对变电站智能远程视频监控系统的研究与设计

 一、 系统简介

　　现在电力部门为了提高经济效益，提高劳动生产率，都准备在变电站（所）实现无人值守，随着电力部门网络的全面改造，各变电站（所）都有了相应的通讯网络，使远程监控成为可能。在电力调度通讯中心可以建立监控中心，能够对各变电站（所）有关数据、参量、图像进行监控和监视，以便能够实时、直接地了解和掌握各变电站（所）的情况，并及时对发生的情况作出反应。

　　变电站现在一般都有“三遥”系统，可以在此基础上增加变电站远程视频监控系统，简称变电站遥视系统，将变电站的视频数据和监控数据由变电站前端的设备、视频服务器采集编码，并将编码后的数据通过网络传输到监控中心，监控中心接收编码后的视频数据和监控数据,进行监控、存储、管理。变电站遥视系统的实施为实现变电站的无人值守，从而为推动电力网的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供有力的技术保障。

　　二、需求分析

　　变电站遥视系统的功能，主要体现在以下几个方面：

　　通过图像监控、安防系统，保护无人值守变电站设备的安全。

　　通过图像监控结合远程和本地人员操作经验的优势，避免误操作。

　　通过图像监控、灯光联动、环境监测监视现场设备的运行状况，起到预警和保护作用。

　　配合其他系统（如变电站综合自动化系统等）的工作。

　　主要监控对象：

　　变电站（所）内场区环境。

　　主变压器外观及中性接地刀。

　　对变电站（所）的户外断路器、隔离开关以及接地刀闸等地合分状态进行监控。

　　对变电站（所）内的各主要设备间进行监视（包括大门、控制室、继保室、通讯室、高压室等）。

　　三、系统组成

　　前端由摄像机，智能开关量，模拟量等系统接入嵌入式视频编码器，经过视频服务转换成数字信号，变电站一般能提供一个E1链路。

　　变电站遥视系统采用计算机的网络传输，可通过铺设的网络将数字视频信号传输到监控中心，真正做到了多网并一网。另外，信号传输采用了标准的TCP/IP网络协议，使远程监控变成了可能。

下面介绍整个系统组成：

　　前端监控现场根据变电站具体情况安装相应数量的摄像机，以及相应的报警器（比如红外报警器、烟雾报警器等），把摄像机视频线缆、控制线缆等都连接到网络视频服务器上，根据网络视频服务器的不同，每个视频服务器可以连接1－16个摄像机。网络视频服务器有网络接口，可以直接连接到交换机上，把图像及相关数据传送到网络上。假如变电站有相关温湿度、电压电流等部分模拟量需要监控，可以配置IP数据模块（内置RJ45网络口，直接连接网络）和相应的温湿度传感器和电量传感器，可以把相关数据传输到监控中心。

　　在电业局调度监控中心配置一台中心监控服务器，安装变电站遥视系统中心服务器管理软件，负责管理前端所有摄像机，所有视频服务器，同时管理后端所有上网监控用户。领导及相关值班人员只需要用IE浏览器访问中心监控服务器，获得授权后即可监控前端摄像机以及获取相关数据。

　　还可以在调度中心配置电视墙服务器，根据视频输出路数不同配置不同数量的电视墙解码卡，直接解码输出模拟视频信号，送到电视墙显示出来，可以通过电视墙软件任意进行图像的切换显示。

　　根据组网方式分为变电站监控现场、传输网络和调度监控中心三个主要部分，下面分别加以介绍。

　　变电站监控现场

　　变电站现场监控设备主要由视频服务器、摄象机（防护罩、摄象机、镜头、支架）、报警器、网桥、网络交换机、数据模块、稳压电源（可选）等主要设备组成。主要完成图像的采集、编码和传输、摄象机的控制和报警数据的输入/输出工作。

　　在变电站室外场区根据具体情况安装一个到数个室外可控球型摄像机（可控摄像机需要配置相应的云台镜头解码器），室外球型摄像机保护性好，可以有效的防雨除霜，而且可以可带加热器和风扇，自动加热、自动排风，云台可以上下左右的转动，并且镜头可以拉远、拉近，可以大范围地监控场区，并且可以监控主变压器、大门等地。一般安装在房屋的高处或电线杆的适当地方。

　　在主控室可以采用带变焦的室内可控摄像机，可以大范围的扫描主控室的情况，而且可以对主控室的仪表盘等进行特写，可以比较清楚地看到仪表盘上的读数。

　　在高压室等其他设备间，可以安装相应个数的固定摄像机，对重点部位进行观察。

　　对重点部位可以安装相应的报警器，包括在设备间室内安装烟雾探测器、温湿度传感器，在设备间或主控室门口和窗边安装红外双鉴探测器、门磁开关等。

　　在变电站四周考虑防盗的需要，可以考虑配置相应的红外对射探测器，一旦有人翻越围墙，阻断红外线传输，报警器就报警，同时视频服务器可以自动录像，假如联动摄像机，可以自动转动摄像机对准报警处。

　　考虑到设备供电的安全性，可以给监控设备配置稳压电源或UPS不间断电源，可以考虑配置相应的视频线控制线防雷器。

　　前端摄像机的视频信号通过嵌入式网络视频服务器压缩成数字信号，结合其他数据信号统一打成IP数据包，通过视频服务器的RJ-45以太网口直接送到变电站的交换机上，交换机再连接2M以太网桥转换成2M　E1专线信号传输到监控中心去。

　　通讯网络

　　目前，变电站视频数据传输到监控调度中心主要有以下两种传输方式：

　　1、以太网传输方式

　　各变电站到监控中心的信道直接为以太网接口，光纤或微波传输设备直接提供以太网接口，各变电站的图像数据信号经过各级交换机、路由器上传至监控中心。

　　2、2M-以太网传输方式

　　各变电站到监控中心的信道为2M专线，通讯设备仅提供2M接口，变电站的图像数据信号需要通过2M以太网桥转化为2M接口，上传到监控中心相应的2M以太网桥转化为网络信号，进入监控中心的网络。实际上相当于用2M以太网桥通过2M专线组网。

调度监控中心

　　在电业局调度监控中心，主要由中心监控管理服务器、电视墙服务器、监控客户终端等组成。主要完成现场图像接收，用户登录管理，优先权的分配，控制信号的协调，图像的实时监控，录象的存储、检索、回放、备份、恢复、电视墙的显示切换等。

　　在电业局中心机房放置一台高性能的服务器，安装变电站遥视系统中心服务器管理软件，中心服务器管理前端所有的摄像机、视频服务器、报警器等，管理后端所有的监控客户机。

　　在值班室安装一到数台监控客户机，IE用浏览器即可监控观看，同时可以安装配置多画面显示的电视墙，配合电视墙服务器，可以把前端摄像机的信号解码出来，送到电视墙上显示，利用“守望者”电视墙软件的强大功能，任意切换显示前端摄像机图像。

　　系统不但能够在值班室观看，而且授权用户可以非常方便地在自己的办公微机上用IE浏览器即可观看。领导在自己办公室可以非常方便地观看，无需复杂的软硬件安装。

　　四、系统功能

　　服务器模块管理

　　中心服务器软件采用了一系列有效手段保证服务器稳定运行。

　　首先，管理软件采用Windows service方式后台运行，极大地提高了服务器软件的工作稳定性。其次各功能采用模块化结构，各模块相对独立，因此一个模块出现异常不会影响到其他模块的正常运行。各模块由service管理，能够设定手动启动或开机时自动启动。

　　用户身份认证功能

　　系统采用严格的操作密码保护机制。

　　用户权限管理

　　系统提供了强大的用户权限管理功能，其中包括用户默认权限和用户特定权限。

　　视频设备管理

　　系统提供视频服务器IP地址设置、端口号、镜头命名、云镜控制协议和RS-485设备地址设置等功能。

　　镜头分组

　　综合智能网络监控系统具有强大的分组功能，支持在服务器上将摄像机根据监控编成不同的预定义工作组。

　　报警和联动功能

　　系统的报警可以来自视频服务器的视频丢失、移动侦测或者报警输入，也可以来自其它数据采集设备。用户可根据报警的工作属性任意设定报警启动和关闭的时间。

　　中心录像功能

　　系统支持中心分布式录像功能，可以设定录像服务器IP地址、磁盘报警和循环覆写的磁盘余量、报警录像保存时间等。

　　电子地图功能

　　系统提供带监控地图和数据地图编辑功能的地图引擎。用户可将各监控点的镜头分布情况绘制成监控地图，点击相应镜头图标自动切换到当前摄像机位置，便于用户方便、直观的了解摄像机的分布情况。

　　系统数据查询

　　管理员用户可以按照时间段查询报警情况，并提供打印功能。