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基于网络视频服务器平台的变电站远程监控系统

如今变电站一般都已经具备变电站综合自动化系统,也就是常说的“三遥”系统。在此基础上增加的变电站远程视频监控系统简称为变电站遥视系统,它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,以及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了有力的技术保障。
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  如今变电站一般都已经具备变电站综合自动化系统,也就是常说的“三遥”系统。在此基础上增加的变电站远程视频监控系统简称为变电站遥视系统,它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,以及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了有力的技术保障。

  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施和设备的安全;

  ·通过图像监控结合远程和本地人员操作经验的优势,避免工作的误操作;

  ·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;

  ·与电力行业相关系统,如变电站综合自动化系统、电力GIS系统等进行联动操作,实现系统的融合与互动,更好地保证电力系统生产和运行的稳定可靠。

  无人值守变电站的主要监控对象包括:

  ·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)。

  系统组成

  网络数字监控是通过把摄像头摄取的模拟图像信号转换成数字图像信号,再通过计算机网络传输,使得网络内的计算机都可以成为监控终端,从而使得监控不受地域环境的限制。本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。下文简单介绍整个系统的组成。

  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。 [nextpage]

  而供电局调度监控中心可配置一台中心监控服务器,安装相关的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和视频服务器,同时管理后端所有上网监控用户。不仅如此,系统还可以通过网络方式,取得变电站综合自动化系统的相关数据,如电力设备的运行情况和报警数据,进行远程联动,如对报警的设备、刀闸进行数字录像,触发报警信号等,以便变电站值班员及时处理故障,或者把录像作为事后故障原因的分析和查找。

  监控客户端指的是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。我们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。

  系统的组成可以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、摄像机(防护罩、摄像机、镜头、支架)、报警器、2M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、摄像机的控制和报警数据的输入/输出工作。

  另外,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),一般安装在房屋的高处或电线杆的适当地方。室外球型摄像机必须保护性好,可有效地防雨除霜,可带加热器和风扇并自动加热、自动排风,云台可以上下左右地转动,并且镜头可以拉远、拉近,使之能大范围地监控场区,包括监控主变压器、大门等地。

  主控室可以采用带变焦的室内可控摄像机,它既可以大范围地扫描主控室的情况,而且还可以对主控室的仪表盘等进行特写,使得工作人员较清楚地看到仪表盘上的读数。

  而高压室等其它设备间也可以安装相应个数的固定摄像机,对重点部位进行观察。在重点部位还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。

  考虑到防盗的需要,我们也可以在变电站四周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。

  另外,考虑到设备供电的安全性,我们建议给监控设备配置稳压电源或UPS不间断电源,考虑配置相应的视频线控制线防雷器。如此一来,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,结合其它数据信号统一打成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专线信号传输到监控中心去。 [nextpage]

  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。

  第一种是以太网传输方式。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。第二种是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,这实际上相当于用2M以太网桥通过2M专线组网。

  调度监控中心

  在供电局调度监控中心,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。调度中心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,录像的存储、检索、回放、备份、恢复、电视墙的显示切换等。同时,如需与变电站综合自动化系统做相关联动,需要加载相应的网络通讯协议模块。

  我们可以在供电局中心机房放置一台高性能的服务器,安装一套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,以及管理后端所有的监控客户机。

  另外,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,利用电视墙软件的强大功能可以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使用IE浏览器观看;领导在办公室可以非常方便地观看,无需复杂的软硬件安装。

  在此,变电站遥视系统软件非常关键,它必须具备同时管理数百个摄像机,以及大量在线用户的能力。基于WEB服务器/浏览器方式的遥视系统软件更符合目前操作者的使用习惯,系统开放,易于与网络上其它应用融合,具备增值应用的价值。

  系统特色功能

  本系统针对变电站视频监控的实际需求而开发,它能够很好地满足对变电站进行远程集中式的安防监控与可视化管理。其特色功能上主要体现在以下几点。

  集中式远程监控

  在变电站端的设备采用了高稳定性、高可靠性的嵌入式视频服务器或网络摄像机,可以做到设备的远程设置和管理,免除了现场人员的操作,所有设备均在监控中心由系统管理员统一设置和管理。系统还提供了设备在线监测模块,能随时监控前端设备的运行状态。

  同时,中心监控服务器能够同时集中式管理数十个变电站的数百台视频服务器或网络摄像机,能够做到集中报警系统管理与查询,集中录像与查询等。录像服务器还可以采用分布式部署。这样一来,一个供电公司只需建设一个集中式的监控中心,即可7x24小时地对所辖全部变电站实施严密的安防与设备运行监控,大大提高了工作效率,降低了人员配置。 [nextpage]

  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它模块的正常运行。各模块由service管理,能够设定手动启动或开机时自动启动。

  此外,系统采用严格的操作密码保护机制,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。

  保障安防和设备正常运行

  变电站视频监控主要从两个方面提供对变电站的保护:一是从防盗安防角度,系统提供了视频监控、周界安防、门禁与报警系统的接口,可以组成一套功能全面的视频防盗安防系统。二是从设备安全运行角度,比如各操作间、设备间的温度、湿度监测;电池性能的监控。同时,对场地、设备间的主要设备与刀闸进行视频监控,调度员可以在监控中心远程遥控摄像机的云台与焦距,达到远程巡视的效果。

  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。

  与电力GIS或电子地图相结合

  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、直观地了解摄像机的分布情况;也可以通过与电力GIS系统的接口相互调用数据。

  与变电站综合自动化系统的联动

  目前,大多数变电站视频监控系统只可以完成常规的视频监控作业。本系统不仅可以承担安防监控与设备状态的监控的任务,还可以与变电站综合自动化系统进行联动作业。在监控中心,可以通过网络方式,取得变电站综合自动化系统的相关数据,如电力设备的运行情况和报警数据,进行远程联动,如对报警的设备、刀闸进行数字录像,触发报警信号等,以便变电站值班员及时处理故障,或者把录像作为事后故障原因的分析和查找。

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