变电站视频及环境监控

变电站视频及环境监控（精选七篇）

变电站视频及环境监控 篇1

变电站视频监控技术的发展可以归结为三个阶段:模拟、数字化、网络化。在这三个阶段中, 我们可以清楚地看到视频监控技术和数字存储技术结合应用的变化与发展。早期是以模拟信号设备为特征的闭路电视监控系统CCTV (Closed Circuit Television) , 采用VCR (Video Cassette Recorders) 存储监控数据到数字化或部分数字化视频监控系统中, 再以DVR (Digital Video Recorder) 存储监控数据;再到现在蓬勃发展的网络化视频监控系统 (IP监控系统) , 其采用更新的存储技术 (DAS、NSA、IP SAN等) 。

一、揭阳供电局变电站视频监控系统发展阐述

随着近年揭阳供电局电网建设速度的加快和信息化手段的提升, 我局变电站视频及环境监控系统也随着更新换代, 由之前的模拟视频监控逐步改造成全新的IP数字监控系统。

回顾传统模拟监控系统的发展历程, 我们可以看到该系统在历来的发展过程中, 能够满足电力用户对于图像监控的共性和个性化的需求, 能够较好的发挥电力第五遥的功能, 为实现变电站无人值守化、安全生产、事故应急指挥和事后分析、调度可视化作出了自己应有的贡献。

但是, 随着电力应用的加大、需求及硬件的更新, 在具体应用中还是存在一些问题, 例如:在不超过80个变电站的条件下, 它基本能够正常无误的平稳持续工作, 但是当系统内的站点数量达到200甚至更多, 且用户使用的数量也激增的情况下, 异常情况就会时有发生, 并且软件在网络传输及转换效率上也会稍有欠缺。

我局采用的全IP数字化监控系统采用了国内首创电力行业视频及环境监控技术标准;是完全基于linux系统平台的变电站视频及环境监控系统;应用了统一的行业内音视频编解码算法以及全系统之间的通信协议, 完全解决了各厂家之间互联互通难题;是基于全IP架构的视频及环境监控系统, 该系统的应用, 全面提升了我局变电站视频及环境监控系统的技术质量, 为我局变电站管理发挥了巨大作用。

二、传统模拟监控系统和IP数字化监控系统的性能对比

IP数字化监控系统相比于传统模拟监控系统, 主要有以下不同之处:

2.1系统采用的技术标准存在差异

由于当时广东电网公司在变电站视频及环境监控系统应用中还没有统一的技术标准和规范, 因此当时的模拟监控系统采用的是企业级技术标准和规范;2010年3月底, 广东电网公司电力科学研究院制定了《广东电网变电站视频及环境监控系统技术规范》, 该技术规范规定了广东电网变电站视频及环境监控系统的构成、配置、功能以及性能、视音频编解码标准、通信控制协议、设备命名及编码规则等方面的具体要求。全IP数字化监控系统是完全基于该技术规范开发而成的, 非常适用于广东电网公司新建、技改变电站的视频及环境监控系统中应用。

2.2系统开发和软件运行的操作系统环境存在差异

传统模拟监控系统是完全基于Windows系统平台进行开发的, 也只能运行在Windows操作系统环境下;而IP数字化监控系统是完全基于Linux系统平台进行的开发, 也全部运行在Linux操作系统环境下。在变电站视频及环境监控系统的应用中, 相对于Windows系统平台, Linux系统平台具有良好的系统环境优势, 具体如下:

1) 提供了先进的网络支持:内置TCP/IP协议;

2) 真正意义上的多任务、多用户操作系统;

3) 与U N I X系统在源代码级兼容, 符合I E E E POSIX标准;

4) 核心能仿真FPU;

5) 支持数十种文件系统格式;

6) 完全运行于保护模式, 充分利用了CPU性能;

7) 开放源代码, 用户可以自己对系统进行改进;

8) 采用先进的内存管理机制, 更加有效地利用物理内存。

由于变电站视频及环境监控系统在运行过程中对操作系统的稳定性、服务器的配置、工作站主机的配置、网络带宽资源等有着很高的要求, 而Linux操作系统特有的稳定性及上面的这些优势正好能够最大限度的利用现有的硬件设备, 经过半年的试运行, IP数字化监控系统在Linux系统环境下运行的稳定性较之传统模拟监控系统要高出很多, IP数字化监控系统能彻底解决传统模拟监控系统长期以来存在的不稳定性这个缺陷。

2.3系统前端摄像机的差异

模拟监控系统接入的摄像机全部是模拟摄像机, 而IP数字化监控系统可根据实际需求接入模拟摄像机与IP摄像机。模拟摄像机局限性比较明显, 例如:图像进行模数、数模转换后, 图像质量受损;模拟信号长距离传输, 信号衰减严重, 易受干扰, 图像质量不佳;图像制式固定为PAL或NTSC, 无法满足更高清晰度、更高分辨率的监控需求;视频信号动态范围较小, 难以满足各种特定应用的需求, 比如低噪声、宽动态、高帧率等需求。而相对于模拟摄像机, IP摄像机的优势就比较明显。IP摄像机全面采用了数字化处理技术, 视频信号从CCD或CMOS传感器采集并数字化后, 通过网络传输各种规格的视频信号。采用全数字化的处理技术有以下优点:

1) 全数字化处理技术不会因模拟和数字之间来回转换带来图像质量的损耗;

2) 采用数字接口传输数字视频, 不会带来干扰和衰减, 无论多远的距离, 都能够始终保持稳定的图像质量;

3) 数字视频的范围远远大于模拟视频, 可以实现高清晰、高帧率、宽动态的视频图像;

4) 智能化图像处理与识别技术可以延伸到前端直接实现;

5) 宽动态的视频处理技术, 可以为各种场合的视频监控定制开发摄像机产品;

6) 高清晰IP摄像机可以实现电子PTZ功能, 可以满足大范围的场所监控;

7) 可以分别提供高质量、高带宽、低延时的预览视频流和用于录像的视频流, 分别保证清晰度、易存储的特性;

8) 布线简单, 只要有以太网络即可随时部署网络监控系统, 可以采用各种无线、有线网络进行视频传输和控制;

9) 可内置存储设备, 如SD卡、小型硬盘, 在网络故障时, 能够保存关键视频图像至本地存储;

10) IP摄像机相比模拟摄像机, 可以采用更高的分辨率, 拥有更高的清晰度及画质, 支持各种高清标清视频。

2.4系统前端设备接线和传输方式的差异

传统模拟监控系统设备的接线方式如下图1-1所示:

模拟监控系统前端是模拟摄像机直接通过同轴视频电缆接入到视频处理单元 (RVU) , RVU到监控中心是通过E1线路进行传输, 再通过网桥 (协议转换器) 设备实现E1和以态网的转换。由于RVU到监控中心是通过E1进行传输, 而单路E1的传输带宽只有2M, 这大大限制了变电站同时向监控中心推送的视频路数和视频质量, 从而使得整个图像监控系统存在较大的网络带宽瓶颈。

IP数字化监控系统设备的接线方式如下图1-2所示:

IP数字化监控系统前端IP网络摄像机 (IPC) 直接通过光纤/网线传输接入光交换机/电口交换机, 距离较远的电口IP摄像机通过光电转换后接入电口交换机, 和站端处理单元 (RPU) 形成站端局域网, 站端视频和环境数据通过变电站综合数据网传输到监控中心。

IP数字化监控系统前端安装的全部是IPC, 主要采用光纤传输, 由于光纤输送是光信号, 不存在信号电缆电阻、容抗导致的大幅度衰减, 大大地提高了通道输送的带宽能力和安全性;而且变电站到监控中心传输利用的是电力系统的综合数据网, 其带宽能力和传输性能远远优于过去的E1通道传输。因此, IP数字监控系统视频分辨率最低采用的都是D1格式, 不仅实现了高清晰的视频画质, 而且视频的各项性能指标均达到了技术规范的要求。从软件功能上看, 最新IP视频监控系统具有如下功能模块:

11) 视频管理模块;

12) 报警管理模块;

13) 门禁管理模块;

14) 录像管理模块;

15) 预案管理模块;

16) 变量采集模块;

17) 坏境变量模块等。

三、结语

变电站视频及环境监控 篇2

1 变电站六氟化硫断路器故障分析及处理方法

六氟化硫断路器是变电站主要电气设备之一。六氟化硫断路器在安装、运行过程中, 由于安装环境、操作方法等原因, 可能会导致六氟化硫断路器出现各类性质不同的安全事故隐患。为确保六氟化硫断路器在电网运行中的灭弧作用, 提高电网安全可靠运行, 本文依据六氟化硫断路器在变电站运行中存在的缺陷、故障情况, 对六氟化硫断路器各种故障加以分析。

1.1 六氟化硫断路器故障分析

1.1.1 六氟化硫断路器主要是利用六氟化硫气体作为介质进行灭弧和绝缘的, 然而, 只有在较纯净的六氟化硫气体中才具备较高的绝缘性能和良好的灭弧能力, 如果气体中有水分侵入, 通常会导致电气强度降低并且水分和电弧产物发生化学反应时, 将生成如硫酸、氢氟酸或其他带有毒性的化学物质, 这些物质生成后, 当检修人员靠近时, 很有可能危及其生命安全。另外, 这些有毒有害物质还会对断路器中金属材料及绝缘材料造成严重腐蚀, 从而导致绝缘劣化情况严重, 还可能引起设备爆炸。

1.1.2 固体杂质会对断路器造成影响。正常情况下, 六氟化硫断路器灭弧室中或多或少都会存有一些自由导电杂质, 含有杂质的六氟化硫气体通常会使其击穿电压降至纯净六氟化硫气体击穿电压的10%, 并且含有杂质的击穿电压还和杂质大小、位置、材质、形状以及运行特性有密切关系, 杂质会导致其外壳与带电部位气体间隙的击穿电压值降低, 严重的甚至会被击穿;杂质还会使断路器电弧发生重燃, 致使灭弧失败。

1.1.3 六氟化硫气体泄漏问题也是影响断路器安全运行的重要因素, 找出六氟化硫气体泄漏原因并制定相应对策, 最大限度地减少六氟化硫气体的泄漏是一个重要课题。

1.2 六氟化硫断路器故障防范措施

1.2.1 强化对六氟化硫气体中水分的控制。

首先, 控制六氟化硫断路器中气体的含水量。新气体充装前, 要依据相应的质量标准对其进行验收检查, 新装气体纯度需大于99.8%。另外, 水分、空气、矿物油等技术指标须符合国标要求。

1.2.2 应尽量避免由于操作不当或受充气装置所限, 从而带入水分。

充气前, 要对新气体气瓶压力进行检查, 看其是否符合出厂要求。然后, 再对所有管路进行冲洗, 接头处可使用电吹风进行加热除潮, 充气时应先将气瓶控制阀门拧开, 并把连接管用六氟化硫气体冲一下, 随后将其与断路器连接, 以防止水分进入断路器内。充气后六氟化硫断路器气室中内的气压要尽量高于实际要求值。最后, 对六氟化硫断路器瓷套和线圈进行检查, 应保持瓷套完好线圈密封良好, 防止断路器在安装过程中, 受潮或损坏。

1.2.3 对固体杂质的控制措施。

安装使用单位在选择六氟化硫断路器时, 应选择质保体系完整, 产品质量合格的生产厂家, 以此来保证断路器中杂质含量符合相关标准。另外, 在安装使用过程中, 要定期检查六氟化硫断路器的报警回路, 加强对断路器易漏位置的检查, 定期对六氟化硫断路器进行检漏。

1.2.4 发现泄漏部位及处理方法。

巡查人员要定期检查最近气体填充记录, 如气体密度以大于0.01兆帕/年的速度下降, 必须用检漏仪检测, 更换密封件和其他已损坏的部件。如泄漏很快, 可充气至额定压力, 查看压力表, 同时用检漏仪查找管路接头漏点;另外可以用包扎法逐相逐个密封部位查找漏点。

2 变电站视频监控系统故障分析及处理办法

2.1 视频传输中, 最常见的故障现象

(1) 监视器的画面上出现一条黑杠或白杠, 并且或向上或向下慢慢滚动。 (2) 监视器上出现木纹状的干扰。这种干扰的出现, 轻微时不会淹没正常图像, 而严重时图像就无法观看了 (甚至破坏同步) 。 (3) 由于视频电缆线的芯线与屏蔽网短路、断路造成的故障。这种故障的表现形式是在监视器上产生较深较乱的大面积网纹干扰, 以至图像全部被破坏, 形不成图像和同步信号。

2.2 变电站视频监控系统故障处理办法

2.2.1 要分清是电源的问题还是地环路的问题, 一种简易的方法是, 在控制主机上, 就近只接入一台电源没有问题的摄像机输出信号, 如果在监视器上没有出现上述的干扰现象, 则说明控制主机无问题。接下来可用一台便携式监视器就近接在前端摄像机的视频输出端, 并逐个检查每台摄像机。如有, 则进行处理。如无, 则干扰是由地环路等其它原因造成的。

2.2.2 监视器上出现木纹状的干扰。这种干扰的出现, 轻微时不会淹没正常图像, 而严重时图像就无法观看了 (甚至破坏同步) 。这种故障现象产生的原因较多也较复杂。大致有如下几种原因:a.视频传输线的质量不好, 特别是屏蔽性能差 (屏蔽网不是质量很好的铜线网, 或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用) 。与此同时, 这类视频线的线电阻过大, 因而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因。此外, 这类视频线的特性阻抗不是75Ω以及参数超出规定也是产生故障的原因之一。由于产生上述的干扰现象不一定就是视频线不良而产生的故障, 因此这种故障原因在判断时要准确和慎重。只有当排除了其它可能后, 才能从视频线不良的角度去考虑。若真是电缆质量问题, 最好的办法当然是把所有的这种电缆全部换掉, 换成符合要求的电缆, 这是彻底解决问题的最好办法。b.由于供电系统的电源不“洁净”而引起的。这里所指的电源不“洁净”, 是指在正常的电源 (50周的正弦波) 上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号, 多来自本电网中使用可控硅的设备。特别是大电流、高电压的可控硅设备, 对电网的污染非常严重, 这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。这种情况的解决方法比较简单, 只要对整个系统采用净化电源或在线UPS供电就基本上可以得到解决。c.系统附近有很强的干扰源。这可以通过调查和了解而加以判断。如果属于这种原因, 解决的办法是加强摄像机的屏蔽, 以及对视频电缆线的管道进行接地处理等。

在变电站中, 设备故障和系统故障在变电运行中经常性发生, 设备故障很可能会发展成为系统故障, 进而影响到整个系统稳定性, 而系统故障又可导致某些设备损坏。变电站一旦产生故障, 运行值班人员需尽快做出正确判断, 及早汇报现场情况, 按照调度命令进行处理。而这一过程的正确实施, 离不开对电气设备故障的检查巡视。

摘要：变电运行作为一个综合性较强的行业, 其中有很多对技术性要求较高的问题, 任何不规范的行为, 在电网运行中都可能对电网安全、稳定运行造成不良影响, 甚至引发重大事故。文章对变电站常见故障中的六氟化硫断路器故障和视频监控系统故障进行分析, 并在一定程度上提出处理的方法和建议。

关键词：六氟化硫断路器,视频监控系统,研究分析

参考文献

[1]彭飘, 廖志伟, 文福拴, 等.基于根本原因法的数字化变电站故障诊断[J].电力系统自动化, 2011.

变电站视频及环境监控 篇3

1 研究思路

研制环境温度监测与控制设备(简称温度监控器),通过温度监控器远程监视环境温度,同时通过温度监控器远程控制现场空调设备,实现对空调的启/停、运行模式、设定温度等操作,最终使得环境达到一个适宜的温度。

温度监控器接入变电站视频监控系统(RVU),监控中心通过现有的视频监控统一平台软件实现远程监控重要场所的环境温度,同时远程手动或者自动控制现场空调设备。温度监控器的控制方式遵循《电力远程视频监控技术规范》。

变电站室所使用的空调品牌和型号上有所区别,甚至在同一所变电站内的空调也有所差异。造成同功能的指令各不相同,如果将不同厂家及不同型号的所有控制指令通过后台软件写入到数据库显然繁琐,而且不利于日后便捷管理,因此本系统控制设备具有红外指令学习,可学习不同厂家的红外指令,环境温度监控器通过红外接口实现对空调遥控器的指令学习,学习完成后可以模拟空调遥控器完成所有功能。环境温度监控器通过串口并提供开放的协议实现与变电站江苏省电力公司视频监控统一平台的互联。

2 系统设计

2.1 系统结构

采用集中控制空调的方式。集中控制空调的方法是首先对各空调的红外遥控信号进行识别并存储(自学习),然后在需要时进行还原。图1中由站端主控制器发送设备号及控制命令号至红外遥控信号自学习及还原电路,再由自学习及还原电路恢复对应的红外遥控信号,并发射出去控制指定的红外遥控空调动作。

温度监控器接通过串口接入变电站江苏省电力公司视频监控统一平台(RVU),监控中心通过视频监控统一平台软件实现远程监控重要场所的环境温度,同时远程控制现场空调设备。

温度监控系统变电站前端主要由一个主控机(RVU/7188)监控和温度监控器组成。主控机负责命令发送、数据接收与处理、访问接口等操作。温度监控器负责访问命令接收、数据采集和发送、访问接口等操作。同时编写服务器端与客户机端程序,实现主控机与温度监控器的传输及其控制或监控等功能。

2.2 温度监控器原理

通常,红外遥控器是将遥控信号(二进制脉冲码)调制在38 k Hz的载波上,经缓冲放大后送至红外发光二极管,转化为红外信号发射出去的。二进制脉冲码的形式有多种,其中最为常用的是PWM码(脉冲宽度调制码)和PPM码(脉冲位置调制码)。前者以宽脉冲表示1,窄脉冲表示0,如图2所示。后者脉冲宽度一样,但是码位的宽度不一样,码位宽的代表1,码位窄的代表0,见图3。

遥控编码脉冲信号(以PPM码为例)通常由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成,如图4所示。引导码也叫起始码,由宽度为9 ms的高电平和宽度为4.5 ms的低电平组成(不同的遥控系统在高低电平的宽度上有一定区别),用来标志遥控编码脉冲信号的开始。

系统码也叫识别码,它用来指示遥控系统的种类,以区别其它遥控系统,防止各遥控系统的误动作。功能码也叫指令码,它代表了相应的控制功能,接收机中的微控制器可根据功能码的数值去完成各种功能操作。系统反码与功能反码分别是系统码与功能码的反码,反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中是否产生差错。

为了提高抗干扰性能和降低电源消耗,将上述的遥控编码脉冲对频率为38 kHz(周期为26.3μs)的载波信号进行脉幅调制(PAM),再经缓冲放大后送到红外发光管,将遥控信号发射出去。

2.3 硬件组成

根据遥控信号编码和发射过程,遥控信号的识别———即解码过程应是去除38 kHz载波信号后识别出二进制脉冲码中的0和1。遥控信号识别、存储、还原的硬件电路如图5所示。由MCS-51系列单片机AT89C51、一体化红外接收头、存储器、还原调制与红外发光管驱动电路组成。

一体化红外接收头采用SIEMENS SFH506-38,它负责红外遥控信号的解调。将调制在38kHz上的红外脉冲信号解调并反向后再输入到AT89C51的INT0(P3.2)引脚,由单片机进行高电平与低电平宽度的测量。

通常遥控信号的二进制脉冲码长为32位,每位由一个高电平与一个低电平组成,应保存的信号宽度数据为64个,再加上引导码2个数据,共计66个数据,每个数据用一个字节来表示,一个遥控信号命令就需要66个字节来保存。

考虑到不同的遥控系统有一定的区别,有些遥控信号命令长度较长,所以存储空间应适当留有余量。目前温度监控器可存储50条指令。

遥控信号的还原和发射是通过P0口(如图中为P0.1)输出二进制脉冲码(高电平与低电平的维持时间为识别时保存的一组宽度数据)与38 kHz调制脉冲相与,即P0口输出高电平允许38 kHz调制脉冲通过,P0口输出低电平关断38 kHz调制脉冲。调制后的信号经驱动后通过红外发光管,发射红外遥控信号去控制红外遥控设备。图中LED发光管用来指示红外遥控信号,同时用来指示自学习中的各状态。

温度监控器同时通过串行口连接站端主控制器接收控制命令,站端主控制器通过电力MIS网络与江苏省电力公司视频监控统一平台服务器通信,从而实现了红外遥控设备的远程控制。

2.4 软件设计

温度监控器上电复位后,首先对其内部定时器、串行口进行初始化。当进入自学习状态(P2口有一引脚输入为低电平并维持1S以上)时,采用定时器定时、软件计数的方法,测量INT0引脚上输入脉冲的高、低电平的宽度。

INT0引脚平时为高电平,当接收到红外遥控信号时,由于一体化红外接收头的反向作用,INT0引脚下跳至低电平,此为引导码。

将测得的高低电平的宽度保存在存储器中,并将每次测得的低电平的宽度与引导码低电平宽度比较,若相等则表示一遥控命令码识别、存储(自学习)结束。再次监测P2口该引脚,若为低电平并维持1 s以上,则退出自学习状态。否则,进一步自学习下一红外遥控命令码。

串行口中断服务程序主要是根据接收到的设备号及命令号查表得到一组事先存储的高、低电平宽度数据,然后在P0口还原出红外遥控信号去控制红外遥控设备按指定的命令动作,即红外遥控信号的还原。

3 平台软件主要功能

3.1 温湿度实时显示

主机实时采样温湿度传感器后,得到一个模拟信号,再把模拟信号经A/D转换为数字信号,在视频监控统一平台软件上显示输出,直观、清晰。

3.2 温度上、下限报警点设定

为了控制室内温湿度,允许用户任意设定温湿度的上、下限,也就是温湿度的报警点。有4个档位供用户设定:有温度的上限和下限,有湿度的上限和下限。

3.3 温度控制权限

对于空调控制在统一平台软件上划分独立的管理权限,仅授权用户可以对变电站的空调进行控制。

3.4 温度设定智能提醒

当用户对空调模式、温度进行操作时,系统根据当前季节给予智能判断,分析用户的操作是否合理。例如:冬季对空调设定温度为19℃时,系统给予提醒并可拒绝执行。

3.5 操作记忆及日志

系统显示对空调的当前操作,即表示空调的当前的运行状态。对于用户的操作日志进行记录,事后可查询。

3.6 操作成效智能检验

系统将对空调模式的操作成功或失败进行智能判断,检查指令是否成功发出,或空调是否按用户的要求正常运行。

系统根据指令发出后2 min判断,现时温湿度与2 min前的温湿度有没有明显变化,以及和用户要求的温度或湿度是否接近,正常情况下系统给予提示,异常情况下系统应该给予警报。

3.7 控制指令发送反馈

温度监控器收到系统发出的指令并执行后,系统提示控制成功。

3.8 高、低温报警节点输出

设定了温度的上限和下限后,当室内温度高于设定上限时,主控机立刻发出温度过高的报警信号,同时启动空调降温模式,达到降低室内温度的目的;当室内温度低于设定下限时,主控机发出温度过低的报警信号,同时启动空调制热模式,达到提升室内温度的目的。

3.9 预案功能

空调根据最终设定温度(默认初始设定值24℃)与当前室温的差别,自动进入制冷或制热模式,以维持设定温度。当冬季时,空调的温度平衡在26℃。夏季时,空调的温度平衡在23℃。

4 主要成效和特点

4.1 项目实施的主要成效

通过在扬州市区8个变电站安装温度监控器,远方遥控了12台空调的运行,经过用户5个多月的操作使用,证明基于江苏省电力公司视频监控统一平台的变电站室内温度监控功能开发已经达到设计技术指标及功能要求。项目成果在变电站应用预计可以通过自动监测并控制室内环境温度,达到减少空调运行周期,减少能源消耗的目的。以一个变电站2台3匹空调少运行八天计算(比人员手工操作晚启动一天早停止2天,夏季冬季各减少3天),每个变电站能减少用电1 152 kW·h/年。

4.2 项目的主要特点

(1)本功能基于江苏省电力公司视频监控统一平台开发,具有较强的技术支撑。(2)系统采用红外方式控制,对其它设备无干扰,且布线方便,无需对空调进行主板更改。(3)温度监控器采用指令自学习,只要有遥控器就能完成指令学习与储存工作,无需掌握繁多空调的控制指令和协议,配置简单、方便。(4)设备采用RS485接口,且有地址码设定开关,扩展性强,与不同厂家的视频监控系统前端可无缝链接。(5)红外发射部分与主机异位安装,解决了红外指令发射受角度、距离影响的系列问题。

5 结束语

分析了采用红外方式实现基于江苏省电力公司视频监控统一平台的变电站室内温度监控功能介绍了江苏省电力公司视频监控统一平台温度控制软件的主要功能。

该技术方案具有投资小,改造方便,实现功能较全面,是目前实现变电站环境温度控制较成功的技术方案,对在类似变电站进行环境温度控制改造具有很好的借鉴作用。

参考文献

[1]黎洪松.数字视频技术及其应用[M].北京:清华大学出版社,1997.

[2]李冬梅,高文焕.通用学习式红外遥控器中数据压缩与识别算法[J].清华大学学报(自然科学版),2000,(7).

[3]安颖,刘丽娜.具有学习功能的智能遥控器[J].微计算机信息,2005,(3).

变电站综合视频监控系统初探 篇4

随着电力系统改造和自动化建设不断发展完善,电网公司大多已经实现了对远程变电站/电网发电机组的遥测、遥信、遥控、遥调,即“四遥”功能。当前,各公司为了提高劳动生产率,增加经济效益,开始对电力生产实现无人值守或者远程遥控操作。网络视频监控系统作为“五遥”是对“四遥”的补充和完善,越来越广泛地被电力用户应用到电力生产管理调度之中。无人值守变电站管理模式的推广,变电站巡检制度的建立,在巡检中心、集控中心(集控站)等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理,可提高变电站运行和维护的安全性和可靠性,并可逐步实现电网的可视化监控和调度,使电网调控运行更为安全、可靠。

2变电站视频监控需求分析

变电站视频监控和环境监控系统的综合应用需求:

(1)变电站内各类设备(如主控室控制屏显示、仪表读数、开关室设备、主变压器和各主变风扇运行、电容器室等)运行情况;

(2)实时监视变电站大门口和主要通道;

(3)实时接收周界和室内红外报警信号;

(4)实时监测变压器油位和火灾报警;

(5)实时监测电缆温度;

(6)随着技术的发展,视频监视图像可作为对事故追忆的一种有效手段,帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况,从而尽可能地找到事故发生的原因;

(7)现场操作指示变电站的各种操作要严格遵守操作规程,但是各种操作也比较繁琐,因此必须要有相应的保证措施──一般都采用系统的“五防”闭锁结合操作人员使用“五防”钥匙的方法来达到这一目的。在视频监视技术出现后,可以利用远程实时监视功能,由调度中心的值班人员对远方变电站操作人员进行操作指导,如果发现不正确的操作,可以通过电话、手机及时提醒操作人员,从而确保操作的万无一失。另外,也可以发现一些在施工现场不容易观察的遗留工作物品,这时可以利用高空摄像机来发现这些遗留物品,从而消除安全隐患;

(8)安全防范这里说的安全防范是指防火、防盗。系统通过分布在变电站的各种传感器,如烟感传感器、红外微波探头、门禁传感器、玻璃破碎传感器等,接收并及时地将报警信号传送给调度中心,以做出相应处理。

3现有变电站监控存在问题

目前供电公司大部分的变电站都实现了无人值守,变电站遥视系统已经成为重要的电网运行监控手段。目前无人值守变电站和二级机构的遥视系统一般还是采用传统的硬盘录像机解决方案。该解决方案是在无人值守变电站配置一台或多台硬盘录像机,通过硬盘录像机对监控点的模拟信号进行数字化编码后存储到本地硬盘录像机的硬盘中进行视频资料的保存。

视频图像查看需要通过硬盘录像机厂家提供的基于C/S模式的客户端软件连接到硬盘录像机上进行观看或者通过硬盘录像机内置的Web Server用B/S模式监看(B/S模式只支持单路图像浏览)。不同硬盘录像机厂家提供的客户端软件虽然都能实现基本的实时浏览和录像查询等功能,但不同厂家的客户端软件无法实现互联互通,在不同的变电站之间进行监控切换时,需要更换不同的客户端软件才能实现监看功能。

在无人值守变电站的承载网络上,一般为每个变电站提供一路E1通道进行业务数据和监控数据的混合传输,导致每个变电站只能并发观看1～2路视频图像,超过2路时就非常容易出现蓝屏、马赛克、拖影等现象。

从当前电力监控系统的现状可以看出目前无人值守变电站的遥视系统都是分散、孤立的,没有形成一个统一体,没有实现集中运行、集中调度,造成这种情况的主要原因如下:

1.两种编码方式不兼容

目前已经在网使用的硬盘录像机设备采用的编码方式有H.264和MPEG-4两种,这两种编码所形成的流媒体文件无法兼容,不同的编码方式需要采用不同的解码控件才能实现正常解码。而目前硬盘录像机厂家提供的客户端软件还无法支持同时解码两种编码的功能。

2.各厂家客户端软件不兼容

目前硬盘录像机厂家提供的客户端软件只能对本厂的产品进行解码,即使不同厂家的设备采用同样的H.264或MPEG-4的编码方式,也无法实现不同厂家的客户端软件与不同厂家的硬盘录像机的互通,导致在监控中心的电脑上需要同时安装多套不同厂家的客户端软件才能实现最基本的监看功能。

3.各厂家设备控制协议不兼容

虽然目前各厂家设备的远程管理协议都是采用SNMP协议,但是MIB库的定义却不尽相同,这样就导致了无法通过某一个硬盘录像机厂家的管理平台对其他所有的硬盘录像机进行统一的远程管理。而且硬盘录像机的设备故障也不能及时地反馈到监控中心,无法实现对远端设备的主动管理。

4变电站综合视频监控系统初探

为了解决上述问题,对现有变电站的视频监控系统进行整合,形成统一完整的视频系统,视频信息统一管理、统一存储,远程监控,是提高变电站无人值守水平的必然的选择。

综合视频监控系统是在网络视频监控平台的基础上进行功能扩展,除实现基本的视频监控的功能外,还要实现与遥测、遥信、遥控、遥调“四遥”的智能化联动监控。

综合遥视系统的功能设计主要应考虑以下几方面:

(1)多级网络架构,支持大系统平台联网,兼容主流监控厂家前端产品;

(2)提供与电力“四遥”的接口,实现系统级融合;

(3)中心平台管理软件实现对于系统设备的统一管理,支持GIS视频监控应用,报警联动多路视频,有效布控追踪;

(4)系统软件采用模块化设计,保证系统可扩展性,可根据需要实现系统平滑扩容;

(5)支持分布式图像存储及中心IP SAN存储模式,并统一由中心管理平台统一进行权限分配及资源调度;

(6)监控中心采用大屏幕图文显示系统,实时显示、切换丰富的图文信息;

(7)系统提供开放接口,可根据电力应用需要做相应的定制性功能开发。

视频监控平台架构拓扑如图1所示。

4.1系统功能

1.监视和录像功能

利用安装在监视目标区域的摄像机对生产设备和环境进行监控和录像,并将被监视目标的动态图像传输到监控中心,监控中心可将控制信号发送到设在变电站的监控主机,实现各种控制。

监控中心、变电站运行维护人员通过业务台或监控主机对变电站监控范围的目标区域中设备或现场进行监视,同时在业务台或监控主机上完成对变电站摄像机的控制(左右、上下、远近景、调焦等)、画面切换的控制和录像控制。

监控中心可通过系统的浏览功能查看监控中心或远程变电站的录像或图片。

2.报警功能

报警事件触发支持消防报警、防盗报警、动态检测等。对于报警的处理系统支持如下3级:

(1)前端报警输出:前端设备支持开关量报警输出,主要包括声光电报警、门禁等。前端设备支持报警触发录像及图片抓拍。

(2)平台报警联动:中心平台在收到报警信息后,根据用户配置的报警联动表信息进行联动处理。主要操作包括触发报警录像及图片抓拍,发送报警短信给用户,向用户电话提供语音报警等。同时需要将报警信息传送到该客户正在进行监控操作的用户处,并且传送给指定的专用报警客户端处。

(3)客户端联动:处于接警状态的客户端在收到报警信息时,能将画面切换到报警设备的联动画面,并放大显示,发出报警信息,直到用户做接警操作后方可返回正常状态。

另外,系统应支持专用接警客户端,随时等待接受报警信息,并可做出报警画面调出以及触发报警录像或者图片抓拍等联动动作。

3.控制功能

被授权的网上任一操作人员能对任一摄像点进行控制,实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整,进行云台的预置和控制。

控制权限可设置为3种状态:争用模式、先来者占用模式、权高者占用模式。保证控制唯一性,当某个操作人员对设备进行控制时,其他同级操作人员则不能控制。

4.2系统关键特性考虑

系统应充分体现先进性、智能性、高性价比原则。

1.可扩展性

为了适宜未来系统扩展的要求,系统在满足现有功能的基础上预留足够的接口以便系统扩充之用。系统中控制部件(软、硬件)采用模块式结构、模组式交换矩阵、内部总线化等技术措施,可以方便灵活地进行扩充,充分保证系统在将来的适应性。

灵活的组网方式,方便被监控变电站的增加。

几个视频监控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统,可按多级(至少3级)组网的方式,形成大规模的监控网络,高一级监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。

2.开放性

整个系统是一个开放系统,兼容性强,能与现有电力MIS网和其他监控系统(如变电站自动化系统)互融,提供完整的维护业务平台。

平台内部信令协议及视频流协议建议采用SIP及RTP/RTSP/RTCP。

3.灵活性

系统可以很方便进行软件升级,保证用户投资。

可调节图像质量与带宽占用,系统采用软件编解码,图像多种分辨率(QCIF、CIF、D1)控制设置,支持PAL/NTSC制式选择。

可以根据用户需求调节帧速率、比特率、关键帧间隔、量化等级设置等。

多种图像浏览方式,包括单画面、四画面、八画面、九画面、十六画面多种浏览方式,支持画面图像轮询。

系统支持B/S和C/S两种网络浏览方式,可以方便灵活的使用。

4.先进性

采用标准的MPEG-4或H.264图像压缩处理技术,图像清晰,画面质量高,占用带宽小,实时性强。

5.实时性

音视频流编解码时延小于300ms,报警信号时延小于250ms,控制指令响应时延小于250ms。

网络适应能力强,尤其是在低带宽、带宽不稳定、网络丢包的情况有自适应功能,此时视频质量可以降低,但视频应流畅,无马赛克现象。

6.可靠性

具有设计独到的视频流量管理功能,保证网络通畅。

实行操作权限管理,保证统一、规范管理。

系统具有自诊断功能。

系统具备防雷和抗强电干扰能力,可适应变电站中强电磁工作环境。

系统的平均无故障工作时间MTBF>10 000h。

7.完善性

具有强大的数据和告警的采控和处理功能,当发生报警时,能把报警信息以短信、彩信、E-mail等形式发送到指定管理者。

与数据监控系统的无缝结合,实现告警时灯光、警笛联动并录像。

功能完善的录像管理体系。系统可选用手动、告警、定时录像3种录像方式;提供指定周期的滚动删除功能,有效防止存储空间耗尽。

系统具备完善的控制功能,系统设权限管理,对不同级别的用户给予不同的权限,有效防止越权操作。

被授权的网上任一操作人员可对任一摄像点进行控制,实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整。进行云台的预置和控制。

有专为电力系统监控设计的红外测温和门禁管理功能接口。

8.良好的硬件平台

系统硬件平台为机架式设计,实现高度一体化、高度工程化,便于施工、安装、调试。

9.良好的软件平台

系统的软件操作应简便,采用模块化结构,应构建于UNIX/Linux服务器,不使用Windows操作系统。

5结束语

变电站视频监控系统的应用 篇5

视频监控系统是一种集计算机交互性、多媒体信息综合性、通信分布性以及监控实时性等信息技术为一体的综合性信息系统。变电站视频监控系统可以通过网络将各监控点采集到的视频、音频等多媒体信息同时传送给不同地点的监控者, 让监控者能够及时、直观以及准确地了解被监控对象的情况, 并利用多媒体信息传输工具对监控对象中存在的部分问题进行及时处理。视频监控系统以信道资源占用少、抗干扰能力强及图像质量好等优势, 在各个变电站中得到了广泛的应用。

1 变电站视频监控系统的总体构架

1.1 变电站视频监控系统结构

变电站视频监控系统是基于通信网现状按照以太网方式 (TCP/IP) 进行组网的监控系统, 其中, 220k V、110k V变电站各自独立组网。视频监控系统结构主要由视频监控中心、视频监控分中心以及变电站视频终端组成, 其中, 视频监控分中心可以依据不同变电站对于监控管理权限的不同需求来设立。变电站视频监控系统主要运用分布式的体系结构进行设计, 实现各个视频监控分中心的局部自治, 确保局部监控系统的故障不会对系统的整体运行造成影响。

将视频监控系统应用到变电站管理中, 可以满足不同情况下对变电站的周边环境和一、二次设备实时监视与检测的要求, 确保变电站无人值班状态下仍然可以实现防盗、防火以及动态环境的监测, 实现了变电站和消防、安防以及其它预警系统的联动。正常来说, 电网调度控制中心的工作人员是各个变电站视频信息最高控制权限的拥有者, 各个集中控制中心的工作人员则是所控变电站视频信息最高控制权限的拥有者, 特殊情况下, 上级视频监控中心拥有优先对各个视频监控分中心进行控制的权限[1]。汕头供电局变电管理所变电站视频监控系统结构如图1所示

1.2 视频监控中心

视频监控中心是变电站视频监控系统最高控制中心, 完成对整个系统的统一调度、用户、权限、数据库以及干线等各个方面的管理工作, 拥有变电站视频监控系统管理与控制的最高权限。其中, 数据服务器功能主要是对SCADA系统和变电站环境监测系统进行联动报警管理, 是整个变电站视频监控系统数据应用管理的中心;Web服务器的主要功能是对接入系统的各类视频数据实行Web浏览和管理;管理服务器的主要功能是对变电站中所有视频监视数据的连接情况进行统一管理, 可以根据相关需求来设置用户查看变电站视频信息的等级权限, 如2M带宽条件下允许4路视频同时接入, 若连接数大于4路时就会反馈给用户无法接入的信息。

1.3 视频信息流控制流程

在变电站视频监控系统中, 不仅应最大限度节约视频所占通信带宽资源, 还需要具备对多用户同一视频的应用需求进行同时监控的功能。为此, 变电站视频监控系统采用流媒体架构, 在各个网络通道的汇集位置, 单独设置一台流媒体服务器来收集变电站的视频信息, 并将信息转发用户工作站或更高一级的流媒体服务器中, 实现对用户权限和监控点集中管理的目标。变电站视频监控中的流媒体服务器, 不仅能够为系统提供实时的视频数据 (如图2所示) 、音频数据、历史录像存储以及点播数据等, 还支持不同厂家设备中的不同数据流, 能够利用B/S模式达到对多用户信息进行同时浏览及远程监控的目的。

2 变电站视频监控系统的组成模块

2.1 视频监控模块

视频监控模块通过在变电站的各个监控点安装摄像头, 可以及时将监视图像传送到变电站视频监控系统的监控主机中, 并通过监控主机对各个监控点安装的摄像头进行实时控制。监控主机可以24h不间断地接入所有视频信号并保存, 保存时间≥30天, 保存后可在画面中标注变电站名称、监控设备或监控地点名称、监控时间以及日期等信息。视频监控能够对监视到的静态图像进行分析, 并具备侦测物体移动的功能, 一旦检测到监控范围内的物体出现明显变化或异常, 且移动幅度大于预先设定值, 就立即发出警报。运用变电站视频监控系统时, 应该结合变电站内各个电气设备特点制定合理巡检表, 在日常巡检工作中只需通过巡检表, 依据相关操作要求进行巡检监控[2]。

2.2 操作管理模块

操作管理模块功能:

(1) 录像和回放。其中, 录像功能需要采用多种模式进行, 如手动、计划、移动侦测以及报警联动等录像方式。这个模块的构建需要依据变电站实际需求对录像时间周期进行制定, 并能实现录像资料的自动化管理, 如存储空间已满时能够自动删除最早录制的资料, 以达到对存储空间循环使用的目的。而回放功能需要依据摄像时间或相关警告提示进行。

(2) 报警事件管理。在系统发生报警时, 工作人员应该立即启动报警联动功能, 要求变电站视频监控系统必须马上做出反应, 并将摄像头自动切换到报警位置。报警统计数据和历史记录的保存时间不得少于6个月, 并确保相关人员可以随时查看。

(3) 操作权限。工作人员应该在变电站视频监控系统的客户端对用户权限和级别进行设置。MIS网络中的用户可以采用客户端登录或通过登录Web浏览器的方式对监控画面进行远程查看, 但是必须得到相关工作人员的授权才能对监控系统进行远程控制。

3 变电站视频监控系统的主要功能

3.1 图像实时监控功能

在变电站视频监控系统中, 监控平台可以对同一个变电站中的多路图像信息进行实时监视, 也可以对多个变电站视频信息进行同时监视。另外, 为了充分发挥监控管理作用, 变电站视频监控系统还应该具备变电站自动轮巡的功能, 可在规定时间内对整个系统的所有监控点进行图像巡检。这部分参与轮巡检查的监控点可依据变电站实际需求进行设定, 轮巡间隔的时间也可依据实际情况进行设置。变电站视频监控系统可实现视频图像的自动复位, 也就是可以对变电站摄像机设定的默认位置进行监视, 在系统正常运行状态下让摄像机一直保持在默认位置[3]。

3.2 图像管理功能

变电站视频监控系统中的用户平台可对变电站内的各种图像进行任意显示、检索、存储及回放, 可对站端任何一台摄像头历史图像信息进行调用, 回放的方式可以选择逐帧、慢放、常速以及快速等, 并具备较好的图像缩放功能。用户平台还可对站端的摄像终端进行远程控制, 以此来达到人工录像、定时录像以及故障触发录像的目的。变电站监控平台采用系统服务器作为告警联动与日常选择录像的载体, 可以把任何一个回放图像以JPEG或NVP图像格式进行存放

4 变电站视频监控系统的应用

4.1 在变电站实时图像监控中的应用

将视频监控系统与变电站的视频摄像头进行有效结合, 就能够对现场防火、防盗以及防人为事故进行实时监控, 并且可以监视变电站设备运行状态, 通过系统传输通道可把相关视频信息直接传送到监控平台。监视系统的运行维护人员可以通过视频监控系统的客户端监视变电站设备的运行情况, 对变电站各个监控点的摄像终端进行合理控制, 并且可以对监控的切换画面、开灯关灯以及数字录像等功能进行控制。

4.2 在变电站报警系统中的应用

视频监控系统可以将报警信息分成事故报警、火灾报警、消防水喷雾报警、红外线门禁报警、盗抢报警以及摄像头画面异常抖动报警等类型;可以通过与故障信息的联动, 对报警现场进行数字录像, 将报警设备当时的情况自动传送给视频监控主站系统, 并对现场相关设备进行关联。

4.3 在变电站图像管理中的应用

变电站站端的视频处理单元或数字硬盘录像机, 可以对一部分非重要区域中的监控点事故前5min、事故后30min的现场情况进行循环录像存储, 而对重要区域中的监控点则可以设定30天以上的自动循环录像存储, 并且可以依据区域的实际情况对监控点的级别进行设定, 以确保相关工作人员能够依据视频图像了解事故发生前后的现场情况, 从而更快找到有效的处理措施。

5 结语

随着变电站无人值班的管理模式的推行, 视频监控系统在变电站中得到了广泛的应用。集控中心的视频监控系统对所管辖的变电站进行远程实时视频监控, 能及时接收和处理远程故障, 有效地提升了变电站设备维护和运行管理的可靠性和安全性。

参考文献

[1]陈荣.视频监控系统在智能变电站中应用研究[J].信息通信, 2014, 9 (11) :125-126

[2]印茹.浅谈视频监控系统在变电站中的相关应用[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2014, 15 (32) :226-228

变电站智能视频监控系统的设计 篇6

一、监控系统总体结构的设计

图1是变电站智能视频监控系统的总体结构, 从图中我们可以看出, 整个监控系统主要由三部分组成:前端设备、通信设备和后端设备。

二、监控系统的基本原理

变电站智能视频监控系统的主要工作的原理是:首先利用CCD和图像采集卡来获取现场的视频图像资料, 然后利用现场的计算机来读取图像采集卡当中的视频信息, 接着利用模式识别和图像处理等技术对读取的现场视频信息进行综合分析, 由此来完成对视频现场运动目标的智能化摇头跟踪。

三、视频信息处理模块的实现

3.1运动目标的检测

图像的处理和分析主要包括图像的简单处理和分析、图像增强、图像的分割和滤波等三部分的内容。

3.2特征的选择

特征形成的过程当中所得到的原始的特征维数非常高, 数量也相当的大。所以对原始特征值进行压缩是非常必要的。目前常用的特征压缩的方法主要有特征选择和特征压缩两种。

四、自动跟踪模块的实现

如果要实现运动目标的自动跟踪功能, 先要获取懂啊背景图像A, 并同时计算出图像A的中心坐标 (x, y) , 然后获取另外的图像B, 判断 (A—B) 是不是大于△ (△是给定的阈值) 。如果小于△的话就继续获取背景图像A和图像B, 直到获得的 (A—B) 大于△, 接着计算差影图像的中心坐标 (x', y') , 并判断{ (x—x') + (y—y') }的值是不是等于0, 如果等于0的话就继续获取背景图像A和图像B;不等于0时就计算水平和垂直方向的坐标偏移量, 云台就根据偏移量来对运动目标进行跟踪。

五、监控系统在晚上工作的实现

在视频监控领域, 夜间的视频监控防护技术一直都是大家所关注的焦点。当前, 国内外普遍使用的是低照度摄像机加红外照明技术。我们所开发的变电站智能视频监控系统中的夜视CCD相机不同于一般的低照度CCD相机和红外CCD相机。这种夜视CCD相机能够在微光 (0.000625lx) 、强光等不同条件下摄制相同的视频图像。夜视CCD相机采用特殊的真空制冷及其他技术, 消除了其他干扰, 所获得的原始图像信号再经过软件的处理之后, 进一步使得低照度下的图像更加的清晰。这就使夜视摄像技术应用于变电站智能视频监控系统成为可能。

六、结束语

变电站智能视频监控系统所实现的智能识别和自动跟踪的新方法, 能够实现无人值班场合的智能化和自动化。这种智能视频监控系统改变了传统视频监控中过多的依赖于人的状况, 而且提高了视频监控的准确性、高效性和便利性, 成功的实现了变电站区域内远程的智能化视频监控, 而且能更加直观、及时、全面、真实的了解那些远处无人值守的实际动态情况, 逐步的实现了电力系统便利的监控力度, 为了电力系统的安全运行提供了很大的技术支持。

参考文献

[1]鲁宏伟.视频会议系统与远程监控[J].测控技术, 2000 (8)

[2]王利敏, 关延伟, 刘新宇.基于图像处理的变电站无人值守目标自动跟踪系[J].华北水利水电学院学报, 2010, 31 (1)

[3]陈维荣, 何三波, 黄惠汇等.牵引变电站多媒体远程监控系统设计及开发[J].电力系统自动化, 2001 (6)

变电站视频监控系统的设计和应用 篇7

随着信息化时代的到来,自动化程度不断提高,电力企业对共享信息资源和提高生产、管理、经营效益的需求更加迫切,变电站逐步向无人值守的方向发展。为了直观、具体地了解无人值守现场的实时情况,采用远程图像监控系统具有非常现实的意义。变电站视频监控系统是为配合变电站实现无人值守而增设的电网辅助监控系统,是以一定数量、可相对独立的变电站周界安防、消防、环境动力、生产管理、视频监控为基础,采用以中心管理服务器为核心的多等级、多任务、实时综合信息管理平台,满足无人值守变电站设备运行、维护和管理的要求。

1 系统建设目标

巩义市供电公司变电站视频监控系统的建设目标:监视变电站区域内全景情况;监视变电站内变压器的外观状态;监视变电站内主要室内(主控室、高压室、继保小室、电容器室、蓄电池室等)场景情况;实现变电站防盗自动监控,可进行周界、室内、门禁的报警及安全布、撤防;实现站内消防系统报警联动;实现对门禁状态的远方监视和控制;辅助监视变电站内断路器、隔离开关、TA、TV、避雷器和瓷绝缘子等高压设备的外观状态;辅助电力生产,实现变电站操作人员生产活动的监视以及初步的设备运行在线监测。

2 系统结构

系统采用标准化、网络化、分布式的系统结构,具有高度的可靠性和安全性,同时符合ISO/OSI开放系统互联标准。

系统整体结构如图1所示。

2.1 监控前端

监控前端主要由监控区域设备、网络视频服务器、云台镜头控制解码器、报警控制解码器及其它可选附加设备如矩阵等构成。

监控前端的功能:

⑴将摄像机和麦克风采集的音视频信号进行处理,将处理后的模拟音视频信号数字化,压缩,并将压缩后的图像数据进行录像保存到硬盘或传输到监控中心。

⑵接收监控中心的远程指令,根据指令要求切换视频源或对云台和镜头等监控设备或其它开关设备进行控制。

⑶在监控前端,操作员能手动选择切换本地的任一摄像机作为监视视频源,能控制该监控前端的所有云台、镜头及灯光等设备。

监控区域设备主要包括:

⑴各种类型的摄像机。

固定摄像机:适用于固定监视对象的情形,可根据实际情况配以不同的手动或自动光圈镜头。摄像机安装时须调整合适的方向和焦距,达到监视重点位置的图像清晰,平时不受控制。

带云台普通摄像机:高清晰度摄像机配置三可变镜头或选用镜头连体的摄像机安装在电动云台上,可随时通过控制云台上、下、左、右旋转,调整选择监视对象,控制镜头的变倍、变焦、变光圈。

一体化球形摄像机:外形小巧精致,性能优良。推荐选用以色列的艾力克球机,它具有工业用途所需的清晰图像,先进的数字信号处理及连续自动聚焦功能。有128个预设置,可以自动定位,可自动进行花样扫描。

⑵各种报警探测器。

红外防盗报警器:在一定距离范围内检测外来人员的入侵,可根据不同的有效距离要求,选用不同型号的红外报警器。

烟感、温度湿度报警器:根据对烟雾和温湿度的综合检测,判断火灾报警。

气体泄漏报警器:检测到可燃气体的泄漏产生报警。

2.2 监控应用管理系统

2.2.1 图像监控系统服务器

系统服务器是监控中心的核心,由高性能微机或服务器担任,配置监控中心系统服务软件。系统服务器主要完成以下任务:

⑴处理多个监控客户终端的任务调度:接受监控客户终端的请求操作指令,处理后将该监控客户终端连接到某监控前端。协调多个监控客户终端同时对某一前端进行访问造成的竞争控制问题,并可支持多个监控客户终端与多个监控前端之间的任意交叉访问,即实现“一对多,多对一”的图像数据通信。

⑵监控终端用户访问控制:系统服务器监视监控终端用户何时登录系统,对用户登录时提供的用户名和口令进行检查,确定是否允许用户进入系统。系统服务器对用户的操作进行权限检查并在系统内作优先权判断,确定该用户本次操作是否有效。

⑶报警处理:系统服务器接收来自监控前端的各种告警信息,根据信息内容向告警点发出联动指令,将告警信息存入数据库,启动硬盘录像,并将告警信息发送到指定的监控客户终端。该监控客户终端发出图文、声音等多种告警信号,并将监视画面切换到该报警点。

⑷系统数据库管理:包括用户信息、监控前端配置、布防/撤防、报警、录像管理等。

2.2.2 监控客户终端

监控终端微机配置在主控机房、调度中心、主管领导办公室和其它相关单位,安装图像监控用户端软件。监控终端用户必须由系统管理员在系统数据库中注册,根据职责授予不同的权限和控制优先级。用户通过用户名和口令登录系统,在系统管理员授予相应权限的情况下,具有以下功能:

⑴图像监视:可随时选择监视任一监控前端的图像,可以切换监视监控前端中任一摄像机的图像;可以选择轮视功能,以便自动切换监视不同监视点的图像;可选择多画面监视,实现同时对多个监视点的图像进行监视。

⑵语音对讲:终端用户得到对某监控前端的控制权后,打开音频传输功能即可与该监控前端的人员进行语音对讲。

⑶远程控制:终端用户得到对某监控前端的控制权后,可以对该监控前端的云台进行上、下、左、右调整及摄像机镜头变焦、变倍等控制,对监控点进行全方位监视。

⑷电子地图功能:用户可以通过树形列表和电子地图两种设备列表方式对前端设置进行操作,发送/接收消息,查看/保存多媒体信息。

3 系统建设规模

变电站视频监控系统由前端监控点、监控中心、副控和传输网络四部分组成。

根据电网区域范围大小和变电站数量,在市公司设立中心管理服务器,各生产、管理部门和分控中心监控终端均通过该服务器获得授权进行远程监控。流媒体服务器是承担大规模音视频流、报警等数据转发,实现系统负载均衡的手段。中心管理服务器对市公司辖区所有监控终端、流媒体服务器、视频服务器进行统一管理,是监控终端、流媒体服务器与视频服务器之间的纽带。110k V/35k V无人值班变电站以监控中心远程监控为主,同时在变电站端设立本地监控终端。

3.1 监控中心

监控中心采用1台DELL Power Edge 2950做为监控管理服务器、1台DELL Power Edge 2950做为流媒体服务器、1台DELL OPTIPLEX 745做为监控维护终端工作站。2台服务器组柜,采用600mm×1000mm×2000mm的DELL服务器标准机柜。软件采用河北瑞普通信科技有限公司开发的RP2000远程图像监控系统。

监控中心通过综合数据网络接入中心局域网,相关科室的电脑可通过局MIS网根据各自权限浏览视频。

3.2 副控

副控设在3个集控站及调度中心,增加4台DELL OPTIPLEX 745做为监控终端工作站,不设专门机房,安装相应的软件,随时随地对所辖变电站进行监控。监控终端工作站安装监控软件,通过监控服务器授权,可以观看视频。并可将监控终端屏幕上的图像投射到调度中心大屏显示器上进行显示。

3.3 前端监控点

前端监控点主要设备包括摄像机以及相关配套设备、视频服务器、接口转换器,主要完成现场视频图像和报警信号的采集、编码,并负责将视频信号发送到监控中心。同时,接收监控中心发送的传输信号,实现云台、镜头的控制。站内视频服务器及液晶显示器等设备组屏安装,屏柜尺寸:800×600×2260。视频服务器还接入火灾报警探测装置,如感温、火焰、感烟探测器等。

厂站内配置RP2000视频服务器,完成图像压缩编码、声音编解码;一台后台监视器;相应的摄像设备和报警设备。

3.4 传输网络

监控中心和前端监控点、副控通过IP网连接,如图2所示。

巩义供电公司已经建有光纤千兆网系统,各变电站、集控站和供电公司局大楼均可通过综合数据网络进行视频流的传输。

4 系统实现的功能

(1)远程图像、音频传输。

RP2000远程图像监控系统通过以太网接口实现远程图像传输,可采用光纤或微波等作为传输介质。远程监控前端的图像视频信号由网络视频服务器采集压缩成数字信号,经LAN接口传送到监控中心。监控中心本地监控前端可由网络视频服务器直接接入系统局域网,图像数据通过以太网传输到客户终端。各个远程监控前端和监控中心的监控客户终端之间可以进行双向通话。监听器、拾音头或麦克风收到的音频信号编解码器数字化后与图像数据合成数据流,经网络接口传输,声音和图像实时同步。当到达监控中心时解码器将其转为模拟音频信号,通过扬声器或音箱输出。多个监控客户终端同时监视同一前端时,由掌握控制权的终端与监控前端进行对话,其他终端若欲同该监控前端通话必须先申请并得到控制权。多个监控客户终端可同时分别与各不相同的前端通话,互相之间无任何影响。

(2)远程设备监控。

监控客户终端得到控制权后可以对监控前端进行远程控制。如:选择监视不同监视点的图像;控制云台转动选择监视区域对象;调节摄像机镜头改变监视范围和观察效果;可选择多画面显示传输,以便对现场多个监视点进行综合监视;可以对现场的数字或模拟量,如红外探测器、门禁开关、温感、液位等进行监控,还可以对指定的现场设备开关进行控制等。

(3)远程报警及联动控制。

监控前端的网络视频服务器可以检测多个报警信号,同时可控制多个联动设备。报警信号输入可来自烟感探测器、红外防盗报警探测器等各种报警检测设备,输出控制信号可配置与各个报警信号相关联。当监视点发生报警时,系统自动启动各种对应的联动设备,并将视频切换到相应的摄像机,自动录像。监控客户终端发出语音报警提示。

(4)多功能轮视、多画面监视。

各监控客户终端都可以选择轮视功能,监视画面自动在同一监控前端的不同摄像机之间或多个监控前端之间按序轮流切换。各监控客户终端可以独立地选择设置加入轮视序列的监视点,画面切换间隔时间可灵活设置。当监控客户终端选择轮视功能时,对所有监控前端不具有任何控制权。

系统在同一客户终端上可以同时监视多画面图像,如单画面、四画、九画面、十六画面。

(5)安全保护功能。

通过网络对远端站点的访问实行密码保护,对远端访问的用户必须事先进行注册,系统管理员授予相应权限。

5 实际应用

巩义市供电公司变电站视频监控系统于2008年逐步建设投运,到目前为至,系统共有监控中心1个、副控4个、变电站监控站点22个,变电站视频监控覆盖率达到81.5%,大大超过了一流县供电企业视频监控覆盖率60%的要求。系统投运带来的效益主要有以下几个方面:

(1)系统利用TCP/IP、组播网络传输协议,直接接入局内的以太网,通过各计算机终端实现各个远端厂站远程图像的实时查询、检索、播放或回放,实现在电力系统四级管理信息系统(MIS)上生成内容更生动具体的数据、语音、图像的电子化信息交换和信息资源共享服务,为建成包括文字、图像、图形、数据在内的多媒体、分布式和集中式综合信息数据库做准备,为电力工业经济及社会效益的可持续发展服务。

(2)传统数据网络是数据的采集和处理,缺乏现场的直观性和决策可视化,变电站视频监控系统给领导层和职能管理者提供电子表格和数据库中无法看到的数据之间的模式和发展趋势,并以图像的形式(变电站刀闸位置、设备绝缘降低发生闪络、主控制室设备运行环境状况、安防等)清晰直观地表现出来,进行空间多客户端间可视化分析,实现数据可视化,从而满足电力企业决策多维性的需求,使巩义市供电公司在信息化平台上真正成为具有多媒体网络和数据综合处理系统。

(3)系统具有视频动态检测及远程报警和联动控制功能,可在巩义市供电公司调度大楼、各厂站间构成空间的实时安防系统。