新型變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式的研究

1、新型變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式的研究一、序言電力工業(yè)發(fā)展是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，電力作為國民經(jīng)濟的命脈廣泛應用于人民生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。隨著我國經(jīng)濟實力的提升，電力安全的發(fā)展已經(jīng)進入的一個嶄新的歷史發(fā)展階段。目前國家不斷加大對電力設(shè)施的基礎(chǔ)投入，大容量、超高壓、交直流混合、長距離輸電等使得電力系統(tǒng)的復雜性明顯增加，這就使得電力安全防范成為了電力系統(tǒng)一個不可或缺的部分。變電站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在此過程中得到了充分的發(fā)展和完善。隨著電力系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展和體制改革的逐步深入，變電站的規(guī)模逐漸增大，越來越多的變電站朝無人職守的方向發(fā)展。這樣變電站在運行過程中，必須建立一個更加安全的運行環(huán)境，對變電站各種

2、設(shè)備的運行狀態(tài)及影響變電站安全運行的因素進行全方位的監(jiān)控，并要同時滿足本地、遠程、集控中心等不同層次的監(jiān)控需要。視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一套獨立運行的網(wǎng)絡(luò)平臺，不同的組網(wǎng)方式就成為了其性能優(yōu)略的一個重要因素，本文就針對新型的變電站下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺組網(wǎng)方式進行深入剖析與解讀。二、新型變電站的崛起隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，各發(fā)電廠、變電站、變電所、通訊站等都要通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)少人、無人監(jiān)管，以提高生產(chǎn)效率和效益。無人值守監(jiān)控系統(tǒng)通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對所屬變電站實現(xiàn)遠程實時圖像監(jiān)控、遠程故障和意外情況報警接收處理，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(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度， 使電網(wǎng)調(diào)

3、控運行更為安全、可靠。在電力系統(tǒng)稱之為遙視系統(tǒng)。加之遙測、遙信、遙調(diào)、遙控等功能，這個“五遙”系統(tǒng)使得變電站實現(xiàn)了真正意義上的無人值守。要確保無人職守變電站的安全可靠運行, 就要求各級調(diào)度人員和運行監(jiān)控人員在獲得各類數(shù)據(jù)信息、設(shè)備運行狀況的同時, 也應獲得現(xiàn)場設(shè)備運行狀況的實時圖像和環(huán)境情況, 真正實現(xiàn)對變電站的全方位監(jiān)控。數(shù)字視頻遠程監(jiān)控技術(shù)不但彌補了上述不足, 而且不影響變電站設(shè)備的正常工作和原有的控制功能, 是對無人值班變電站的進一步完善。三、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展至今，經(jīng)過了模擬視頻監(jiān)控時代、數(shù)字視頻監(jiān)控時代和全網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控時代三個階段的發(fā)展。1、模擬視頻監(jiān)控在20

4、世紀90年代初及其以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路系統(tǒng)，稱為第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。2、數(shù)字視頻監(jiān)控20世紀90年代中期，隨著計算機處理能力的提高和視頻技術(shù)的發(fā)展，人們利用計算機的高速數(shù)據(jù)處理能力進行視頻的采集和處理，從而大大提高了圖像質(zhì)量，增強了視頻監(jiān)控的功能。這種基于多媒體計算機的系統(tǒng)稱為第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即模擬輸入與數(shù)字壓縮、顯示和控制系統(tǒng)。因為核心設(shè)備是數(shù)字設(shè)備，因此可以稱為數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 這一時期的特點：（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)中信息流的形態(tài)沒有變，仍為模擬的視頻信號。（2）系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有變，主要是一種單功能、單向、集總方式的信息采集網(wǎng)絡(luò)，介質(zhì)專用是他的特點。（3

5、）監(jiān)控系統(tǒng)的工作方式?jīng)]有變，主要是通過專用監(jiān)視器來顯示圖象，以人的直接觀察為提取圖像信息的方法。（4）系統(tǒng)控制設(shè)備主要是以前臺管理為主（前端設(shè)備的控制和遙控、信號的分配和切換）在整個過程中對攝像機輸出的視頻信號基本上不做任何處理。（5）對于重要的遠程傳輸功能，現(xiàn)有技術(shù)仍然是模擬專線傳輸。3、全網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控到了20世紀90年代末特別是近兩三年；隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計算機處理能力和存儲容量的迅速提高，以及各種實用視頻信息處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控進入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時代，稱為第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核

6、心，以智能實用的圖像分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命。全網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：（1）網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)線纜的高效復用性網(wǎng)絡(luò)化的好處是視頻、音頻、數(shù)據(jù)可以在一條網(wǎng)絡(luò)線纜內(nèi)同時傳輸，解決了傳統(tǒng)布線一種電纜僅僅能夠傳輸一種信號的問題。前端攝像機直接接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為標準的IP包，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字視頻，不再需要經(jīng)過傳統(tǒng)的布線，如光纖、同軸電纜等等。這個結(jié)構(gòu)可以利用系統(tǒng)已經(jīng)具備的LAN布線系統(tǒng)極其方便的傳輸視頻信號。打破了傳統(tǒng)布線的點對點方式，有效地節(jié)省用戶的前期投資以及后期的線路維護工作投資。即使是需要新敷設(shè)線路，其鏈路所需要的線纜量以及線纜敷設(shè)、維護的工作量

7、也較模擬系統(tǒng)小得多。（2）網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)良好的擴展性網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)使得日后系統(tǒng)的擴展工作變得極其容易。我們僅僅需要找到一個信息點（網(wǎng)絡(luò)接入點）就可以，不必再敷設(shè)任何的電纜。（3）嵌入式操作系統(tǒng)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器使用嵌入式操作系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能、安全性能極高。通過網(wǎng)絡(luò)，用戶可以方便的進行遠程的管理以及固件的更新。（4）分布式存儲存儲的靈活性基于B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)提供多服務(wù)器服務(wù)，允許客戶根據(jù)實際需要靈活的配置存儲和管理服務(wù)器。存儲服務(wù)器可以在目錄服務(wù)器的管理下任意的分配和切換需要存儲的攝像機圖像，結(jié)合硬盤錄像服務(wù)器的本地錄像功能，可以為系統(tǒng)提供更多的靈活性。（5）分布式存

8、儲、分布式觀看良好的易用性系統(tǒng)的客戶端可以分散在LAN的任何地點，數(shù)量沒有限制。假如不對客戶端的權(quán)限進行限制的話，那么每一個客戶端都可以觀看所有網(wǎng)絡(luò)上的圖像。這一點是DVR系統(tǒng)目前的技術(shù)所不能夠達到的。目前的DVR系統(tǒng)同時可登陸的用戶數(shù)量不會超過5個，在多于這個數(shù)量級時，系統(tǒng)的速度會明顯下降，表現(xiàn)的現(xiàn)象為：圖像刷新速度下降、丟幀。B/S結(jié)構(gòu)以及多服務(wù)器結(jié)構(gòu)有效的解決了這個問題。（6）強大的多點組播-更加靈活的網(wǎng)絡(luò)機制圖像存儲和圖像瀏覽可以同時進行，不會相互影響。借助視頻組播技術(shù)，可以使多臺設(shè)備同時接受監(jiān)控信號，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)更具網(wǎng)絡(luò)靈活性。4、小結(jié)毫無疑問，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，已經(jīng)在監(jiān)控

9、領(lǐng)域迎來了一場翻天覆地的革命，它借助網(wǎng)絡(luò)的拓展，將安全防范提升到了一個嶄新的高度。四、變電站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式的探究對于現(xiàn)在的變電站，實現(xiàn)無人職守是必然的發(fā)展趨勢，這就要求現(xiàn)代的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)除了滿足本地安防的需要，還要實現(xiàn)遠程監(jiān)控的功能。集控中心通過網(wǎng)絡(luò)可以及時準確的了解下屬變電站的運行狀態(tài)，而每個變電站的視頻網(wǎng)絡(luò)又是獨立運行，不會受到其他網(wǎng)絡(luò)的干擾。1、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式變電站的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將視頻負載平衡，系統(tǒng)可容納上千路的視頻接入。其拓撲圖如下：2、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成變電站整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)由變電站設(shè)備、集控中心設(shè)備和上級監(jiān)控中心設(shè)備三部分組成。變電站設(shè)備：（1）前端設(shè)備前端設(shè)備

10、分為圖形采集設(shè)備和報警設(shè)備兩類：圖形采集設(shè)備根據(jù)需要可選用高速球型攝像機或槍式攝像機。報警設(shè)備有溫濕度采集器、紅外對射報警器、高壓脈沖報警器等。前端設(shè)備將采集到的模擬信號傳輸給服務(wù)器進行編碼處理。（2）網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的主要功能是視頻編碼，它將前端采集到的模擬信號編碼成數(shù)字信號傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，另外它也將前端的報警信號同時編碼，以便處理。（3）磁盤存貯陣列磁盤存貯陣列用于儲存整個網(wǎng)絡(luò)的視頻信號，方便日后查看和調(diào)用。磁盤陣列多采用冗余存儲方式，防止磁盤意外損壞而造成視頻丟失。（4）流媒體服務(wù)器流媒體服務(wù)器是用于配合視頻工作站，進行網(wǎng)絡(luò)視頻轉(zhuǎn)發(fā)，平衡網(wǎng)絡(luò)視頻負載。它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不同既可以與

11、視頻工作站合為一體，又可以多臺同時使用，靈活多變。（5）本地客戶端本地客戶端是用于視頻監(jiān)控信號的本地查看，方便系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試和故障檢測，本地客戶端并不直接訪問硬件設(shè)備，而是通過流媒體服務(wù)器進行轉(zhuǎn)發(fā)，以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。集控中心設(shè)備：（1）視頻工作站視頻工作站是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的核心，負責處理所有用戶的登錄、瀏覽及其他功能請求，用戶也可以通過工作站對前端設(shè)備進行參數(shù)設(shè)置。（2）視頻監(jiān)控電視墻視頻監(jiān)控電視墻是由于顯示下級變電站的視頻監(jiān)控信號，方便對下屬所有變電站進行統(tǒng)一查看管理。（3）報警服務(wù)器報警服務(wù)器主要負責接收各變電站的報警信號，確認其真實性并將報警信號上傳到上級監(jiān)控中心，方便上級機關(guān)統(tǒng)一管理。上級

12、監(jiān)控中心：（1）網(wǎng)絡(luò)客戶端網(wǎng)絡(luò)客戶端可以根據(jù)權(quán)限收看不同集控中心的視頻監(jiān)控畫面，客戶端可以處在變電站視頻內(nèi)網(wǎng)中也可處在集控中心的上級網(wǎng)絡(luò)中。（2）報警接受及處理器報警接受及處理器主要負責接收來自集控中心的報警信息，并下達處理意見的裝置，方便上級機關(guān)對報警問題的統(tǒng)一處理。3、視頻網(wǎng)絡(luò)平臺組網(wǎng)特點（1）分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)可以承受較大的負責，不但可以容納上千路的視頻流，而且可以處理多用戶并的發(fā)訪問請求，為系統(tǒng)平臺的擴展提供了保障。（2）使用流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器使用流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器可以使用戶不直接訪問硬件設(shè)備，降低了硬件設(shè)備的負擔，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。在多用戶并發(fā)訪問的情況下，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)起到了成倍降低網(wǎng)絡(luò)流量、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬的作用。（3）統(tǒng)一管理機制整個系統(tǒng)融入了統(tǒng)一管理的思想，從變電站的集中管理，到集控中心的上級指揮，處處體現(xiàn)了統(tǒng)一的管理機制，提高了整體管理的效率和質(zhì)量。（4）遠程維護管理通過集控中心可以對下屬變電站進行設(shè)備參數(shù)設(shè)置和維護，而不必到變電站現(xiàn)場進行。同樣對于上級監(jiān)控中心，也可通過遠程對各集控中心乃至所有變電站設(shè)備進行管理和控制，大大提高了管理和維護效率。（5）良好的系統(tǒng)擴展性對于系統(tǒng)擴展只需進行簡單的軟件設(shè)置，而不需要額外的設(shè)備增加，大大降低了系統(tǒng)的擴展成本，使系統(tǒng)可以滿足集成化的需要。（