在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中，變電站管理的網(wǎng)絡化、數(shù)字化和自動化是發(fā)展的必然趨勢。本文結合某縣的供電公司的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)及報警系統(tǒng)的實際案例，就系統(tǒng)組成、功能及指標、系統(tǒng)特點展開論述。\r\n
近年來隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，作為國民經(jīng)濟命脈的電力行業(yè)的現(xiàn)代化建設已經(jīng)體現(xiàn)出越來越大的重要性。保證供電系統(tǒng)的安全運行已經(jīng)成為電力管理部門的首要任務。在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中，變電站管理的網(wǎng)絡化、數(shù)字化和自動化是電力發(fā)展要求的必然趨勢，變電站的無人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路。\r\n某縣供電公司共有一套主站，8套分站。主站設在縣調，設9屏幕監(jiān)視墻。8座分站分別為城北站、鉅橋站、新鎮(zhèn)站、衛(wèi)賢站、小河站、白寺站、王莊站、善堂站。其中：110KV站有2座，分別為鉅橋110KV站和城北110KV站，每個站配置17路視頻，7路音頻，10路煙感探測器，8對紅外對射。6座35KV站分別為新鎮(zhèn)35KV站、衛(wèi)賢35KV站、小河35KV站、白寺35KV站、王莊35KV站、善堂35KV站，每個站配置8路視頻，5路音頻，7路煙感探測器，5對紅外對射。\r\n目的及意義\r\n隨著變電站改造建設的深入進行，傳統(tǒng)的“遙測、遙控、遙信、遙調”功能已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代化變電站的發(fā)展要求，加之當今計算機技術的高速發(fā)展，如何集中管理各變電站設備的工作狀態(tài)，實現(xiàn)無人值守變電站的遠程視頻實時監(jiān)控，即“遙視”功能，日益重要的呈現(xiàn)在我們面前。同時，傳統(tǒng)的監(jiān)控手段和管理已發(fā)展到成熟的數(shù)字化、網(wǎng)絡化管理，使得現(xiàn)代化無人值守變電站遠程視頻的建設成為可能。\r\n數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)能直觀、準確、實時反映變電站設備的運行狀態(tài)，是現(xiàn)代化無人值守變電站管理中信息采集的不可代替的重要組成部分。變電站管理職能部門可以遠程對現(xiàn)場傳來的視頻圖像進行分析和判斷，通過調度和指揮，及時處理現(xiàn)場各種復雜情況；通過對處理過程進行跟蹤，隨時掌握現(xiàn)場第一手資料，保證最佳的處理效果；并且能通過相關的設備，對各類突發(fā)性事件及治安案件進行錄像或抓拍取證，提供法律證據(jù)。\r\n功能要求： \r\n·實現(xiàn)對變電站區(qū)域內(nèi)場景情況的遠程監(jiān)視；\r\n·實現(xiàn)對各個監(jiān)控點的監(jiān)聽及音頻廣播；\r\n·監(jiān)視每個變電站內(nèi)2個主變壓器的外觀運行狀態(tài)、油位、油溫、風扇等狀態(tài)；\r\n·監(jiān)視變電站內(nèi)CT、PT、電纜接頭和絕緣子等高壓設備的外觀狀態(tài)；\r\n·監(jiān)視變電站內(nèi)隔離開關和接地刀閘的分合狀態(tài)；\r\n·監(jiān)視變電站內(nèi)其他充油設備、易燃設備的外觀狀態(tài)；\r\n·監(jiān)視變電站內(nèi)主要室內(nèi)環(huán)境如：主控室、高壓室、電容器的情況；\r\n·實現(xiàn)變電站站內(nèi)高壓室、電容器的火災預警（煙感探測器）；\r\n·圍墻周界報警防止非法人員從圍墻進入及報警聯(lián)動；\r\n·大門口進出人員情況的監(jiān)控；\r\n·變電站內(nèi)具有本地預覽、錄像、回放功能；\r\n·視音頻采用MPEG4壓縮格式，每路視頻監(jiān)看及回放分辨率均要求達到D1(704×576)；\r\n·縣局監(jiān)控中心要求9屏電視墻，實時輪詢監(jiān)控個變電站設備運行情況，回放歷史錄像記錄，遠程遙控指揮現(xiàn)場操作；\r\n·前后端視頻設備使用穩(wěn)定性高的嵌入式設備；\r\n·能夠和辦公網(wǎng)絡互聯(lián)，通過辦公網(wǎng)絡工作站可以訪問、回放任意一路視頻，并可對操作人員的權限進行管理；\r\n·網(wǎng)絡利用現(xiàn)有的光纖環(huán)網(wǎng)搭建100M以太網(wǎng)，用于視、音頻遠程傳輸；\r\n·要求全網(wǎng)內(nèi)視頻設備時間同步。\r\n系統(tǒng)設計\r\n考慮到無人值守變電站的需求、網(wǎng)絡環(huán)境等諸多因素，核心設備全部選用了某系列的網(wǎng)絡視頻遠程監(jiān)控系統(tǒng)設備，具體結構見圖1。\r\n基于網(wǎng)絡視頻服務器的電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，對于納入遙視監(jiān)控范圍的變電站的數(shù)量沒有限制，系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)監(jiān)控區(qū)域大小或變電站數(shù)量自由組合定義。同時系統(tǒng)可按多級組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡。 \r\n1、系統(tǒng)設計1個總中心（即縣局監(jiān)控中心），8個分中心（即8個變電站），各中心可以在本地實時監(jiān)看本地設備狀態(tài)和回放設備歷史運行狀態(tài)錄像；總中心可以自動輪詢或手工切換監(jiān)看、回放各個分中心設備的當時與歷史運行情況。\r\n2、系統(tǒng)共設計監(jiān)控點82個，其中固定點18個，動點64個，音頻點44個，防翻越報警點46個，防火報警點62個；其中110KV站設計17路視頻、7路音頻、8個防翻越報警點，10個防火點；35KV站設計8路視頻、5路音頻、5個防翻越報警點，7個防火點。\r\n3、變電站通過網(wǎng)絡視頻服務器將視頻、音頻、報警等信號接入網(wǎng)絡。網(wǎng)絡視頻服務器將收集到的模擬視頻信號使用高清晰度，低碼流的MPEG4編碼方式進行編碼，根據(jù)系統(tǒng)要求實現(xiàn)本地錄像，同時將視音頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上共享，以便監(jiān)控中心及相關管理人員通過網(wǎng)絡實時監(jiān)看和回放。\r\n4、所有網(wǎng)絡數(shù)字視頻設備通過雙纖保護式光纖交換機利用變電站富余的光纖組成光纖環(huán)網(wǎng)，中心采用具備2光14電的LW-OS16，各個變電站采用2光2電的LW-OS4，具備自愈功能。這樣既保證了系統(tǒng)帶寬的需求，而且充分保證網(wǎng)絡傳輸?shù)目煽啃浴r\n5、在監(jiān)控中心，設有數(shù)字視頻矩陣連接電視墻即9臺監(jiān)視器進行監(jiān)看,通過網(wǎng)絡數(shù)字鍵盤控制或計算機控制數(shù)字視頻矩陣定時切換、分組切換、報警切換以及自動切換等多種查看方式，如有報警發(fā)生能夠馬上切換到該監(jiān)控點在電視墻上輸出；數(shù)字視頻矩陣還可以訪問前端錄像并進行回放，無論你在網(wǎng)絡的哪一端都可以通過客戶端和網(wǎng)絡鍵盤對前端攝像機云臺控制和設備設置等所有操作。\r\n6、在監(jiān)控中心，配置集中轉發(fā)服務器來實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的緩存、轉發(fā)本地存儲及權限管理；并同時實現(xiàn)網(wǎng)絡視頻服務器的集中管理。集中轉發(fā)服務器提供了一個高管理性、高擴展性、高安全性的實用、先進的分布式視頻轉發(fā)解決方案，比如：當多個管理人員需要同時監(jiān)控某一路視頻圖像時，可以直接訪問轉發(fā)服務器，這樣可以大大減輕前端視頻服務器的壓力，保證良好的圖像質量和減輕網(wǎng)絡壓力。同時集中轉發(fā)服務器具有完善的權限管理功能，根據(jù)實際需求對不同的操作人員分配不同的查看、操作視頻權限。\r\n7、當任意一個監(jiān)控點觸發(fā)報警信號時，網(wǎng)絡視頻服務器會自動將報警前后一段時間(具體長度可設置)的視頻錄像并可通過USB接口下載或通過網(wǎng)絡傳輸?shù)较到y(tǒng)監(jiān)控中心，供備案和日后查詢使用。\r\n功能及性能指標\r\n本系統(tǒng)的核心設備全部采用純嵌入式設備：數(shù)字視頻服務器、數(shù)字視頻矩陣、數(shù)字視頻轉發(fā)服務器及網(wǎng)絡數(shù)字鍵盤，組建成全數(shù)字化監(jiān)控及報警系統(tǒng)。\r\n多種方式實現(xiàn)實時監(jiān)看、回放視頻\r\n·通過視頻服務器外接顯示器監(jiān)看、回放；\r\n·通過監(jiān)控中心電視墻輪詢、回放；\r\n·網(wǎng)絡中任一臺PC通過客戶端軟件或IE瀏覽器監(jiān)看、回放。\r\n語音功能\r\n 遠端變電站和監(jiān)控中心值班員工作站之間，可以實現(xiàn)基于IP的語音功能，包括：實時的語音對講及語音廣播功能；采用IP語音系統(tǒng)內(nèi)單方呼叫，被呼叫方應自動應答（指系統(tǒng)IP應答）；不同的用戶之間進行在線工作交流；向低等級的用戶發(fā)出工作指令；變電站端場景錄音；與站內(nèi)的維護操作人員通過視頻服務器進行可視對講等。\r\n本地及遠程控制\r\n本地變電站或遠程的任意監(jiān)控終端，通過網(wǎng)絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件或標準IE瀏覽器控制變電站的云臺、鏡頭等監(jiān)控設備，布防/撤防設置；也可以按照事先軟件設置的聯(lián)動策略，對變電站報警觸發(fā)執(zhí)行一系列的控制程序，如控制警號、現(xiàn)場燈光等。\r\n自動復位功能，對于受控的前端設備，包括云臺、鏡頭、燈光等，按照事先軟件設置，在控制完成后的可設定的時間段后恢復到默認狀態(tài)。\r\n控制權級別，監(jiān)控中心的系統(tǒng)服務器可以設置不同終端用戶的控制權等級，高優(yōu)先級的用戶根據(jù)等級優(yōu)先的原則可無條件獲得低優(yōu)先級用戶的控制權，同級別用戶根據(jù)時間優(yōu)先的原則獲得控制權。\r\n視頻上傳及錄像功能\r\n通過視頻服務器將模擬的視頻和音頻信號壓縮編碼后在網(wǎng)絡上共享，任意一個接入網(wǎng)絡的終端都可以在授權范圍內(nèi)查看視音頻信息，同時視頻和音頻可以進行本地錄像。錄像分為報警錄像、手動錄像和自動錄像等幾種方式，每種錄像都可以通過網(wǎng)絡在電視墻或電腦上進行回放。當報警產(chǎn)生時，視頻服務器自動將報警前后的視音頻進行錄像，同時發(fā)出聲光報警；也可根據(jù)需要對所關心的視音頻進行手動錄像；同時系統(tǒng)對所有的視頻和音頻可以設置自動定時錄像，即在所設定的時間段內(nèi)進行錄像，便于日后查詢。\r\n同時，中心的集中轉發(fā)服務器根據(jù)需要也可進行集中錄像，充分保證錄像資料的完整和安全。\r\n報警功能\r\n電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的報警種類可分為外圍報警和消防報警（防火）兩部分。\r\n外圍報警：圍墻周圍設有紅外線對射探測器，當非法闖入及畫面異動報警時，主要通過告警處理單元或變電站綜合自動化系統(tǒng)到達監(jiān)控中心。報警事件發(fā)生后，監(jiān)控終端將發(fā)出聲光提示并顯示報警位置和類型。監(jiān)控中心將人工或按預定程序發(fā)出控制指令，聯(lián)動相應報警目標的圖像監(jiān)視，指定相應攝像機進行錄像，啟動警笛等相關設備啟動。\r\n室內(nèi)消防報警：高壓室、電容室設有煙感探測器。當探測器檢測到煙霧信號，系統(tǒng)能夠立即做出聲光報警提示和日志記錄等相應動作。\r\n報警級別可根據(jù)需要設定為嚴重報警、一般報警兩級。報警信號、報警內(nèi)容可在任何畫面自動顯示。所有報警信息均自動保存，可由報警信息檢索回放相應的圖像錄像，有需要時可打印輸出。發(fā)生多點報警時，按報警級別高低優(yōu)先和時間優(yōu)先的原則顯示存貯。\r\n系統(tǒng)管理功能\r\n電力變電站遠程圖像監(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、日志管理等。\r\n1、歷史圖像管理\r\n監(jiān)控中心值班員工作站、電力網(wǎng)上的任意授權終端用戶均可通過訪問系統(tǒng)轉發(fā)服務器，遠程檢索回放站端的任一攝像頭的歷史圖像及報警錄像。系統(tǒng)提供了智能化快速檢索回放錄像資料的功能，可按時間、地點、攝像機、報警事件等要素進行檢索，大大降低了檢索時間和復雜程度，使用戶可以迅速地查找到需要的錄像資料。\r\n回放有逐幀、慢放、常速、快速及放大/縮小等多種方式，并可以將任意一幅回放圖像存放成JPEG或BMP格式的圖像，供數(shù)據(jù)交換使用或打印輸出。\r\n2、安全管理 \r\n本系統(tǒng)提供了多種安全措施保證系統(tǒng)的正常運行及相關信息的保密性。 \r\n實行操作權限分級管理，按工作性質對每個用戶賦予不同權限等級，系統(tǒng)登錄、操作均進行權限查驗；當系統(tǒng)發(fā)出磁盤容量空間報警，或者用戶有重要的監(jiān)控錄像需要備份時，可以使用系統(tǒng)的備份功能，將所需的監(jiān)控錄像資料轉儲至其他指定的存貯介質。系統(tǒng)支持如可擦寫光驅、外接磁盤陣列等USB可以熱插拔的存貯設備，用戶無需中斷系統(tǒng)的工作就可以完成備份操作。\r\n3、日志管理\r\n系統(tǒng)的每個重要的操作和事件都有詳細的日志記錄。日志可分為報警日志、錄像日志及用戶操作日志。日志記錄僅供擁有系統(tǒng)管理員級權限的用戶查看，以保證系統(tǒng)的安全性。\r\n系統(tǒng)的核心硬件設備——網(wǎng)絡視頻服務器、數(shù)字矩陣作為嵌入式設備，采用了目前最新的閃存技術來保存OS和系統(tǒng)參數(shù)，即使設備掉電也不會丟失數(shù)據(jù)。而且系統(tǒng)需要升級或更改配置參數(shù)時，可以通過網(wǎng)絡遠程實現(xiàn)。\r\n系統(tǒng)特點\r\n基于網(wǎng)絡視頻服務器硬件設備和網(wǎng)絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件的電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，不僅功能強大，在性能上也超過常規(guī)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，主要的系統(tǒng)特點概括如下：\r\n1、優(yōu)越的嵌入式設備，比工控機加編解碼卡的方式更穩(wěn)定\r\n在本系統(tǒng)中，視頻服務器和網(wǎng)絡數(shù)字矩陣都是嵌入式設備，采用實時嵌入式操作系統(tǒng)Vxworks，與采用通用操作系統(tǒng)（如WINDOWS等）工控機加視頻編解碼卡的方式相比，更加穩(wěn)定可靠。因為WINDOWS本身不是實時操作系統(tǒng)，不是專為圖像處理而設的，無疑會影響視音頻處理的效率，可能造成系統(tǒng)死機，同時容易受病毒的干擾，這樣整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性會大打折扣；而CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設計的系統(tǒng)中，它通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設計趨于小型化，移動能力大大增強，而且不容易死機，且跟網(wǎng)絡的耦合也越來越緊密。\r\n2、強大的本地錄像功能，支持USB 2.0\r\n網(wǎng)絡視頻服務器可以具有本地設備存儲功能，支持定時存儲、手動存儲，報警信號觸發(fā)存儲等多種存儲方式。支持遠程網(wǎng)絡端備份和本地USB備份，可在網(wǎng)絡上任何一臺電腦上或電視墻上回放錄像。\r\n3、強大的嵌入式數(shù)字視頻矩陣\r\n在監(jiān)控中心數(shù)字矩陣提供了高擴展性的完整解決方案，數(shù)字矩陣產(chǎn)品在操作上完全類似模擬矩陣，可以直接連接電視墻，支持無限路輸入，系統(tǒng)擴展時（如增加攝像頭時）中心無需要任何改動。系統(tǒng)本身使用了具備高性能，高穩(wěn)定性特質的專有硬件結構和實時嵌入式操作系統(tǒng)。極大地降低了用戶的操作難度和維護、管理成本。\r\n4、強大的擴展、升級功能\r\n本方案所選用的硬件產(chǎn)品自身的性能均具備較強的冗余，在今后可以通過簡單的軟件升級進一步挖掘硬件產(chǎn)品自身的潛力，提供畫質更高，帶寬更低?？梢苑奖愕赝ㄟ^擴展卡進行升級。可以根據(jù)系統(tǒng)具體的實施環(huán)境靈活的調整接入方式進行工程實施。\r\n（責任編輯：羅強）\r\n本文作者現(xiàn)任鄭州銳智信息技術有限公司監(jiān)控事業(yè)部經(jīng)理，郵箱地址：hynix@126.com\r\n
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