IP网络摄像机在变电站监控系统中的应用优势 - 安防知识网

近年来，视频监控已进入一个数字化、网络化、智能化的新时代，电力系统希望在完成“遥控、遥调、遥测、遥信”外，也可以借助“遥视”这一新的手段来提高电力生产系统的监控水平。本文针对IP网络摄像机在变电站监控系统中的使用，详细介绍其应用优势，期能为读者提供借鉴。
文/金明

随着计算机技术、网络传输技术和视频技术的飞速发展，视频监控已经进入一个数字化、网络化、智能化的新时代，电力系统也对自动化技术提出了更高的要求，除完成“遥控、遥调、遥测、遥信”外，越来越多的部门希望借助“遥视”这一新的手段来提高电力生产系统的监控水平。

其中无人或少人值守变电站监控系统是电力自动化和电力遥视中重要的部分，当前仍以模拟或半数字的视频监控系统为主，而现有的变电站视频监控系统缺乏对电力系统特性需求的综合性考虑。本文对当前电力变电站监控系统解决方案存在的问题进行分析，并在其特性需求分析基础上通过IP摄像机构建变电站综合性监控系统，并以数字化、网络化、智能化的IP网络摄像机的特点，说明IP网络摄像机在电力变电站监控系统中的应用优势。

电力传统监控系统存在的问题

电力行业远程图像监控系统中的数据采集部分主要包括：图像数据采集、环境数据采集与动力设备数据采集三部分。在实际应用中存在如下问题：

1、传统模拟摄像机的清晰度不足
当前电力监控系统视频图像数据的采集，一般采用传统工业47万以内像素的 CCD摄像机配标准光学镜头器件。图像的清晰度彩色不高于480TV线，黑白不高于570TV线。

2、环境对摄像机的干扰
传统模拟摄像机需要铺设视频线、电源线和控制线，在变电站这样的特殊环境中，各种传输线会受到变电站的交变电场引起的电源或磁场的干扰，从而使监控系统受到干扰。

3、各系统功能单一，使用维护复杂
变电站等电力系统要求监控功能复杂，要同时实现遥视功能、安全监控功能、环境监测系统和报警功能。环境监测部分主要采用标准的传感器技术，对实际需要检测的高压室和主控室等场所的温湿度、照度、烟感度等方面进行实时监控。而动力设备的监测是相对较复杂的系统，因为在该系统中牵涉的设备较多，提供设备的厂家也较多，因此所要监控的动力设备的协议以及控制方式相对复杂。

当前实现电力系统对环境监控、安全监控、报警、设备监控这样复杂的监控是分别采用监控、检测、报警等多种设备来满足不同功能要求，然而对整个变电系统通信设备的统一管理和实时监控却变得使用、维护复杂，各个设备功能都需要多人管理维护，故障排除也较困难。

4、铺设线路繁多，施工复杂
当前的传统监控系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成，各系统间由视频线、控制线缆等连接。本地图像监控系统一般采用模拟方式传输，多采用视频电缆(少数采用光纤)，传输距离不易太远，主要应用于小范围内的监控，且监控图像一般只能在控制中心查看。同时要实现系统需要铺设大量的视频线、控制线和电源线，施工复杂，成本较高。

5、基于编解码器的远程视频监控
基于编解码器的远程视频监控是从本地模拟监控发展起来的，它是使用传统的监控技术加一对视频编解码器实现远距离的视频传输，在监控中心使用专用的监控键盘进行控制，其本质上还是属于模拟监控，很难与其它系统互连互通，从而无法进行远距离的监控与灵活的操作控制。

6、系统扩充复杂
系统监控点位和存储容量的扩充都较为复杂。传统监控系统使用多台DVR作为视频存储的设备，且DVR构成的系统功能简单，已无法满足电力系统监控的复杂需求。随着监控系统在电力生产广泛应用，建成后需要增加监控点位时，必须考虑新增DVR和存储空间，且当前的DVR都不支持DAS、NAS、ISCIS等新技术的应用。

电力监控应用需求分析

在变电站实现无人值守后，其设备的实时运行状态、数据采集以及远程的监控成为必需，SCADA系统虽可以实现部分的数据采集以及控制，但其对整个变电站的设备的外观监视及站区的防火防盗却无法监控，因此，视频监控系统的应用可以有效弥补无人值守变电站的防火和防盗问题，使变电站的运行生产更加稳定可靠。以下是变电站监控系统的主要需求分析。

实时监视
?实现对变电站区域内场景情况的远程监视、监听；
?监控主控室、高压室、电容器室、独立通信室等环境；
?对设备运行情况进行监控；
?对一、二号主变压器和各主变风扇的运行情况进行监视；
?对大门口和主要的出入口进行监控；
?机房环境监控系统，如：供配电系统、UPS电源、温度、湿度采集、空调、保安门禁系统等的运行状态。

事故追忆
能方便地进行事故追忆，用于帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况，从而尽可能地避免事故再次发生。

现场操作指示
变电站的各种操作要严格遵守操作规程，如果操作不当，将会造成危害。但是变电站的各种操作比较繁琐，因此必须结合相应的保证措施，将误操作的可能性降低到最小。通过监视系统的远程实时监视功能，值班人员可对远方变电站操作人员的操作进行指导，如果发现不正确的操作，可通过监控或电话、手机及时提醒操作人员，从而确保操作的万无一失。

安全防范
通过各种传感器，如烟感传感器、红外微波探头、门禁传感器等，在感应到有安全隐患时，将收到报警信号及时传给调度中心，以做出相应处理。
远程监控和管理的要求
电力系统内各种生产设备类型复杂，地域分布广，人工维护困难。同时，为适应减员增效和现代化管理的要求，对监控系统在可靠性、易用性及易维护性上，尤其对远程监控方面提出了更高的要求。

多功能监控的要求
电力行业的遥视要求能够在现有的电力信息网如：LAN、Internet、Intranet网络上对各变电站的实时图像、照度、温度、声音等进行监控,可进行调用录像同时包含声音,对监控内容的事件进行有效的报警处理，为实现变电站真正的无人值守提供安全技术保障。

数字化的要求
随着网络技术和计算机技术的发展，基于TCP/IP协议的IP网的应用已得到广泛普及。高速宽带主干网的建成和各地区高速接入系统的迅速发展，促进了基于IP技术的各种视频通信应用，对于已经实现数字化应用的电力系统来说，计算机网络资源相对丰富，结合当前视频监控数字化发展的趋势，建设基于网络的数字化监控系统，在电力安全监控系统中将是一种趋势。

IP网络摄像机对电力无人职守变电站监控系统设计

针对电力行业变电站监控应用的基本需求并充分考虑其特性需求，结合当前监控技术发展必然趋势，依托电力丰富的网络资源，设计一套集遥视功能、安全监控功能、环境监测系统和报警功能于一身的变电站综合视频数据监控系统是一种必然趋势。该系统采用一套设备即可实现传统监控系统需要多个设备才能实现的集监控、报警和联动为一体的数字化监控系统，一旦变电站内部发生安全或者设备数据报警时，系统可通过一套综合智能监控系统集中管理，做到集中监控、分布式存储和管理，便于应急指挥，摆脱了传统系统相互独立、各自应用的非智能化模式，为推动电力生产向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供有力的信息技术保障。

图1为变电站数字监控系统解决方案机构图

系统可以分为三部分：前端信号采集处理部分、信号传输部分、后台控制部分。

前端信号采集处理部分
在变电站安装IP网络摄像机，图像通过已有的电力广域网接入供电局的MIS网。采用IP摄像机的功能特点有：
?采用全数字的IP网络摄像机，可以使本地或远程管理用户无需安装任何软件，仅通过普通的IE浏览器即用WEB方式进行实时监控和管理配置等；
?百万像素的IP摄像机为高清晰度和高分辨率的产品，在配电室、电容器室等位置安装，可以清楚地查看设备情况、人员情况等信息；
?摄像机本身集成报警功能，可对主控室、配电室、变电站大门、变电站周界等进行监控和报警及现场警告等；
?湿度、温度监控，前端摄像机可以实现对设备间和通讯机房等的温湿度告警；
?照度控制，通过摄像机监控可以实现照度监控，同时可以通过外接开关量实现远程控制变电站内灯光开关。

信号传输部分
实现IP网络监控，可以充分利用电力系统的光纤网络，系统提供以太网接口，全部设备通过TCP/IP协议交换视频和数据信息，做到完全数字化和网络化。在变电站或发电厂等环境，必须考虑设备受环境干扰的问题，采用网络摄像机，利用屏蔽双绞线或者光缆进行数据传输能够很好的防止环境的干扰。电力行业的广域网现已建设完成，机房一般都有网络接入点，通过机房已有网络进行监控数据传输，不需要额外增加设备。监控图像及相关环境动力监控数据即可以被授权的网络用户进行实时监控或者时间历史查询以及监控管理等。

后台控制部分
可在网络中配置一台监控数据存储服务器，集中存储前端所有摄像机的数据，也可指定各摄像机的监控数据存储到用户希望的网络中任意的一台计算机中。对于变电站监控中心没有什么实际价值，需要查看的位置可以是网络中的任意位置的一台计算机即可，无需安装任何软件即可实现远程监控图像浏览和控制。对于控制的权限是由管理员针对不同人员的控制级别设置相应的控制权限和登陆范围。主控台上，调度人员可运行集中管理软件，通过它实现多画面监控到全厂区内的监控图像；在公司领导及有关科室可以利用已有的计算机，通过IE浏览器直接访问网络摄像机实现综合监控。同时，在用户需要时也可通过计算机连接等离子或大屏，将前端图像设置到大屏幕进行

观看。

IP网络摄像机解决方案的应用优势

采用TCP/IP网络的数字视频监控系统是发展的必然趋势，它符合数字化、网络化、智能化的时代潮流，技术含量高，其最大的特点是传输距离不受限制，且能方便的与其它系统互连互通，方便录像与事故的调查，另外还可方便地接入其它安全防范设备，实现对温度、湿度、照度及声音等环境的监控报警；同时可以连动灯光、警号、门磁等动作设备，这使得它可以方便地组成一套功能强大的安全防范系统。

基于TCP/IP技术的IP网络监控系统，除满足上文所提的所有功能外还有以下主要特点：

1、系统具有先进性、开放性
系统采用IP网络监控技术，为电力企业提供先进的系统应用和管理手段；系统具有开放性、可扩性、兼容性和灵活性的特点，能适应电力行业对监控系统不断增加应用需求进行开放扩充和灵活增加的要求。
系统能够充分利用当前电力机房已有的网络环境，将网络摄像机如计算机一样直接接入网络，不需复杂的传统监控组网施工，且扩充简单方便。

2、成本优势
因高分辨率而减少所需摄像机的用量，如德国的Mobotix摄像机为960线高分辨率传感器，提供更清晰的广角视图，仅需一台摄像机，从一角即可监视整个空间；不论距离远近，安装成本低廉，它采用标准的以太网连接，采用POE功能通过以太网线为摄像机供电，无须单独铺设电源线和控制线，从而减少施工和材料成本；智能存储基于事件录像，节省存储成本；摄像机功率仅为3W，功耗为传统监控系统的1/8，节约用电成本；控制中心软件和图像存储软件是摄像机的组成部分，不需额外购买，且升级版软件的新功能可从网上免费下载。

3、稳定可靠
为适应电力用户对系统连续运行的高稳定性要求，采用IP摄像机就可以完成所需的监控和报警及对讲等复杂功能。摄像机采用稳定的Linux系统内核，且操作系统固化在芯片之中，不易受目前网络中爆发病毒的侵害。同时，摄像机内部自带存储在网络中断或者堵塞时能提供数据存储，可保障系统稳定可靠运行。

4、强大的Web浏览功能
系统采用B/S架构，无需安装客户端软件，采用标准的IE浏览器方式就可方便地实现全部监控操作，也便于多用户网络操作。

5、采用TCP/IP协议，支持多级联网
系统采用标准的TCP/IP协议，能架构在局域网、广域网和无线网络之上。可做到多级网络的系统互联，并能够实现灵活的访问监控和管理。

6、完善的系统功能
电力调度指挥中心和各分控中心，可以对管辖范围内多个本地和远程变电站前端进行实时监控，不同的用户可根据职务而分配不同的控制权限。其控制可以通过多图像技术，在一个窗口中显示并管理多台摄像机监控画面，分屏方式灵活具有1500路视频输入和30路视频输出矩阵的功能，可抓拍事件图片、事件录像和连续录像等多种录像方式。

7、兼容性强
同时支持多种网络视频协议。如可支持 MJPEG、MXPEG等多种视频压缩算法，提供相应的解决方案。

8、设备简单，便于施工
通过使用IP网络视频监控系统，极大地减少了监控系统中可能涉及的设备种类和数量，它完全取代了模拟监控系统中的视频矩阵、切换器、画面分割器、字符叠加器等需要配合使用才能实现的功能。它不仅减少了调试设备的施工周期，同时较少设备的使用，可提高整体系统的稳定性和可靠性，减少日后维护设备的难度。

9、易于与MIS系统结合
系统采用的是一种标准的WEB服务器的形式，具有很强的开放性和兼容性，完全能与各系统的MIS网方便地联网，MIS网内的用户只要使用IE即可进行图像监控,无需任何设置。监控前端可以将许多现有的资源接入本系统，避免重复投资。

10、丰富的管理功能
该系统不仅是单一的视频监控系统，同时增加了报警、联动等功能，系统具有强大的管理系统，增加了用户登陆日志，设备报警日志和录像日志等许多十分必要而且有效的管理工具，体现电力生产的监控和管理一体化,更加突出体现整体现代化变电站智能管理的概念。

结语

今后的发展，将是IP摄像机的智能化。利用这种智能IP摄像机在前端采集，能在探测识别异常后预/报警，因而在有了问题时才向中心传输视频图像，这样可节省网络带宽资源，也减少了存储容量。因而可使系统工作更好，以真正地实现前端变电站无人值守。