對變電站智能遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計

關鍵詞： 變電站 , 視頻監(jiān)控

一、 系統(tǒng)簡介

現(xiàn)在電力部門為了提高經(jīng)濟效益，提高勞動生產(chǎn)率，都準備在變電站（所）實現(xiàn)無人值守，隨著電力部門網(wǎng)絡的全面改造，各變電站（所）都有了相應的通訊網(wǎng)絡，使遠程監(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數(shù)據(jù)、參量、圖像進行監(jiān)控和監(jiān)視，以便能夠?qū)崟r、直接地了解和掌握各變電站（所）的情況，并及時對發(fā)生的情況作出反應。

變電站現(xiàn)在一般都有“三遙”系統(tǒng)，可以在此基礎上增加變電站遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，簡稱變電站遙視系統(tǒng)，將變電站的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)由變電站前端的設備、視頻服務器采集編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?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)控數(shù)據(jù),進行監(jiān)控、存儲、管理。變電站遙視系統(tǒng)的實施為實現(xiàn)變電站的無人值守，從而為推動電力網(wǎng)的管理逐步向自動化、綜合化、集中化、智能化方向發(fā)展提供有力的技術保障。

二、需求分析

變電站遙視系統(tǒng)的功能，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

通過圖像監(jiān)控、安防系統(tǒng)，保護無人值守變電站設備的安全。

通過圖像監(jiān)控結合遠程和本地人員操作經(jīng)驗的優(yōu)勢，避免誤操作。

通過圖像監(jiān)控、燈光聯(lián)動、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)視現(xiàn)場設備的運行狀況，起到預警和保護作用。

配合其他系統(tǒng)（如變電站綜合自動化系統(tǒng)等）的工作。

主要監(jiān)控對象：

變電站（所）內(nèi)場區(qū)環(huán)境。

主變壓器外觀及中性接地刀。

對變電站（所）的戶外斷路器、隔離開關以及接地刀閘等地合分狀態(tài)進行監(jiān)控。

對變電站（所）內(nèi)的各主要設備間進行監(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，智能開關量，模擬量等系統(tǒng)接入嵌入式視頻編碼器，經(jīng)過視頻服務轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，變電站一般能提供一個E1鏈路。

變電站遙視系統(tǒng)采用計算機的網(wǎng)絡傳輸，可通過鋪設的網(wǎng)絡將數(shù)字視頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，真正做到了多網(wǎng)并一網(wǎng)。另外，信號傳輸采用了標準的TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議，使遠程監(jiān)控變成了可能。

變電站遙視系統(tǒng)整體示意圖如下所示：

   



下面介紹整個系統(tǒng)組成：

前端監(jiān)控現(xiàn)場根據(jù)變電站具體情況安裝相應數(shù)量的攝像機，以及相應的報警器（比如紅外報警器、煙霧報警器等），把攝像機視頻線纜、控制線纜等都連接到網(wǎng)絡視頻服務器上，根據(jù)網(wǎng)絡視頻服務器的不同，每個視頻服務器可以連接1－16個攝像機。網(wǎng)絡視頻服務器有網(wǎng)絡接口，可以直接連接到交換機上，把圖像及相關數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡上。假如變電站有相關溫濕度、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)絡口，直接連接網(wǎng)絡）和相應的溫濕度傳感器和電量傳感器，可以把相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

在電業(yè)局調(diào)度監(jiān)控中心配置一臺中心監(jiān)控服務器，安裝變電站遙視系統(tǒng)中心服務器管理軟件，負責管理前端所有攝像機，所有視頻服務器，同時管理后端所有上網(wǎng)監(jiān)控用戶。領導及相關值班人員只需要用IE瀏覽器訪問中心監(jiān)控服務器，獲得授權后即可監(jiān)控前端攝像機以及獲取相關數(shù)據(jù)。

還可以在調(diào)度中心配置電視墻服務器，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，送到電視墻顯示出來，可以通過電視墻軟件任意進行圖像的切換顯示。

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

變電站監(jiān)控現(xiàn)場

變電站現(xiàn)場監(jiān)控設備主要由視頻服務器、攝象機（防護罩、攝象機、鏡頭、支架）、報警器、網(wǎng)橋、網(wǎng)絡交換機、數(shù)據(jù)模塊、穩(wěn)壓電源（可選）等主要設備組成。主要完成圖像的采集、編碼和傳輸、攝象機的控制和報警數(shù)據(jù)的輸入/輸出工作。

在變電站室外場區(qū)根據(jù)具體情況安裝一個到數(shù)個室外可控球型攝像機（可控攝像機需要配置相應的云臺鏡頭解碼器），室外球型攝像機保護性好，可以有效的防雨除霜，而且可以可帶加熱器和風扇，自動加熱、自動排風，云臺可以上下左右的轉(zhuǎn)動，并且鏡頭可以拉遠、拉近，可以大范圍地監(jiān)控場區(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?shù)胤健?br />
在主控室可以采用帶變焦的室內(nèi)可控攝像機，可以大范圍的掃描主控室的情況，而且可以對主控室的儀表盤等進行特寫，可以比較清楚地看到儀表盤上的讀數(shù)。

在高壓室等其他設備間，可以安裝相應個數(shù)的固定攝像機，對重點部位進行觀察。

對重點部位可以安裝相應的報警器，包括在設備間室內(nèi)安裝煙霧探測器、溫濕度傳感器，在設備間或主控室門口和窗邊安裝紅外雙鑒探測器、門磁開關等。

在變電站四周考慮防盜的需要，可以考慮配置相應的紅外對射探測器，一旦有人翻越圍墻，阻斷紅外線傳輸，報警器就報警，同時視頻服務器可以自動錄像，假如聯(lián)動攝像機，可以自動轉(zhuǎn)動攝像機對準報警處。

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

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

通訊網(wǎng)絡

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，光纖或微波傳輸設備直接提供以太網(wǎng)接口，各變電站的圖像數(shù)據(jù)信號經(jīng)過各級交換機、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，通訊設備僅提供2M接口，變電站的圖像數(shù)據(jù)信號需要通過2M以太網(wǎng)橋轉(zhuǎn)化為2M接口，上傳到監(jiān)控中心相應的2M以太網(wǎng)橋轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡信號，進入監(jiān)控中心的網(wǎng)絡。實際上相當于用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)控管理服務器、電視墻服務器、監(jiān)控客戶終端等組成。主要完成現(xiàn)場圖像接收，用戶登錄管理，優(yōu)先權的分配，控制信號的協(xié)調(diào)，圖像的實時監(jiān)控，錄象的存儲、檢索、回放、備份、恢復、電視墻的顯示切換等。

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

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

系統(tǒng)不但能夠在值班室觀看，而且授權用戶可以非常方便地在自己的辦公微機上用IE瀏覽器即可觀看。領導在自己辦公室可以非常方便地觀看，無需復雜的軟硬件安裝。

四、系統(tǒng)功能

服務器模塊管理

中心服務器軟件采用了一系列有效手段保證服務器穩(wěn)定運行。

首先，管理軟件采用Windows service方式后臺運行，極大地提高了服務器軟件的工作穩(wěn)定性。其次各功能采用模塊化結構，各模塊相對獨立，因此一個模塊出現(xiàn)異常不會影響到其他模塊的正常運行。各模塊由service管理，能夠設定手動啟動或開機時自動啟動。

用戶身份認證功能

系統(tǒng)采用嚴格的操作密碼保護機制。

用戶權限管理

系統(tǒng)提供了強大的用戶權限管理功能，其中包括用戶默認權限和用戶特定權限。

視頻設備管理

系統(tǒng)提供視頻服務器IP地址設置、端口號、鏡頭命名、云鏡控制協(xié)議和RS-485設備地址設置等功能。

鏡頭分組

綜合智能網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)具有強大的分組功能，支持在服務器上將攝像機根據(jù)監(jiān)控編成不同的預定義工作組。

報警和聯(lián)動功能

系統(tǒng)的報警可以來自視頻服務器的視頻丟失、移動偵測或者報警輸入，也可以來自其它數(shù)據(jù)采集設備。用戶可根據(jù)報警的工作屬性任意設定報警啟動和關閉的時間。

中心錄像功能

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

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)控點的鏡頭分布情況繪制成監(jiān)控地圖，點擊相應鏡頭圖標自動切換到當前攝像機位置，便于用戶方便、直觀的了解攝像機的分布情況。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢

管理員用戶可以按照時間段查詢報警情況，并提供打印功能。