【安防知識網(wǎng)】一、需求背景及需求分析

　　現(xiàn)在電力部門為了提高經(jīng)濟效益，提高勞動生產(chǎn)率，都準備在變電站實現(xiàn)，隨著電力部門網(wǎng)絡的全面改造，各變電站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，能夠對各變電站有關數(shù)據(jù)、參量、圖像進行監(jiān)控和監(jiān)視，以便能夠實時、直接地了解和掌握各變電站的情況，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。

　　隨著變電站管理模式的全面推廣，在監(jiān)控中心通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對所屬變電站實現(xiàn)遠程實時視頻監(jiān)控、遠程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運行和維護的安全性及可靠性，并可逐步實現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運行更為安全、可靠。

　　變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)可將變電站的各個監(jiān)視點，如主控制室的設備運行情況、主變、斷路器、隔離刀閘等的運行狀態(tài)實時圖像、防火防盜等智能設備報警信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控人員可通過實時圖像和遠動信息對變電站的運行情況進行綜合監(jiān)控、分析，減少人員現(xiàn)場維護的工作量，提高了工作效率。利用多媒體計算機、網(wǎng)絡和遠程監(jiān)控技術進行的“遙視”化管理，有效促進了生產(chǎn)管理水平的進步。

　　二、系統(tǒng)業(yè)務需求分析

　　2.1、安全防范

　　一、能對變電站周圍及內(nèi)部實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控，配合報警裝置完成防盜功能。

　　二、變電站內(nèi)已建設消防裝置，對火災實施報警，由視頻監(jiān)控系統(tǒng)完成遠程確認并啟動應急預案，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將自動記錄火災過程。

　　2.2、業(yè)務管理

　　一、監(jiān)視主控室、10KV高壓室、35KV高壓室、戶外變壓器。

　　二、監(jiān)視場地和高壓配電設備的運行狀態(tài)，如主變壓器、開關是否有外部損傷，主變壓器油位及控制盤上的表頭、燈光信號是否正常等。

　　三、借助圖像監(jiān)視實現(xiàn)遠程操作指導，避免誤操作。

　　四、供電所監(jiān)視服務大廳，保證服務管理。

　　2.3、通信線路

　　一、變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的通訊傳輸與其它監(jiān)控系統(tǒng)不同，強調(diào)信道抗電暈、抗閃電、抗閃電及50Hz工頻電磁場干擾的能力。

　　二、變電站停電和故障時，要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)能繼續(xù)保持通信。

　　2.4、管理架構

　　電力局對無人值守變電站配置的管理架構如圖1所示：

　　圖1 電力部門管理示意圖

　　[nextpage]前端變電站內(nèi)主要負責數(shù)據(jù)采集，包括：視頻、音頻、信號等。充分利用變電站內(nèi)各類數(shù)據(jù)完成安全防范和業(yè)務輔助的要求。調(diào)度中心作為最高指揮中心，能訪問下轄變電站的數(shù)據(jù)資源，尤其在災情、險情發(fā)生時，起到責任部署、應急指揮的作用。

　　對于供電所只需負責服務大廳現(xiàn)場工作情況，提高服務質(zhì)量。

　　2.5、需求圖

　　三、系統(tǒng)功能需求分析

　　通過建設一套完備的視頻系統(tǒng)來滿足以下的要求，由以下5個子系統(tǒng)互聯(lián)互控共同完成，接受同一平臺的集中調(diào)度。

　　3.1、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

　　視頻監(jiān)控子系統(tǒng)以提供圖像資源為主，調(diào)度中心通過專網(wǎng)遠程主動調(diào)閱變電站監(jiān)控圖像，實現(xiàn)業(yè)務管理提及的需求，包括：

　　一、監(jiān)測站內(nèi)設備運行是否正常，是否存在故障隱患。如：主變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、高壓室開關、主控室的電源盤及控制盤盤面。

　　二、監(jiān)視場地和高壓配電設備的運行狀態(tài)，如主變壓器、開關是否有外部損傷，主變壓器油位及控制盤上的表頭、燈光信號是否正常等。

　　同時，由于采用可動探頭覆蓋一個區(qū)域，調(diào)度人員能通過專網(wǎng)遠程控制可動探頭的PTZ功能，清晰捕捉覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何目標，對于較小目標可改變鏡頭倍數(shù)來放大目標以看清上面的內(nèi)容，比如：讀取表盤數(shù)據(jù)。紅外補光燈自動開啟關閉，若環(huán)境光線照度不夠，工作人員還能遠程打開射燈等照明設施。借助圖像監(jiān)視還能實現(xiàn)遠程操作指導。變電站內(nèi)工作人員在對設備進行操作時，管理人員遠程監(jiān)視操作過程，對錯誤的操作進行及時糾正，防止誤操作帶來的損失。也有利于前端操作員個人技術能力的提升。

　　視頻資源除了被主動利用之外，與周界報警、消防子系統(tǒng)進行互聯(lián)互控也是相當重要的功能。

　　3.2、語音子系統(tǒng)

　　語音子系統(tǒng)主要包括：語音對講功能、廣播功能、高音喊話功能。前者多用于管理人員與變電站之間，后者多用于調(diào)度中心、操作隊與變電站之間。

　　管理人員可主動向變電站操作員發(fā)起語音呼叫，采用呼叫即接通的方式，工作人員在發(fā)起呼叫以前，可調(diào)閱視頻圖像作驗證，確保前端操作人員在接聽范圍內(nèi)再發(fā)起呼叫。

　　[nextpage]廣播功能多用于調(diào)度中心、客戶中心對多個變電站或供電所實施工作指示。調(diào)度中心、客戶中心可自行編制多個廣播組，組內(nèi)的成員可任意設置。調(diào)度中心對任一廣播組主動發(fā)起廣播，系統(tǒng)將組內(nèi)各站的視頻圖像自動彈出，中心能通過圖像確認哪個站的工作人員還未到位。各與會人到位后，發(fā)言人進行工作指示，保持發(fā)言人的圖像與聲音同步。

　　上述兩類語音功能屬于業(yè)務輔助性質(zhì)，高音喊話功能則歸屬于安全保衛(wèi)范疇。發(fā)現(xiàn)、確認警情以后，可對現(xiàn)場可疑人員實施高音喊話，起到威懾、阻嚇作用，延緩犯罪過程。

　　3.3、報警子系統(tǒng)

　　報警器是保衛(wèi)無人值守電站安全、保障無人值守電站正常工作的第一道防線。主要包含防盜報警、火災報警等。與其它安防系統(tǒng)略有不同，無人值守電站的報警子系統(tǒng)在現(xiàn)場僅能起到威懾和阻嚇作用，無法人工制止犯罪，因此它最重要的用途是能及時通知中心工作人員。

　　防盜報警以高壓脈沖電子圍欄、紅外對射裝置為主，火災報警以煙霧感應裝置為主。入侵、火災等警情發(fā)生后，報警信息經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸至調(diào)度中心，中心部署一套報警輸出裝置，根據(jù)警情的危險程度分為多級報警輸出，自動觸發(fā)各種聯(lián)動效果，包括：產(chǎn)生對應級別的報警輸出(聲、光等);將單個或多個相關視頻圖像彈出;自動彈出電子地圖;自動彈出應急預案，包括附近保衛(wèi)、人數(shù)、聯(lián)系人、聯(lián)系電話等等。

　　可利用報警類型和報警時間搜索報警錄像，追溯事故現(xiàn)場。

　　3.4、應急指揮子系統(tǒng)

　　應急指揮子系統(tǒng)主要針對重大災情、險情發(fā)生時，調(diào)度中心能充分利用監(jiān)控平臺，實施應急指揮調(diào)度工作。通過全面利用視頻、語音、電子地圖、應急預案等復合系統(tǒng)，對前方施行決策性指導，做出最準確、最及時的任務布置，最大限度地減小損失。

　　調(diào)度中心能及時調(diào)看災況、現(xiàn)場圖像，以雙屏顯示的方式在另一個顯示屏上顯示同步電子地圖，準確標示災況的物理位置。決策者利用語音系統(tǒng)對前端操作隊、變電站進行任務部署，通過應急預案全面調(diào)動人員力量搶救災情。

　　中心端對災情期間的錄像進行備份保存，以供事后查閱。

　　3.5、綜合管理平臺

　　上述各子系統(tǒng)都包含在統(tǒng)一管理平臺下，由管理平臺的各組件分別管理各子系統(tǒng)，由組件之間的無縫交互實現(xiàn)多個子系統(tǒng)的聯(lián)動。用戶的所有操作均在該綜合管理平臺上實現(xiàn)。

　　第四章、方案的設計的分步描述

　　本方案主要采用的是純數(shù)字音視頻監(jiān)控設備。它們將攝像機的視頻信號換為基于以太網(wǎng)絡標準數(shù)據(jù)包方式。除了本身具備高清晰圖像壓縮和網(wǎng)絡轉換功能外，還可接內(nèi)置的工業(yè)標準的I/O端口，滿足系統(tǒng)外接報警器和探測器等。

　　4.1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計

　　4.1.1、系統(tǒng)拓撲架構

　　架構說明：

　　如上圖示，前端根據(jù)不同監(jiān)控場景選擇不同的網(wǎng)絡攝像機，以實現(xiàn)前端視頻的監(jiān)控，在變電站和供電所配置NR7401，實現(xiàn)視頻管理，公司調(diào)度中心配置綜合管理平臺，以實現(xiàn)視頻監(jiān)控需求的功能。

　　4.1.2、前端系統(tǒng)設計綜述

　　前端設備是安裝在現(xiàn)場的攝像裝置，包括各類攝像機、鏡頭、防護罩、支架，它的任務是對現(xiàn)場的圖像信號轉換成電信號。是整個監(jiān)控系統(tǒng)的基礎，只有在前端采集了良好的圖像信號，才有可能在后端進行高質(zhì)量的回顯和存儲。前端設備的成像質(zhì)量要有良好的保證。

　　攝像機根據(jù)圖像的種類、所適用的照度、攝像器件的種類、適用光譜的范圍、攝像機的使用環(huán)境和攝像機的用途分成很多種，現(xiàn)場設備進行選型時應充分考慮各種環(huán)境因素合理配置、選擇攝像機。

　　攝像機的安裝應充分考慮現(xiàn)場實際情況和按照被保護對象的布防要求進行布置和安裝，確保攝像機的有效監(jiān)視范圍，保證無監(jiān)視盲區(qū)。攝像機在安裝后正式使用之前或之中，按照不同的環(huán)境因素和攝像機的種類進行調(diào)試，正確調(diào)整攝像機的鏡頭焦距、聚焦及光圈，還有白平衡的調(diào)整、視頻增益、同步方式以及電子快門、背景光補償?shù)软椖康恼{(diào)整。使攝像機工作于最佳狀態(tài)，保證最佳的監(jiān)視效果。

　　本次系統(tǒng)前端設備主要由網(wǎng)絡攝像機組成。前端設備將實時圖像上傳到監(jiān)控中心，實現(xiàn)對現(xiàn)場實時可視化監(jiān)控。所有的前端網(wǎng)絡攝像機只需接入網(wǎng)絡，無論是本地或者是遠程的用戶，都可以隨時隨地的對任何一個前端網(wǎng)絡攝像機進行監(jiān)視和控制。