一、行業(yè)背景及現(xiàn)狀
隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力體制的深化改革，無(wú)人值守模式已在供電部門(mén)得到大力推廣。無(wú)人值守模式初期，由于缺乏對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的有效管控手段，針對(duì)變電站的盜竊案件時(shí)有發(fā)生，由站內(nèi)帶電設(shè)備引發(fā)的火災(zāi)也屢見(jiàn)不鮮，因此變電站投運(yùn)前都會(huì)部署防火、防盜系統(tǒng)。變電站內(nèi)部署防火、防盜系統(tǒng)后，安保工作依然不容樂(lè)觀，錯(cuò)誤報(bào)警、事件追溯還給相關(guān)人員帶來(lái)了極大的困擾。直至引入了第五遙-"遙視"，以上情況才有所改觀。作為"四遙"的有效補(bǔ)充和完善，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠把變電站內(nèi)的運(yùn)行環(huán)境狀況、設(shè)備外觀狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心，以便中心及時(shí)、直觀地了解現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行視頻核實(shí)，為事故追溯提供回放錄像。隨著智能變電站建設(shè)的推進(jìn)，為了滿足變電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和管理的需求，智能變電站陸續(xù)部署了環(huán)境監(jiān)測(cè)、SF6泄漏報(bào)警、門(mén)禁、空調(diào)通風(fēng)、給排水等系統(tǒng)。
隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)變電站安全管理水平要求越來(lái)越高，在"三集五大"體系建設(shè)中，如何最大限度的挖掘現(xiàn)有輔助系統(tǒng)的潛力、最大程度的節(jié)約成本、提高效率系統(tǒng)，已成為變電站管理中急待解決的問(wèn)題。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)目前是綜合輔助系統(tǒng)的重要組成，引入初期僅實(shí)現(xiàn)視頻復(fù)核功能，應(yīng)用于防火、防盜，有效控制了火災(zāi)、盜竊事件的發(fā)生率，隨后又應(yīng)用于站內(nèi)一、二次設(shè)備的遠(yuǎn)程視頻巡檢，為變電站安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。
在實(shí)現(xiàn)視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控后，電力公司也在綜合監(jiān)控方面作了嘗試，通過(guò)開(kāi)關(guān)量聯(lián)動(dòng)視頻預(yù)置位實(shí)現(xiàn)報(bào)警視頻復(fù)核，站內(nèi)輔助系統(tǒng)間通過(guò)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)燈、開(kāi)門(mén)，部分變電站還通過(guò)CDT規(guī)約實(shí)現(xiàn)了SCADA的視頻聯(lián)動(dòng)。
在數(shù)字化變電站改造過(guò)程中，部分站點(diǎn)也部署了視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、安全警衛(wèi)、消防報(bào)警、門(mén)禁等子系統(tǒng)，只不過(guò)采用系統(tǒng)獨(dú)立、分散監(jiān)控的管理模式。智能變電站試點(diǎn)初期，就對(duì)綜合輔助系統(tǒng)作了明確定義，接入并整合輔助子系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)及系統(tǒng)外的部分智能預(yù)案，初步實(shí)現(xiàn)了部分智能化功能。
二、方案設(shè)計(jì)
本方案圍繞著電力"調(diào)度、運(yùn)檢、安監(jiān)"三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以電力公司實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，提出"環(huán)境、設(shè)備、行為"三個(gè)管理的理念，切實(shí)將新技術(shù)引入電力生產(chǎn)領(lǐng)域，保障電力安全生產(chǎn)，提高管理水平。
安全生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控。生產(chǎn)環(huán)境是電力安全生產(chǎn)的先決條件，系統(tǒng)利用多重防護(hù)、傳感、監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)站域安全防范、環(huán)境監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)及可視化管理。
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控是電力設(shè)備運(yùn)檢的重要組成，系統(tǒng)利用視頻感知及智能分析技術(shù)，解決電力設(shè)備運(yùn)行工況、動(dòng)作狀態(tài)、操作過(guò)程的可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控，輔助運(yùn)維、檢修管理。
安全作業(yè)行為監(jiān)控。安全作業(yè)是電力安全生產(chǎn)的核心要求，安監(jiān)部門(mén)為保障作業(yè)安全，投入了大量的人力為檢修作業(yè)提供安全監(jiān)護(hù)保障。系統(tǒng)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等視頻分析理論，創(chuàng)新性開(kāi)發(fā)了安全帽識(shí)別、紅馬甲識(shí)別、區(qū)域越界分析、安全標(biāo)示識(shí)別、攀高分析、人數(shù)統(tǒng)計(jì)等行為分析算法模型，通過(guò)智能分析，解決作業(yè)行為監(jiān)護(hù)與違章管理的難題。
三、功能設(shè)計(jì)
（一）安全生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控
全景視頻多目標(biāo)跟蹤。目前變電站出入口多采用固定攝像機(jī)監(jiān)控，部分采用了單球跟蹤，這種方式雖然成本較低，但在實(shí)際應(yīng)用中，存在無(wú)法兼顧全景和特寫(xiě)問(wèn)題，漏跟現(xiàn)象非常頻繁，遇到障礙物干擾后也容易停止跟蹤；本系統(tǒng)從管理需求角度出發(fā)，針對(duì)變電站出入口及主通道，推出了"槍球聯(lián)動(dòng)"及"全景跟蹤"。
周界多維立體防護(hù)。傳統(tǒng)的變電站周界防范采用最多的是主動(dòng)紅外對(duì)射報(bào)警探測(cè)器或電子圍欄等單一入侵探測(cè)技術(shù)。本方案利用脈沖圍欄阻擋報(bào)警，結(jié)合高清電子哨兵的多角度高清視頻監(jiān)控、越界智能分析、輔助照明、聲光警戒等功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)體防護(hù)、高壓阻擋、智能分析、聲光報(bào)警、可視化跟蹤的多維度全方位立體防護(hù)。
可視對(duì)講門(mén)禁系統(tǒng)。在變電站大門(mén)或者主控樓門(mén)口通過(guò)部署可視對(duì)講實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻認(rèn)證與電動(dòng)門(mén)控制，輔助無(wú)人值守變電站出入管理。帶卡進(jìn)出變電站時(shí)，可在門(mén)口機(jī)刷卡，權(quán)限認(rèn)證成功后，門(mén)口機(jī)釋放開(kāi)門(mén)指令給輸出模塊，此時(shí)保安可在規(guī)定時(shí)間內(nèi)（時(shí)間參數(shù)可設(shè)），操作門(mén)口機(jī)的前三個(gè)按鍵，分別控制伸縮門(mén)開(kāi)、關(guān)、停動(dòng)作，從而進(jìn)出變電站；未帶卡進(jìn)出變電站時(shí)，可在門(mén)口機(jī)按第四個(gè)按鍵呼叫監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過(guò)視頻及語(yǔ)音對(duì)話核實(shí)身份，身份驗(yàn)證通過(guò)后，遠(yuǎn)程釋放開(kāi)門(mén)指令給輸出模塊，此時(shí)保安可在規(guī)定時(shí)間內(nèi)（時(shí)間參數(shù)可設(shè)），操作門(mén)口機(jī)的前三個(gè)按鍵，分別控制伸縮門(mén)開(kāi)、關(guān)、停動(dòng)作，從而進(jìn)出變電站。
危險(xiǎn)點(diǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警。對(duì)于變電站室外區(qū)域，傳統(tǒng)的接觸式火災(zāi)探測(cè)技術(shù)具有極大局限性，難以應(yīng)用，而利用"火焰識(shí)別"的視頻分析算法，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)點(diǎn)預(yù)警，具有非接觸式探測(cè)特點(diǎn)，不受空間條件的限制，利用室外環(huán)境監(jiān)控?cái)z像機(jī)，采集現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像，通過(guò)視頻專(zhuān)用電纜傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，由監(jiān)控中心后臺(tái)軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像進(jìn)行分析、識(shí)別，如果圖像中某一區(qū)域的灰度變化、閃爍頻率、顏色和運(yùn)動(dòng)模式等參數(shù)符合火焰或煙霧的特有特征，則管理軟件做出火警判別，并發(fā)出火警報(bào)警信號(hào)。
環(huán)境數(shù)據(jù)采集。SF6泄漏報(bào)警系統(tǒng)，在變電站GIS室部署SF6泄漏報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)SF6氣體濃度，防止SF6氣體泄漏造成惡性事故，已成為加強(qiáng)電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理、保證人身安全的一項(xiàng)重要措施。SF6泄漏報(bào)警系統(tǒng)主要由總控單元、檢測(cè)單元、處理單元、報(bào)警顯示單元四部分組成。
站域微環(huán)境監(jiān)測(cè)。溫濕度傳感器。一般情況下電氣設(shè)備對(duì)環(huán)境的溫濕度都有相應(yīng)的要求，特別對(duì)于一些昂貴精密的設(shè)備更是如此。電力行業(yè)中由于溫度過(guò)高過(guò)低引起的元器件失效或環(huán)境濕度過(guò)高引起的漏電事故時(shí)有發(fā)生，所以需對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和控制。
風(fēng)速傳感器。在變電站主控樓的樓頂安裝鳳速傳感器，通過(guò)接口連接至環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元，能把現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速實(shí)時(shí)上傳監(jiān)控中心，監(jiān)控中心能隨時(shí)查閱變電站的風(fēng)速信息，并做出相應(yīng)的處理。
水浸傳感器。在變電站電纜溝安裝稅金傳感器，通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出報(bào)警信號(hào)給環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元，環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)預(yù)置規(guī)則啟動(dòng)抽水泵排水，同時(shí)把現(xiàn)場(chǎng)積水情況及時(shí)上傳監(jiān)控中心。
智能控制。結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)采集，聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)等智能控制器，學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)空調(diào)遙控器發(fā)出的紅外碼，多種自動(dòng)控制方式適應(yīng)不同場(chǎng)所需求，使環(huán)境控制輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
（三）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控
設(shè)備操作狀態(tài)復(fù)核。SCADA可視化操作，現(xiàn)場(chǎng)圖像信息（即設(shè)備就近的多個(gè)攝像機(jī)視頻及有關(guān)環(huán)境信息），以及該設(shè)備所在區(qū)域的動(dòng)力環(huán)境信息，調(diào)度人員可以對(duì)該設(shè)備的操作過(guò)程及實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行全面分析和判斷，保證遙控操作的可靠性，實(shí)現(xiàn)可視化調(diào)度。
刀閘分合識(shí)別。在220kV變電站，針對(duì)AIS開(kāi)關(guān)設(shè)備區(qū)，每個(gè)間隔部署2套白光網(wǎng)絡(luò)云臺(tái)攝像機(jī)，在夜晚無(wú)光線條件下也能獲取設(shè)備的彩色清晰圖像，用于監(jiān)視每個(gè)隔離開(kāi)關(guān)的分合狀態(tài)，并能通過(guò)監(jiān)控中心后臺(tái)軟件智能分析出刀閘的分、合狀態(tài)。在監(jiān)控中心，可以通過(guò)設(shè)置設(shè)備巡檢，后臺(tái)軟件自動(dòng)分析出隔離開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)并生成巡檢報(bào)表，支持自動(dòng)巡檢和手動(dòng)巡檢兩種方式。
智能讀表。在變電站開(kāi)關(guān)設(shè)備區(qū)以及主變區(qū)通過(guò)部署白光一體化網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，采集開(kāi)關(guān)SF6氣體壓力表、避雷器泄漏電流表、主變油溫表等圖像信息，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，通過(guò)后臺(tái)軟件智識(shí)別儀表讀數(shù)并自動(dòng)記錄，實(shí)現(xiàn)變電站指針儀表的自動(dòng)讀數(shù)。當(dāng)儀表指針超過(guò)后臺(tái)設(shè)定報(bào)警值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警。
設(shè)備運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)。軌道巡檢機(jī)器人，在變電站開(kāi)關(guān)室部署軌道巡檢機(jī)器人，完成日常開(kāi)關(guān)柜外觀狀況以及各開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的巡檢工作，代替人工巡檢方式，提高工作效率。軌道巡檢機(jī)器人采用后臺(tái)控制的方法，讓攝像機(jī)可以在水平、垂直軌道或沿環(huán)形軌道上任意位置移動(dòng)，通過(guò)監(jiān)控中心下發(fā)的指令，精準(zhǔn)的執(zhí)行用戶所設(shè)定的全方位監(jiān)控要求；軌道機(jī)器人控制系統(tǒng)和搭載視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以分別獨(dú)立運(yùn)行，執(zhí)行各自的命令，有利于巡檢機(jī)器人的靈活配置。
紅外熱成像。在變電站主變等重點(diǎn)設(shè)備區(qū)域部署紅外熱成像裝置，通過(guò)視頻紅外感知探測(cè)目標(biāo)物體的紅外輻射，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成高分辨率的溫度成像，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控主要設(shè)備的溫度，同時(shí)輔助無(wú)線測(cè)溫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜、電纜接頭等重點(diǎn)設(shè)備溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，形成整體溫度場(chǎng)監(jiān)控，解決設(shè)備過(guò)熱無(wú)法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。
無(wú)線測(cè)溫。在變電站內(nèi)，隔離開(kāi)關(guān)、高壓開(kāi)關(guān)柜觸頭以及電纜搭接頭都是常見(jiàn)的故障點(diǎn)，在設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，因觸點(diǎn)溫升加劇引發(fā)的事故數(shù)不勝數(shù)。尤其是開(kāi)關(guān)柜全封閉運(yùn)行，內(nèi)部空間狹小且并具有裸露高壓，無(wú)法進(jìn)行人工巡查測(cè)溫。因此加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行設(shè)備溫升的監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并處理是關(guān)鍵。在高壓設(shè)備上，由于有線方式無(wú)法解決高壓絕緣問(wèn)題，無(wú)線測(cè)溫方式一經(jīng)推出就獲得了電力系統(tǒng)的認(rèn)可。
（三）安全作業(yè)行為管理
出入口安規(guī)符合性檢測(cè)。在變電站主要設(shè)備區(qū)出入口可通過(guò)設(shè)置智能分析攝像機(jī)，結(jié)合平臺(tái)視頻分析服務(wù)器的人臉識(shí)別、安全帽識(shí)別、人數(shù)檢測(cè)等分析算法，輔助，實(shí)現(xiàn)入場(chǎng)作業(yè)安規(guī)符合性檢測(cè)。
作業(yè)區(qū)行為監(jiān)控。電氣作業(yè)的工作票制度和工作監(jiān)護(hù)制度是電力《安規(guī)》的核心，發(fā)揮著重要的現(xiàn)場(chǎng)安全管控作用。實(shí)際工作中，安全事故及威脅，原因多在于沒(méi)有認(rèn)真執(zhí)行工作票制度、未有效實(shí)施作業(yè)安全監(jiān)護(hù)。變電站作業(yè)區(qū)行為監(jiān)控是通過(guò)采用視頻分析手段，輔助安全監(jiān)護(hù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)警，輔助安全監(jiān)護(hù)。通過(guò)作業(yè)區(qū)域安裝的監(jiān)控視頻及移動(dòng)式作業(yè)布控球，利用區(qū)域檢測(cè)、安全帽檢測(cè)、物體移走檢測(cè)、安全標(biāo)志物檢測(cè)等智能分析算法，分析作業(yè)區(qū)域內(nèi)人員作業(yè)行為，并實(shí)時(shí)預(yù)警。
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