數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力行業(yè)的應(yīng)用

    前言

    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也正蓬勃發(fā)展，在電力系統(tǒng)，對自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求，除了完成“遙控、遙調(diào)、遙測、遙信”外，越來越多的部門希望借助“遙視”這一新的手段來提高系統(tǒng)的監(jiān)控水平。

    一、視頻監(jiān)控在變電站的作用

    1、實(shí)時(shí)監(jiān)視 監(jiān)控主控室控制屏的顯示數(shù)據(jù)和儀表讀數(shù)；對開關(guān)室內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控；對一、二號主變壓器和各主變風(fēng)扇的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視；對電容器室進(jìn)行監(jiān)視；對大門口和主要的出入口進(jìn)行監(jiān)控；周界報(bào)警系統(tǒng)；室內(nèi)報(bào)警系統(tǒng)；大門門禁系統(tǒng)；其他報(bào)警信息輸入，如變壓器油位和火警報(bào)警；環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，溫度、濕度采集、空調(diào)機(jī)起停、瓦斯泄漏檢測等。

    2、事故追憶在以往的變電站保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)中，故障錄波是作為發(fā)生事故后進(jìn)行事故追憶的手段。隨著視頻監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展，它也可以作為進(jìn)行事故追憶的一種輔助手段，用于幫助技術(shù)人員查看事故發(fā)生時(shí)變電站的狀況，從而盡可能地發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生的原因。

    3、現(xiàn)場操作指示變電站的各種操作要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，如果操作不當(dāng)，將會對國家財(cái)產(chǎn)和人身安全造成極大的危害。但是變電站的各種操作比較繁瑣，因此必須結(jié)合相應(yīng)的保證措施，將誤操作的可能性降低到最小。目前，一般都采用系統(tǒng)的“五防”閉鎖結(jié)合，操作人員使用“五防”鑰匙的方法來達(dá)到這一目的。在視頻監(jiān)視系統(tǒng)出現(xiàn)后，可以利用監(jiān)視系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視功能，由調(diào)度中心的值班人員對遠(yuǎn)方變電站操作人員所進(jìn)行的操作進(jìn)行指導(dǎo)，如果發(fā)現(xiàn)不正確的操作，可以通過電話、手機(jī)及時(shí)提醒操作人員，從而確保操作的萬無一失。另外，也可以發(fā)現(xiàn)一些在地面上不容易觀察、發(fā)現(xiàn)的遺留工作物品，由于工作人員的疏忽，可能在施工的過程中，將一些使用的工具或者其他物品遺忘在工作現(xiàn)場，這些遺留物品在地面上是看不到的，這時(shí)可以利用高空的攝像機(jī)來發(fā)現(xiàn)它們，從而消除一些安全隱患。

    4、安全防范這里說的安全防范是指防火、防盜。在視頻監(jiān)視系統(tǒng)中，通過使用各種傳感器，如煙感傳感器、紅外微波探頭、門禁傳感器等，利用分布在變電站各個(gè)角落的各種傳感器，在收到報(bào)警信號時(shí)及時(shí)將報(bào)警信號傳給調(diào)度中心，以做出相應(yīng)處理。

    二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

    安全性：電力系統(tǒng)是一個(gè)對安全性要求特別高的特殊領(lǐng)域，在設(shè)計(jì)和施工中，我們嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)的各項(xiàng)規(guī)章制度，在不影響電力系統(tǒng)一次設(shè)備運(yùn)行和二次保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工。

    可靠性：所選用硬件均為成熟、穩(wěn)定的產(chǎn)品，進(jìn)行過嚴(yán)格的測試，能滿足長時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

    先進(jìn)性：系統(tǒng)基于先進(jìn)的軟硬件構(gòu)架和圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)升級、擴(kuò)展更容易，圖像傳輸速度更快。

    易用性：全部采用Microsoft Win32操縱平臺（WindowsNT/98/2000），圖形化界面，簡潔直觀，用戶易學(xué)易用。

    開放性：通過模塊化、層次化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可方便地進(jìn)行擴(kuò)充，同時(shí)系統(tǒng)具有同其他電力自動(dòng)化系統(tǒng)良好的接口。

    三、系統(tǒng)簡介

    PV-400視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)包含當(dāng)?shù)匾曨l監(jiān)控和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控于一體的集成系統(tǒng)。其當(dāng)?shù)匾曨l監(jiān)控系統(tǒng)（視頻采集站）可以獨(dú)立成系統(tǒng)，并完成全部的系統(tǒng)功能，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控可以讓工作人員在遠(yuǎn)方進(jìn)行視頻監(jiān)視和控制。

    采集站是由當(dāng)?shù)匾曨l采集終端、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、矩陣主機(jī)、多畫面處理器、攝像頭、報(bào)警輸入/輸出控制器、視頻監(jiān)控/圖像傳輸/硬盤錄像軟件等組成，利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或電話公共網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)之間與地調(diào)中心的圖像/報(bào)警信息傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)控。每個(gè)遠(yuǎn)程變電站的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)可組成一套獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，既可實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控、硬盤錄像的全部功能，也可實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控/遠(yuǎn)距離操作。正常情況下，可控制現(xiàn)場的攝像機(jī)、矩陣、報(bào)警等。若某站點(diǎn)發(fā)生報(bào)警時(shí)，該站點(diǎn)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)碼錄像，將報(bào)警圖像錄在機(jī)內(nèi)硬盤或外接活動(dòng)硬盤并自動(dòng)將報(bào)警現(xiàn)場的圖像及有關(guān)資料自動(dòng)傳輸?shù)街付ǖ谋O(jiān)控中心，且觸發(fā)聲光報(bào)警及電鈴，聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備。

    集控中心主站是由圖像處理服務(wù)器，控制臺計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控/圖像傳輸/硬盤錄像軟件等組成。同時(shí)還可以為分布在局域網(wǎng)上的其他計(jì)算機(jī)提供實(shí)時(shí)視頻服務(wù)，也就是在MIS網(wǎng)上提供圖像瀏覽功能。集控中心平時(shí)可手動(dòng)/自動(dòng)查詢站點(diǎn)的現(xiàn)場圖像，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)無論在何地均可通過手提電腦調(diào)出各個(gè)遠(yuǎn)端網(wǎng)點(diǎn)的監(jiān)控圖像，為企業(yè)管理提供方便。遠(yuǎn)程站點(diǎn)報(bào)警時(shí)，自動(dòng)接通管理中心接收主機(jī)，將報(bào)警現(xiàn)場圖像顯示在屏幕上并提示值班人員處理，值班員在接收報(bào)警現(xiàn)場傳來的報(bào)警圖像后，可及時(shí)確定報(bào)警的性質(zhì)，掌握報(bào)警現(xiàn)場的動(dòng)態(tài)，大大提高安全程度及工作效率。另外，管理中心可通過通信網(wǎng)絡(luò)調(diào)看遠(yuǎn)端現(xiàn)場的圖像，檢查基層站點(diǎn)的保安工作情況，及時(shí)消除不安全隱患，遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件使管理中心值班人員對遠(yuǎn)端站點(diǎn)的控制宛如現(xiàn)場控制一樣方便。調(diào)度中心可以通過網(wǎng)絡(luò)管理多個(gè)集控站，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行圖像監(jiān)控。它通過網(wǎng)絡(luò)，不光可以實(shí)時(shí)瀏覽各個(gè)變電站的圖像，還可以遠(yuǎn)程訪問采集站和集控站的錄像文件，并下載錄像文件，還可以在地調(diào)中心進(jìn)行錄像。地調(diào)中心也可以通過網(wǎng)絡(luò)控制各集控站以及各變電站、開閉所的各個(gè)攝像機(jī)等設(shè)備。

    本系統(tǒng)不僅能應(yīng)用與電力系統(tǒng)，也可廣泛應(yīng)用于交通、銀行、大型超市等部門。

    四、系統(tǒng)功能

    實(shí)時(shí)圖像監(jiān)視：在值班室的值班員可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視各個(gè)變電站、開閉所的圖像，分布在變電站、開閉所的各個(gè)攝像機(jī)不停地將現(xiàn)場的情況傳給值班員，只要攝像機(jī)布置合理，完全可以實(shí)現(xiàn)變電站、開閉所的無人值班。

    報(bào)警及報(bào)警聯(lián)動(dòng)：通過設(shè)置在現(xiàn)場的各種探頭，監(jiān)視現(xiàn)場的各種情況，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將相應(yīng)的攝像機(jī)切換到監(jiān)視器和計(jì)算機(jī)上，并控制相應(yīng)的輸出設(shè)備動(dòng)作。另外，也可以接受保護(hù)或者當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警信息，并指定相應(yīng)攝像機(jī)進(jìn)行錄像，以備進(jìn)行事故調(diào)查。

    人工或自動(dòng)布防/撤防：系統(tǒng)可以人工進(jìn)行當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)程布防/撤防，也可以事先確定布防/撤防策略，由系統(tǒng)按照制定的策略自動(dòng)進(jìn)行布防/撤防。也可以通過電子地圖進(jìn)行布防或者撤防。

    全天候監(jiān)視（輔助燈光）：系統(tǒng)中所配的攝像器材能夠滿足全天候監(jiān)視的需要，夜間可以使用射燈加攝像機(jī)或者使用紅外夜視攝像機(jī)來進(jìn)行監(jiān)視，使視頻監(jiān)視不中斷，為值班人員提供所需的畫面。

    遠(yuǎn)程控制：云臺/攝像機(jī)不僅可以在本地進(jìn)行控制，還可以由值班員通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)行遠(yuǎn)程控制，以巡視變電站不同地點(diǎn)，不同區(qū)域，達(dá)到對整個(gè)變電站能夠完全監(jiān)視。用戶管理：本系統(tǒng)將監(jiān)視、控制權(quán)利劃分為多種情況，按照用戶的不同，將不同的權(quán)利組合賦給用戶，并且對用戶所進(jìn)行的操作進(jìn)行記錄，以備日后查詢。

    WEB瀏覽：用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)來訪問與之相連的視頻圖像服務(wù)器，也可以通過遠(yuǎn)程撥號來訪問視頻圖像服務(wù)器得到用戶想要的畫面。這樣不管用戶在哪里，都可以提供訪問視頻圖像服務(wù)器的方法，即使用戶在家或者出差在外也可以瀏覽圖像。

    字符疊加：用戶可以在監(jiān)視畫面中疊加攝像機(jī)的名稱以區(qū)分不同變電站或同一變電站中的不同攝像機(jī)，這樣當(dāng)變電站和攝像機(jī)數(shù)目較多時(shí)仍可以清楚知道所監(jiān)控的每個(gè)攝像機(jī)。

    電子地圖：可以通過電子地圖對站內(nèi)的監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行顯示，并可在電子地圖上進(jìn)行報(bào)警顯示；分級電子地圖，第一級是總的系統(tǒng)圖，在其上可方便地尋找各變電站，點(diǎn)擊變電站圖標(biāo)即可進(jìn)入該站電子地圖，第二級是各變電站的電子地圖，具體顯示變電站內(nèi)攝像機(jī)和報(bào)警探頭的位置。在電子地圖上可設(shè)置各設(shè)備的參數(shù)，比如攝像機(jī)預(yù)置位，報(bào)警設(shè)置等。通過點(diǎn)擊電子地圖上的攝像機(jī)和報(bào)警設(shè)備，可以方便的切換到相應(yīng)攝像機(jī)畫面和設(shè)置相應(yīng)報(bào)警設(shè)備的布防/撤防。

    系統(tǒng)工況圖：通過工況圖分級顯示，用戶可以查看在線設(shè)備工作情況，可以進(jìn)行放大/縮小處理，可以選擇顯示的級別。用戶可以通過工況圖進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行情況的自檢。

    五、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    PV-400遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)由采集端、集控中心、調(diào)度中心三級組成。

    采集端主要由視頻采集終端、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、矩陣切換控制器、多畫面處理器、攝像機(jī)、報(bào)警探頭、報(bào)警解碼器等組成，負(fù)責(zé)音視頻信號和報(bào)警信號的采集和數(shù)字化，并利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)之間與地調(diào)中心的圖像/報(bào)警信息傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)控，每個(gè)站點(diǎn)最大可接128路視頻圖像和128個(gè)報(bào)警輸入，128路聯(lián)動(dòng)輸出。

    集控中心站是由視頻管理服務(wù)器、瀏覽器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控和視頻服務(wù)器軟件等組成。同時(shí)還可以為分布在局域網(wǎng)上的其他計(jì)算機(jī)提供實(shí)時(shí)視頻服務(wù)，也就是在MIS網(wǎng)上提供圖像瀏覽功能。

    調(diào)度中心站可以通過網(wǎng)絡(luò)管理多個(gè)集控中心站，能切換并控制至任何一個(gè)采集端的監(jiān)控點(diǎn)現(xiàn)場，實(shí)施總體監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行圖像監(jiān)控。它通過網(wǎng)絡(luò)，不但可以實(shí)時(shí)瀏覽各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)現(xiàn)場的圖像，還可以遠(yuǎn)程訪問采集端和集控中心站的錄像文件，并下載錄像文件，還可以在調(diào)度中心進(jìn)行錄像。PV-400遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)能適應(yīng)不同的通訊網(wǎng)絡(luò)，可以是以太網(wǎng)、E1、無線局域網(wǎng)或其他傳輸通道。目前，電力系統(tǒng)變電站與集控站之間的網(wǎng)絡(luò)通訊通道主要為2M的E1通道，因此，針對變電站以2M E1－－以太網(wǎng)傳輸方式組成的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，PV-400系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖可如圖1所示：

    1、變電站采集端變電站采集端主要由以下設(shè)備組成：48路攝像機(jī)（可擴(kuò)），根據(jù)需要選擇一體化彩色攝像機(jī)（帶鏡頭、支架）、球形攝像機(jī)（帶室內(nèi)、外球罩，支架）、一體化快球（帶室內(nèi)、外球罩）；32路報(bào)警探頭（可擴(kuò)），可以根據(jù)需要選擇煙感探頭、被動(dòng)紅外探頭、紅外對射探頭、三鑒探頭等類型；云臺解碼器，報(bào)警解碼器；視頻采集終端；VTU-100視頻采集屏。變電站端配置示意圖如圖2所示：

    變電站設(shè)備連接示意圖如圖3所示：

    2、集控站集控站可由管理服務(wù)器(運(yùn)行PanManager服務(wù)器軟件)、監(jiān)控終端（運(yùn)行PanBrowser客戶端軟件）和各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（網(wǎng)橋、HUB）等組成。集控站內(nèi)的PV-400視頻管理服務(wù)器其起著對整個(gè)系統(tǒng)的管理和服務(wù)作用，包括系統(tǒng)配置，如攝像機(jī)、矩陣、報(bào)警探測器等設(shè)備的配置情況及編號或名稱；也包括對監(jiān)控終端和用戶的管理，如操作權(quán)限、優(yōu)先級等等；還可對系統(tǒng)事件，如用戶登錄和退出，布防和撤防，報(bào)警等等進(jìn)行記錄。集控站結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示：

    3、調(diào)度中心調(diào)度中心主要由MIS網(wǎng)監(jiān)控終端組成，通過集控中心的視頻管理服務(wù)器的授權(quán)，MIS網(wǎng)內(nèi)的用戶可以完成采集端的所有功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。MIS網(wǎng)內(nèi)的用戶可以通過PanBrowser客戶端軟件或IE瀏覽器來實(shí)現(xiàn)對下屬站點(diǎn)的監(jiān)控。調(diào)度中心結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示：