摘 要： 随着经济的发展，用电需求日益增大，变电站的安全问题也越来越重要。基于物联网的变电站智能安检系统能有效保障变电站工作人员的人身安全，确保巡检工作到位。在变电站内用红外线摄像头采集视频数据经过DM642处理，实现对监控范围内的空间进行运动目标（人）的检测，调用RFID射频识别系统，获取工作人员的位置和身份信息，判断该工作人员是否能够进入监控区域；如果不允许则报警并做相应的语音提示，确保工作人员的安全，最终达到实时动态监控和智能报警的安检效果。

 

　　关键字： 变电站； 目标检测与跟踪； RFID； DM642； 智能报警

 

　　中图分类号： TN827-34； TP273+.5 文献标识码： A 文章编号： 1004-373X（2014）19-0045-03

 

　　Design of intelligent security check system in transformer substation

 

　　SU Ze-yin

 

　　（Fuzhou University， Fuzhou， 350108， China）

 

　　Abstract： With the development of economy and the increasingly demand in electricity， the security problem of transformer substations becomes more and more important. Substation intelligent security system based on Internet of Things can effectively protect the substation personnel and ensure the inspection work in place. Within the substation， DM642 is used to process the video data of moving targets， which is captured by infrared cameras within the scope of their monitoring， and then RFID Radio frequency identification system is called to obtain the location and identity information of the substation staff and judge whether the staff can enter the monitored area. If not allowed， an alarm is given and the corresponding voice prompt is made to ensure the safety of the staff， and achieve the effect of real-time dynamic monitoring and intelligent alarm.

 

　　Keywords： transformer substation； target detection and tracking； RFID； DM642； intelligent alarm

 

　　0 引 言

 

　　电力系统的稳定运行关系着人民生活和生产活动乃至国家和社会的稳定，而电力设施巡检是有效保证电力系统安全运行的一项基础工作。如何保障巡检人员的人身安全和确保巡检工作到位情况已经是迫切要解决的问题了。

 

　　考虑到变电站这样的特殊场所对于安全的要求非常高，单纯采用RFID射频识别技术，对工作人员进行身份的识别和定位，难以确保工作人员的人身安全，该方案无法获取现场的具体情况，工作人员一旦忘记携带RFID标签，整个安检效果就无法实现。采用摄像头监控技术，进行实时拍摄，有相关的工作人员进行实时地录像监控，发现工作人员有相关的操作失误行为可以立即发现并且报警，原理简单，易于实现；缺点是需动用人力去监控，成本比较大，而且人员难以避免会有一些疏忽，导致安全系数不高。

 

　　本文采用两种技术结合的方案，利用红外线摄像头对监控范围内的空间进行运动目标的识别与跟踪，监测到运动目标后，调用相应的RFID模块。如果是工作人员则获取位置和身份信息，判断该工作人员是否能够进入监控区域；如果不允许则报警并做相应的提示，确保工作人员的安全；如果不是工作人员则报警，最终达到实时动态监控和智能报警的安检效果。

 

　　1 系统方案设计

 

　　本项目系统主要有RFID射频识别系统、红外摄像头视频采集模块、DM642视频处理模块和PC机，系统框图如图1所示。红外摄像头采集标准PAL模拟信号：视频信号经视频线传到视频解码芯片（A/D转换芯片）解码成数字并行信号BT656码流传送到DM642的视频接口；DM642的视频接口解码BT656码流，得到图象，自动通过EDMA传输到SDRAM中存储；DM642的CPU通过访问SDRAM中的图象，进行运动目标检测与跟踪处理后送输出缓冲区（SDRAM中）；DM642经过处理后判断是否调用RFID射频识别系统；如果检测到运动目标则获取RFID系统传来的信息，判断是否要报警及语音提示。RFID读写器通过天线发射射频信号，RFID射频标签接收到信息后，将信息经天线传给RFID读写器；读写器经过处理后将信息通过串口传给DM642开发板，DM642将视频及处理结果通过以太网传输到PC端的上位机软件上显示；在上位机软件上可以根据RFID号，知道哪个工作人员巡检了哪个区域，方便安排工作和确保巡检工作进行到位。一旦有什么异常，也可以及时观看现场的监控视频，了解现场情况。 

 

　　2 RFID射频识别系统

 

　　巡检人员巡检设备时不按规定的巡检路线进行，巡检过程有随机性，造成遗漏设备、遗漏检查项目、巡视不到位现象时有发生。由于受气候条件、环境因素、人员素质和责任心等多方面因素的制约，巡检质量和到位率无法保证[1]。可见基于物联网的变电站智能安检系统的实际应用，可以有效提高巡检质量和到位率，保证电力设备的安全运行；同时，在PC终端可以查询和管理巡检人员及信息。

 

　　由于RFID射频识别系统与摄像头安装的位置在变电站是固定的，RFID系统通过串口经DM642与PC机通信，因此在PC端分析所获得的位置、时间、工作人员身份，可由此判断工作人员巡检工作的情况。与传统条形码相比射频标签具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读写距离大等特点[2]，因此识别的稳定性可以保证，增加了系统的可靠性。该系统利用工作人员携带的RFID标签进行身份识别和定位，一旦工作人员误闯非安全工作区，能够针对工作人员的具体身份作相应的提示，很大程度上确保了工作人员的安全。

 

　　2.1 RFID简介

 

　　RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。完整的RFID系统由读写器（Reader）、电子标签（Tag）和数据管理系统三部分组成。读写器是将标签中的信息读出或将标签所需要存储的信息写入标签的装置，是RFID系统信息控制和处理中心[2]。

 

　　2.2 RFID工作原理

 

　　在RFID系统工作时，由读写器在一个区域内发送射频能量形成电磁场，区域的大小取决于发射功率。在读写器覆盖区域内的标签被触发，发送存储在其中的数据，或根据读写器的指令修改存储在其中的数据，并能通过接口与计算机网络进行通信[3]。

 

　　RFID电子标签内部备有一个存储器，用以存储标签数据。IC内部还有一个通导电阻极低的调制门控管（CMOS），以一定频率工作。当读卡器发射电磁波使标签天线电感式电压达到[VPP]时，器件工作，以曼彻斯特格式将数据发送回去。数据发送是通过调谐与去调谐外部谐振回路来完成的，具体过程如下：当数据为逻辑高电平时，门控管截止，将调谐电路调谐于读卡器的载波频率，这就是调谐状态，感应电压达到最大值。如此进行调谐与去调谐在标签线圈上产生一个幅度调制信号，读卡器检测电压波形包络，就能重构来自标签的数据信号。门控管的开关频率为70 kHz，完成154位数据约需2.2 ms。在发送完全部数据后，器件进入100 ms的休眠模式[4]。

 

　　2.3 开发过程

 

　　采用RMU系列840～960 MHz范围超高频RFID识别系统，通过UART与DM642通信。DM642需要按照规定数据格式往RMU发送命令并接收RMU返回数据格式（hex），根据RMU命令列表，设置发送命令格式（hex），可实现各种需要的功能，根据返回的数据信息可以判断设置是否成功，论文检测从而采取相应措施，确保设置成功。

 

　　RMU可以设置多种模式，但考虑到本系统应用的实际，因此采用识别标签模式，在这个模式下RMU900+根据通信过程中的碰撞情况，智能调整实际通信过程的Q值，以达到快速识别读写器通信范围内的多个电子标签的目的。

 

　　读取信息：用于读取RMU读写器模块的版本信息。

 

　　读取功率：用于获取读写器模块的输出功率大小信息。

 

　　设置功率：用于设置读写器模块的输出功率，有效值在10～30 dBm之间。当上位机与RMU900+读写器连接成功后，设定功率值后，RMU900+将该功率参数保存，重新上电后，RMU900+的默认输出功率为最后一次修改的功率值。

 

　　读取频率：用于获取读写器模块设置的频率信息。

 

　　设置频率：用于设置读写器模块的工作频率。目前RMU900+支持四种频率工作模式。