输电线路智能巡检远距离WIFI专网组网巡检装置

明宇++李强++桑海彬++常雷雷++李春晖++吕米米

摘 要：输电线路是电力能源传输的关键载体，是我国电力系统的重要组成要素。由于输电线路巡检工作具有高度的特殊性和复杂性，因此有必要采取基于远距离WIFI专网组网通道装置，用于智能巡检需求，该装置由安装在输电线路铁塔上的无线杆塔监测节点与安装于杆塔汇聚中继点或制高处汇聚中继点组成。这些无线监测节点和汇聚中继点通过远距离WIFI自组网，构成具有自适应功能的WIFI通信网络，实现运检监控中心与任意监测巡检节点之间的双向信息交互。该装置可以长距离的进行全程、逐塔的实时信号传输，支持工作人员在已安装无线通信装置杆塔附近与邻近区域内，利用专用无线终端接入自组网的网络，进行语音、数据、视频的双向通信，为输电线路智能巡检、检修和抢险救灾等提供通信链路。本文所进行的研究，在现实中已得到了验证，取得了较好的效果，可以确保电力系统持续、稳定和安全的运行。

关键词：输电线路；智能巡检；WIFI专网传输装置

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0153-02

由于社会和经济发展对电力供应质量的要求越来越高，促使电力企业对输电线路的管理维护向信息化和智能化方向发展，如还是依靠传统的巡检方式巡检输电线路，存在安全风险大、管理成本高、巡检周期长、效率低等问题，且所获取的信息量非常有限，难以满足智能电网坚强电网的要求，因而需要发展新的巡检方式，打通智能巡检的传输通道通信问题，近年来，一些科研机构和企业开始了相关技术的探索，提出一些解决方案并安装部分设备做试点。总体而言，这些解决方案的基本思路是：在输电线路杆塔终端上装设传感器或传统的模拟球机，将监测与巡检到的信息通过公网GSM/CDMA/GPRS/3G/4G方式传送回监测中心。但这些方案存在以下缺点：1）公网GSM/CDMA/GPRS/3G/4G高额流量费用导致系统运行成本很高，不敢时实查看视频与视频巡检；2）公网GSM/CDMA/GPRS/3G/4G提供的服务种类和数据速率有限，难以满足诸如线路视频监控信息传输等高速率业务的需求；3）公网的覆盖范围有限，一般无法覆盖输电线路全程；常常所传信号延迟时间长，对于线路及时处理问题的时间无法保证，对电力系统运行维护造成一定的威胁。

基于以上原因，本文将无线远距离WIFI自组网形成通信通道，带宽可以达千兆以上，轻松传输高清1080P以上的视频信号或其它数据的传输，且基本无延时，可以用搭建智能巡检所需的高清视频及对应的收集传感器。

1 无线远距离WIFI自组网形成通信通道简介

输电线路无线远距离WIFI自组网形成通信通道架构及拓扑图。如图1所示。

系统主要由运维管控平台中心服务器、WIFI专网通信中继站以及前端杆塔采集装置所组成。远距离WIFI专网于输电线路的应用，能实现数公里乃至数百公里距离的网络互连，传输带宽可达到：867Mbps以上，完全满足输电线路的高清1080P视频传输需要，同时满足实时传输输电线路运行数据如：温度、湿度、风力、倾斜、舞动、拉力、污秽、高清视频与图像等。

2 运维管控平台中心服务器

监控中心设置管理服务器、数据库服务器、流媒体服务器和存储设备。

WIFI传输通道智能巡检平台的监控中心可分为多个分监控中心和一个总监控中心。分监控中心完成数据库管理、通信管理、存储管理的功能，分监控中心对数据服务器进行在线监测系统的各类数据自动处理，并将处理结果显示，同时可通过数据网与各种内部管理系统和调度自动化系统进行信息交互。

总监控中心可以对供电局全区域输电线路的内的全部在线监测系统进行管理，在线监测系统的信息传输及控制采用统一规范，保证各辖区在线监测系统的信息可以接入总监控中心，总监控中心拥有最高控制权。

总监控中心和分监控中心都可以设LCD拼接大屏幕系统，各种杆塔的数据、图象、视频等信息能直观显示在大屏幕上，如图2所示。

3 远距离WIFI专网组网传输杆塔终端

我们将本系统中安装在输电线路铁塔上的无线杆塔监测节点作WIFI传输杆塔终端，考虑到使用环境特殊性，整个设备设计的理念着重点是便于现场安装、调试、使用，减轻现场及后台巡视人员的工作。WIFI传输杆塔终端主要包括主控制箱、电源箱、太阳能板、1080P高清网络摄像头、语音设备、无线传输网桥组成。前端杆塔将采集到的所有信息通过无线网桥传输至中继站再传回监控中心。如图3所示。

（1）为了确保前端杆塔设备信息实时传回监控中心，无线网桥采用了QCA9558系列的微处理器，处理器速度高达700MHZ，采用最新的802.11ac协议，支持5.8G、2.4G双频传输。无线网桥内置28bdi双极化MIMO天线，无线模块输出30dbm，可满足15KM无遮挡传输。

（2）1080P高清球机采用海康威视鹰眼智能型工程网络摄像头，能实现多种报警功能及智能识别功能、如：遮挡、越界、进出入、移动侦测等，能及时联动进行图像抓拍、录像等功能。摄像头电源可远程网络控制开关，有效节省电能。

（3）扩展接口。考慮到巡检工作日后可能增加的功能，预留了接口，提升了巡检装置的可扩展性。

4 远距离WIFI专网传输中继站

安装于杆塔汇聚中继点或制高处汇聚中继点组成简称为远距离WIFI专网传输中继站。WIFI专网通过前端杆塔设备的无线网桥与无线中继站进行连接从而形成一个庞大的局域网专网。中继站与中继站之间利用专用高带宽网桥进行连接，不断拓宽网络覆盖面积，延伸覆盖距离，形成区域传输骨干网，骨干网传输达到千兆以上，可对于部分区域设备进行VPN分区管理。如图4所示。

中继站可安装于输电线路铁塔或制高点的通信杆塔上，根据需要配置无线模块，使用2-4个17dbi MIMO天线，每个天线扇区60度范围，支持10KM内信号汇聚。根据地形，我们在部分区域采用了无线网状网（MESH）设备。中继站网络控制器其核心处理速率高达1.4GHz，传输带宽达1GB以上，配合多样化的天线可以实现强壮稳定的无线传输和覆盖，完全满足高灵活性的大范围、高带宽无缝WiFi应用。

主要特征：

（1）中继站安全性能高，不接受与检测外来信号源，能有效避开其它信号干扰，提高设备运行稳定性。同时其它厂家设备也扫描不出本系统信息，可隐藏SSID等信息，支持Multi-BSSID（VSSID），使用不同的VLAN Tags；

（2）中继站间可实现0-50KM信号传输、带宽超过300M以上。中继与中继连接可以实现连续15跳信号传输；

（3）支持IP路由协议（静态路由，动态路由协议：RIP、OSPF、zebra）、支持DHCP Client/Server/relay、支持DNS Relay/Proxy、支持状态检测防火墙技术、支持MAC/IP地址过滤、支持设备数字证书功能、支持WEB GUI界面管理、支持企业级的SSH命令行安全管理、支持LPRCMS Mesh Node拓扑配置查看、支持SNMPV1/2/3的MIBs管理。

5 结语

利用本文所提及的输电线路智能巡检远距离WIFI专网组网巡检装置，完全利用自身的组网的通信资源，摆脱对公网运营商的依赖，利用建成的高速带宽传输。高清传输1080P的视频信号，引起多种报警功能及智能识别功能、如：遮挡、越界、越线进出入线路通道、移动侦测等先进功能应用，能及时联动进行图像抓拍、远程喊话预警，高清远程巡线检查杆塔及导线的各部位、大大降低了一线工作人员的负担，改善了巡线工作强度，有效提升和增强了巡检工作的工作效率和工作质量，确保了电力系统持续、稳定和健康的运行。

参考文献

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