【高新技术产业发展】。 虢 无人值守变电站目标自动跟踪系统设计方案 刘中元 王利敏 刘新宇０ （１．河南省电力勘测设计院２．河南省安阳市供电公司河南安阳河南郑州４５０００７； 河南郑州４５００１１） ４５５０００；３．华北水利水电学院水电学院摘要：在分析国内电力行业监控系统的结构和功能特点的基础上，提出一种改进的无人值守变电站目标自动跟踪系统设计方案。该方案实现了摄像机在各预置点 自动寻检的过程中，对运动目标进行跟踪，目标消失后继续进行巡检的功能。最后对该系统的发展前景进行展望。 关键词：无人值守；自动跟踪；预置点 中图分类号：ＴＭ７文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－－７５９７（２０１０）１２１００１９—０１ １概述 ｔ－－…一……观龋篮控设备 ………………… 随着电力工业的不断发展，电力部门网络的全面改造工程已经实施，各 变电站、变电所、通讯站等要实现少人或无人值守，以提高生产效益。各地 区电业局都设立了运行管理值班室及调度部门，由于不能全面掌握现场状 况，给各部门的运行协调带来了一定的困难［１］。 本系统专门针对现有“图像监控系统”的不足，采用先进的数字图像处 理、模式识别等技术对现场采集到的实时图像进行分析和智能识别，实现对 现场可疑运动目标的自动跟踪，并启动相应报警系统；本系统的嵌入式数字 硬盘录像机是以数字压缩及网络传输技术为核心，采用目前先进的视频数字 化技术，能够满足客户对远程视频监控方面的需求，可广泛应用于电力无人 值守变电站监控。 ２需求分析 根据我们对电力行业的调研，电力行业对监控系统的需求可以总结如 下： １）变电站内各类设备（如：主控室控制屏显示、仪表读数、开关室设 备、主变压器和各主变风扇运行、电容器室等）运行情况； ２）实时监视变电站大门口和主要通道； 图１变电站监控系统整体组成框图 １）前端设备 变电站现场前端设备主要由嵌入式数字硬盘录像机、智能跟踪球（防护 罩、镜头、云台、支架）、红外报警器、２Ｍ网桥、光端机、数据模块、稳压 电源（可选）等主要设备组成。主要完成图像的采集、编码和传输、跟踪球 ３）实时接收周界和室内红外报警信号； ４）随着技术的发展，视频监视图像可作为对事故追忆的一种有效手段 ［２］，帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况，从而尽可能地找到事故发 生的原因。 的控制和报警数据的输入／输出工作［４］。 前端摄像机的视频信号通过嵌入式数字硬盘录像机压缩成数字信号，结 合其他数据信号统一打成ＩＰ数据包，通过录像机的ＲＪ－４５以太网口送到变电站 的交换机上，交换机再连接２Ｍ以太网桥转换成２Ｍ专线信号传输到监控中心 去。 根据对以上需求的分析，我们发现有如下特点： ①系统要具有高度的集成性。 ②通过图像可以实时监视电网的运行。 ③需要有报警功能，在发生报警情况后可以联动报警。 ④指挥中心和现场工作人员可以进行语音交流。 ⑤可以自动跟踪非法入侵人员并能实时录像和回放。 ３系统设计原则 ２）通信网络 随着光纤通信网络的逐步完善，目前大多数的变电站都铺设了光纤，提 高变电站网络传输带宽的条件逐渐成熟，所有连接ＳＤＨ光传输网络的变电站全 部升级ＮＥ１线路的２Ｍｂｐｓ传输带宽，或者利用光纤资源和交换以太网技术建设 高速的变电站管理信息网。 ３）系统的防雷和抗干扰 主要依据电力行业对电力远程监控系统的需求，以及本产品在电力系统 多次应用过程中实际经验，电力远程监控系统招标文件技术部分中所提出的 整体建设目标、系统功能、技术性能指标等，在设计时着重参考《工业电视 系统工程设计规范》、（ＭＰＥＧ４视音频编解码标准一视听对象的编码（６部 考虑到系统电源防雷，在重要设备的用电插座处安装一组单相电源避雷 器，摄像机加装直流电源避雷器。 考虑到机房信号防雷，每条ＲＳ４８５控制线进机房处，串联安装一只接线 式（双绞线，导轨安装）信号避雷器，在每条视频线进机房处，安装一只同 轴视频信号避雷器，在计算机网卡输出处，安装双绞线避雷器。 室外摄像机的防雷和保护装置采用体积小、质量好的产品，并安装在摄 像机的机架内，个别无法安装在摄像机机架内的，在摄像机附近装不锈钢机 箱以安装防雷和保护装置，并采取防潮措施。 ５系统总体功能及性能指标 １）系统总体功能 分）》、《１００ＢＡＳＥ—ＴＸ快速以太网接口标准》、《广电集团电力系统技术标 准》等标准。 解决方案以满足实际应用为出发点，在视频传输方面尽量利用电力现有 的通讯网络以求最大程度降低系统造价。 系统设计原则：系统稳定性、可靠性、先进性、兼容性、易操作性、免 维护性和可扩容性等［３］。 ４系统组成 网络数字监控是通过把摄像头摄取的模拟图像信号转换成数字图像信 号，再通过计算机网络传输，使网络内的计算机都成为监控终端，不受地域 环境的限制。其整体组成框图如图１所示。 （下转第８６页） ＶＡ 翳 ｝ｆ技术研发】 ３结束语 一为了避免沉淀现象，对该式引入一个阻尼系数ｄ，使其变为艘（“）＝（１一ｄ）＋ （Ｖ）／Ｎｖ，Ｐａｇｅ—Ｒａｎｋ计算公式可以从概率的角度解释为一个随机的网页浏 览者随机选择一个网页后，不断的点击网页上的连接，但是从不返回；除非 个正规的网站需要快速和大量更新内容，同时保证运转的稳定性和安 全性。因此我们需要一种帮助工具一网站构建系统帮助我们高效地更新和管 理网站。本文通过对内容管理系统的研究和对网站构建系统的设计，提出了 一最后厌烦了才随机选择另一个页面。随机网页浏览者访问某个页面的随机概 率就是该页面的ＰａｇｅＲａｎｋ值；阻尼系数ｄ就是随机浏览者在某个页面会厌烦然 后选择一个新页面的概率，取值在Ｏ－－１之间，一般取０．８５。页面的 ＰａｇｅＲａｎｋ值越高，则网页浏览者发现它的概率亦越高。ＰａｇｅＲａｎｋ的优点是： 它是与查询无关的静态算法，所有网页的ＰａｇｅＲａｎｋ值均可以通过离线计算获 种基于改进的ＰａｇｅＲａｎｋ算法对栏目信息进行自动排序的实现方案，使得该 系统更具有灵活性。 得，有效的减少了在线查询时的运算量，加快了查询响应时间。 但是传统的ＰａｇｅＲａｎｋ算法也存在一些缺陷，如该算法偏重旧网页，导致 搜索结果精度不够，缺少有效信息的提供，不能很好的满足用户的搜索初 衷。故增加时间权值：针对ＰａｇｅＲａｎｋ算法偏重旧网页的问题，本文提出一个 时间权值Ｔ（ｉ）表示网页ｉ的时间权值。 参考文献： ［１］韩啸、曹辉，内容管理的关键技术［Ｊ］中国传媒科技，２００４。（０５）． ［２］吴国仕、傅湘玲、艾莉莎，全球化内容管理系统框架的研究与设计［Ｊ］．重 庆大学学报（自然科学版），２００６，（０７）． ［３］谢翠萍、赵云、向函，基于ｗｅｂ服务的内容管理系统构建［Ｊ］．计算机系统 应用，２００７，（０２）． 考虑到人们一般对信息的新旧时间划分点，计算原理如下： １）Ｔ１为用户的即时查询时间，Ｔ２为网页ｉ中的内容发布时间，如果没有 内容发布时间，则取网页ｉ的修改时间； ２）Ｔｄ为事件间隔，Ｔｄ＝Ｔ１一Ｔ２，时间间隔以月为单位，忽略天数的差 距： ［４］金花、曲俊华、谢萍，内容管理系统的研究［Ｊ］．计算机与数字工程， ２００６，（０８）． ３）网页ｉ的时间权值Ｔ（ｉ）设置如下： ［５］鲍宇、赵亮，基于ＸＭＬ技术的网站内容管理系统的设计与实现［Ｊ］．计算机 与信息技术，２００６，（Ｏ４）． Ｔ（ｊ）－｛ ＞ｌ２改进的ＰａｇｅＲａｎｋ算法 将一个网页的等级分成两个部分，一个部分是计算获得的ＰＲ值，另一个 事网页根据查询词得出的网页自评值Ｔ（ｊ）／１，如果网页越旧，时间权值就 越大，自评值就越小。 改进后的ＰａｇｅＲａｎｋ算法如下： １）所有的网页初始值设置为１； ２）ＰＲ（Ａ）＝ＰＲ（ｉ）／Ｔ（ｉ） ［６］陈静、蔡鸿明、徐博艺，网站内容管理及个性化网页系统的研究与实现 ［Ｊ］．计算机应用与软件，２００７，（０９）． ［７］耿璐、聂足，基于ＣＭＳ的企业网站的设计与实现［Ｊ］．计算机工程与设计， ２００９，（０２）． ［８］付克志，基于Ｗｅｂ的文本信息检索算法的研究［Ｄ］．大连理工大学，２００６． ［９］蔡建超，基于ＰａｇｅＲａｎｋ算法的搜索引擎优化研究［Ｄ］．中国优秀硕士学位论 文全文数据库，２００９，（０３）． ［１Ｏ］段惠中，基于Ｗｅｂ的专家搜索研究［Ｄ］．中国优秀硕士学位论文全文数据 库，２００９． 基于改进后的ＰａｇｅＲａｎｋ算法计算同一栏目下信息页（即三级页）等级 ＰａｇｅＲａｎｋ值，并根据ＰａｇｅＲａｎｋ值由大到小对栏目信息页进行排序，即实现了 在页面中对同一栏目下的信息进行了排序。 ［１ｉ］赵静，基于ＰａｇｅＲａｎｋ的ＭＢＡ教育资源搜索引擎研究［Ｄ］．中国优秀硕士学位 论文全文数据库，２００９． （上接第ｌ９页） 具有针对复杂背景下的运动目标捕获跟踪功能。系统常规状态是在各预 置点进行巡回监视，只要其中任何～个预置点中出现可疑运动目标，则立即 启动自动跟踪功能，捕获并跟踪该运动目标。当运动目标消失后，再次转入 自动巡检状态。实现了真正意义上的２４ｄ，时无人保安值守。跟踪球和报警设 其设计合理，实用可行，提高了监控系统的准确性和效率，为实现真正意义 上的无人值守提供了很大的技术支持。 备可通过４８５控制线进行连接，从而实现跟踪跟踪的同时进行报警［５］； ２）系统性能指标［８］ ①电源 ２２０ＶＡＣ输入，２５０Ｗ 参考文献： ②压缩格式 ③视频信号制式 采用ＭＰＥＧ－４或ＭＰＥＧ一２图像压缩编码 ＰＡＬ／ＮＴＳＣ，符合ＧＢ３６５９—８３的要求 ３５２×２８８：７０４×５７６：支持多画面分割 至２５帧／秒 ＤＩ格式 亮度／对比度／饱和度／色彩可调 ［１］胡珊，顾其威．无人值守变电站智能化远程图像监控系统［Ｊ］．计算机工 程，２００３， （２）：２１８—２２０． ④图像分辨率 ⑤帧速率单通道 ⑥图像质量 ［２］张华忠，王勇．多媒体网络实时监控平台的设计与实现［Ｊ］．小型微型计算 机系统，２０００，（７）：７０—７２． ［３］蒋伟，王志强．远程图像监控系统在无人值守变电站的应用［Ｊ］．电力设 备，２００８，（７）：６０—６２． 小于５００毫秒 ⑦报警响应时间 ⑧远程图像传输时延 远程监控画面与实际发生时差＜Ｏ．５９ ⑨跟踪速率 ⑩光照条件 ６结束语 无人值守变电站可以目标自动跟踪技术作为－－ｆ３新兴的综合性技术，涉 水平方向：（０～６）米／秒（最佳距离１０—１００米） 垂直方向：（Ｏ～３）米／秒 ［４］程明．无人值守变电站监控技术［Ｍ］．北京：中国电力出版社，１９９９． ［５］粱芝贤．无人值守变电站远程图像监控及其应用［Ｊ］１电力系统通信， ２００２（９）：３４—３６． ［６］崔扬，周泽魁．数字图像处理在无人值守变电站智能监控中的应用［Ｊ］电站 系统工程，２００４（３）：４８—５Ｏ． 采用带自适应红外灯的摄像头，无光照要求 ［７］胡珊，顾其威．无人值守变电站智能化远程图像监控系统［Ｊ］计算机工程， ２００３（２）：２１９—２２０． 及到计算机、通信和图像处理等多个技术领域。本文针对目前无人值守变电 站视频监控存在的问题，提出了一种实用的无人值守变电站运动Ｅｌ标自动跟 踪系统设计方案，以降低现场工作人员劳动强度，保证电网的安全运行，提 高生产效率，提升企业科技应用水平。该方案经在许昌某变电站实施表明， ［８］黄惠汇，何三波，陈维荣等．牵引变电站多媒体远程监控系统设计及开发 ［Ｊ］．电力系统自动化，２００１，（６）：４５—４７． ［９］马小虎，张明敏，严华明等．多媒体数据压缩标准及实现［Ｍ］．北京：清华 大学出版社，１９９６—０９．