输电线路无线视频监控系统.doc

输电线路无线视频监控系统技术简要方案广州恒宗达电力科技有限公司2013年5月请预览后下载！目 录1 背景 22 需求分析 43 通信方案设计 64 供电方案设计 85 拟接入的输电线路视频监控系统 96 视频监控系统组成及性能指标 107 输电线路视频监控系统主要功能 117.1 远程控制摄像机、远程设置/调用摄像机预置位、巡航及轨迹 117.2 具有定时触发功能，系统能够定时进行预置位拍照和录像 137.3 WEB控制浏览和控制浏览功能 137.4 支持视频录像、喇叭喊话、短信报警等多种报警方式 147.5 远程配置和修正设备运行参数和报警参数 147.6 监控点历史图片查询和录像回放功能 147.7 根据线路现场监控需要，后期可扩充其它监测功能模块 148 设备现场安装 15请预览后下载！1 背景 随着近年我国电网主要集中向超高压、特高压方向发展，输电线路的电压等级不断提高，输电距离也越来越远（比如文献[2]2008年投运的晋东南至荆门1000kV特高压输电线路输电距离为近400公里，2009年投运的±800kV向上特高输电线路输电距离近2200公里，2011年投运的±660kV宁夏东至山东特高压输电线路输电距离近1400公里）。

在检修模式方面，目前我国电网一直沿用定期检修和事后抢修相结合的检修模式定期检修模式有自身的科学依据和合理性，在多年的实践中有效减少了设备的突发事故，保证了设备的良好运行，但这种检修模式的缺点也是很明显的，“一刀切”式的检修模式，没有考虑设备的实际情况，存在“小病大治，无病也治”的盲目现象随着近年我国电网的迅速扩建，电网设备数量急剧增加，定期检修工作量剧增，检修人员紧缺问题日益突出晋东南—湖北荆门1000kV特高压工程请预览后下载！云南至广东±800 kV特高压直流工程为了实现电网事故发生前的及时准确预知，将线路事故隐患消除于萌芽状态；为了在输电设备事故发生后，利用科技手段使线路人员能够快速确定事故发生点，减少和降低事故排查难度；为了解决目前输电线路人员短缺与输电线路增长较快的矛盾和部分特殊地段巡视困难等问题，迫切需要研究和逐步引进使用新技术，以科技手段进一步增强蒙东电网运行的可靠性，逐步实现我国电网的数字化、网路化、智能化现代管理模式由于我国电网覆盖面广，输电距离长，地形复杂，有些还位于无人区，因此数据传输通信方式是输电线路监测系统实现对线路进行实时监测的关键性环节虽然目前移动、联通和电信等无线网络的覆盖面已经比较广，绝大部分输电线路中已架设有光纤，但对输电线路监测系统通信传输方面还存在一些弊端和困难：Ø 3G、GPRS通信费用低，且前期成本投入也小，但微气象监测系统一般运行在偏远山区，GPRS、3G信号覆盖非常有限，而且信号也非常不稳定，无法满足微气象监测系统实时数据通信的应用需求；Ø 架空输电线路基本上铺设都有光纤，但光纤接口非常有限，同时目前有些供电公司提供光纤接口，一般不愿把光纤端口与电力专用传输混合通用，因此采用光纤进行气象数据传输也有一定的局限性。

请预览后下载！鉴于上述情况，必须寻找新的通信方式，满足不同区域输电线路监测系统的通信应用需求2 需求分析（1）需求：建设无线监控系统，要求采用先进的无线网络技术，要求无线网络安装方便、可靠性高、安全性高分析：就目前无线网络的发展来看，先进的Mesh技术是无线网络发展的方向l 无线Mesh网络采用“网格”状的组网结构，可以自由扩展，安装非常灵活、方便l 无线Mesh网络是一种智能的网络，网络自身可以自 动组网、自动故障隔离、自动网络优化，具有很高的可靠性和稳定性2）需求：在电力系统的项目中，无线设备要求在光纤资源缺乏的野外的高压线沿线架设，要求无线Mesh设备有良好的多跳性能和稳定性延伸监控范围 分析：无线Mesh基站使用模块化的、多频、多信道、多RF的方式展示高级的回程方式，根据现场环境满足每根电力杆架设一台基站，以便实现更好的现场图像获取和远程监控，并且通过无线Mesh网络良好的多跳性能延伸监控范围，降低光纤点的数量（3）需求：因本地区环境恶劣，且本项目大部分设备需在野外安装使用，要求无线网络设备应能在恶劣的地理环境中工作分析：由于本地区的环境恶劣，对无线网络设备的选取将变得格外严格，应达到以下的各项指标:Ø 工作温度：-40°C 到 +55°CØ 储藏温度：-50°C 到 +85°CØ 天气等级：IP67 防风雨Ø 可承受风速：>165 mphØ 可承受风力（165mph）：<1024牛顿请预览后下载！Ø 抗盐/雾/生锈特性：Mil-STD-810F 509.4Ø 抗击打和抗震性：ESTI 300-192-4 规格T41.E，Class 4M3，Mil-STD-810（4）需求：本电力系统无线项目要求建设的无线网络系统能够有很好的投资保护，能够进行长期平滑的技术升级。

分析：目前无线网络的技术发展速度非常的快，本项目建设好之后，如何保障建设的无线网络系统不过时，如何能够跟随技术的发展进行平滑的技术升级是非常重要的这正是先进的 Mesh模块化设计的优势，可以通过简单的替换的功能模块就可以实现长期的、平滑的技术升级，这一点是其它无线网络产品难以作到的5）需求： 要求在整个高压线沿线区域能够提供无线IP服务、无线视频监控服务等，用于工作人员的通信和指挥调度等分析： Mesh无线网产品的全套无线IP解决方案，包括无线视频监控、应急通讯指挥等领域都有完整、成熟的应用案例相比较传统方式的电力线沿线监控技术，无线Mesh技术提供了革命性的宽带组网技术，可以完全实现电力线沿线视频监控的需要，解决传统监控方式遇到的以下问题：1. 高压线沿线光纤资源不可用，重新架设光纤费用昂贵，技术难度大，因此无法采用有线通信方式解决现场的视频监控2. 直升机、无人机方式耗费大量的租用费用，即需要人员车辆赴现场配合，并且无法及时实时的获取现场情况3. 运营商GPRS、CDMA或者3G信号往往在部分高压线沿线没有信号覆盖，也就没有办法提供远程通信，并且3G等技术还不能提供宽带的通信质量，对系统应用有很大的限制综上所述，无线Mesh技术作为远距离无线、多跳、组网的首选技术方案，可以解决电力线沿线监控的落后、被动的局面，更好的服务于特高压变电等电力线的实时、及时的远程监控，满足了日常维护和应急通信等不同场景下的使用。

请预览后下载！3 通信方案设计3.1 方案设计3.1.1 系统介绍本方案采用 Mesh无线组网解决方案，实现无线网络覆盖，对固定监控、移动监控和应急临时监控及VOIP语音服务提供宽带无线接入系统特性n 按照每根电力杆架设视频监控点的设计，基站间距为500米n 固定基站采用OWS2400-20 四模无线Mesh产品，任意两台基站之间的通信距离最远可达40公里盖（视具体监控摄像机的密集度，以及现场环境的可达性有所不同）n 通常在电力线沿线每1-2公里架设基站，如下图所示：请预览后下载！n 固定基站的系统骨干连接采用5.8GHz频段的无线互联，配合高增益的定向天线；最大限度的节省光纤架设或者租用成本n 固定基站对周边的手持终端和移动车辆提供无线覆盖，在传输高清晰照片和视频传输的同时，该无线系统还同时支持其他的应用n 数据传输n 语音功能3.1.2 工作方式无线基础架构系统由 Access/One网络节点，使用multi-channel、multi-radio的方式组建Mesh无线网状网络n Mesh拓扑结构保证任何两个之间链路视距可达，基站就近相连n 每无线网络节点内置多个功能不同的模块，分别处理用户接入和Mesh骨干业务，每跳带宽损耗低n 每无线网络节点可采用多个不同的信道同时工作，全网充分利用了2.4GHz和5GHz频段，提供效能并且避免大规模覆盖的干扰n 支持高速移动和快速切换Mesh基站配置无线宽带系统中主要使用四模块无线Mesh基站 OWS2400-20无线Mesh基站 OWS2400-20请预览后下载！无线Mesh基站使用OWS2400-20设备。

该设备内置2块802.11a模块和2块802.11g模块两块5.8GHz模块分别处理Mesh上行、Mesh下行的通信，保证了无线网络多跳的高带宽和低时延该基站的具体配置如下：Ø OWS2400-20Ø 内置2块5.8GHz 11a模块和2块2.4GHz 11g模块Ø 多模块节点作为多跳Mesh骨干中继节点² 1个802.11a 模块用于Mesh上行无线链路² 1个802.11a 模块用于Mesh下行无线链路² 802.11g模块用于其他无线终端的接入Ø 设备安装n 设备和天线抱杆安装，具体安装设备和天线参考OWS安装手册Ø 供电选择n 设备支持本地或直流供电，交流电压范围110-240V，直流供电范围24Vn 若采用风能或太阳能供电，需要考虑系统设计，使系统在连续多个阴天的情况下依然可以提供充足的电量，保持系统正常工作设备接口和天线配置如下图所示：固定Mesh基站安装在专用的抱杆之上，配合5.8GHz定向天线进行设备无线互联和无线接入如下图所示：请预览后下载！3.2 无线基站分布 无线基站主要分布在高压线沿线，分布图如下：其中，红色为无线网络根节点位置(光纤传输点位置)；其他为无线中继设备l 设备主要放置在高压线沿线，共需XX台无线Mesh基站设备，每个根节点设备需要1条100Mbps以太网接口l 具体的光纤节点按照实际组网需要再行考虑在实施前的现场勘测阶段将根据初步设计，进一步的充分听取用户的建议，并且考察安装、供电的工程因素后，以决定具体的安装位置和安装方式。

3.3 无线网络容量和业务分析无线Mesh网络系统整体容量：Ø 根节点采用了OWS2400-20设备n 内置2个802.11a无线模块n 单个802.11a 5.8GHz射频模块提供15Mbps汇聚吞吐量(保守计算下的平均吞吐量)n 根节点MWS100-HSX20的2个11a无线模块，将配合5.8GHz扇区天线，分别接入中继节点n 根节点处的总的汇聚吞吐量为30MbpsØ 无线Mesh中继基站采用优化的Mesh算法进行互联n 采用信号强度、网络时延等参数的加权平均值来作为评估无线链路性能的指标n 总是选择性能最佳的做为主链路，其他链路作为备选Ø 系统总体容量与根节点数量（即光纤节点数量）有关，通过增加落地的光纤节点数量就可以成倍的增加网络总体带宽请预览后下载！监控业务容量需求：Ø 按照150公里长电力线估算Ø 每500米架设之间，共需300个Mesh基站设备来传输视频图像或图片Ø 监控主要需求为静态高分辨率的图片，而非连续图像；并且每天每基站回传5张图片即可满足需要(按照每张图片压缩后2M字节计算)Ø 总体业务容量约3G字节的容量按照单台根节点设备30Mbps带宽计算，只需要不到15分钟即可完成所有图片的传输；考虑实际环境影响以及远距离组网时延等影响，建议采用分时方式进行图片传输。

总体来说，无线Mesh网络提供了充分的带宽，可以完全满足电力线沿线的视频监控和图片传输的需要3.4 方案解决的问题u 点到多点的拓扑限制问题通常说来，传统的网桥在大范围内部署无线网络。