變電站的預期目標，可以在全市甚至全國范圍內作進一步推廣應用。
作者：黃冀華 徐元彬 胡龍生 孫毅 許震歡 上海市電力公司青浦供電公司
