無(wú)人值班變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)問題探討

1、the easiest thing to do is to make simple things complicated, and the most difficult thing to do is to make complicated things simple.模板參考（頁(yè)眉可刪）無(wú)人值班變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)問題探討 近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)控制自動(dòng)化程度的提高，很多變電站，特別是110 kv及以下變電站已逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。伴隨計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字圖像通信技術(shù)及電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和完善，基于統(tǒng)一信息平臺(tái)的圖像監(jiān)控技術(shù)已日臻成熟，遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)已逐步成為變電站無(wú)人值守運(yùn)行管理強(qiáng)有力

2、的輔助監(jiān)控工具。通過該系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站區(qū)域內(nèi)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)度；監(jiān)視站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的外觀狀態(tài)及室內(nèi)環(huán)境情況；實(shí)現(xiàn)變電站防盜及防火的自動(dòng)監(jiān)控；并可提供事后分析事故的有關(guān)圖像資料。1 遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的組成 變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要由3個(gè)互相銜接的部分組成：變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(簡(jiǎn)稱子站)、通信通道、監(jiān)控中心(簡(jiǎn)稱主站)。1.1 子站 子站設(shè)備指位于變電站的所有設(shè)備，由攝像機(jī)套件、報(bào)警控制器、解碼器、紅外線光束對(duì)射探頭、燈光控制器、云臺(tái)、監(jiān)控主機(jī)等組成，并與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備互聯(lián)。 子站主要是將現(xiàn)場(chǎng)圖像、聲音、報(bào)警信息編碼，利用通信通道將視頻信息上傳至主站，同時(shí)接受上級(jí)主站發(fā)下來(lái)的監(jiān)控命令

3、，對(duì)圖像進(jìn)行控制，包括云臺(tái)動(dòng)作、光圈大小、聚焦遠(yuǎn)近和變倍、預(yù)置位和巡視等操作。并根據(jù)解碼器、報(bào)警控制器(由溫感探頭、煙感探頭及紅外線光束對(duì)射探頭等設(shè)備組成)采集到的各種狀態(tài)信息和報(bào)警信息實(shí)現(xiàn)警視聯(lián)動(dòng)功能，自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警照明燈、警鈴，同時(shí)切換到指定的攝像頭畫面，并自動(dòng)錄像，以字幕、聲光提示報(bào)警。1.2 通信通道 通信通道起到連接變電站和主站的橋梁作用，也是系統(tǒng)最關(guān)鍵的組成部分，傳輸系統(tǒng)的性能直接決定著系統(tǒng)監(jiān)控中心圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量。目前，在電力系統(tǒng)中采用的傳輸方式主要是e1(2.048 m的鏈路)線路傳輸方式。1.3 主站 主站由一個(gè)監(jiān)控主機(jī)組成，實(shí)時(shí)接收子站的圖像、聲音、報(bào)警信息并解碼顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)變

4、電站的視頻監(jiān)控任務(wù)，同時(shí)也可以完成一些管理和遠(yuǎn)程控制功能，并與scada(調(diào)度監(jiān)控)系統(tǒng)及電力mis網(wǎng)互通，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度和維護(hù)的可視化。2 遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的主流視頻編碼方式 目前遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主流視頻編碼有2種，分別為基于itu-t的h.26x及基于ios/iec的mpeg編碼方式。2.1 h.26x編碼方式 h.26x編碼是一種幀間預(yù)測(cè)減少時(shí)域冗余、變換編碼減少空域的混合編碼方法，具有壓縮比高、算法復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于視頻會(huì)議、可視電話，并被許多多媒體通信終端標(biāo)準(zhǔn)所采用。在變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中,h.26x解碼采用硬件解碼方式。 在變電站，遠(yuǎn)端主處理器將圖像、聲音、報(bào)警信息編碼后通過線

5、路接口送入通信鏈路并傳至監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心通過e1傳輸資源與變電站相連，接收變電站上傳信號(hào)，將其中的圖像數(shù)據(jù)通過h.26x解碼后生成全電視信號(hào)輸出。2.2 mpeg編碼方式 mpeg(motion pictures experts group)始于1988年，專門負(fù)責(zé)建立視頻和音頻數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和無(wú)線通訊的發(fā)展，mpeg-4已成為基于internet的視音頻流的主流編碼方式。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓縮算法進(jìn)行了改進(jìn)，具有視頻質(zhì)量與分辨率高，且數(shù)據(jù)率相對(duì)較低的特點(diǎn)。 采用mpeg-4編碼方式，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信采用ip網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)，且能支持ip組播功能。2.3 兩種編碼方式的比較 兩種編碼方式均

6、具有網(wǎng)路帶寬占用低、視頻質(zhì)量好與分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。但mpeg-4編碼方式對(duì)壓縮解碼的計(jì)算機(jī)性能要求較高，而h.26x編碼存在圖像壓縮痕跡明顯，運(yùn)動(dòng)物體邊緣有水紋波的現(xiàn)象。 基于兩種編碼方式的遙視系統(tǒng)，均具有圖像質(zhì)量好、通道帶寬占用低、系統(tǒng)擴(kuò)展方便的特點(diǎn)。h.26x編碼的遙視系統(tǒng)，采用硬件編解碼，穩(wěn)定性高，輸出為全電視信號(hào)，可通過視頻上網(wǎng)器與mis網(wǎng)連接，但同時(shí)只能瀏覽同一個(gè)變電站，同時(shí)系統(tǒng)基于硬件架構(gòu)，投資費(fèi)用高；mpeg-4編碼的遙視系統(tǒng)，采用軟件編解碼，穩(wěn)定性較差，輸出為計(jì)算機(jī)顯示的mpg-4圖像信號(hào)，可按多級(jí)方式組網(wǎng)，支持ip組播功能，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)，同時(shí)系統(tǒng)基于軟件，方便升級(jí)，投資較低。兩種

7、系統(tǒng)性能比較見表1。3 組建基于ip/mpeg-4編解碼方式的遙視系統(tǒng)應(yīng)注意的問題 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于ip/mpeg-4編解碼方式的遙視系統(tǒng)逐漸成為變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的主流方式。特別是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用ip網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)，ip組播功能的實(shí)現(xiàn)，使ip網(wǎng)上任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可通過權(quán)限控制的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)監(jiān)控，同時(shí)主站和mis網(wǎng)圖像用戶中的多臺(tái)終端可以同時(shí)監(jiān)控任一變電站，使巡檢中心、監(jiān)控中心等相關(guān)部門通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對(duì)所屬的多個(gè)變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障和意外情況報(bào)警接收處理，提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的安全性和可靠性。 (1) 系統(tǒng)規(guī)模可根據(jù)電網(wǎng)區(qū)域范圍大小和變電站數(shù)量組合定義，至少可接入3

8、0個(gè)變電站的遙視監(jiān)控。按多級(jí)組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。主站需配置支持ip組播的3層千兆視頻交換機(jī)。 (2) 在建設(shè)電力光纖線路中需預(yù)留24芯光纖作為專用的遙視通道。 (3) 系統(tǒng)架構(gòu)必須采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、免維護(hù)式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，才具有高度的可靠性和安全性，同時(shí)符合iso/osi開放系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。 (4) 系統(tǒng)應(yīng)具備軟硬件的擴(kuò)充能力，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和功能升級(jí)；系統(tǒng)應(yīng)為其他系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)圖像接口；系統(tǒng)所提供的支撐軟件能支持用戶進(jìn)一步開放應(yīng)用軟件；系統(tǒng)的軟硬件接口應(yīng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持與其他標(biāo)準(zhǔn)硬件、其他網(wǎng)絡(luò)及不同生產(chǎn)商的設(shè)備互聯(lián)。 (5) 遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的開放性和兼容性是建立在統(tǒng)

9、一的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)音視頻格式及統(tǒng)一的主站與站端監(jiān)控系統(tǒng)間的通信協(xié)議基礎(chǔ)上的，因國(guó)家并未對(duì)變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)提出統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是主站與站端監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信協(xié)議，故不同生產(chǎn)商提供的站端設(shè)備很難順利發(fā)入主站。電力部門與設(shè)備供應(yīng)方在簽訂技術(shù)協(xié)議時(shí)應(yīng)特別明確設(shè)備供應(yīng)方需開放所有接口，保證監(jiān)控系統(tǒng)的開放性和兼容性，并為其他生產(chǎn)商的設(shè)備接入提供相應(yīng)的協(xié)助。否則將嚴(yán)重限制設(shè)備選型范圍(根據(jù)筆者所在供電分公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，由于沒有統(tǒng)一的遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)通信規(guī)約，不同廠家只能采用系統(tǒng)對(duì)接，存在施工工期長(zhǎng)、系統(tǒng)接入質(zhì)量差、系統(tǒng)穩(wěn)定性低等現(xiàn)象。最后只能由主站設(shè)備供貨方提供采用系統(tǒng)接入設(shè)備及軟件，才能保證各個(gè)子站按時(shí)接入主站)。所以電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的推廣急需一套成熟統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 (6)