一、行業(yè)背景及現(xiàn)狀
隨著電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的不斷進步，電力體制的深化改革，無人值守模式已在供電部門得到大力推廣。無人值守模式初期，由于缺乏對現(xiàn)場環(huán)境的有效管控手段，針對變電站的盜竊案件時有發(fā)生，由站內(nèi)帶電設備引發(fā)的火災也屢見不鮮，因此變電站投運前都會部署防火、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觀，錯誤報警、事件追溯還給相關人員帶來了極大的困擾。直至引入了第五遙-"遙視"，以上情況才有所改觀。作為"四遙"的有效補充和完善，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠把變電站內(nèi)的運行環(huán)境狀況、設備外觀狀態(tài)實時上傳至監(jiān)控中心，以便中心及時、直觀地了解現(xiàn)場情況，對現(xiàn)場報警信號進行視頻核實，為事故追溯提供回放錄像。隨著智能變電站建設的推進，為了滿足變電站現(xiàn)場運行和管理的需求，智能變電站陸續(xù)部署了環(huán)境監(jiān)測、SF6泄漏報警、門禁、空調(diào)通風、給排水等系統(tǒng)。
隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對變電站安全管理水平要求越來越高，在"三集五大"體系建設中，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，引入初期僅實現(xiàn)視頻復核功能，應用于防火、防盜，有效控制了火災、盜竊事件的發(fā)生率，隨后又應用于站內(nèi)一、二次設備的遠程視頻巡檢，為變電站安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。
在實現(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，通過開關量聯(lián)動視頻預置位實現(xiàn)報警視頻復核，站內(nèi)輔助系統(tǒng)間通過開關量信號進行聯(lián)動，實現(xiàn)遠程開燈、開門，部分變電站還通過CDT規(guī)約實現(xiàn)了SCADA的視頻聯(lián)動。
在數(shù)字化變電站改造過程中，部分站點也部署了視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、安全警衛(wèi)、消防報警、門禁等子系統(tǒng)，只不過采用系統(tǒng)獨立、分散監(jiān)控的管理模式。智能變電站試點初期，就對綜合輔助系統(tǒng)作了明確定義，接入并整合輔助子系統(tǒng)，并實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)及系統(tǒng)外的部分智能預案，初步實現(xiàn)了部分智能化功能。
二、方案設計
本方案圍繞著電力"調(diào)度、運檢、安監(jiān)"三大關鍵環(huán)節(jié)，以電力公司實際需求為出發(fā)點，提出"環(huán)境、設備、行為"三個管理的理念，切實將新技術(shù)引入電力生產(chǎn)領域，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、傳感、監(jiān)測技術(shù)手段，實現(xiàn)站域安全防范、環(huán)境監(jiān)測與調(diào)節(jié)及可視化管理。
設備狀態(tài)監(jiān)控。設備運行狀態(tài)監(jiān)控是電力設備運檢的重要組成，系統(tǒng)利用視頻感知及智能分析技術(shù)，解決電力設備運行工況、動作狀態(tài)、操作過程的可視化遠程監(jiān)控，輔助運維、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)護保障。系統(tǒng)基于神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習等視頻分析理論，創(chuàng)新性開發(fā)了安全帽識別、紅馬甲識別、區(qū)域越界分析、安全標示識別、攀高分析、人數(shù)統(tǒng)計等行為分析算法模型，通過智能分析，解決作業(yè)行為監(jiān)護與違章管理的難題。
三、功能設計
（一）安全生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控
全景視頻多目標跟蹤。目前變電站出入口多采用固定攝像機監(jiān)控，部分采用了單球跟蹤，這種方式雖然成本較低，但在實際應用中，存在無法兼顧全景和特寫問題，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)，針對變電站出入口及主通道，推出了"槍球聯(lián)動"及"全景跟蹤"。
周界多維立體防護。傳統(tǒng)的變電站周界防范采用最多的是主動紅外對射報警探測器或電子圍欄等單一入侵探測技術(shù)。本方案利用脈沖圍欄阻擋報警，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，實現(xiàn)實體防護、高壓阻擋、智能分析、聲光報警、可視化跟蹤的多維度全方位立體防護。
可視對講門禁系統(tǒng)。在變電站大門或者主控樓門口通過部署可視對講實現(xiàn)遠程視頻認證與電動門控制，輔助無人值守變電站出入管理。帶卡進出變電站時，可在門口機刷卡，權(quán)限認證成功后，門口機釋放開門指令給輸出模塊，此時保安可在規(guī)定時間內(nèi)（時間參數(shù)可設），操作門口機的前三個按鍵，分別控制伸縮門開、關、停動作，從而進出變電站；未帶卡進出變電站時，可在門口機按第四個按鍵呼叫監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過視頻及語音對話核實身份，身份驗證通過后，遠程釋放開門指令給輸出模塊，此時保安可在規(guī)定時間內(nèi)（時間參數(shù)可設），操作門口機的前三個按鍵，分別控制伸縮門開、關、停動作，從而進出變電站。
危險點監(jiān)測預警。對于變電站室外區(qū)域，傳統(tǒng)的接觸式火災探測技術(shù)具有極大局限性，難以應用，而利用"火焰識別"的視頻分析算法，實現(xiàn)危險點預警，具有非接觸式探測特點，不受空間條件的限制，利用室外環(huán)境監(jiān)控攝像機，采集現(xiàn)場的視頻圖像，通過視頻專用電纜傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，由監(jiān)控中心后臺軟件對現(xiàn)場視頻圖像進行分析、識別，如果圖像中某一區(qū)域的灰度變化、閃爍頻率、顏色和運動模式等參數(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)出火警報警信號。
環(huán)境數(shù)據(jù)采集。SF6泄漏報警系統(tǒng)，在變電站GIS室部署SF6泄漏報警系統(tǒng)，實時檢測SF6氣體濃度，防止SF6氣體泄漏造成惡性事故，已成為加強電力生產(chǎn)現(xiàn)場管理、保證人身安全的一項重要措施。SF6泄漏報警系統(tǒng)主要由總控單元、檢測單元、處理單元、報警顯示單元四部分組成。
站域微環(huán)境監(jiān)測。溫濕度傳感器。一般情況下電氣設備對環(huán)境的溫濕度都有相應的要求，特別對于一些昂貴精密的設備更是如此。電力行業(yè)中由于溫度過高過低引起的元器件失效或環(huán)境濕度過高引起的漏電事故時有發(fā)生，所以需對溫濕度進行實時采集和控制。
風速傳感器。在變電站主控樓的樓頂安裝鳳速傳感器，通過接口連接至環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元，能把現(xiàn)場風速實時上傳監(jiān)控中心，監(jiān)控中心能隨時查閱變電站的風速信息，并做出相應的處理。
水浸傳感器。在變電站電纜溝安裝稅金傳感器，通過開關量輸出報警信號給環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元，環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)預置規(guī)則啟動抽水泵排水，同時把現(xiàn)場積水情況及時上傳監(jiān)控中心。
智能控制。結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)采集，聯(lián)動風機、除濕機、空調(diào)等智能控制器，學習并存儲空調(diào)遙控器發(fā)出的紅外碼，多種自動控制方式適應不同場所需求，使環(huán)境控制輕松實現(xiàn)自動化。
（三）設備狀態(tài)監(jiān)控
設備操作狀態(tài)復核。SCADA可視化操作，現(xiàn)場圖像信息（即設備就近的多個攝像機視頻及有關環(huán)境信息），以及該設備所在區(qū)域的動力環(huán)境信息，調(diào)度人員可以對該設備的操作過程及實時狀態(tài)進行全面分析和判斷，保證遙控操作的可靠性，實現(xiàn)可視化調(diào)度。
刀閘分合識別。在220kV變電站，針對AIS開關設備區(qū)，每個間隔部署2套白光網(wǎng)絡云臺攝像機，在夜晚無光線條件下也能獲取設備的彩色清晰圖像，用于監(jiān)視每個隔離開關的分合狀態(tài)，并能通過監(jiān)控中心后臺軟件智能分析出刀閘的分、合狀態(tài)。在監(jiān)控中心，可以通過設置設備巡檢，后臺軟件自動分析出隔離開關的運行狀態(tài)并生成巡檢報表，支持自動巡檢和手動巡檢兩種方式。
智能讀表。在變電站開關設備區(qū)以及主變區(qū)通過部署白光一體化網(wǎng)絡高清攝像機，采集開關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，通過后臺軟件智識別儀表讀數(shù)并自動記錄，實現(xiàn)變電站指針儀表的自動讀數(shù)。當儀表指針超過后臺設定報警值時，觸發(fā)報警。
設備運行工況監(jiān)測。軌道巡檢機器人，在變電站開關室部署軌道巡檢機器人，完成日常開關柜外觀狀況以及各開關設備運行狀態(tài)的巡檢工作，代替人工巡檢方式，提高工作效率。軌道巡檢機器人采用后臺控制的方法，讓攝像機可以在水平、垂直軌道或沿環(huán)形軌道上任意位置移動，通過監(jiān)控中心下發(fā)的指令，精準的執(zhí)行用戶所設定的全方位監(jiān)控要求；軌道機器人控制系統(tǒng)和搭載視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以分別獨立運行，執(zhí)行各自的命令，有利于巡檢機器人的靈活配置。
紅外熱成像。在變電站主變等重點設備區(qū)域部署紅外熱成像裝置，通過視頻紅外感知探測目標物體的紅外輻射，將目標物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成高分辨率的溫度成像，可以實時監(jiān)控主要設備的溫度，同時輔助無線測溫技術(shù)，實現(xiàn)開關柜、電纜接頭等重點設備溫度實時監(jiān)測，形成整體溫度場監(jiān)控，解決設備過熱無法被及時發(fā)現(xiàn)的問題。
無線測溫。在變電站內(nèi)，隔離開關、高壓開關柜觸頭以及電纜搭接頭都是常見的故障點，在設備長期運行過程中，因觸點溫升加劇引發(fā)的事故數(shù)不勝數(shù)。尤其是開關柜全封閉運行，內(nèi)部空間狹小且并具有裸露高壓，無法進行人工巡查測溫。因此加強對運行設備溫升的監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理是關鍵。在高壓設備上，由于有線方式無法解決高壓絕緣問題，無線測溫方式一經(jīng)推出就獲得了電力系統(tǒng)的認可。
?。ㄈ┌踩鳂I(yè)行為管理
出入口安規(guī)符合性檢測。在變電站主要設備區(qū)出入口可通過設置智能分析攝像機，結(jié)合平臺視頻分析服務器的人臉識別、安全帽識別、人數(shù)檢測等分析算法，輔助，實現(xiàn)入場作業(yè)安規(guī)符合性檢測。
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)護制度是電力《安規(guī)》的核心，發(fā)揮著重要的現(xiàn)場安全管控作用。實際工作中，安全事故及威脅，原因多在于沒有認真執(zhí)行工作票制度、未有效實施作業(yè)安全監(jiān)護。變電站作業(yè)區(qū)行為監(jiān)控是通過采用視頻分析手段，輔助安全監(jiān)護，實現(xiàn)實時預警，輔助安全監(jiān)護。通過作業(yè)區(qū)域安裝的監(jiān)控視頻及移動式作業(yè)布控球，利用區(qū)域檢測、安全帽檢測、物體移走檢測、安全標志物檢測等智能分析算法，分析作業(yè)區(qū)域內(nèi)人員作業(yè)行為，并實時預警。
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