新型可视化监控平台在供电系统中的应用

　电网，一般是指排除掉发电侧之外，由变电装置和输配电线组成的整体。它包括变电、输电、配电三个环节。智能电网是将现代信息系统集成到传统能源网络中的新型电网系统，使得电网具有更加优质的可控性和可观测性，进而解决传统电力系统能源利用率低、相关互动性差、安全稳定分析困难等问题。智能电网包括以下几个特点: 自愈和自适应、电网安全稳定和可靠运行、设备利用率高、实现发电与用电的互动以及可再生能源的接入。智能电网的关键技术涉及诸多领域，其中一个重要的核心技术便是对电网的实时监控和分析系统目前状态的能力。智能视频监控系统是指通过计算机辅助来进行分析处理图像，提升监控工作的效果，结合通信和图像处理技术完善监控系控，相比目前被动式人工监控进行了技术进步，并利用智能视频监控技术，实现对供电系统的全方位监控，并且在系统发生异常的时候，即使无人值守，也可以及时报警和通知工作人员。
1 智能视频监控系统的原理及监控方法
智能视频监控分析系统拥有自学习、自适应和自调节的功能，可在无人监守环境下，通过智能视频分析模块，以先进的智能视频分析技术对监控视频的每一帧画面进行持续不断的全天候的自动监控，对视频中出现的各类异常行为进行及时识别与预警。它包括前端的监控设备、智能视频数据处理部分以及后台的云端部分。
1． 1 前端: 监控设备
前端监控装置是整个系统的基础。它由摄像机、监视器、告警检测器、音频和多功能解码器组成，并通过有线、光纤传输介质和各种设备的监控系统建立相应的链路( 异常报警信号等) ，实现对供电系统中设备运行状态，以及现场工作行为的远程监控，然后与智能视频数据处理中心交互，可以将采集的音视频信息引入智能视频数据处理中心。由于监控面积较大，各区域监控目的不尽相同，在摄像头的选择上要根据具体的应用场景进行特别选择。在室外，要选择具有防眩、抗扰、防水、夜视等功能的智能摄像头; 在室内，要选择具有高分辨率、实时通话等功能的智能摄像头; 在一些拐角处，为了覆盖更多的角度和面积，摄像头还应具有进行水平、垂直方向转动的功能。
镜头生成的光学图像将景物投射到图像传感器上，之后再转换成电信息，经过A/D 转换后以数字图像信号送到DSP 中对其加工处理，处理完的音视频数据可以通过USB 接口传输到电脑，也可以经绑定云存储空间联网上传到云端上。
1． 2 数据处理部分
数据处理部分是整个系统的核心，它与前端的监控设备和云端部分交互，对监控设备采集到的图像、声音进行实时分析处理。将处理得到的结果送入云端部分进行保存，并在屏幕上以数值、曲线、柱图等多种形式直观显示。
针对模糊图片，比如在强光、暗光等恶劣条件下采集得到的视频，需采用视频增透技术，增强视频中有益特征、抑制无益特征，改善图像质量、进而优化图片信息量; 因监控面积大，监控设备多，由前端反馈回来的数据量大，本系统采用了以下三种方法来进行处理。一是利用前景提取技术对图像移动进行分析，并改进算法区分不同行为; 二是通过模式识别技术，对监控信息进行对应建模，以对特定信源进行检测和工作; 三是采用大数据手段，将不同部分的数据结果，进行整体协同分析，努力找出不同行为相关的关联，用于进一步的风险提前预警，并不断改进分析方法，推动事中存储和事后取证，实现智能监控。
1． 3 云端部分
云存储是指采用集群应用、分布式文件系统和网络技术等科技手段，将系统网络中的多种设备经虚拟化方式整体化工作。在外界看来宛若一台整机服务器，属于一种新兴的网络存储技术。对供电系统内设备运行工况以及现场工作行为的24 小时监督，产生的大量数据，智能视频监控系统采用云存储技术，存储视频数据，解决信息冗余问题，还可以在任何时间、地点，通过任何联网装置连接到云上调用视频数据。
1． 4 智能视频监控系统与传统监控方式的区别
传统的监控方式主要是以轮询的方式依靠人工监视视频的方式来工作，监控的过程中人工干预较多。面对庞大的视频信息，以及提供给工作人员的系统界面不够直观，这不仅给工作人员带来了很大的工作量，而且使得寻找目标对象困难，在人眼疲劳间隙更是容易出现漏检情况，此时若是发生突发恶性事件便无法第一时间做到防御处理。而智能视频监控系统便不会出现这种情况，它不依靠人工监视视频的方式来工作。智能视频监控系统采用计算机网络技术、数据库技术、先进的通信技术、自动控制技术、计算机图像视觉分析技术等多种技术，实现了对设备运行状态，现场报警等的远程监控。当发生突发恶性事件时，系统会及时发出警告并报警告知工作人员及时做到防御处理。相比传统监视方式，智能视频监控系统在对充分利用人力资源、保障设备稳定安全运行、提高劳动生产率以及提高设备运行维护水平等方面有着显著优点。
2 智能视频监控系统的原理及方法
如图1 所示，智能监控系统由摄像头、NVＲ、分析装置、后台监管装置组成，摄像头可以投射到显示设备和控制中心上，显示器可以同时显示所有控制点，并随时调取相应监控图像; 此外，故障报警信号既可以通过分析设备，也可以直接进入主机，由主机发出信号给摄像机，启动其进行自动摄像，切换相应画面。在此同时，喇叭发出蜂鸣声，提示相关人员进行操作。

图1 智能监控模型
图2 是系统工作框图: 前端设备首先自检，在工作中获取监视点信息，同时接收从后级传来的联动信息和反馈信息，如果出现了故障，视故障情况可以将故障信号发给分析设备，也可以直接关机并将故障信号发送给监管装置。分析装置接收监控信号后进行数字处理，并将处理结构发给监管装置。监管装置可以将电力设备的每个监控点显示在监控设备上。在接收到分析信号以后，若出现故障，将根据故障情况进行喇叭告警，同时发出短信告警，并可以直接控制前端监控点。所有系统均需要实行接地措施，具备较优质的抗干扰能力。

图2 系统工作框图
3 智能监控系统其他功能实现
本文中的智能视频监控系统主要实现了区域看防、警戒线、值岗检测、视频质量检测、故障检测、虚拟墙等功能。
不同区域的摄像头可以采用不同的帧率对数据进行采集并发送数据处理中心，然后按照选取的算法进行计算和比较，进行视频图像分析处理后，自动识别监控场景中的可疑事件。在“区域安防”中，当有人进入特定区域及在特定区域内长时间逗留时，系统会按照设定的机制自动发出警报声、发送异常图像给系统终端并通知安保人员，如图3; 在“警戒线”中，当有目标触碰到警戒线时，系统会自动发出警告，提醒该目标尽快远离高危设备，以防发生事故，并发送异常图片给终端; 在“值岗检测”中，当值岗人员未经许可离开值岗区域或者长时间静止不动时，系统会按照设定的机制发出警告、发送异常图片给系统终端并将该异常图片保存到该值岗人员的电子工作档案中。
这样，一方面防止设备处于无人控制的状态引发事故，另一方面可作为该值岗人员的工资绩效奖励凭证，督促值岗人员在岗敬岗，如图3 所示; 在“视频质量检测”中，主要检测信号的丢失、异常，比如相机被遮挡、转动。当发生此类情况时，系统自动报警、将异常点发送到终端和通知维护人员及时进行检查、检修出现看空区域，防止信息丢失; 在“虚拟墙”中，当有非工作人员穿越虚拟围墙时，系统自动报警通知安保人员及时处理异常情况。

图3 区域看防示意图
对数据处理中心返回的视频处理异常结果，系统在终端的电视墙上进行直观的显示，方便监控人员直观地看到哪个区域中出现的异常次数多少、判断各个区域的监控防范力度，以便调整各个区域的监控方案，做到以最少的人力、财力完成对供电系统的实时、智能化地监控的要求。
将这套监控系统使用在供电系统，大大增强了监控对环境的依赖性。实际中，很多供电设备需要二十四小时连续工作，部分设备的工作环境比较特殊，采用人工监控显然不适合实际需求。即使采用常用的计算机辅助轮询式监控，由于受限于轮询的频率限制，经常会出现突发异常无法被监控解决的情况。而采用新型智能监控技术以后，对受控地区采用智能学习式监控，对异常出现较多的区域投入更多的资源进行防范。在实现过程中，还可以根据具体的工作环境，进行各种自定义操作如设定环境墙、温度墙等，灵活的应对各种实际情况。同时，由于采用计算机辅助工作，节省了人力，可以连续工作，最大程度节约成本，提高了工作效率。
4 结束语
①本篇文章介绍了智能视频监控技术在供电系统中的应用。结果表明该设计能够实现区域看防、警戒线、值岗检测、视频质量检测、虚拟墙等功能，满足了对供电系统的实时、智能化地监控的要求。所设计的智能视频分析模型能够满足电网系统监控要求;
②文中的监控方案不仅能够为电网系统的实时监控提供了参考，同时也可为下一步视频监控分析工作提供了依据。