智能监控系统在变电站运行管理中的应用
发布日期：2016-03-10 来源：《上海设备管理》
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近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有长足的发展。我国网络视频监控系统的数字化发展过程大致经历了三个阶段：本地模拟监控系统；基于PC机的多媒体数字监控系统；远距离、高清晰、同步传输多路视频和音频信号。随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，为计算机视觉技术的发展铺平了道路。
视频的智能化是在图像间建立映射关系，让计算机通过对图像的分析、处理来理解视频中所包含的内容。拥有智能分析功能的监控系统大大有别于普通的系统，智能分析系统就如同监控系统的大脑，它可以识别不同的物品，分析不同的行为，自动发现异常情况，并采取最有效的方式报警。通过智能分析可以对危险的发生防范于未然，而非仅仅在事后对录像进行查证。视频分析还可以降低因人员疏忽或离开错过重要的监控事件，可避免产生严重的安全事故，也避免安全监控人员为大量视频数据所累。
本文所述的智能监控系统，基于计算机、图像处理分析和通信技术，将视频监控采集的图像及数据结合起来分析，可以有效诊断出入站人员身份的合格性、站内工作的正确性以及站内设备的运行工况，将该系统直接应用于变电站，取得良好的预期效果。
一、系统拓扑设计
为实现智能图像监控系统的远程和本地监控，需要在监控中心部署3G路由器，实现网络的互联，同时集中监控平台作为1个总平台，集成了在线监测系统图像监控和移动侦测智能报警系统。
如图1所示，系统主要模块实现功能如下。
实时视频监控模块：通过客户端和浏览器可以实时掌握变电站现场的一切情况，对所辖区域的任一摄像机进行控制，实现遥控云台的光学聚焦，并对摄像机的预置位置和巡航进行设置，控制其具有唯一性和权限性，同一时间只允许一个高权限用户操作。
1、智能视频分析模块 通过智能视频设备，支持穿越警戒面检测、进入离开区域、区域入侵检测等应用。针对监视目标进行实时检测并按照用户设置的预案触发报警，发生入侵行为后，系统能对非法目标实现移动跟踪。
2、人脸识别模块 通过人脸抓拍机可以记录下来经过大门的人脸照片。通过人脸检索服务器，可以用已有的人脸照片在之前抓拍到的人脸照片库中检索，获得一组最相似度人脸照片集，经过人工确认后，可以确定某人是否进出过大门。
3、温度在线监测模块 利用红外热成像网络摄像机，实现7×24 h全天侯监控，可以探测电器设备的不良接触、过热的机械部件，从而实现提早预防故障设备。相对于传统手动测温，在线监测具有精度高、实时性高、节省人力、目标区域重点监测等优点。
二、系统特点及功能实现
系统改变了传统视频监控系统只能“监”不能控的被动状态，解决了事后取证难的问题，让监控变得更加主动。相比于传统视频监控，该系统具有更加快速的反应时间以及更加强大的数据检索和分析功能，使得监控能力得到极大的改善，对于提高设备安全运行和治安监控起到很大的作用。智能监控系统主要在以下几方面全面提升了传统视频监控系统的作用。
1、更主动的监控 不仅仅局限于供事后取证，而且能主动实时的对视频进行分析，及时报告可疑事件的发生。
2、更全面的监控 可实现所有接入视频的实时处理，不只限于电视墙上看到的，不遗漏任何一个可疑事件。
3、更持续的监控 实现7×24 h的全天候监控，“机器视觉”代替人眼克服了人力疲惫的局限性。
4、更有效的监控 从大量视频中提取出有用的关键信息，只为用户提供有问题的视频 人机交互监控方式，由其实现可疑行为分析报警，用户只需要对产生告警的视频进行确认和处理。
5、更强大的监控 功能应用多样化，逐步扩充自动识别的行为，可实现更为广泛的应用。
三、现场应用
本文选取上海市青浦区某35kV变电站作为测量对象用以验证该系统的实用有效性。在该变电站主入口及周边主要通道围墙安装智能跟踪球机，划定监控与跟踪区域。当有人员进入设定区域时，系统智能跟踪并进行报警提示，同时对异常情况进行录像和保存。当有移动物体进入移动侦测监控区域时，系统将控制球机对该目标进行持续的跟踪并放大目标，得到更多的目标细节。
系统采用先进的智能图像分析技术，针对开关柜制定作业规则，根据作业性质和内容设定红蓝色区域为警戒区域，布防后工作人员可以在安全范围内正常作业，一旦对非指定作业的开关柜进行操作，系统就会报警提示。同时，在变电站主控室门口安装智能人脸抓拍摄像机，对进入主控室的人员进行人脸抓拍，识别比对，分析进入人员是否已经授权，如果未识别为授权人员则语音报警，并对进入主控室人员进行视频与照片的档案保存记录。主变室内的温度在线监测模块对变压器进行实时测温和数据分析，可以让相关技术人员及时掌握主变的实时温度，一旦主变温度超过设定正常范围，系统将告警并发出预警信号。
四、结语
本文设计的变电站智能监控系统基于计算机视觉、图像分析处理、3G通讯及视频监控等相关技术，功能完备、性能稳定、实用性强，适用于工业生产。通过现场试运行，有效的保障变电站安全运行，减少因误操作或监控者疲劳等造成的失误，针对可能发生的潜在事故进行预警。同时，对已发生的异常情况进行处理和保存，为异常处理提供参考，也便于总结经验，提高管理水平。本文应用中的多个项目案例做到了全国首例，实现了智能变电站的预期目标，可以在全市甚至全国范围内作进一步推广应用。
作者：黄冀华 徐元彬 胡龙生 孙毅 许震欢 上海市电力公司青浦供电公司
