對(duì)變電站智能遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞： 變電站 , 視頻監(jiān)控

一、 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

現(xiàn)在電力部門為了提高經(jīng)濟(jì)效益，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，都準(zhǔn)備在變電站（所）實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，隨著電力部門網(wǎng)絡(luò)的全面改造，各變電站（所）都有了相應(yīng)的通訊網(wǎng)絡(luò)，使遠(yuǎn)程監(jiān)控成為可能。在電力調(diào)度通訊中心可以建立監(jiān)控中心，能夠?qū)Ω髯冸娬荆ㄋ┯嘘P(guān)數(shù)據(jù)、參量、圖像進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)視，以便能夠?qū)崟r(shí)、直接地了解和掌握各變電站（所）的情況，并及時(shí)對(duì)發(fā)生的情況作出反應(yīng)。

變電站現(xiàn)在一般都有“三遙”系統(tǒng)，可以在此基礎(chǔ)上增加變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱變電站遙視系統(tǒng)，將變電站的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由變電站前端的設(shè)備、視頻服務(wù)器采集編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收編碼后的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),進(jìn)行監(jiān)控、存儲(chǔ)、管理。變電站遙視系統(tǒng)的實(shí)施為實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人值守，從而為推動(dòng)電力網(wǎng)的管理逐步向自動(dòng)化、綜合化、集中化、智能化方向發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。

二、需求分析

變電站遙視系統(tǒng)的功能，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

通過圖像監(jiān)控、安防系統(tǒng)，保護(hù)無(wú)人值守變電站設(shè)備的安全。

通過圖像監(jiān)控結(jié)合遠(yuǎn)程和本地人員操作經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，避免誤操作。

通過圖像監(jiān)控、燈光聯(lián)動(dòng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，起到預(yù)警和保護(hù)作用。

配合其他系統(tǒng)（如變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等）的工作。

主要監(jiān)控對(duì)象：

變電站（所）內(nèi)場(chǎng)區(qū)環(huán)境。

主變壓器外觀及中性接地刀。

對(duì)變電站（所）的戶外斷路器、隔離開關(guān)以及接地刀閘等地合分狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

對(duì)變電站（所）內(nèi)的各主要設(shè)備間進(jìn)行監(jiān)視（包括大門、控制室、繼保室、通訊室、高壓室等）。

三、系統(tǒng)組成

前端由攝像機(jī)，智能開關(guān)量，模擬量等系統(tǒng)接入嵌入式視頻編碼器，經(jīng)過視頻服務(wù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，變電站一般能提供一個(gè)E1鏈路。

變電站遙視系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，可通過鋪設(shè)的網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字視頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，真正做到了多網(wǎng)并一網(wǎng)。另外，信號(hào)傳輸采用了標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使遠(yuǎn)程監(jiān)控變成了可能。

變電站遙視系統(tǒng)整體示意圖如下所示：

   



下面介紹整個(gè)系統(tǒng)組成：

前端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)變電站具體情況安裝相應(yīng)數(shù)量的攝像機(jī)，以及相應(yīng)的報(bào)警器（比如紅外報(bào)警器、煙霧報(bào)警器等），把攝像機(jī)視頻線纜、控制線纜等都連接到網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的不同，每個(gè)視頻服務(wù)器可以連接1－16個(gè)攝像機(jī)。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器有網(wǎng)絡(luò)接口，可以直接連接到交換機(jī)上，把圖像及相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)上。假如變電站有相關(guān)溫濕度、電壓電流等部分模擬量需要監(jiān)控，可以配置IP數(shù)據(jù)模塊（內(nèi)置RJ45網(wǎng)絡(luò)口，直接連接網(wǎng)絡(luò)）和相應(yīng)的溫濕度傳感器和電量傳感器，可以把相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

在電業(yè)局調(diào)度監(jiān)控中心配置一臺(tái)中心監(jiān)控服務(wù)器，安裝變電站遙視系統(tǒng)中心服務(wù)器管理軟件，負(fù)責(zé)管理前端所有攝像機(jī)，所有視頻服務(wù)器，同時(shí)管理后端所有上網(wǎng)監(jiān)控用戶。領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)值班人員只需要用IE瀏覽器訪問中心監(jiān)控服務(wù)器，獲得授權(quán)后即可監(jiān)控前端攝像機(jī)以及獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

還可以在調(diào)度中心配置電視墻服務(wù)器，根據(jù)視頻輸出路數(shù)不同配置不同數(shù)量的電視墻解碼卡，直接解碼輸出模擬視頻信號(hào)，送到電視墻顯示出來(lái)，可以通過電視墻軟件任意進(jìn)行圖像的切換顯示。

根據(jù)組網(wǎng)方式分為變電站監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度監(jiān)控中心三個(gè)主要部分，下面分別加以介紹。

變電站監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)

變電站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備主要由視頻服務(wù)器、攝象機(jī)（防護(hù)罩、攝象機(jī)、鏡頭、支架）、報(bào)警器、網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、數(shù)據(jù)模塊、穩(wěn)壓電源（可選）等主要設(shè)備組成。主要完成圖像的采集、編碼和傳輸、攝象機(jī)的控制和報(bào)警數(shù)據(jù)的輸入/輸出工作。

在變電站室外場(chǎng)區(qū)根據(jù)具體情況安裝一個(gè)到數(shù)個(gè)室外可控球型攝像機(jī)（可控?cái)z像機(jī)需要配置相應(yīng)的云臺(tái)鏡頭解碼器），室外球型攝像機(jī)保護(hù)性好，可以有效的防雨除霜，而且可以可帶加熱器和風(fēng)扇，自動(dòng)加熱、自動(dòng)排風(fēng)，云臺(tái)可以上下左右的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且鏡頭可以拉遠(yuǎn)、拉近，可以大范圍地監(jiān)控場(chǎng)區(qū)，并且可以監(jiān)控主變壓器、大門等地。一般安裝在房屋的高處或電線桿的適當(dāng)?shù)胤健?br />
在主控室可以采用帶變焦的室內(nèi)可控?cái)z像機(jī)，可以大范圍的掃描主控室的情況，而且可以對(duì)主控室的儀表盤等進(jìn)行特寫，可以比較清楚地看到儀表盤上的讀數(shù)。

在高壓室等其他設(shè)備間，可以安裝相應(yīng)個(gè)數(shù)的固定攝像機(jī)，對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行觀察。

對(duì)重點(diǎn)部位可以安裝相應(yīng)的報(bào)警器，包括在設(shè)備間室內(nèi)安裝煙霧探測(cè)器、溫濕度傳感器，在設(shè)備間或主控室門口和窗邊安裝紅外雙鑒探測(cè)器、門磁開關(guān)等。

在變電站四周考慮防盜的需要，可以考慮配置相應(yīng)的紅外對(duì)射探測(cè)器，一旦有人翻越圍墻，阻斷紅外線傳輸，報(bào)警器就報(bào)警，同時(shí)視頻服務(wù)器可以自動(dòng)錄像，假如聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)，可以自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)報(bào)警處。

考慮到設(shè)備供電的安全性，可以給監(jiān)控設(shè)備配置穩(wěn)壓電源或UPS不間斷電源，可以考慮配置相應(yīng)的視頻線控制線防雷器。

前端攝像機(jī)的視頻信號(hào)通過嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器壓縮成數(shù)字信號(hào)，結(jié)合其他數(shù)據(jù)信號(hào)統(tǒng)一打成IP數(shù)據(jù)包，通過視頻服務(wù)器的RJ-45以太網(wǎng)口直接送到變電站的交換機(jī)上，交換機(jī)再連接2M以太網(wǎng)橋轉(zhuǎn)換成2M　E1專線信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心去。

通訊網(wǎng)絡(luò)

目前，變電站視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控調(diào)度中心主要有以下兩種傳輸方式：

1、以太網(wǎng)傳輸方式

各變電站到監(jiān)控中心的信道直接為以太網(wǎng)接口，光纖或微波傳輸設(shè)備直接提供以太網(wǎng)接口，各變電站的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過各級(jí)交換機(jī)、路由器上傳至監(jiān)控中心。

2、2M-以太網(wǎng)傳輸方式

各變電站到監(jiān)控中心的信道為2M專線，通訊設(shè)備僅提供2M接口，變電站的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)需要通過2M以太網(wǎng)橋轉(zhuǎn)化為2M接口，上傳到監(jiān)控中心相應(yīng)的2M以太網(wǎng)橋轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，進(jìn)入監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上相當(dāng)于用2M以太網(wǎng)橋通過2M專線組網(wǎng)。

   



調(diào)度監(jiān)控中心

在電業(yè)局調(diào)度監(jiān)控中心，主要由中心監(jiān)控管理服務(wù)器、電視墻服務(wù)器、監(jiān)控客戶終端等組成。主要完成現(xiàn)場(chǎng)圖像接收，用戶登錄管理，優(yōu)先權(quán)的分配，控制信號(hào)的協(xié)調(diào)，圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控，錄象的存儲(chǔ)、檢索、回放、備份、恢復(fù)、電視墻的顯示切換等。

在電業(yè)局中心機(jī)房放置一臺(tái)高性能的服務(wù)器，安裝變電站遙視系統(tǒng)中心服務(wù)器管理軟件，中心服務(wù)器管理前端所有的攝像機(jī)、視頻服務(wù)器、報(bào)警器等，管理后端所有的監(jiān)控客戶機(jī)。

在值班室安裝一到數(shù)臺(tái)監(jiān)控客戶機(jī)，IE用瀏覽器即可監(jiān)控觀看，同時(shí)可以安裝配置多畫面顯示的電視墻，配合電視墻服務(wù)器，可以把前端攝像機(jī)的信號(hào)解碼出來(lái)，送到電視墻上顯示，利用“守望者”電視墻軟件的強(qiáng)大功能，任意切換顯示前端攝像機(jī)圖像。

系統(tǒng)不但能夠在值班室觀看，而且授權(quán)用戶可以非常方便地在自己的辦公微機(jī)上用IE瀏覽器即可觀看。領(lǐng)導(dǎo)在自己辦公室可以非常方便地觀看，無(wú)需復(fù)雜的軟硬件安裝。

四、系統(tǒng)功能

服務(wù)器模塊管理

中心服務(wù)器軟件采用了一系列有效手段保證服務(wù)器穩(wěn)定運(yùn)行。

首先，管理軟件采用Windows service方式后臺(tái)運(yùn)行，極大地提高了服務(wù)器軟件的工作穩(wěn)定性。其次各功能采用模塊化結(jié)構(gòu)，各模塊相對(duì)獨(dú)立，因此一個(gè)模塊出現(xiàn)異常不會(huì)影響到其他模塊的正常運(yùn)行。各模塊由service管理，能夠設(shè)定手動(dòng)啟動(dòng)或開機(jī)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。

用戶身份認(rèn)證功能

系統(tǒng)采用嚴(yán)格的操作密碼保護(hù)機(jī)制。

用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的用戶權(quán)限管理功能，其中包括用戶默認(rèn)權(quán)限和用戶特定權(quán)限。

視頻設(shè)備管理

系統(tǒng)提供視頻服務(wù)器IP地址設(shè)置、端口號(hào)、鏡頭命名、云鏡控制協(xié)議和RS-485設(shè)備地址設(shè)置等功能。

鏡頭分組

綜合智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)具有強(qiáng)大的分組功能，支持在服務(wù)器上將攝像機(jī)根據(jù)監(jiān)控編成不同的預(yù)定義工作組。

報(bào)警和聯(lián)動(dòng)功能

系統(tǒng)的報(bào)警可以來(lái)自視頻服務(wù)器的視頻丟失、移動(dòng)偵測(cè)或者報(bào)警輸入，也可以來(lái)自其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備。用戶可根據(jù)報(bào)警的工作屬性任意設(shè)定報(bào)警啟動(dòng)和關(guān)閉的時(shí)間。

中心錄像功能

系統(tǒng)支持中心分布式錄像功能，可以設(shè)定錄像服務(wù)器IP地址、磁盤報(bào)警和循環(huán)覆寫的磁盤余量、報(bào)警錄像保存時(shí)間等。

電子地圖功能

系統(tǒng)提供帶監(jiān)控地圖和數(shù)據(jù)地圖編輯功能的地圖引擎。用戶可將各監(jiān)控點(diǎn)的鏡頭分布情況繪制成監(jiān)控地圖，點(diǎn)擊相應(yīng)鏡頭圖標(biāo)自動(dòng)切換到當(dāng)前攝像機(jī)位置，便于用戶方便、直觀的了解攝像機(jī)的分布情況。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢

管理員用戶可以按照時(shí)間段查詢報(bào)警情況，并提供打印功能。