0 引言

为了应对突发电网安全事故，实现对事故现场的“零距离”分析与决策，实时开展救援指挥，内蒙古电力（集团）有限责任公司（以下简称内蒙古电力公司）从2013年开始建设远程视频监视指挥信息系统。系统建成后，可以利用每个变电站配备的单兵系统，不受时间、地点、空间限制，对变电站固定、移动监管目标进行实时查看、实时采集数据，从而实现统一管理、统一协调、统一指挥。由于投资巨大、技术条件要求高，目前系统只完成了220 kV及以上电压等级变电站应用，110 kV及以下电压等级变电站尚未推广。

本文提出在不改变现有一级、二级平台系统的前提下，与GPS定位相结合，对单兵设备进行改造的技术方案，以实现远程视频监视指挥信息系统在110 kV及以下电压等级变电站的推广应用。

1 远程视频监视指挥信息系统现状

内蒙古电力公司已建立了远程视频监视指挥信息系统一级平台和9个供电单位的二级平台，一级平台和二级平台实现了“上下互联、局局互通”。

远程视频监视指挥信息系统分3部分：前端的单兵采集设备、后端的服务器工作组以及用户使用的客户端软件。系统采用C/S（客户/服务）模式开发，分两级建设和管理，服务器主要包括中心数据管理服务软件、流媒体转发服务软件和视频数据存储服务软件。服务器与单兵移动终端设备组成的独立通信网，监控指挥部门人员在信息内网使用客户端软件访问服务器。系统总体架构如图 1所示。

呼和浩特供电局采用光传输网和5.8 G无线通信架构的二级平台，实现了远程视频监视指挥信息系统在16个220 kV变电站的应用，与各盟市供电局/电业局之间形成局局互通。但是没有在57个110 kV变电站和更多的35 kV变电站推广应用。二级平台光纤网络结构见图 2。

2 现有远程视频监视指挥信息系统的不足 2.1 110 kV及以下电压等级变电站无法有效应用

内蒙古电力公司现运行的远程视频监视指挥信息系统单兵设备主要应用于220 kV及以上电压等级变电站，每个变电站使用3—4套单兵设备用于日常巡检、检修作业、远程指导、施工现场监控等工作。110 kV变电站基本为无人监视变电站，按照工作需求每个变电站都应该接入远程视频监视指挥信息系统，但是按照现有平台的运作方式，则需配备大量专用的移动单兵装备系统，不仅投资巨大，而且成效不高^[1-2]。

2.2 单兵设备IP地址固定

单兵设备在本系统中是以IP地址作为设备的唯一识别码在系统中记录，通过初始化录入将IP地址与变电站单兵设备名称进行绑定，并在客户端列表中显示。将某一变电站的单兵设备应用于其他变电站时，由于设备IP地址无法改变，在系统中仍然显示原所在变电站的设备名称，造成单兵设备在系统中的信息数据混淆。

2.3 更改一级、二级平台软件存在风险

自2015年起，内蒙古电力公司将各单位已经建成的远程视频监视指挥信息系统二级平台接入公司远程视频监视指挥信息系统一级平台。由于平台软件系统架构复杂，数据量大，如果大规模变更设计，需承担很大的风险。为了解决固定IP绑定造成设备在子站漫游中的信息数据混淆问题，需在单兵移动终端设备上进行技术创新升级。

3 远程视频监视指挥信息系统单兵设备改造

通过对已建成系统进行分析，提出对远程视频监视指挥信息系统的单兵设备进行改造，实现单兵设备各电压等级变电站通用化，以最小化改动实现设备的大面积应用。

3.1 改造目标

基于卫星定位技术，使用变电站的经纬度参数来动态识别变电站的数据信息，解除单兵设备与变电站信息的直接静态绑定，从而实现单兵设备在各110 kV子站的漫游使用，而不造成数据混淆。

在系统的后台系统上进行调整，使单兵移动终端设备在线显示功能可以漫游于不同的110 kV子站，音视频数据保存以当前不同的110 kV及以下电压等级子站进行一系列的分类、标注和存储。

3.2 单兵设备改进方案 3.2.1 主要功能架构

单兵设备采用ARM+DSP芯片架构进行开发，实现单兵定位、数据处理、音视频编码、数据传输等功能。

ARM（Advanced RISC Machine）是英国ARM公司设计开发的通用32位RISC微处理器体系结构，其主要优势在于简单的设计和高效的指令集。ARM的设计目标是微型化、低功耗、高性能的微处理器实现。DSP（Digital Signal Processor）具有运算速度大、功耗低和智能化外设等特点，在数字信号处理方面功能强大。因此本系统单兵设备以ARM+ DSP结构作为核心处理器，用于音视频编解码、数据处理及通信等。

单兵设备中ARM完成系统的流程调度、任务处理、中断处理以及提供显示、通信、远程控制等人机接口；DSP主要实现数字滤波、编码解码、数字调制解调等功能。ARM与DSP利用DSP提供的HPI接口进行通信，方便、灵活，接口电路设计简单。ARM+DSP结构把ARM处理器和DSP处理器有机结合起来，既能满足信号数据实时性要求，又便于系统的控制操作与升级，提高了系统的整体性能。单兵设备架构图见图 3。

3.2.2 增加定位功能

采用Stoton公司的BD-268芯片作为单兵设备的卫星定位芯片，BD-268是一款支持北斗（B1）和GPS的高性能集成模块，该模块是1个完整的卫星定位接收设备，具备全方位的功能，可满足专业定位的严格要求。通过单兵设备ARM+DSP的芯片架构，传输地理位置信息至系统服务器^[3]。

远程视频监视指挥信息系统将同时对单兵地理位置信息和单兵设备唯一识别码进行记录，分析确定单兵设备所在位置的变电站名称和设备类型（背负单兵或升降杆单兵），并在客户端列表中显示，同时将音视频数据记录在与设备所在变电站位置对应的文件中，不影响同一单兵设备在不同变电站的使用^[4-5]。

3.2.3 变电站识别

变电站位置是以差分卫星定位系统测绘各变电站中心位置经纬度坐标（相对于绝对地理位置偏差在2 cm以内）来确定，并将该信息记录在远程视频指挥信息系统中。

3.2.4 单兵设备位置识别及数据处理

日常使用时，单兵设备开机后首先会通过GPS和北斗定位系统确定单兵所在位置的经纬度信息，并通过本系统无线网络将该信息和设备唯一识别码一同传输至后端服务平台，平台收到数据后通过软件将单兵位置信息与系统中记录的各变电站中心点位置信息进行比对。在单兵所在位置距离某一变电站中心位置10 m距离内即可确定该单兵是在某一变电站内使用（单兵定位精度在5 m以内，可以确定定位最小变电站的范围），此时平台软件通过设备唯一识别码确定单兵类型。判断单兵设备所在位置逻辑图如图 4所示。

通过以上识别信息即可判断是哪个类型的单兵设备在哪个变电站内使用，平台软件根据确定的识别信息将该单兵设备的音视频数据与平台数据库对应并存储相关信息，同时在客户端软件列表中显示该设备。

设备确认信息将在设备开机后自动执行，数据位为20—30 Bytes，确认过程在500 ms以内完成，单兵设备完成初始化确认工作后将按照与原单兵设备相同的使用方式进行工作。

单兵设备使用完关机后，将自动清除该设备开机时定位到的经纬度信息，同时平台软件检测不到设备在线时，会将该设备在平台软件内注销，解除该设备与地理位置信息和设备唯一识别码在系统中的绑定，但是不会删除本次开机工作存储的音视频数据。

该设备重新在本变电站开机使用或在其他变电站开机使用时将重新定位位置信息并发送至后端平台进行比对，并确认设备所在位置和设备类型，在系统中对应数据库进行音视频存储和客户端显示。

4 系统应用效果及建议 4.1 应用效果

呼和浩特供电局下属16个220 kV变电站，57个110 kV变电站，以及200多个110 kV以下电压等级变电站。每个变电站的安全稳定运行都关系到国计民生，安全工作不容忽视。在对单兵设备增加地理位置定位功能后，单兵设备不再依赖于原系统的IP地址在系统中分组显示及数据存储，而是通过单兵设备向服务器发送的位置信息进行设备初始化管理，对应处理和存储数据。平台列表中将自动识别出该子站具有单兵设备在线运行，后台管理员或指挥人员可以与站内人员进行音视频交互，并且在服务器内自动建立该子站的数据存储数据库链接和查询列表。

当某变电站有大修或者其他重要工作需要使用多套单兵设备进行实时监测时，而本站又不具备这么多数量的单兵设备，可以借用临近变电站的设备进行使用，不需要再记录设备信息及跟后台指挥或监控人员进行沟通确定单兵地址和原设备所在变电站，也不用对存储音视频数据进行后期的整理分类。

4.2 建议

（1）实现单兵设备定位功能改造只是目前应对110 kV及以下电压等级变电站应用的临时对策，长远来看，必须对整个平台软件做升级改造，使得所有单兵设备可以在所有变电站漫游使用。

（2）在后续的应用过程中可以对定位精度再升级，通过内蒙古电力差分站提高单兵设备定位精度，并优化平台软件，实现单兵定位到具体某一个间隔、电器设备、开关柜、控制柜等位置，实现移动电子围栏功能，防止误操作。

5 结束语

本次单兵设备改造涉及软件和硬件两方面，硬件方面需要对设备结构外形件重新设计开模，对设备主板重新设计扩展接口；软件方面修改实时通信数据流通信协议，工作量大、难度大，但保证了110 kV及以下电压等级变电站与内蒙古电力公司一级平台的对接，适合在所有二级平台使用单位进行推广应用，对于实现110 kV及以下电压等级变电站远程防误监视、检修支持、技术交流、视频会议、应急演练、应急指挥等功能应用将产生积极的推动作用。