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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Übertragen
von Videosignalen über
eine Hochspannungsleitung.
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Vorrichtungen zum Einkoppeln modulierter Trägerfrequenzen
in Hochspannungsleiter sind unter dem Begriff TFH-Gerät oder Power
Line Carrier bereits bestens bekannt. TFH-Geräte werden insbesondere von
Energieverteilungsunternehmen eingesetzt, um Informationen über Netzzustände wie
Netzspannung, Stromstärke
verschiedener Zweige eines Energieverteilungsnetzes sowie Schalterstellungen
und dergleichen an eine zentrale Leitstation zu übertragen. Um diese Informationen
zur Leitstelle übertragen
zu können,
ist entweder der Aufbau eines gesonderten Informationsübertragungsnetzes
erforderlich. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, die Informationen über das bereits bestehende
Energieverteilungsnetz an die Leitstelle zu senden. Hierzu werden modulierte
Trägerfrequenzen über zweckmäßige Koppelkondensatoren
kapazitiv in einen Hochspannungsleiter eingespeist, der mit dem
Energieverteilungsnetz verbunden ist. Die Übertragungsgeschwindigkeit
einer solchen Datenübertragung
ist jedoch begrenzt.
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Weiterhin ist bekannt, von einer
Videokamera erzeugte analoge Videosignale abzutasten und die abgetasteten
Abtastwerte unter Gewinnung digitaler Videosignale mittels eines
Analogdigitalwandlers zu digitalisieren und diese digitalisierten
Videosignale mit Hilfe zweckmäßiger Kompressionsverfahren
zu komprimieren.
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Hochspannungsanlagen, wie beispielsweise Umspannstationen
oder dergleichen, stellen üblicherweise
Sicherheitsbereiche dar, so dass nur ein beschränkter Personenkreis zum Zugang
der Hochspannungsanlagen berechtigt ist. Insbesondere um einen missbräuchlichen
Eingriff in das Energieversorgungssystem zu verhindern, werden Hochspannungsanlagen
auch mit Hilfe von Videokameras überwacht.
Die Videosignale werden gemäß dem Stand
der Technik aufgrund ihrer hohen Bitrate über ein separates Übertragungsnetz
an die jeweiligen Überwachungsstationen
geleitet, die zur Vermeidung hoher Kosten daher in der Regel in
unmittelbarer Umgebung des zu schützenden Objektes angeordnet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die
Kosten für eine Übertragung
solcher Videosignale zu verringern.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung
zum Übertragen
von Videosignalen über eine
Hochspannungsleitung mit einer Videokamera zum Erzeugen der Videosignale,
einer zum Empfang der Videosignale eingerichteten Kompressionseinheit,
die aus den Videosignalen komprimierte digitale Videosignale erzeugt,
und einem mit der Hochspannungsleitung verbindbaren TFH-Gerät zum Einkoppeln
der komprimierten digitalen Videosignale in die Hochspannungsleitung.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass
sich in den letzten Jahren einerseits die Übertragungsrate von TFH-Geräten verbessert
hat. Auf der anderen Seite stehen nunmehr so leistungsstarke Bildbearbeitungsalgorithmen
zur Verfügung,
dass Videosignale mit einem ausreichend geringen Datenvolumen erzeugbar
sind, um Videosignale mittels TFH-Geräten unter Ausnutzung bereits
bestehender Energieverteilungsnetze zu übertragen. Eine solche Videoübertragung
weist zwar eine nur begrenzte Auflösung und Bildfrequenz auf,
ist jedoch insbesondere zur Objektüberwachung ausreichend. Darüber hinaus
ist davon auszugehen, dass sich die Kompression der Bildsignale
und daher die Auflösung
einer solchen Bildübertragung
in der Zukunft weiter verbessern wird. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist somit ein Objektschutz auf kostengünstige Weise ermöglicht,
wobei sich das Überwachungspersonal
nicht mehr in unmittelbarer Umgebung des zu überwachenden Objektes aufhalten
muss. Erfindungsgemäß können mehrere
Objekte von einer zentralen Leitstelle aus gleichzeitig überwacht
werden, wobei die Kosten für
eine Videoübertragung
minimiert sind.
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Die Kompressionseinheit und die Videokamera
sind beispielsweise zu einem als Kamera bezeichneten Bauteil zusammengefasst.
In einem hiervon abweichenden Ausführungsbeispiel sind die Kompressionseinheit
und die Videokamera als zwei separate Bauteile realisiert. Der hier
verwendete Begriff Kamera umfasst eine Videokamera und eine Kompressionseinheit,
die entweder als separate Bauteile ausgebildet oder aber in einem
gemeinsamen Gehäuse
angeordnet sind.
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Vorteilhafterweise umfasst das TFH-Gerät eine mit
der Kompressionseinheit verbundene Schnittstelle, die mit einem
Multiplexer verbunden ist, wobei der Multiplexer einer digitalen
Modulationsstufe sowie einem Verstärker vorgeschaltet ist und
der Verstärker
mit einer aus einem Trennüberträger sowie
einem Überspannungsableiter
bestehenden Ankoppeleinheit verbunden ist, die einem Ankoppelkondensator
vorgeschaltet ist, der zum Verbinden des TFH-Geräts mit der Hochspannungsleitung
eingerichtet ist. Gemäß dieser
Weiterentwicklung ist ein als solches bekanntes TFH-Gerät mit seinen
Komponenten mit der Kompressionseinheit der Kamera verbunden. Die
digitalen Videosignale werden mittels einer Schnittstelle in das
TFH-Ge rät
eingespeist und gelangen von dort aus zu einem Multiplexer, der
die digitalen Videosignale mit anderen Datenleitungen, wie beispielsweise
Sprachkanälen, überlagert,
wobei die Daten anschließend
einer Modulationsstufe sowie einem Verstärker zugeführt werden, die den jeweiligen
Daten entsprechend modulierte analoge Signale über verschiedene Trägerfrequenzen
zur Ankoppeleinheit senden. Die Ankoppeleinheit dient im Wesentlichen
Sicherheitszwecken im Hinblick auf das Hochspannungspotential der
Hochspannungsleitung.
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Zweckmäßigerweise erzeugt die Kompressionseinheit
komprimierte digitale Videosignale mit einer Bitrate von 64 Kilobit
pro Sekunde oder weniger.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugt
die Kompressionseinheit komprimierte digitale Videosignale mit einer
Bitrate von 20 Kilobit pro Sekunde oder weniger. Die Videosignalübertragung mit
einer solchen Bitrate genügt
keineswegs den Ansprüchen
einer üblichen
hochaufgelösten
Filmübertragung,
ist jedoch insbesondere für
die Überwachung
von Objekten ausreichend.
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Die Erfindung betrifft ferner die
Verwendung eines TFH-Gerätes
zur Übertragung
von Videosignalen über
eine Hochspannungsleitung. Wie bereits ausgeführt wurde, eröffnet die
Verbesserung der Kompression einerseits sowie die Verbesserung der Übertragungstechnik
andererseits eine erfindungsgemäße Verwendung
von TFH-Geräten
zur Übertragung
von Videosignalen.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile
der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen der
Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleichwirkende
Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und wobei
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1 eine
schematische Ansicht eines Video überwachten Umspannwerkes und
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2 ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in schematischer Darstellung zeigt.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung ein Umspannwerk 1, das von
einem Absperrzaun 2 umgeben ist, der Unberechtigten den
Zutritt zum Umspannwerk 1 verwehrt. Zur visuellen Überwachung des
Absperrzaunes 2 ist eine Videokamera 3 vorgesehen,
die im Inneren des geschlossenen umlaufenden Absperrzaunes angeordnet
ist. Die Videokamera 3 ist über eine Verbindungsleitung 4 mit
einem TFH-Gerät 5 verbunden,
das auch als Power Line Carrier bezeichnet wird. Der Power Line
Carrier 5 ist mit einer Hochspannung führenden dreiphasigen Sammelschiene 6 verbunden,
deren Phasenleiter jeweils auf isolierenden Stützern 7 montiert sind.
Zur Verbindung des TFH-Gerätes 5 mit
der Hochspannungssammelschiene 6 dienen Hochspannungsseile 8.
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Die Hochspannungssammelschiene 6 ist weiterhin
mit einem Transformator 9 verbunden, der die Hochspannung
von etwa 300 kV zu einer Mittelspannung von 24 kV umwandelt. Zur
weiteren Energieverteilung ist der Transformator 9 sekundärseitig an
eine dreiphasige Mittelspannungssammelschiene 10 angeschlossen,
die ebenfalls durch Stützer 7 isoliert
gehalten ist.
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Die Hochspannungsleitung 11 dient
zum Anschluss der Hochspannungssammelschiene 6 an ein Energieverteilungsnetz,
wobei mit Stützern 7 versehene
Hochspannungsmasten 12 zum Tragen der Hochspannungsleitungen 11 vorgesehen
sind.
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Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden die von der Videokamera 3 erzeugten Videosignale
in die Hochspannungsleitungen 11 eingekoppelt und an eine
etwa 100 km weit entfernte Leitstelle übertragen. Um das Einspeisen
der Videosignale in den Transformator 9 und damit in das
Mittelspannungsnetz mit den Mittelspannungssammelschienen 10 zu
vermeiden, sind Drosseln 13 vorgesehen, die für die hochfrequenten
Videosignale eine hohe Impedanz aufweisen und somit den Durchtritt
der Videosignale vom TFH-Gerät 5 zum
Transformator 9 im Wesentlichen verhindern.
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2 zeigt
in einer genaueren schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die eine Kamera 3 sowie ein TFH-Gerät 5 aufweist, deren
Komponenten jeweils mit einer gestrichelten Linie umgeben sind. Die
Kamera 3 besteht aus einer Videokamera 14 sowie
einer Kompressionseinheit 15, wobei die Kompressionseinheit 15 mit
der Videokamera 14 elektrisch verbunden ist und die analogen
Videosignale der Videokamera 14 empfängt. In der Kompressionseinheit 15 werden
die analogen Videosignale abgetastet und die daraus gewonnenen Abtastwerte
digitalisiert, wobei mit Hilfe zweckmäßiger Kompressionsalgorithmen
komprimierte digitale Videosignale mit einer Bitrate von 19,2 Kilobit
pro Sekunde erzeugt werden.
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Die Kompressionseinheit 15 ist
mit einer Schnittstelle 16 des TFH-Gerätes 5 verbunden, deren
Ausgang einen Eingangskanal eines Multiplexers 17 bildet,
der die digitalen komprimierten Videosignale mit weiteren Datenleitungen 18,
beispielsweise Sprachkanälen überlagert.
Dem Multiplexer 17 ist eine Modulationsstufe 19 nachgeschaltet,
mit deren Hilfe aus den Daten analoge Signale erzeugt werden, mit
denen mehrere Trägerfrequenzen
moduliert werden. Nach der Verstärkung
der modulier ten Trägerfrequenzen
durch einen Verstärker 20 werden
die Videosignale in eine Ankoppeleinheit 21 eingespeist.
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Die Ankoppeleinheit 21 besteht
aus einem Trennübertrager,
also einem Transformator mit hoher Spannungsfestigkeit, und einem Überspannungsableiter
zum Schutz der diesem nachgeschalteten elektrischen Bauteile vor Überspannungen.
Der Ankoppeleinheit 21 nachgeschaltet ist ein Ankoppelkondensator 22 erkennbar,
der mit der Hochspannungsleitung 11 elektrisch verbunden
ist. Um einen Signalfluss in Richtung des Transformators 9 zu
vermeiden, ist eine Drossel 13 vorgesehen, deren Funktionsweise
weiter oben bereits beschrieben wurde.