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對變電站智能遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計
來源:與非網
摘要: 現(xiàn)在電力部門為了提高經濟效益,提高勞動生產率,都準備在變電站(所)實現(xiàn)無人值守,隨著電力部門網絡的全面改造,各變電站(所)都有了相應的通訊網絡,使遠程監(jiān)控成為可能。在電力調度通訊中心可以建立監(jiān)控中心,能夠對各變電站(所)有關數(shù)據、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(所)的情況,并及時對發(fā)生的情況作出反應。
Abstract:
Key words :

        一、 系統(tǒng)簡介
  現(xiàn)在電力部門為了提高經濟效益,提高勞動生產率,都準備在變電站(所)實現(xiàn)無人值守,隨著電力部門網絡的全面改造,各變電站(所)都有了相應的通訊網絡,使遠程監(jiān)控成為可能。在電力調度通訊中心可以建立監(jiān)控中心,能夠對各變電站(所)有關數(shù)據、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(所)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)據和監(jiān)控數(shù)據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)據通過網絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,監(jiān)控中心接收編碼后的視頻數(shù)據和監(jiān)控數(shù)據,進行監(jiān)控、存儲、管理。變電站遙視系統(tǒng)的實施為實現(xiàn)變電站的無人值守,從而為推動電力網的管理逐步向自動化、綜合化、集中化、智能化方向發(fā)展提供有力的技術保障。
  二、需求分析
  變電站遙視系統(tǒng)的功能,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
  通過圖像監(jiān)控、安防系統(tǒng),保護無人值守變電站設備的安全。
  通過圖像監(jiān)控結合遠程和本地人員操作經驗的優(yōu)勢,避免誤操作。
  通過圖像監(jiān)控、燈光聯(lián)動、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)視現(xiàn)場設備的運行狀況,起到預警和保護作用。
  配合其他系統(tǒng)(如變電站綜合自動化系統(tǒng)等)的工作。
  主要監(jiān)控對象:
  變電站(所)內場區(qū)環(huán)境。
  主變壓器外觀及中性接地刀。
  對變電站(所)的戶外斷路器、隔離開關以及接地刀閘等地合分狀態(tài)進行監(jiān)控。
  對變電站(所)內的各主要設備間進行監(jiān)視(包括大門、控制室、繼保室、通訊室、高壓室等)。
  三、系統(tǒng)組成
  前端由攝像機,智能開關量,模擬量等系統(tǒng)接入嵌入式視頻編碼器,經過視頻服務轉換成數(shù)字信號,變電站一般能提供一個E1鏈路。
  變電站遙視系統(tǒng)采用計算機的網絡傳輸,可通過鋪設的網絡將數(shù)字視頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,真正做到了多網并一網。另外,信號傳輸采用了標準的TCP/IP網絡協(xié)議,使遠程監(jiān)控變成了可能。

   下面介紹整個系統(tǒng)組成:
  前端監(jiān)控現(xiàn)場根據變電站具體情況安裝相應數(shù)量的攝像機,以及相應的報警器(比如紅外報警器、煙霧報警器等),把攝像機視頻線纜、控制線纜等都連接到網絡視頻服務器上,根據網絡視頻服務器的不同,每個視頻服務器可以連接1-16個攝像機。網絡視頻服務器有網絡接口,可以直接連接到交換機上,把圖像及相關數(shù)據傳送到網絡上。假如變電站有相關溫濕度、電壓電流等部分模擬量需要監(jiān)控,可以配置IP數(shù)據模塊(內置RJ45網絡口,直接連接網絡)和相應的溫濕度傳感器和電量傳感器,可以把相關數(shù)據傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
  在電業(yè)局調度監(jiān)控中心配置一臺中心監(jiān)控服務器,安裝變電站遙視系統(tǒng)中心服務器管理軟件,負責管理前端所有攝像機,所有視頻服務器,同時管理后端所有上網監(jiān)控用戶。領導及相關值班人員只需要用IE瀏覽器訪問中心監(jiān)控服務器,獲得授權后即可監(jiān)控前端攝像機以及獲取相關數(shù)據。
  還可以在調度中心配置電視墻服務器,根據視頻輸出路數(shù)不同配置不同數(shù)量的電視墻解碼卡,直接解碼輸出模擬視頻信號,送到電視墻顯示出來,可以通過電視墻軟件任意進行圖像的切換顯示。
  根據組網方式分為變電站監(jiān)控現(xiàn)場、傳輸網絡和調度監(jiān)控中心三個主要部分,下面分別加以介紹。
  變電站監(jiān)控現(xiàn)場
  變電站現(xiàn)場監(jiān)控設備主要由視頻服務器、攝象機(防護罩、攝象機、鏡頭、支架)、報警器、網橋、網絡交換機、數(shù)據模塊、穩(wěn)壓電源(可選)等主要設備組成。主要完成圖像的采集、編碼和傳輸、攝象機的控制和報警數(shù)據的輸入/輸出工作。
  在變電站室外場區(qū)根據具體情況安裝一個到數(shù)個室外可控球型攝像機(可控攝像機需要配置相應的云臺鏡頭解碼器),室外球型攝像機保護性好,可以有效的防雨除霜,而且可以可帶加熱器和風扇,自動加熱、自動排風,云臺可以上下左右的轉動,并且鏡頭可以拉遠、拉近,可以大范圍地監(jiān)控場區(qū),并且可以監(jiān)控主變壓器、大門等地。一般安裝在房屋的高處或電線桿的適當?shù)胤健?br />   在主控室可以采用帶變焦的室內可控攝像機,可以大范圍的掃描主控室的情況,而且可以對主控室的儀表盤等進行特寫,可以比較清楚地看到儀表盤上的讀數(shù)。
  在高壓室等其他設備間,可以安裝相應個數(shù)的固定攝像機,對重點部位進行觀察。
  對重點部位可以安裝相應的報警器,包括在設備間室內安裝煙霧探測器、溫濕度傳感器,在設備間或主控室門口和窗邊安裝紅外雙鑒探測器、門磁開關等。
  在變電站四周考慮防盜的需要,可以考慮配置相應的紅外對射探測器,一旦有人翻越圍墻,阻斷紅外線傳輸,報警器就報警,同時視頻服務器可以自動錄像,假如聯(lián)動攝像機,可以自動轉動攝像機對準報警處。
  考慮到設備供電的安全性,可以給監(jiān)控設備配置穩(wěn)壓電源或UPS不間斷電源,可以考慮配置相應的視頻線控制線防雷器。
  前端攝像機的視頻信號通過嵌入式網絡視頻服務器壓縮成數(shù)字信號,結合其他數(shù)據信號統(tǒng)一打成IP數(shù)據包,通過視頻服務器的RJ-45以太網口直接送到變電站的交換機上,交換機再連接2M以太網橋轉換成2M E1專線信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心去。
  通訊網絡
  目前,變電站視頻數(shù)據傳輸?shù)奖O(jiān)控調度中心主要有以下兩種傳輸方式:
  1、以太網傳輸方式
  各變電站到監(jiān)控中心的信道直接為以太網接口,光纖或微波傳輸設備直接提供以太網接口,各變電站的圖像數(shù)據信號經過各級交換機、路由器上傳至監(jiān)控中心。
  2、2M-以太網傳輸方式
  各變電站到監(jiān)控中心的信道為2M專線,通訊設備僅提供2M接口,變電站的圖像數(shù)據信號需要通過2M以太網橋轉化為2M接口,上傳到監(jiān)控中心相應的2M以太網橋轉化為網絡信號,進入監(jiān)控中心的網絡。實際上相當于用2M以太網橋通過2M專線組網。

   調度監(jiān)控中心
  在電業(yè)局調度監(jiān)控中心,主要由中心監(jiān)控管理服務器、電視墻服務器、監(jiān)控客戶終端等組成。主要完成現(xiàn)場圖像接收,用戶登錄管理,優(yōu)先權的分配,控制信號的協(xié)調,圖像的實時監(jiān)控,錄象的存儲、檢索、回放、備份、恢復、電視墻的顯示切換等。
  在電業(yè)局中心機房放置一臺高性能的服務器,安裝變電站遙視系統(tǒng)中心服務器管理軟件,中心服務器管理前端所有的攝像機、視頻服務器、報警器等,管理后端所有的監(jiān)控客戶機。
  在值班室安裝一到數(shù)臺監(jiān)控客戶機,IE用瀏覽器即可監(jiān)控觀看,同時可以安裝配置多畫面顯示的電視墻,配合電視墻服務器,可以把前端攝像機的信號解碼出來,送到電視墻上顯示,利用“守望者”電視墻軟件的強大功能,任意切換顯示前端攝像機圖像。
  系統(tǒng)不但能夠在值班室觀看,而且授權用戶可以非常方便地在自己的辦公微機上用IE瀏覽器即可觀看。領導在自己辦公室可以非常方便地觀看,無需復雜的軟硬件安裝。
  四、系統(tǒng)功能
  服務器模塊管理
  中心服務器軟件采用了一系列有效手段保證服務器穩(wěn)定運行。
  首先,管理軟件采用Windows
service方式后臺運行,極大地提高了服務器軟件的工作穩(wěn)定性。其次各功能采用模塊化結構,各模塊相對獨立,因此一個模塊出現(xiàn)異常不會影響到其他模塊的正常運行。各模塊由service管理,能夠設定手動啟動或開機時自動啟動。
  用戶身份認證功能
  系統(tǒng)采用嚴格的操作密碼保護機制。
  用戶權限管理
  系統(tǒng)提供了強大的用戶權限管理功能,其中包括用戶默認權限和用戶特定權限。
  視頻設備管理
  系統(tǒng)提供視頻服務器IP地址設置、端口號、鏡頭命名、云鏡控制協(xié)議和RS-485設備地址設置等功能。
  鏡頭分組
  綜合智能網絡監(jiān)控系統(tǒng)具有強大的分組功能,支持在服務器上將攝像機根據監(jiān)控編成不同的預定義工作組。
  報警和聯(lián)動功能
  系統(tǒng)的報警可以來自視頻服務器的視頻丟失、移動偵測或者報警輸入,也可以來自其它數(shù)據采集設備。用戶可根據報警的工作屬性任意設定報警啟動和關閉的時間。
  中心錄像功能
  系統(tǒng)支持中心分布式錄像功能,可以設定錄像服務器IP地址、磁盤報警和循環(huán)覆寫的磁盤余量、報警錄像保存時間等。
  電子地圖功能
  系統(tǒng)提供帶監(jiān)控地圖和數(shù)據地圖編輯功能的地圖引擎。用戶可將各監(jiān)控點的鏡頭分布情況繪制成監(jiān)控地圖,點擊相應鏡頭圖標自動切換到當前攝像機位置,便于用戶方便、直觀的了解攝像機的分布情況。
  系統(tǒng)數(shù)據查詢
  管理員用戶可以按照時間段查詢報警情況,并提供打印功能。

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