输电线路铁塔防盗监控系统.docx

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输电线路铁塔防盗监控系统

输电线路铁塔防盗监控系统

设

计

方

案

书

（兼容GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO）

深圳市特力康科技有限公司

二〇一〇年四月

一、前言

随着国民经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供电力供应的质量（稳定性、不间断性及伴随服务）要求也越来越高，因此远距离高压输电线路的电网运行的安全性显得尤为重要。

目前影响高压输电线路运行安全的因素主要有以下几个方面：

1、人为外力破坏塔基严重影响输电线路安全。

近年来随着金属材料的上涨，不法分子大量偷盗电力铁塔塔材、斜拉线等设备，导致塔基倒塌，输电中断，严重影响了输电线路的安全。

2、恶劣的冰灾天气严重影响输电安全。

2007年底的冰灾让人们重新认识了覆冰的危害，大量的覆冰导致导线压断、塔基倒塌，严重影响了输电线路的安全。

3、施工现场塔吊、车辆等设备穿越城区架空线路严重影响城区架空线路的危害。

经济的高速发展导致城区施工现场越来越多，塔吊、车辆等超高设备穿越城区架空线路直接导致导线切断，同时高压也会造成车毁人亡的情况，严重影响了输电线路的安全。

4、林区高树成长压线严重影响严重影响输电线路安全；

林区树木随着成长会越来越高，经常会压到穿越林区的导线，导致导线压断或短路，严重影响了输电线路的安全。

5、偏远山区、林区人工巡线困难的线路也是影响输变电线路安全的一个因素；

定期的巡线是保证输电线路安全的一个重要手段，然而穿越偏远山区、林区的线路人工巡线非常困难，无法确定输电线路是否存在安全隐患，也将严重影响了输电线路的安全。

6、塔基周围挖沙石、挖土方破坏塔基的地基也是影响输电线路安全的一个因素；

塔基周围经常有挖沙石、玩土方的情况，一旦接近地基就有可能影响塔基的稳定，也将严重影响了输电线路的安全。

综上所述影响输电线路的安全因素，各超高压输电网局及电力公司迫切需要采取措施监视、防范影响输电线路安全的各种情况发生。

本项目提出的“高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统”，专业针对性很强，主要针对高压输变电线路的森林树成长对线路的威胁、积雪无法巡线的威胁、塔基挖沙的威胁、塔基被盗的威胁，而设计的系统。

“高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统”是基于公网无线GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO的数据通道为传输手段，从而实现对高压输变电线路/塔基情况进行在线实时监测。

同时具备强大的监控中心，既能支持告警实时抓拍图片，也能支持实时视频。

同时通过自身太阳能供电，完成全天候工作，达到实时监控的效果。

这些功能很好地满足了当前的高压输电线路、塔基安全监控实际需求，将使高压输电线路、塔基的安全防护系统建设成为“安全防范无漏洞、安全管理现代化、安全信息数字化”的综合型、高水平的安全防范系统。

提高电力行业高压输电线路的现代化管理水平提供了有力的保障。

二、系统的设计原则

“高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统”设计本着合理、实用、可行、可靠原则，组网简单、扩容方便、标准开放、功能全面，适用于大中型的多点、远程、实时、集中监控系统，实现集散式监控、报警、录像、智能化检索、系统管理及设备在线维护等诸多功能；保证最大限度地发挥用户的资金效用；采用当今先进、成熟的技术设备，力求软硬件系统具备最高的性能价格比；具体概括为以下几个方面：

2.1系统的可靠性、稳定性

系统是建立在GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO通信平台上，设备具备在恶劣环境（狂风、暴雨、冰雪）下持续正常工作的能力，整机可长时间连续工作（≥10000小时）。

2.2系统的安全性

系统采用MD5算法实现与ICP之间的相互认证。

当需要安全的数据传输时，可采用TLS层连接。

采用防火墙技术来保证物理层、链路层及IP层的安全，可根据传输业务类型的不同设定不同安全级别、选择不同的加密算法进行加密，可支持DES，RSA加密算法。

多媒体数据通信采用DRM加密，控制指令及数据通信采用SSL加密。

2.3系统的可操作性

产品操作简单，使用方便，无须记忆复杂的操作方法或指令，在初次安装时进行相关的设置，而全部的初次设置由专业人员完成.

2.4系统的可扩展性

系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩容。

2.5系统的先进性

设备集无线通信、嵌入式系统、图像压缩、DSP等多种先进技术于一身，用户可以通过各种途径查看现场的实时照片，无论用户身处何方，都可以随时随地获取所关切的监控现场信息。

2.6系统的可维护性

设备可以通过授权用户进行远程控制、管理、维护，只需短信就可以配置设备的各种参数，无需人员到基站进行现场设置，节约时间和运输成本。

2.7系统的性价比

该系统比传统有线视频监控成本造价低，技术更先进，功能更强，技术延续性和可升级性更强。

三、系统的设计要求

（1）系统在任何时候都能对输电线路进行有效监视。

（2）系统兼容GPRS/EDGE或CDMA1X/3GEVDO通讯网络，只要有GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO信号的地方均可使用、不用自建、维护通讯网络，通讯距离不受限制。

（3）系统能不停电即可安装，安装地点灵活方便，装置拆卸方便，在该测点不需要监控时可自行安装到其他监控点。

（4）系统采用专业云台恒速球摄像机，具有抗干扰、耐高低温、图像清晰、监控距离远等特点。

（5）系统自身能在低温条件下工作。

（6）室外工作符合防水防雷设计。

（7）塔基监控系统采用太阳能电源供电。

（8）系统可实现预警功能，当有外触发告警时可同时启动摄像机拍照或录像，照片或视频可及时传回中心并存储。

四、系统的工作组成

4.1无线视频监控系统工作原理

摄像头采集到的模拟视频信号，如：

塔基环境、线路、塔下作业图象，送到无线视频终端，经过数字化、视频压缩编码后，通过GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO无线网络、internet网送到视频监控中心，在监控中心上对视频流进行解码，即可看到摄像头拍摄的现场视频画面。

具体为，通过远程数据图像采集器从CCD摄像机采集模拟视频信号，然后把图像数据进行编码和压缩成为数字视频数据。

最后利用GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO无线传输模块将图片及现场数据以IP包的方式发送到图像数据监控服务器。

图像数据监控服务器和图像数据监控客户端分别是装有远程图像监控服务端软件和客户端软件的PC机，它们都连接在互连网络上，由于远程数据图像采集器没有固定的IP地址，所以客户端主动去浏览监控图像和设置监控参数都是通过服务器来中转的。

监控中心通过图像数据监控客户端实时浏览观测各监控点的现场情况，维护监控人员通过从现场发送来的视频、图片、等数据进行分析比对，如出现异常的预警信息，即立刻作出相应的应急处理，以确保高压线路的安全运行。

4.2高压输电线路塔基防盗无线视频监控系统示意图

示意图一

示意图二

五、系统功能特点

5.1系统高稳定性，保证设备正常运转

远程数据图像采集器主机芯片德国进口，所有器件采用工业级、低功耗、高稳定性的ARM嵌入式处理器设计；在软件上使用稳定的、精简的嵌入linux操作系统内核版本和具备写平衡的文件系统，使得系统具备性能稳定、安全可靠的高效特性，满足长时间、不间断工作而免维护的需求。

5.2高清晰数字视频及图片即时获取

在无线EDGE/3G-EVDO传输网络的条件下，能即时获取远端现场高清晰数字视频及图片。

通过视频可以监视：

（1）监视塔基角钢被人为偷盗、破坏的威胁；

（2）监视林区高树成长对高压输变电线路的威胁；

（3）监视冬季林区积雪下，无法人工巡线条件下，高压输变电线路的安全；

（4）监视挖沙对塔基的威胁；

（5）安装塔基高处巡视线路、绝缘子、树木压线、下方偷盗情况。

5.3塔基红外探测外力告警

当有外力告警时，三鉴红外探测器及时探测，上报警情。

5.4远端可拍，近端可控

图像监控客户端连接互联网后，可通过监控服务器的中转实时向远程数据图像采集器发送摄像头变焦、云台角度偏转等指令，对摄像机进行控制。

5.5便捷的供电方式及电源管理功能

远程数据图像采集器采用12V蓄电池供电，一次充电可连续工作3天以上，如果使用太阳能充电系统，可以长期在野外使用。

远程数据图像采集器带有电源管理功能，可以根据需要切断外部摄像头、云台的供电以延长蓄电池的工作时间。

5.6强大的图像监控终端

5.7监控容量大

系统可支持多达上千台的远程数据图像采集器装机容量和上千个客户端用户数量。

一个客户端可同时监控多台远程数据图像采集器，但任一时刻一台远程数据图像采集器只能被一个客户端访问。

5.8用户的权限管理

图像监控客户端对远程数据图像采集器进行访问需要进行用户身份的验证，系统定义了两种用户身份：

管理员用户和普通用户。

管理员用户可以设置修改监控的配置参数，普通用户只能进行图像的浏览。

5.9远程遥控拍摄

图像监控客户端连接互联网后，可通过监控服务器的中转实时向远程数据图像采集器发送摄像头变焦、云台角度偏转等指令，对摄像机进行控制。

六、输电线路塔基图像防盗监控运营成本分析

目前，我公司开发的输电线路塔基图像防盗监控系统采用中国电信公司的CDMA1X/3GEVDO传输图像数据，根据用户的实际需要，可设置报警外触发上传视频录像1-2分钟，也可以通过浏览器看视频方式，根据需要可选流量资费套餐。

根据我们以往的工程经验，结合目前电信公司的数据传输收费标准，针对石家庄供电公司的情况，对于使用图像数据传输业务的运营成本做了如下建议，以供参考：

一、关于采用电信3G视频数据传输与无线网桥传输的对比

（一）电信3G-EVDO/CDMA1X视频数据传输方式

电信目前有一种按流量收取的3G数据业务资费：

若按最高2G流量计算，如浏览视频的话，每分钟视频传输的流量约为1M左右，由此可算出：

1、每天可用流量：

2G×1024M÷30天=68M/天；

2、每天可浏览视频时间为：

68M÷1M/分钟=68分钟；

3、对于每次浏览视频5分钟，每天可看13次，完全可以满足实际需要，倘若发生警情，其中一次也可长时间看并录像。

若此流量可满足视频浏览要求，一套设备每月3G费用需129元，1年费用在1548元，3年费用在4644元。

（二）移动GPRS或EDGE视频数据传输方式

中国移动的GPRS或EDGE是以流量来收费的，关于XX移动GPRS和EDGE的套餐，目前有50元500M，100元2G、200元5G等。

如浏览视频的话，视频画质中等，每秒视频传输的流量约为50KB左右，如浏览图片的话，图片画质中等的情况下，每张图片约为5KB左右。

对于偶尔浏览视频的或每次浏览视频时间很短的情况，我们建议选100元2G每月的套餐较合适，那一年的运营成本为100X12=1200元。

综上所述，我们的方案如下：

1、如果是杆塔监控，因为不用一天24小时总在看，我们设计了报警触发上传视频和手动点击上传视频2种方式，这样就可以选用GPRS/EDGE包流量方式，经济实用；

2、若是要求视频速度快，建议采用CDMA1X/3GEVDO网络，这样浏览清晰、流畅，看完后立即关闭。