4G无线视频监控在变电站的应用

4G无线视频监控在变电站的应用
为在变电站现场应用4G无线视频监控技术，把人员车辆进出场管理、变电站施工现场管理和施工作业的关键节点监控连接起来，在施工项目部中心对现场的各类作业进行实时监督及实时管控。

因而，开展基于4G技术的视频监控技术的应用研究。

从4G技术的特点和优势出发，文章重点阐述了该系统的硬件构成、系統组网图、该系统的报警功能和系统特点。

对变电站施工现场的安全管控和事故状态下的应急指挥将起到事半功倍的效果，进而大大提升安全生产管控水平。

标签：4G；视频监；变电站
Abstract：In order to apply 4G wireless video monitoring technology to the substation site，the key nodes of the personnel and vehicle access management，the substation construction site management and the construction operation are connected，and we carry out real-time supervision and real-time control of all kinds of work at the site in the center of the construction project department. Therefore，the application research of video surveillance technology based on 4G technology is carried out. Starting from the characteristics and advantages of 4G technology，this paper focuses on the hardware composition of the system，the system network diagram，the alarm function of the system and the characteristics of the system. The safety control of substation construction site and emergency command in the accident state will play a multiplier effect and then greatly improve the level of safety control.
Keywords：4G；video monitor；substation
引言
随着4G网络的普及和流量资费的不断降低，无线视频监控能够在特殊押运、资源监控、安防监控等众多领域为人们提供更好、更优质的服务[1-3]。

4G技术的特点是高传输速度、高带宽、高稳定性，对广域无缝覆盖以及强漫游的移动性提供了良好基础[4]。

1 系统核心技术
1.1 视频压缩技术
视频信息是由一帧一帧图像构成的，并且每一帧图像都是由许许多多的像素点信息组合而成的。

对于一个单独的像素值而言，看似无关的帧图像之间其实并不是彼此独立的，而是在一定的数值范围内有关联的。

根据Shannon的信息理论的观点对图像进行分析，信源的信息包含信息熵和冗余信息[5]。

视频压缩技术作为视频信息资源存储与应用的核心技术之一，在数字视频应用和制作过程中扮演着十分重要的角色，是视频制作工具最为重要的基础条件之一[6]，将视频格式的文件转换成另一种视频格式文件。

H.265是在H.264基础上改进后提出的新
标准，融入新技术和新概念，提升视频的压缩率。

经过H.265编码后的视频信号占用的宽带减少，节约了传输成本，推动视频实时传播的发展，极大满足了使用者对高质量视频的要求。

1.2 无线网络传输技术
无线网络传输技术包括多种，当前主流的无线传输技术是4G传输技术，具有高传输速率、高带宽、高稳定性等特点，对大面积无缝网络的覆盖及强漫游的移动性提供了有力的基础[4]。

4G高速网络的出现，打破了原有3G网络的局限性，大幅度提高了数据上传下载的速率，降低了网络的延时性，4G网络上传传输速率最高达50M bit/s，下载速率最高达100M bit/s，完全能够承载视频高清版的传输，图像的清晰度和逼真质量提升。

基于4G视频监控具有覆盖面广、部署方便、高可靠性和扩展性好的特点。

2 系统概述
本文提出建立一套技术领先的视频监控系统，针对供电局变电站的实际需求，为满足变电站的远程监控而设计，为无人坚守的变电站现场提供基础。

该监控系统的主要作用在于：利用无线网络技术，将远程监控中心、变电站监控前端部分以及传输网络设备连接起来。

实现在监控中心可以及时的掌握现场情况，做出指令。

利用网络达到了远程监控，远程响应，远程处理的网络化管理的目的，可以在管辖区域内的监控中心，对变电站统一管理、实时监控，在建设过程中，有效防范安全隐患，控制意外事故的发生；在变电站的后期维护中，确保规范的变电站巡检流程，保障变电站巡检的正规运行。

（1）速度快。

4G网络数据传递速度快。

（2）高灵活性。

施工简单、方便、避免了复杂的网络线路，不受线缆的限制，具有灵活的扩展性，可布置在变电站的任何位置，方便新增新的监控点，或者对旧的监控位置进行更改也是方便的。

（3）成本较低。

信息体系架构和布控成本低，从硬件设备安装到软件设备布控难度，从设备成本到人员成本成本，都有极大的优越性。

（4）安全性高，视频可在NVR硬盘进行存储，同时也存储在控制中心的存储设备中，极大防止现场视频资料的丢失。

（5）布控周期短。

变点站所处的位置，受外界环境的影响，给有线视频布控的施工带来较大的难度。

4G无线视频，施工方便，受变电站地理位置影响小，安装灵活。

（6）便于监控。

只要有网络的地方，经过授权认证的管理人员可以方便的通过手机APP或电脑web通过查看实时或存储视频进行监测。

3 系统组网
变电站现场的4G视频监控系统由前端监控部分、传输网络和远程监控中心组成，这三个系统互相衔接一起发挥作用。

3.1 变电站监控前端部分
监控前端部分是指安装在变电站现场的摄像头、4G視频服务器（NVR）、识
别报警处理单元部分，主要负责采集和识别变电站现场的背景声音和视频图像信息。

完成变电站现场的信息的采集识别、处理和上传。

摄像头和4G视频服务器（NVR）：摄像头和4G视频服务器（NVR），其中摄像头采集现场音频和图像信息；其中4G视频服务器是视频监控的重要组成部分，内置4G无线modem，嵌入式实现了TCP/IP协议、POP3/SMTP协议[7]，具有采集处理现场音频和图像信息，经过压缩编码通过NVR进行存储或通过4G 信号传输至远程控制中心服务器进行存储。

3.2 传输方式
传输方式：网线、光纤、4G传输、无线局域网现场监控设备通过网线与NVR 连接，进行信号传输。

NVR负责存储编码后的视频和音频信号，以及通过4G传输方式与运行商网络（4G基站）进行信号互通。

运行商网络（4G基站）通过光纤与控制中心发送信号。

控制中心服务器，获取IP地址，通过光纤从运行商网络（4G基站）获取现场采集的视频图像和音频，并在控制中心的存储设备进行统一存储。

（见图1）
3.3 远程监控中心
远程监控中心最基本功能是完成管辖范围内变电站采集的音频和图像的实时显示、控制、存储和管理功能。

主要硬件设备部署系统服务器、存储、显示器、交换机等设备，监控中心作为视频监控系统的操作平台，实现变电站监控前端采集额音频和视频信息的接入、存储和显示，以及对整个监控系统的统一管理。

4 系统功能
4.1 基础功能
（1）前端采集。

采用无线视频监控系统，对前端的视频信号进行实时传输，并且可以给监控系统配备云台设备，通过控制系统在远程进行操控，从而实现对电网设备及作业的全方位实时监控[8]。

（2）录像存储。

依据不同的视频监控解决方案，其存储方案也不相同，通常主要由硬盘录像机（DVR）、网络硬盘录像机（NVR）及网络存储等设备构成。

本系统采用DVR/NVR的存储方式。

后台安装的存储设备，将编码压缩后的前端视频数据进行存储。

录像存储部分主要完成视频数字存储和回放，可以保证存储视频的质量，确保存储周期、数据的完整度与安全性。

（3）远程控制。

可在控制中心远程配置视频的分辨率、帧速率、码率、模块数量、图像质量等参数。

（4）图片抓拍。

系统允许用户对现场实时视频进行录制或截屏抓拍，便于对事后情况的查询。

4.2 扩展功能
识别告警处理单元：作用是进行安全帽识别。

对变电站施工现场未戴安全帽的施工人员进行安全帽识别告警，识别出未戴安全帽的人员，在控制中心的服务
器进行标记，记录违规未戴安全帽的次数。

识别告警处理单元，预先进行一些逻辑关系设置，通过串口将识别信息以数据的形式上传至控制中心服务器，服务器识别告警部分会依照之前设定好的程序进行一系列的相关操作，完成安全帽的识别告警，并由控制中心服务器进行记录。

5 数据安全
随着电力信息化水平的提高，产生的电力数据越来越多，这些数据与广大人民的日常生活息息相关，甚至关系到整个国家的信息安全。

电网数据信息出现的任何信息安全问题，都可能使电力的安全、稳定、经济上的运行出现问题，进而影响电力的可靠供电和广大人民群众的正常生活，所以对电力系统信息安全关键技术研究就显得很有意义。

因此4G无线视频系统进行网络传输时，需要对数据进行加密，确保视频数据在网络传输中的安全性。

在视频数据存储方面，同样需要进行存储加密，确保存储视频数据的安全性。

6 结束语
总而言之，随着电力系统和科学技术的不断发展创新，会有更多的高新技术应用到电力系统中来。

4G无线网络视频监控系统使用方便，无需布线，组网灵活，远距离监控等优势，将在变电站工程现场的监控中发挥重大的作用，为电网建设现场的管理提供强大的技术支撑，为进一步建设智能电网做铺垫。

参考文献：
[1]范泳文，官洪运，蒋静学，等.基于3G网络的智能交通视频监控系统[J].电视技术，2012，36（5）：103-109.
[2]董向华，杨勇.基于网络的视频监控系统的设计与实现[J].通信技术，2013，46（2）：64-66.
[3]江潮，苏祥芳，刘立海，等.基于网络的数字视频监控系统[J].武汉大学学报（自然科学版），2000，46（5）：608-612.
[4]余兆明，查日勇，黄磊，等.图像编码标准H.264技术[M].北京：人民邮电出版社，2006.
[5]沈少华.H.264视频压缩技术远程会议系统中的应用[J].2008，1.
[6]王维哲.从H.264向H.265的数字视频压缩技术升级分析[J].人工智能及识别技术，2015（15）.
[7]李哲明.浅谈移动视频监控技术在电力系统中的应用[J].中国科技信息，2013（21）.
[8]江智洲.电力电缆隧道智能监控预警系统剖析[J].中国公共安全，2015（9）：32-33.。