某县供电公司远程视频监控及报警系统解决方案 - 安防知识网

在现代化的供电系统中，变电站管理的网络化、数字化和自动化是发展的必然趋势。本文结合某县的供电公司的远程视频监控系统及报警系统的实际案例，就系统组成、功能及指标、系统特点展开论述。\r\n

近年来随着我国经济的飞速发展，作为国民经济命脉的电力行业的现代化建设已经体现出越来越大的重要性。保证供电系统的安全运行已经成为电力管理部门的首要任务。在现代化的供电系统中，变电站管理的网络化、数字化和自动化是电力发展要求的必然趋势，变电站的无人值守、综合管理和安全管理是电网现代化的必由之路。\r\n某县供电公司共有一套主站，8套分站。主站设在县调，设9屏幕监视墙。8座分站分别为城北站、钜桥站、新镇站、卫贤站、小河站、白寺站、王庄站、善堂站。其中：110KV站有2座，分别为钜桥110KV站和城北110KV站，每个站配置17路视频，7路音频，10路烟感探测器，8对红外对射。6座35KV站分别为新镇35KV站、卫贤35KV站、小河35KV站、白寺35KV站、王庄35KV站、善堂35KV站，每个站配置8路视频，5路音频，7路烟感探测器，5对红外对射。\r\n目的及意义\r\n随着变电站改造建设的深入进行，传统的“遥测、遥控、遥信、遥调”功能已经满足不了现代化变电站的发展要求，加之当今计算机技术的高速发展，如何集中管理各变电站设备的工作状态，实现无人值守变电站的远程视频实时监控，即“遥视”功能，日益重要的呈现在我们面前。同时，传统的监控手段和管理已发展到成熟的数字化、网络化管理，使得现代化无人值守变电站远程视频的建设成为可能。\r\n数字监控系统能直观、准确、实时反映变电站设备的运行状态，是现代化无人值守变电站管理中信息采集的不可代替的重要组成部分。变电站管理职能部门可以远程对现场传来的视频图像进行分析和判断，通过调度和指挥，及时处理现场各种复杂情况；通过对处理过程进行跟踪，随时掌握现场第一手资料，保证最佳的处理效果；并且能通过相关的设备，对各类突发性事件及治安案件进行录像或抓拍取证，提供法律证据。\r\n功能要求： \r\n·实现对变电站区域内场景情况的远程监视；\r\n·实现对各个监控点的监听及音频广播；\r\n·监视每个变电站内2个主变压器的外观运行状态、油位、油温、风扇等状态；\r\n·监视变电站内CT、PT、电缆接头和绝缘子等高压设备的外观状态；\r\n·监视变电站内隔离开关和接地刀闸的分合状态；\r\n·监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态；\r\n·监视变电站内主要室内环境如：主控室、高压室、电容器的情况；\r\n·实现变电站站内高压室、电容器的火灾预警（烟感探测器）；\r\n·围墙周界报警防止非法人员从围墙进入及报警联动；\r\n·大门口进出人员情况的监控；\r\n·变电站内具有本地预览、录像、回放功能；\r\n·视音频采用MPEG4压缩格式，每路视频监看及回放分辨率均要求达到D1(704×576)；\r\n·县局监控中心要求9屏电视墙，实时轮询监控个变电站设备运行情况，回放历史录像记录，远程遥控指挥现场操作；\r\n·前后端视频设备使用稳定性高的嵌入式设备；\r\n·能够和办公网络互联，通过办公网络工作站可以访问、回放任意一路视频，并可对操作人员的权限进行管理；\r\n·网络利用现有的光纤环网搭建100M以太网，用于视、音频远程传输；\r\n·要求全网内视频设备时间同步。\r\n系统设计\r\n考虑到无人值守变电站的需求、网络环境等诸多因素，核心设备全部选用了某系列的网络视频远程监控系统设备，具体结构见图1。\r\n基于网络视频服务器的电力变电站远程图像监控系统，对于纳入遥视监控范围的变电站的数量没有限制，系统规模可根据监控区域大小或变电站数量自由组合定义。同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。 \r\n1、系统设计1个总中心（即县局监控中心），8个分中心（即8个变电站），各中心可以在本地实时监看本地设备状态和回放设备历史运行状态录像；总中心可以自动轮询或手工切换监看、回放各个分中心设备的当时与历史运行情况。\r\n2、系统共设计监控点82个，其中固定点18个，动点64个，音频点44个，防翻越报警点46个，防火报警点62个；其中110KV站设计17路视频、7路音频、8个防翻越报警点，10个防火点；35KV站设计8路视频、5路音频、5个防翻越报警点，7个防火点。\r\n3、变电站通过网络视频服务器将视频、音频、报警等信号接入网络。网络视频服务器将收集到的模拟视频信号使用高清晰度，低码流的MPEG4编码方式进行编码，根据系统要求实现本地录像，同时将视音频数据在网络上共享，以便监控中心及相关管理人员通过网络实时监看和回放。\r\n4、所有网络数字视频设备通过双纤保护式光纤交换机利用变电站富余的光纤组成光纤环网，中心采用具备2光14电的LW-OS16，各个变电站采用2光2电的LW-OS4，具备自愈功能。这样既保证了系统带宽的需求，而且充分保证网络传输的可靠性。\r\n5、在监控中心，设有数字视频矩阵连接电视墙即9台监视器进行监看,通过网络数字键盘控制或计算机控制数字视频矩阵定时切换、分组切换、报警切换以及自动切换等多种查看方式，如有报警发生能够马上切换到该监控点在电视墙上输出；数字视频矩阵还可以访问前端录像并进行回放，无论你在网络的哪一端都可以通过客户端和网络键盘对前端摄像机云台控制和设备设置等所有操作。\r\n6、在监控中心，配置集中转发服务器来实现视频数据流的缓存、转发本地存储及权限管理；并同时实现网络视频服务器的集中管理。集中转发服务器提供了一个高管理性、高扩展性、高安全性的实用、先进的分布式视频转发解决方案，比如：当多个管理人员需要同时监控某一路视频图像时，可以直接访问转发服务器，这样可以大大减轻前端视频服务器的压力，保证良好的图像质量和减轻网络压力。同时集中转发服务器具有完善的权限管理功能，根据实际需求对不同的操作人员分配不同的查看、操作视频权限。\r\n7、当任意一个监控点触发报警信号时，网络视频服务器会自动将报警前后一段时间(具体长度可设置)的视频录像并可通过USB接口下载或通过网络传输到系统监控中心，供备案和日后查询使用。\r\n功能及性能指标\r\n本系统的核心设备全部采用纯嵌入式设备：数字视频服务器、数字视频矩阵、数字视频转发服务器及网络数字键盘，组建成全数字化监控及报警系统。\r\n多种方式实现实时监看、回放视频\r\n·通过视频服务器外接显示器监看、回放；\r\n·通过监控中心电视墙轮询、回放；\r\n·网络中任一台PC通过客户端软件或IE浏览器监看、回放。\r\n语音功能\r\n 远端变电站和监控中心值班员工作站之间，可以实现基于IP的语音功能，包括：实时的语音对讲及语音广播功能；采用IP语音系统内单方呼叫，被呼叫方应自动应答（指系统IP应答）；不同的用户之间进行在线工作交流；向低等级的用户发出工作指令；变电站端场景录音；与站内的维护操作人员通过视频服务器进行可视对讲等。\r\n本地及远程控制\r\n本地变电站或远程的任意监控终端，通过网络视频集中监控系统管理软件或标准IE浏览器控制变电站的云台、镜头等监控设备，布防/撤防设置；也可以按照事先软件设置的联动策略，对变电站报警触发执行一系列的控制程序，如控制警号、现场灯光等。\r\n自动复位功能，对于受控的前端设备，包括云台、镜头、灯光等，按照事先软件设置，在控制完成后的可设定的时间段后恢复到默认状态。\r\n控制权级别，监控中心的系统服务器可以设置不同终端用户的控制权等级，高优先级的用户根据等级优先的原则可无条件获得低优先级用户的控制权，同级别用户根据时间优先的原则获得控制权。\r\n视频上传及录像功能\r\n通过视频服务器将模拟的视频和音频信号压缩编码后在网络上共享，任意一个接入网络的终端都可以在授权范围内查看视音频信息，同时视频和音频可以进行本地录像。录像分为报警录像、手动录像和自动录像等几种方式，每种录像都可以通过网络在电视墙或电脑上进行回放。当报警产生时，视频服务器自动将报警前后的视音频进行录像，同时发出声光报警；也可根据需要对所关心的视音频进行手动录像；同时系统对所有的视频和音频可以设置自动定时录像，即在所设定的时间段内进行录像，便于日后查询。\r\n同时，中心的集中转发服务器根据需要也可进行集中录像，充分保证录像资料的完整和安全。\r\n报警功能\r\n电力变电站远程图像监控系统的报警种类可分为外围报警和消防报警（防火）两部分。\r\n外围报警：围墙周围设有红外线对射探测器，当非法闯入及画面异动报警时，主要通过告警处理单元或变电站综合自动化系统到达监控中心。报警事件发生后，监控终端将发出声光提示并显示报警位置和类型。监控中心将人工或按预定程序发出控制指令，联动相应报警目标的图像监视，指定相应摄像机进行录像，启动警笛等相关设备启动。\r\n室内消防报警：高压室、电容室设有烟感探测器。当探测器检测到烟雾信号，系统能够立即做出声光报警提示和日志记录等相应动作。\r\n报警级别可根据需要设定为严重报警、一般报警两级。报警信号、报警内容可在任何画面自动显示。所有报警信息均自动保存，可由报警信息检索回放相应的图像录像，有需要时可打印输出。发生多点报警时，按报警级别高低优先和时间优先的原则显示存贮。\r\n系统管理功能\r\n电力变电站远程图像监控系统的系统管理功能包括历史图像管理、安全管理、日志管理等。\r\n1、历史图像管理\r\n监控中心值班员工作站、电力网上的任意授权终端用户均可通过访问系统转发服务器，远程检索回放站端的任一摄像头的历史图像及报警录像。系统提供了智能化快速检索回放录像资料的功能，可按时间、地点、摄像机、报警事件等要素进行检索，大大降低了检索时间和复杂程度，使用户可以迅速地查找到需要的录像资料。\r\n回放有逐帧、慢放、常速、快速及放大/缩小等多种方式，并可以将任意一幅回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像，供数据交换使用或打印输出。\r\n2、安全管理 \r\n本系统提供了多种安全措施保证系统的正常运行及相关信息的保密性。 \r\n实行操作权限分级管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级，系统登录、操作均进行权限查验；当系统发出磁盘容量空间报警，或者用户有重要的监控录像需要备份时，可以使用系统的备份功能，将所需的监控录像资料转储至其他指定的存贮介质。系统支持如可擦写光驱、外接磁盘阵列等USB可以热插拔的存贮设备，用户无需中断系统的工作就可以完成备份操作。\r\n3、日志管理\r\n系统的每个重要的操作和事件都有详细的日志记录。日志可分为报警日志、录像日志及用户操作日志。日志记录仅供拥有系统管理员级权限的用户查看，以保证系统的安全性。\r\n系统的核心硬件设备——网络视频服务器、数字矩阵作为嵌入式设备，采用了目前最新的闪存技术来保存OS和系统参数，即使设备掉电也不会丢失数据。而且系统需要升级或更改配置参数时，可以通过网络远程实现。\r\n系统特点\r\n基于网络视频服务器硬件设备和网络视频集中监控系统管理软件的电力变电站远程图像监控系统，不仅功能强大，在性能上也超过常规的远程监控系统，主要的系统特点概括如下：\r\n1、优越的嵌入式设备，比工控机加编解码卡的方式更稳定\r\n在本系统中，视频服务器和网络数字矩阵都是嵌入式设备，采用实时嵌入式操作系统Vxworks，与采用通用操作系统（如WINDOWS等）工控机加视频编解码卡的方式相比，更加稳定可靠。因为WINDOWS本身不是实时操作系统，不是专为图像处理而设的，无疑会影响视音频处理的效率，可能造成系统死机，同时容易受病毒的干扰，这样整个系统的稳定性会大打折扣；而CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，而且不容易死机，且跟网络的耦合也越来越紧密。\r\n2、强大的本地录像功能，支持USB 2.0\r\n网络视频服务器可以具有本地设备存储功能，支持定时存储、手动存储，报警信号触发存储等多种存储方式。支持远程网络端备份和本地USB备份，可在网络上任何一台电脑上或电视墙上回放录像。\r\n3、强大的嵌入式数字视频矩阵\r\n在监控中心数字矩阵提供了高扩展性的完整解决方案，数字矩阵产品在操作上完全类似模拟矩阵，可以直接连接电视墙，支持无限路输入，系统扩展时（如增加摄像头时）中心无需要任何改动。系统本身使用了具备高性能，高稳定性特质的专有硬件结构和实时嵌入式操作系统。极大地降低了用户的操作难度和维护、管理成本。\r\n4、强大的扩展、升级功能\r\n本方案所选用的硬件产品自身的性能均具备较强的冗余，在今后可以通过简单的软件升级进一步挖掘硬件产品自身的潜力，提供画质更高，带宽更低。可以方便地通过扩展卡进行升级。可以根据系统具体的实施环境灵活的调整接入方式进行工程实施。\r\n（责任编辑：罗强）\r\n本文作者现任郑州锐智信息技术有限公司监控事业部经理，邮箱地址：hynix@126.com\r\n