牛建偉1 張愛軍2 吳若玲1 吳穎欣1 1.齊齊哈爾電力設(shè)計(jì)院 2.林口林區(qū)電業(yè)局
1．前 言
數(shù)字視頻、音頻以其直觀性、易存儲、易檢索和便于共享，成為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，得到了企業(yè)的廣泛應(yīng)用。隨著無人值守變電站管理模式的推廣，變電站巡檢制度的建立，在巡檢中心、集控中心（集控站）等相關(guān)部門通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對所屬變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的安全性和可靠性，并可逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行更為安全、可靠。在電力系統(tǒng)，這種監(jiān)控系統(tǒng)也被稱為“遙視系統(tǒng)”。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無人值守視頻監(jiān)控領(lǐng)域的全數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化, 系統(tǒng)通過攝像機(jī)采集現(xiàn)場圖像，經(jīng)編碼器和視頻服務(wù)器后，視頻信號直接變換成數(shù)字信號進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像經(jīng)光纖或其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)娇刂浦行摹⒎种行�，在控制中心只需要利用�?jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)的簡單操作，就能實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制，并且能很好的與系統(tǒng)中其它應(yīng)用接口與兼容。
2．系統(tǒng)要求
a實(shí)現(xiàn)對變電站區(qū)域內(nèi)場景情況的遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)聽及喊話；
b 監(jiān)視變電站內(nèi)變壓器、斷路器等重要運(yùn)行設(shè)備的外觀運(yùn)行狀態(tài)；
c 監(jiān)視變電站內(nèi)CT、PT、電纜接頭和絕緣子等高壓設(shè)備的外觀狀態(tài)；
d 監(jiān)視變電站內(nèi)隔離開關(guān)和接地刀閘的分合狀態(tài)；
e 監(jiān)視變電站內(nèi)其他充油設(shè)備、易燃設(shè)備的外觀狀態(tài)；
f 監(jiān)視變電站內(nèi)主要室內(nèi)環(huán)境（主控室、高壓室、電容器室、獨(dú)立通信室等）的情況；
g 實(shí)現(xiàn)變電站站內(nèi)關(guān)鍵部位防火、防盜自動監(jiān)視，可進(jìn)行周邊報(bào)警聯(lián)動。
h視頻控制服務(wù)器將視頻信號進(jìn)行數(shù)字化壓縮后通過以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到監(jiān)控中心, 每個站點(diǎn)可同時(shí)上傳4路圖像。
I要求系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、系統(tǒng)先進(jìn)性、使系統(tǒng)兼容性、升級、擴(kuò)展更容易化。
j可擴(kuò)容性；可根據(jù)需要方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)逐級匯接，增減各類站級前端設(shè)備等。
3、系統(tǒng)組成及各部分配置要求
3. 1 電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的組成
數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成：前端設(shè)備、傳輸設(shè)備、中心控制室設(shè)備。
前端設(shè)備配置
室外全方位球型攝像機(jī)設(shè)置在變電站室外房頂，觀察進(jìn)出大門的車輛和人員、開關(guān)站、主變等情況。全方位球型攝像機(jī)包含高清晰彩色攝像機(jī)、22倍或更高的光學(xué)變焦鏡頭、全方位變速云臺、解碼器、防護(hù)罩、支架等設(shè)備組成。
室內(nèi)全方位攝像機(jī)設(shè)置在變電站室內(nèi)，監(jiān)視變電站內(nèi)主要室內(nèi)環(huán)境（主控室、高壓室、電容器室、獨(dú)立通信室等）的情況,全方位攝像機(jī)包含高清晰彩色攝像機(jī)和變焦鏡頭、云臺、解碼器、防護(hù)罩、支架等設(shè)備組成。
每個站點(diǎn)設(shè)置1臺視頻控制服務(wù)器，站內(nèi)的視頻、報(bào)警、音頻信號接至視頻控制服務(wù)器。
傳輸設(shè)備
攝像機(jī)到視頻編碼器的信號傳輸采用同軸電纜，從視頻編碼器到監(jiān)控中心的信號傳輸利用現(xiàn)有通訊設(shè)備傳輸通道或其它通信介質(zhì)。
中心控制室設(shè)備配置如下：
視頻監(jiān)控工作站 1臺
21"彩色純平顯示器 2臺
以太網(wǎng)交換機(jī) 2臺
3.2監(jiān)控?cái)z像機(jī)及配件
3.2.1應(yīng)用于變電站監(jiān)控的攝像機(jī)類型有一體化球形攝像機(jī)、彩色攝像機(jī)、黑白攝像機(jī)等，加上配套的云臺、防護(hù)罩、支架和云鏡解碼器等。
3.2.2警探測器和告警處理單元
報(bào)警探測器包括煙感探頭、溫濕度感應(yīng)探頭、微波雙鑒探頭、紅外線光束對射探頭等，用于監(jiān)測變電站設(shè)備和環(huán)境的異動情況。
3.2.3其它設(shè)備
變電站監(jiān)控前端可根據(jù)系統(tǒng)需要，配備變電站專用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜放置站端設(shè)備，配備麥克風(fēng)、喇叭等語音設(shè)備通過系統(tǒng)軟件實(shí)施廣播、對講等功能，配備防雷設(shè)施、直流供電電源、不間斷供電電源等等。
3．3 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心
遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的概念包括主控中心（調(diào)度中心）和區(qū)域監(jiān)控（巡檢）中心，完成所轄變電站圖像的實(shí)時(shí)顯示、控制、存儲、管理等功能，其硬件系統(tǒng)主要由系統(tǒng)服務(wù)器、值班員工作站、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備、存儲打印設(shè)備等組成。
4．系統(tǒng)總體功能、性能指標(biāo)和特點(diǎn)
4．1 系統(tǒng)總體功能
由于在電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，前端的視音頻信號通過視頻服務(wù)器編碼壓縮成IP數(shù)據(jù)包，會同前端數(shù)據(jù)信號經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)入IP網(wǎng)絡(luò)，因此，包括監(jiān)控中心的系統(tǒng)服務(wù)器、值班員工作站、變電站本地工作站，網(wǎng)絡(luò)上的任一臺計(jì)算機(jī)終端，通過權(quán)限控制的方式可以實(shí)現(xiàn)對前端變電站的無級監(jiān)控。
4．1．1 實(shí)時(shí)圖像監(jiān)視
在設(shè)定的間隔時(shí)間內(nèi)對系統(tǒng)內(nèi)的所有監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行圖像巡檢，參與輪巡的對象可以任意設(shè)定，包括不同變電站的圖像、同一變電站的不同攝像機(jī)、同一攝像機(jī)的不同預(yù)置位等，輪巡間隔時(shí)間可設(shè)置。
4．1．2 語音功能
本地變電站和監(jiān)控中心值班員工作站之間，不同的監(jiān)控終端用戶之間，可以實(shí)現(xiàn)基于IP的語音功能，包括：實(shí)時(shí)的語音半雙工對講及語音廣播功能；變電站端場景錄音；與站內(nèi)的維護(hù)操作人員對講機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程對講。
4．1．3 本地及遠(yuǎn)程控制
本地變電站或遠(yuǎn)程的任意監(jiān)控終端，通過網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件或標(biāo)準(zhǔn)IE瀏覽器，可控制變電站的云臺、鏡頭等監(jiān)控設(shè)備，布防/撤防設(shè)置，變電站現(xiàn)場照明等設(shè)備控制；也可以按照事先軟件設(shè)置的聯(lián)動策略，對變電站報(bào)警觸發(fā)執(zhí)行一系列的控制程序控制權(quán)等級可設(shè)定。
4．1．4 錄像功能
錄像的磁盤容量空間可設(shè)置，并具備自動覆蓋功能，即設(shè)定的磁盤容量空間被錄像資料用完后，新的錄像資料將逐漸覆蓋最舊的錄像資料以循環(huán)利用磁盤空間。系統(tǒng)錄像功能包括實(shí)時(shí)錄像、定時(shí)錄像、運(yùn)動檢測預(yù)觸發(fā)錄像及報(bào)警預(yù)觸發(fā)錄像。
4．1．5 報(bào)警功能
電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警種類可分為外圍報(bào)警和內(nèi)部報(bào)警兩類。
外圍報(bào)警包括變電站事故報(bào)警、電力設(shè)備狀態(tài)變化及故障報(bào)警、消防報(bào)警、防盜報(bào)警、防火報(bào)警、電力設(shè)備水浸報(bào)警、門禁報(bào)警、非法闖入及畫面異動報(bào)警等，主要通過告警處理單元或變電站綜合自動化系統(tǒng)到達(dá)監(jiān)控中心。報(bào)警事件發(fā)生后，監(jiān)控終端將發(fā)出聲光提示并 顯示報(bào)警位置和類型。監(jiān)控中心將人工或按預(yù)定程序發(fā)出控制指令，聯(lián)動相應(yīng)報(bào)警目標(biāo)的圖像監(jiān)視，指定相應(yīng)攝像機(jī)進(jìn)行錄像，啟動現(xiàn)場照明、警笛等。相關(guān)設(shè)備啟動后，應(yīng)在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)自動關(guān)閉，且現(xiàn)場照明在白天（時(shí)間段可設(shè)）可不打開。
內(nèi)部報(bào)警主要包括前端視頻信號中斷報(bào)警和系統(tǒng)服務(wù)器磁盤容量空間報(bào)警。一旦因攝像機(jī)與視頻服務(wù)器之間線路故障、網(wǎng)絡(luò)故障、設(shè)備故障等原因，導(dǎo)致視頻信號中斷丟失，或系統(tǒng)服務(wù)器的錄像存儲空間超過預(yù)定值，系統(tǒng)能夠立即檢測到并做出聲光報(bào)警提示和日志記錄等相應(yīng)動作。
報(bào)警信號、報(bào)警內(nèi)容可在任何畫面自動顯示。所有報(bào)警信息均自動保存，可由報(bào)警信息檢索回放相應(yīng)的圖像錄像，有需要時(shí)可打印輸出。發(fā)生多點(diǎn)報(bào)警時(shí)，按報(bào)警級別高低優(yōu)先和時(shí)間優(yōu)先的原則顯示存貯。
4．1．6 系統(tǒng)管理功能
電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)管理功能包括歷史圖像管理、安全管理。
歷史圖像管理
監(jiān)控中心值班員工作站、電力MIS網(wǎng)上的任意授權(quán)終端用戶均可通過訪問系統(tǒng)服務(wù)器，遠(yuǎn)程檢索回放站端的任一攝像頭的歷史圖像及報(bào)警錄像。系統(tǒng)提供了智能化快速檢索回放錄像資料的功能，可按時(shí)間、地點(diǎn)、攝像機(jī)、報(bào)警事件等要素進(jìn)行檢索，大大降低了檢索時(shí)間和復(fù)雜程度，使用戶可以迅速地查找到需要的錄像資料。
4.2安全管理
系統(tǒng)提供了多種安全措施保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行及相關(guān)信息的保密性。
實(shí)行操作權(quán)限分級管理，按工作性質(zhì)對每個用戶賦予不同權(quán)限等級，系統(tǒng)登錄、操作均進(jìn)行權(quán)限查驗(yàn)；
使用圖像掩碼技術(shù)，在壓縮后的每幀圖像中加入了特定的文字或圖像數(shù)據(jù)，防止原始錄像資料被人為篡改；
防死機(jī)看門狗（WATCHDOG）功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器設(shè)備出現(xiàn)異常死機(jī)時(shí)，看門狗功能可以自動重新引導(dǎo)設(shè)備恢復(fù)正常工作，保障設(shè)備的持續(xù)正常運(yùn)行。
備份功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出磁盤容量空間報(bào)警，或者用戶有重要的監(jiān)控錄像需要備份時(shí)，可以使用系統(tǒng)的備份功能，將所需的監(jiān)控錄像資料轉(zhuǎn)儲至其他指定的存貯介質(zhì)。系統(tǒng)支持如可擦寫光驅(qū)、外接磁盤陣列等可以熱插拔的存貯設(shè)備，用戶無需中斷系統(tǒng)的工作就可以完成備份操作。
參考文獻(xiàn)
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收稿日期：2008年8月2日
