变电站视频监控技术应用

王崇亮，刘见华

(1.云南文山电力股份有限公司，云南 文山 663000;2.云南瑞攀科技有限公司，昆明 650051)

0 前言

目前变电站视频监控系统能够支持相关人员远程及时、直观的了解变电站现场情况。但出现设备异常动作不会自动提醒或报警，主要依靠对视频数据进行分析和判断，易出现监控疏漏。如果能对视频数据中出现的异常信息按照预设条件进行系统后台的实时分析，发现异常情况自动报警，将减少监控工作量，本文从视频分析的技术原理、应用等方面进行了深入分析及研究。

1 视频分析技术原理

视频分析技术是一种使用计算机图像视觉分析技术，是仿生学和人工智能的一个分支。通过设计定计算机程序算法，将摄像机获取视频数据的背景和目标分离，进而分析、跟踪视野范围内的目标的特定行为，当发现存在符合某种规则的行为发生时，自动向监控系统发出提示信号(如声光报警)，通知监控人员进行干预［1］。

视频分析技术中，首先是需要对摄像机提供的视频信息源进行采样。根据分析的精度和分析服务器的处理能力，可以在每秒视频数据中采取4、8、12、24 个样张，进行图像的识别和比对。采样频率越高，分析样本越多，精度越高，对分析服务器的运算压力也就越大。对高速运动的监视目标通常要求采用较高的采样频率，否则容易出现采集样张数量不足以支撑分析，目标物体就已经移动出视野范围，导致报警遗漏［2］。在实际应用过程中，可以根据监视目标变化速度大小，选择合适的采样频率。

采集到视频样张后，需要对图像数据预处理、分析和识别。图像预处理包括消除噪声、失真校正、图像格式转化等，更好的支撑图像特征提取。常用的处理方法有灰度变化、二值化、图像滤波等。经过预处理的图像数据，很好的将复杂背景和识别目标区分开，提取出每个图像的特征。将提取到特征值与系统中预先存在的模型进行比对和模型匹配［3］。经过预定算法的比对算法，将比对结果作为报警信息的支撑。目前主要的视频分析设备，根据视频数据源的分辨率的大小，通常能支持4 路、8 路、16 路视频数据的同时分析。

2 变电站视频监控需求分析

实现一个变电站需要安装多路视频摄像机。根据变电站的管理要求，选取了两座110 kV 无人值守变电站作为试点，进行现场调研分析。经过分析，确定针对的变电站视频监控方面需要自动分析功能主要有四类:

1)110 kV 断路器分合等设备动作报警。由于断路器分合时，视频监控系统可以监视到断路器的“分”“合”观察窗口的变化，提供对应报警提示。

2)人员非法进入报警。

3)物品遗留、违规堆放报警。

4)物品挪动。

3 变电站视频监控系统技术

变电站视频监控技术特点为:数据量大，实时性要求高，方便远程调用。针对变电站视频监控系统的特点和实时分析应用需求，研究并搭建了变电站集控中心视频监控智能分析及预警系统架构，具体系统架构如图1 所示。

在变电站内各需要监控位置安装高清摄像机，通过视频线将采集到的实时视频数据传输送到安装在变电站主控室的硬盘录像机。硬盘录像机对各视频摄像机信息进行存储和管理。在变电站主控室安装1 000 M 网络交换机，通过超五类双绞线实现硬盘录像机和智能视频分析服务器连接。通过网络设置，实现视频分析服务器的互访，分析服务器可以实时获取到硬盘录像机输出视频数字信号进行分析。分析结果可以在变电站本地进行声、光报警。同时，将通过网络传输到变电站监控中心的远端管理主机。远端管理主机将报警信号通过声、光报警装置通知相关人员。在系统总体架构中，变电站硬盘录像机、视频分析服务器和监控中心的管理主机可以相互访问和数据传输［4］。同时，在变电站的交换机预留网络接口，方便管理人员使用便携电脑在变电站接入进行系统的管理和调试。

图1 系统总体架构图

根据搭建的系统架构，开展了以下技术研究:

1)海量数据存储采取本地化存储策略，将每个变电站的视频监控数据存储在变电主控室内，在监控中心需要查看时，再进行远程调用对应摄像机的实时数据或硬盘录像机的录像数据［5］。

2)就地实时分析将视频分析服务器部署在变电站内，利用站内局域网络实现与硬盘录像机的数据实时获取和数据分析，降低网络传输延时带来的影响。

3)系统远程管理技术研究，视频分析服务器提供远程操控接口，针对报警信息设置、防区设置、撤销等操作可以在监控中心进行远程操作，方便监控系统的远程管理和日常运维。

4 结束语

视频分析技术，在无人值守变电站应用，将运行维护人员从重复的人为视频监控过程中解放出来，为变电站运行管理提供更好的支撑。随着技术的进一步发展成熟，加强对光照、画面像素高频变化导致系统误报的进一步研究，提高变电站视频监控的技术应用，在电力系统自动化中将会有更大的应用前景。

［1］周政，刘俊义.视频内容分析技术［J］.计算机工程与设，计2008.04.

［2］杨谦，张晓.变电站图像监控系统技术的应用研究［J］.机电信息，2011 年24 期.

［3］龚声蓉，刘纯平.复杂场景下图像与视频分析［M］.人民邮电出版社，2013.09:27－130.

［4］雷玉堂.安防＆ 智能化:视频监控系统智能化实现方案［M］.电子工业出版社，2013.01:103－106.

［5］西刹子.安防天下:智能网络视频监控技术详解与实践［M］.清华大学出版社，2010.02:297－300.