基于人工智能的光缆线路通道可视化技术的研究与应用 - 信息谷 - ICITU

摘要：配网线路纵横延伸距离长，并且处在不同的环境中，给运维人员的日常工作带来不便。此外，很多线路杆塔穿越地区的地形复杂，给线路巡视及管理都带来了极大的不便。因此，本文针对以上问题，设计了一种高可靠性、简易性、经济性的光缆线路在线监控装置以及智能监控管理平台，实现了对输电杆塔及架空线路走廊的远程布防监控，从而极大解决电力用户线路巡视范围广、管理困难等问题。
   关键词：人工智能；光缆线路通道可视化技术；研究与应用
   前言：
   随着“大运行”体系建设，电力通信光缆长度成倍增长，但对光缆的地理路由、基础信息、外破管理、建设规划、故障定位、数据采集管理等，没有一个统一的工具进行管理，尤其是城区光缆频繁迁改，造成了现场与运维资料不同步的现像时有发生，对日常运维及事故抢修带来了诸多不便。因此，急需一套新的管理提升工具，有效提升对特殊情况下的线路监控及管理工作。
   1设计目标
   1）使用大量历史图片，对监拍装置采集的图片进行智能化分析处理，进而对场景中关心的对象进行理解，识别出光缆线路通道中易造成外破隐患的大型机械：如塔吊、吊车、挖掘机等物体，并产生警告信息以供相关负责人进行查看。经测试，隐患识别率可达90%以上。
   2）设备拍照间隔远程可设，最小间隔支持1分钟拍照一张，同时采用图像智能对比分析方法，对异常图片主动上传，否则只定时上传图片，该功能节约流量、降低使用费用，并且有效避免了监控时间盲区的存在。
   3）根据现场需求外接不同功能的传感器（比如：微气象、杆塔倾斜及故障指示器等），并可根据现场状况实施联动调用现场图像抓拍或视频录制，实现对线路通道状态及环境的全面实时监测。
   2光缆线路通道可视化系统关键技术
   2.1前端装置
   前端装置主要包括高清视频监测装置、电源供应系统以及配套通信设备。
   2.2通信传输网络
   目前，光缆线路通道可视化系统通信传输网络大体可归为三大类，分别为全无线、光纤+无线、全光纤。
   本文根据输电通道的地形特点，以及光缆线路是否建有OPGW光缆或OPGW光缆，是否具有可利用备用光纤等情况，大部分监测点拟采用点对点（多点）的全无线接入方案，部分采用自建全光纤接入方案或OPGW光纤+点对点（多点）无线接入方案。
   2.3视频监控中心主站
   光缆线路通道可视化视频监控中心主站系统采用集中部署方式，安装在光缆线路电力杆塔上的高清视频监测装置采集线路通道的视频流以及设备电源信息和通道状态信息，采用宽带无线专网接入到就近变电站。由变电站通过站内的安全接入装置接入到变电站内输电通道可视化网络；使用点对点设备通过FE接口和电力传输网MSTP设备互联，最终将各种信息传送到省公司的输电通道可视化监控平台。
   3可视化管理主要做法
   3.1光缆地理路由可视化
   以三维实景地图为背景，非常直观、形象地展现光缆架设杆塔号、接头盒、管道井、进站路由等地理位置。架空光缆线路用白色表示、地埋光缆用黄色表示、纯输电线路用红色表示；杆塔号、接头盒、管道井均采用统一的标识。通过用不同的颜色区分，运维人员能清楚地识别光缆物理走向，在野外运维人员通过部署在手持移动平板设备的资料库，可以快速直观地查询光缆的地理位置信息。
   3.2光缆基础信息可视化
   将TMS系统中光缆台账、SDH网管中光缆承载业务表导出后，建立每条光缆对应的台帐、承载业务数据表，与实景地图下的光缆进行绑定。基础台帐包括光缆型号、长度、投运日期；缺陷记录包括缺陷发生时间、现场照片、恢复时间、分析报告；承载的业务包括通信、保护、安稳承载情况；纤芯测试记录包括光缆投运时测试记录、每年一次备用纤芯测试记录；巡视记录包括巡视时间、巡视照片。通过部署在手持移动平板设备的资料库，巡视人员能非常方便的查询以上信息。
   3.3光缆外破管理可视化
   通过定期更新的实景地图，可以非常直观地了解道路、建筑施工等信息。便于掌握光缆外破危险点，及时采取防范措施。同时，针对重点外破危险区域，打印实景地图为背景的该区域光缆段地理走向图，生成预警通知单，报送有关单位，便于对方掌握光缆路由。
   3.4光缆建设规划可视化
   通过三维实景地图的测距功能，可以非常方便地进行光缆地理路由预规划及初步设计，可根据测距功能准确提供年度光缆技改大修、储备项目等有关光缆长度信息。同时对于同杆架设、同沟架设、进站同路由等问题可提前掌握，在新建光缆线路规划阶段可有效避免上述问题。
   3.5光缆故障定位可视化
   光缆故障时，通过OTDR等设备测出故障距离，输入资料库，可以在三维实景地图中定位故障点。便于掌握故障点地理位置、光缆型号、周围环境等重要信息，大幅度提升故障抢修效率。
   3.6光缆数据采集可视化
   为提升光缆地理信息采集效率，运维人员不需要通过GPS装置逐个采集。只需要在三维实景地图上，与现场地理位置对应的地方，逐个设点即可，将整理好的Excel格式的电子表格数据批量导入，光缆基础数据采集效率大幅度提升。新投OPGW、ADSS杆塔GPS坐标由地市公司运检部或县公司运检部按月定时提交，所有普缆GPS坐标由信通分公司采集，随输电线路架设老OPGW、ADSS杆塔坐标由地市调度控中心从雷电定位统一抽取后提交至信通分公司，信通分公司负责所有坐标的校核。
   4结语
   综上所述，本文提出了一套输电线路通道可视化巡检系统及其解决方案，通过该方案和高清视频实时在线监测系统建设，可提升输电线路通道安全水平，提高线路巡检人员巡检效率，力争逐步达到线路主设备日常巡视由人工巡视方式转变为以远程监控为主的目标，进一步强化特高压输电线路的通道安全，有效提升特高压安全管理水平，保证各级电网平稳运行。
   参考文献：
   [1]陈晰,吴帆,范文浩.面向输电线路监测的无线网关键技术研究[J].电力系统通信,2017,33(3):28-31.
   [2]刘丽榕,王玉东,肖智宏,等.输电线路在线监测系统通信传输方式研究[J].电力系统通信,2018,32(4):20-24.