電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

1、電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)解決方案 . 針對電力行業(yè)遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的特點，根據本公司太奇DVR系列網絡型硬盤錄像機在電力行業(yè)工程應用實施的經驗，特提出基于太奇DVR網絡型硬盤錄像機的電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。 一、綜述 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）等相關部門通過現(xiàn)有的電力通信網對所屬變電站實現(xiàn)遠程實時圖像監(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和可靠性，并可逐步實現(xiàn)電網的可視化監(jiān)控和調度，使電網調控運行更為安全、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)”。 太奇DVR系列網絡硬盤錄像機是以

2、數字壓縮及網絡傳輸技術為核心，采用目前最先進的視頻數字化技術H.264，符合工業(yè)標準并適應中國客戶需求的IP網絡視頻監(jiān)控產品。該產品能夠充分滿足客戶對遠程視頻監(jiān)控方面的需求，在技術性能上體現(xiàn)了目前視頻監(jiān)控領域中數字化和網絡化兩大趨勢，具有高可靠性、高集成度的鮮明特點，可廣泛應用于諸如對電力無人駐守變電站、電信機房、銀行、道路交通、學校、海關、連鎖營業(yè)場所的遠程視頻監(jiān)控以及本地局域網絡方式下的監(jiān)控。 基于太奇DVR網絡硬盤錄像機的電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)解決方案針對變電站內的如下目標實施實時監(jiān)控： 實現(xiàn)對變電站區(qū)域內場景情況的遠程監(jiān)視、監(jiān)聽； 監(jiān)視變電站內變壓器、斷路器等重要運行設備的外觀運行

3、狀態(tài) 監(jiān)視變電站內CT、PT、電纜接頭和絕緣子等高壓設備的外觀狀態(tài)； 監(jiān)視變電站內隔離開關和接地刀閘的分合狀態(tài)； 監(jiān)視變電站內其他充油設備、易燃設備的外觀狀態(tài)； 監(jiān)視變電站內主要室內環(huán)境（主控室、高壓室、電容器室、獨立通信室等）的情況； 實現(xiàn)變電站站內關鍵部位防火、防盜自動監(jiān)視，可進行周邊報警聯(lián)動。二、系統(tǒng)設計依據和原則 主要依據電力行業(yè)對電力遠程監(jiān)控系統(tǒng)的需求，以及本產品在電力系統(tǒng)多次應用過程中實際經驗，電力遠程監(jiān)控系統(tǒng)招標文件技術部分中所提出的整體建設目標、系統(tǒng)功能、技術性能指標等，在設計時著重參考工業(yè)電視系統(tǒng)工程設計規(guī)范、MPEG4視音頻編解碼標準-視聽對象的編碼（6部分）、100BAS

4、E-TX快速以太網接口標準、廣電集團電力遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)技術標準等標準。 本解決方案以滿足實際應用為出發(fā)點，在視頻傳輸方面盡量利用電力現(xiàn)有的通訊網絡以求最大程度降低系統(tǒng)造價。系統(tǒng)設計原則如下： 系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性；所選硬件均選用先進、成熟、可靠的產品，且具備良好運行業(yè)績。 系統(tǒng)先進性；采用目前最先進的軟硬件組合，使系統(tǒng)兼容性、升級、擴展更容易，并采取模塊結構維護簡單化。 系統(tǒng)易操作性和實時性；所有操作均采用WINDOWS標準窗口操作，并使信號實時上傳，真正做到實時性 免維護性；通過模塊化、層次化的設計可基本實現(xiàn)系統(tǒng)的免維護。 可擴容性；可根據需要方便地進行網絡逐級匯接，增減各類站級前端設備等。

5、三、系統(tǒng)網絡結構 基于太奇DVR網絡硬盤錄像機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量沒有限制，主要視其應用環(huán)境的網絡狀況，因此基本上系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕娋W區(qū)域范圍大小和變電站數量自由組合定義。同時系統(tǒng)可按多級組網的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網絡。 根據電力行業(yè)的應用特點及管理模式，其電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)基本上分為主控中心、區(qū)域監(jiān)控中心和站端系統(tǒng)的三級網絡結構方式。系統(tǒng)在各變電站站端裝備一臺或多臺太奇DVR網絡硬盤錄像機（具體數量視變電站內配置的監(jiān)控攝像機數量），完成對視音頻信號的數字化及編碼壓縮處理，將其和報警等數據信息一起打包成IP數據包在IP網絡上傳輸；各集控中心（

6、包括巡檢中心）設區(qū)域監(jiān)控中心，利用中心與變電站之間的10/100Mb/s (10/100BASE)光/電接口通道或2Mb/s(G.703)電路通道，接收各變電站站端網絡硬盤錄像機上傳的視音頻、報警信息，同時通過“網絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件”進行遠程實時監(jiān)控；在條件成熟的前提下可在調度中心設立主控中心。 四、系統(tǒng)組成及各部分配置要求4. 1 電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的組成 如前所述，根據電力行業(yè)的應用特點及管理模式，其電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)由主控中心（調度中心）、區(qū)域監(jiān)控（巡檢）中心和前端變電站站端部分（監(jiān)控前端）以及傳輸網絡設備構成。 其中，主控中心和區(qū)域監(jiān)控中心的功能基本一致，主要包

7、括監(jiān)控管理服務器、中心值班員工作站、錄像資料存儲設備以及網絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件。變電站監(jiān)控前端部分包括攝像機及配件、語音設備、網絡型硬盤錄像機、矩陣控制器（可選）、告警處理單元等。 視頻、音頻、告警信息，由網絡型硬盤錄像機壓縮編碼后，通過通信網絡，上傳到監(jiān)控中心，完成實時監(jiān)控，掌握站內設備運行情況。監(jiān)控中心可實施對變電站監(jiān)控設備的管理、告警信息的查詢、圖像瀏覽和控制等功能。 考慮到電力系統(tǒng)建設的階段性特點，基于太奇DVR網絡硬盤錄像機的電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)具備良好的可擴展性。各功能部分采用模塊化結構，非常易于擴容、組網方便、配置靈活，并具有良好的用戶接口。 在系統(tǒng)加入新的變電站時，

8、只須建立站端監(jiān)控前端系統(tǒng)并建立和監(jiān)控中心的連接即可； 系統(tǒng)各項功能和運行狀態(tài)不受擴建影響； 系統(tǒng)具備多級組網能力以組建全省的監(jiān)控網絡。42 變電站監(jiān)控前端部分 變電站監(jiān)控前端部分設備安裝在變電站現(xiàn)場，完成變電站現(xiàn)場各種信息采集、處理、上傳，主要可分為網絡型硬盤錄像機和外圍監(jiān)控設備兩大部分。設備應符合變電站自動化設備設計要求及有關標準，各部分的配置和要求如下：421 網絡型硬盤錄像機 變電站監(jiān)控前端部分設備安裝在變電站現(xiàn)場，完成變電站現(xiàn)場各種信息采集、處理、上傳，主網絡型硬盤錄像機是電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)中的核心設備，執(zhí)行電力有關標準規(guī)范中所謂的站端視頻處理單元的功能，主要包括： 采集變電站

9、各監(jiān)控對象的視頻圖像和背景聲音，經過壓縮編碼后上傳到監(jiān)控中心； 在需要時，通過現(xiàn)場網絡連接解碼器，根據本地或監(jiān)控中心操作發(fā)出來的命令控制視頻切換、控制鏡頭聚焦、近景/遠景、光圈調節(jié)，控制云臺上下、左右和自動巡視動作； 根據告警處理單元、報警探測器采集到的各種狀態(tài)信息和報警信息，實現(xiàn)警視聯(lián)動錄像功能，自動啟動告警照明燈、警鈴等受控設備，自動以字幕、聲光提示報警加以說明； 與變電站相關自動化系統(tǒng)（即綜合自動化系統(tǒng)或RTU、門禁系統(tǒng)等）互聯(lián)互動，根據預先設定信息實現(xiàn)和所連接的自動化系統(tǒng)之間的聯(lián)動；需要特別指出的是，由于網絡型硬盤錄像機的獨特性能和強大功能，在變電站站端和監(jiān)控中心之間網絡帶寬允許的情況

10、下，它可以將變電站站端所有監(jiān)控對象的視頻圖像實時上傳到監(jiān)控中心并同時顯示。422 外圍監(jiān)控設備 由于各變電站規(guī)模、電壓等級、變電站形式（室內、室外）的不同，外圍監(jiān)控設備的類型、構成和組織結構，尤其是攝像點的布置和攝像機的類型數量差異較大，總體上以滿足圖像監(jiān)控基本目標和要求為原則進行配置。 1、監(jiān)控攝像機及配件 參考攝像機配置如下： 應用于變電站監(jiān)控的攝像機類型有一體化球形攝像機、彩色攝像機、黑白攝像機等，加上配套的云臺、防護罩、支架和云鏡解碼器等，一般要求指標如下： 一體化球形攝像機，可預設64個以上位置，視頻輸出VBS1.0Vp-p/75歐，22倍光學焦距，8倍數字焦距，清晰度480線，逆光

11、補償功能，自動/手動聚焦，遙攝全景旋轉（360度連續(xù)），傾斜旋轉-5°90°，環(huán)境溫度：-10°+50°，最小照度1LUX，RS485/232接口，功耗50w，信噪比40db。 彩色攝像機，光靈敏度值<2Lux, 清晰度>470線。 黑白攝像機，光靈敏度值<0.5Lux, 清晰度>400線,背光補償功能。 云臺、防護罩、支架，室內型云臺、防護罩、支架要求具備防銹防腐功能；室外型云臺、防護罩、支架應具備防雨、防塵、防銹、防腐能力，對高低溫環(huán)境條件特別惡劣的攝像點，應采用具備高低溫防護能力和雨刮器的防護罩以保護攝像設備。 云鏡解碼器，

12、具備RS485/232接口，通過網絡線和網絡硬盤錄像機透明通道相連接，直接受控于網絡型硬盤錄像機，按預定程序或監(jiān)控中心工作人員的操作指令，執(zhí)行對云臺和鏡頭等控制對象的控制。 2、警探測器和告警處理單元 報警探測器包括煙感探頭、溫濕度感應探頭、微波雙鑒探頭、紅外線光束對射探頭等，用于監(jiān)測變電站設備和環(huán)境的異動情況。所有報警探測器的告警限值可以通過軟件設定。 報警探測器采集的干節(jié)點告警狀態(tài)最先經過告警處理單元的處理，并完成一些邏輯關系，以數據的形式通過RS232/485串口上傳到網絡硬盤錄像機并最終到達監(jiān)控中心。在監(jiān)控中心，監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件根據事先的設定程序，執(zhí)行一系列關聯(lián)操作，如對指定監(jiān)控點圖像

13、進行錄像，通過網絡硬盤錄像機啟動變電站相關位點照明、控制一體化球形攝像機到相關預置位點等等。 此外，變電站綜合自動化系統(tǒng)也可以和變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)建立鏈接，將有關告警數據發(fā)送到監(jiān)控中心，并由監(jiān)控中心執(zhí)行如上所述的處理程序。 3、其它設備 變電站監(jiān)控前端可根據系統(tǒng)需要，配備變電站專用標準機柜放置站端設備，配備麥克風、喇叭等語音設備通過系統(tǒng)軟件實施廣播、對講等功能，配備防雷設施、直流供電電源、不間斷供電電源等等。 43 遠程監(jiān)控中心 遠程監(jiān)控中心的概念包括主控中心（調度中心）和區(qū)域監(jiān)控（巡檢）中心。主控中心以權限管理的方式管理監(jiān)控各區(qū)域監(jiān)控中心，主控中心的功能和區(qū)域監(jiān)控中心的功能基本相同，所以

14、在此以區(qū)域監(jiān)控中心為例一并敘述。 遠程監(jiān)控中心的基本功能是完成所轄變電站圖像的實時顯示、控制、存儲、管理等功能，其硬件系統(tǒng)主要由系統(tǒng)服務器、值班員工作站、網絡接口設備、存儲打印設備等組成。 431 遠程監(jiān)控中心網絡接口 根據電力通信網絡的具體現(xiàn)狀，為使監(jiān)控中心和變電站站端建立IP網絡連接，網絡接口可采用下列三種接口方式：E1接口：G.703信號收發(fā)（ITU-T G.703建議）；10BASE-T標準LAN接口,符合IEEEE802.3/ETHERNET標準；100BASE-TX標準LAN接口, 符合IEEEE802.3U/ETHERNET標準。432 系統(tǒng)服務器 監(jiān)控中心設系統(tǒng)服務器，安裝Wi

15、ndows操作系統(tǒng)以及網絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件，并根據需要配備大容量硬盤或外置存儲設備。系統(tǒng)服務器硬件要求P4 2G以上CPU，256M以上內存，自帶32M顯存顯卡的工控式PC。 系統(tǒng)服務器作為監(jiān)控中心的系統(tǒng)操作平臺，主要負責接收、存儲、分析、統(tǒng)計和查詢遠端變電站上傳的視音頻、告警、數據信號，同時執(zhí)行強大的系統(tǒng)管理功能，包括管理系統(tǒng)用戶和設定用戶權限、管理和配置系統(tǒng)設備、對報警信息進行聯(lián)動處理、作為網絡服務器管理網絡用戶和網絡設備等等。433 值班員工作站 值班員工作站可根據需要集中或分散地設在運行班組、保衛(wèi)部門、安監(jiān)部門或值班領導處，對于監(jiān)控變電站數量較少的系統(tǒng)可將系統(tǒng)服務器兼做值班員工

16、作站。值班員工作站硬件要求P4 1G以上CPU，256M以上內存，自帶32M顯存顯卡的工控式PC。 值班員工作站安裝Windows操作系統(tǒng)，通過IE瀏覽器或網絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件對下轄各變電站進行實時監(jiān)控，包括： 啟停錄像功能，控制攝像機動作，控制雨刷、照明開關和變電站其他控制操作動作； 顯示系統(tǒng)和各變電站電子地圖，顯示布防和撤防狀況和進行布防和撤防； 對監(jiān)控畫面進行各種分割顯示、輪巡顯示、全屏及縮放顯示； 監(jiān)控設備工作狀態(tài)，自動生成運行日志，自動進行維護管理； 查詢報警狀況和記錄，歷史錄像記錄和管理； 打印輸出實時的和歷史的各種數據、報表、圖像。434 其它設備 監(jiān)控中心可根據系統(tǒng)需要

17、增設圖像打印機、光盤刻錄機、不間斷供電電源等設備以及避雷器、隔離變壓器等防雷抗干擾設備。 五、系統(tǒng)總體功能、性能指標和特點 電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)基于太奇DVR網絡硬盤錄像機硬件設備，并以網絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件為核心，執(zhí)行強大的系統(tǒng)功能。 51 系統(tǒng)總體功能 由于在電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，前端的視音頻信號通過太奇DVR網絡型硬盤錄像機編碼壓縮成IP數據包，會同前端數據信號經網絡硬盤錄像機網絡接口進入IP網絡，因此，包括監(jiān)控中心的系統(tǒng)服務器、值班員工作站、變電站本地工作站，網絡上的任一臺計算機終端，通過權限控制的方式可以實現(xiàn)對前端變電站的無級監(jiān)控。 511 實時圖像監(jiān)視 包括監(jiān)控

18、中心、電力MIS網上的任意監(jiān)控終端，通過網絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件或標準IE瀏覽器，可實時監(jiān)視同一變電站或多個變電站的所有圖像信息，可以同屏顯示多路（1、4、9、16路）實時圖像信息。多臺監(jiān)控終端可同時監(jiān)視某一點圖像信息，通信方式為IP單播、組播方式。 監(jiān)控終端可以輪巡監(jiān)視多路實時圖像信息，在設定的間隔時間內對系統(tǒng)內的所有監(jiān)控點進行圖像巡檢，參與輪巡的對象可以任意設定，包括不同變電站的圖像、同一變電站的不同攝像機、同一攝像機的不同預置位等，輪巡間隔時間可設置。 512 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，可以實現(xiàn)基于IP的語音功能，包括：實時的語音半雙工對

19、講及語音廣播功能；采用IP語音系統(tǒng)內單方呼叫，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；與站內的維護操作人員對講機進行遠程對講。 513 本地及遠程控制 本地變電站或遠程的任意監(jiān)控終端，通過網絡視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件或標準IE瀏覽器，可控制變電站的云臺、鏡頭等監(jiān)控設備，布防/撤防設置，變電站現(xiàn)場照明等設備控制；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。 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)。 控制權級別，監(jiān)

20、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，同級別用戶根據時間優(yōu)先的原則獲得控制權。514 錄像功能 系統(tǒng)默認的錄像速率為25 幀/秒（PAL制式），但用戶可對錄像速率進行調整，以減輕硬盤與系統(tǒng)的負荷。每一路視頻數據錄像參數均可以獨立設定，相互之間不會有任何干擾。錄像的磁盤容量空間可設置，并具備自動覆蓋功能，即設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)錄像功能包括實時錄像、定時錄像、運動檢測預觸發(fā)錄像及報警預觸發(fā)錄像。515 報警功能 電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的報警

21、種類可分為外圍報警和內部報警兩類。 外圍報警包括變電站事故報警、電力設備狀態(tài)變化及故障報警、消防報警、防盜報警、防火報警、電力設備水浸報警、門禁報警、非法闖入及畫面異動報警等，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，啟動現(xiàn)場照明、警笛等。相關設備啟動后，應在設定的時間內自動關閉，且現(xiàn)場照明在白天（時間段可設）可不打開。 內部報警主要包括前端視頻信號中斷報警和系統(tǒng)服務器磁盤容量空間報警。一旦因攝像機與網絡硬盤錄像機之間線路故障、

22、網絡故障、設備故障等原因，導致視頻信號中斷丟失，或系統(tǒng)服務器的錄像存儲空間超過預定值，系統(tǒng)能夠立即檢測到并做出聲光報警提示和日志記錄等相應動作。 報警級別可根據需要設定為嚴重報警、一般報警兩級。報警信號、報警內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。516 系統(tǒng)管理功能 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。1、歷史圖像管理 監(jiān)控中心值班員工作站、電力MIS網上的任意授權終端用戶均可通過訪問系統(tǒng)服務器，遠程檢索回放站端的任一攝像頭的歷史圖像及

23、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。回放有逐幀、慢放、常速、快速及放大/縮小等多種方式，并可以將任意一副回放圖像存放成JPEG或BMP格式的圖像，供數據交換使用或打印輸出。 2、安全管理 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。 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； 使用圖像掩碼技術，在壓縮后的每幀圖像中加入了特定的文字或圖像數據，防止原始錄像資料被人為篡改； 防死機看門狗（WATCHD

24、OG）功能，當網絡硬盤錄像機硬件設備出現(xiàn)異常死機時，看門狗功能可以自動重新引導設備恢復正常工作，保障設備的持續(xù)正常運行。 備份功能，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。 52 系統(tǒng)的性能指標及主要參數 視頻制式 NTSC或PAL格式 視頻壓縮方式 H.264圖像壓縮編碼 視頻解像度 標準352×288像素，可自定義調整，最大704×576像素 幀率 25幀/秒/路（PAL制式），30幀/秒（NTSC制式）,向下可調 音頻壓縮標準 ISO-MPEG Audio Layer-3 系統(tǒng)可用率 > 99% 同時可監(jiān)看的變電站個數 > 30個 視頻流占用帶寬平均 250 kbps(分辨率352×288，25幀) 系統(tǒng)平均無故障工作時間 MTBF > 30000小時 硬件平均無故障工作時間 MTBF > 100000小時 系統(tǒng)平均維護時間 MTTR < 0.5小時 監(jiān)控畫面顯示與實際事件發(fā)生時間差 < 0.5秒 事件報警到系統(tǒng)自動記錄相應畫面時間差 < 0.8秒