图像监控系统在电力行业的应用 - 安防知识网

本文针对远程图像监控系统在天津开发区多个变电站内的具体应用，阐述了在目前情况下，如何将图像监控系统应用于电力系统环境。在该系统中安防报警探测器直接接入到变电站综合自动化系统的采集装置中，从而使两者真正融为一体。

案例概述
该项目是天津开发区为了适应需要，而增设的一套符合当前该地区无人值班变电站集中控制管理特点，和当前技术发展水平的远程图像监控系统。该期工程包括两个变电站的综合自动化系统（由于变电站综合自动化系统不属于本文讨论的内容，下面不再赘述）和图像监控系统。

图像监控系统包括监控前端、网络通讯传输和监控中心三大部分。每个监控前端（即变电站内）要求安装9台一体化球形摄像机和一套门禁系统。另外，为了能够更好的实现火灾、防盗系统报警联动调用视频信号进行实时监视的作用，系统还需安装相应的安防报警探测器（如烟雾探测器、温度探测器、红外双鉴探测器以及红外对射探测器等），将变电站更多的信息反馈给调度值班人员，更好的实现变电站的无人值班管理。与传统图像监控系统不同的是，这些报警探测器的信号不是连接到报警主机或矩阵切换器的报警输入端，而是直接接入到变电站综合自动化系统的采集模块中，然后采用标准通信规约将报警信息提供给图像监控系统，这样设计的优点将在下面的方案设计中详细论述。

在通讯线路方面，用户提供光纤通道。在此基础上，采用数字光端机组成SDH（Synchronous Digital Hierarchy）环网。数字光端机除提供一个乙太网口供图像语音传输使用外，还提供多个串行口供变电站综合自动化系统、门禁系统及其它系统使用。

在监控中心，光端机提供的用以传输图像信号的乙太网口，可以直接接入到当地的局域网中，供管理和调度值班人员直接监视变电站的现场操作和运行情况。

系统方案设计
系统利用用户提供的光纤通道组成SDH环网，同时光端机可直接提供乙太网接口，在两个变电站和调度中心之间组成广域网。

采用网络方式的优点在于系统扩展方便，增加一个变电站只是在当前网络中增加一个网络节点而已。

摄像机
在该方案中，根据用户的需求和现场的特点，现场监视用摄像机均采用一体化球形摄像机，在门禁系统中则采用针孔型固定摄像机。一体化球形摄像机除具有球形云台摄像机的所有优缺点外，还具有快速、连续旋转和具有预置点等特点。采用固定摄像机，可将镜头始终对准监视对象，而不会出现云台摄像机或一体化摄像机那样由于操作人员的随意操作导致监视对象不在监视范围内的问题。

数字硬盘录像机
该方案中采用数字硬盘录像机实现对前端视频信号的采集、录像和视频传输，经压缩后的视频流上传到整个监控网络中，在调度中心端的图像监控服务器和客户机上通过软解压的方式对视频流进行解压显示。数字硬盘录像机的好坏直接关系到整个系统的性能指标，在该工程中选用的数字硬盘录像机，其特点是性能稳定，采用MPEG-4视频压缩标准，监控中心的多客户机可完全实现对运行现场的实时、连续、清晰的图像监视。

报警探测器
为了加强无人值班变电站的安全防范功能，系统还配置一定数量的红外双鉴探测器、红外对射探测器、烟感探测器、温度探测器等报警探测器。这些报警探测器均为传统图像监控系统中常用的报警探测器，提供无源接点，即电力系统通常所讲的遥信量。在传统图像监控系统以及当前大多数厂家均将这些信号接入到矩阵切换器或报警管理主机中，但在电力系统中，由于强电磁干扰，当系统长期运行，经常出现烧毁矩阵切换器或报警主机的报警接口的现象；而在变电站综合自动化系统的采集装置中，则充分考虑了抗干扰等多种恶劣因素。从系统设计原理到接口芯片选型均充分考虑强电磁场下的设备长期运行的情况，所有变电站综合自动化系统中的遥信采集模块均需通过辐射电磁场干扰试验、快速瞬变干扰试验、高频振荡干扰试验、静电放电干扰试验等各种抗干扰试验，而传统的矩阵切换器和报警主机则不可能做到这一点。因此在系统设计中将这些报警量均接入到遥信采集模块中采集，并将报警信息通过RS232串行口提供给硬盘录像机，从而切实保证报警信息采集的安全性和抗干扰性。

除上面提到的安防报警探测器经遥信采集模块采集后并将报警信息传递给硬盘录像机外，还可将变电站综合自动化系统中的其它数据（如遥信、遥控、遥测越限等信息）采用标准规约（在该方案中采用SC-1801规约）提供图像监控系统。在图像监控系统软件中可方便设置它们与摄像机的联动关系，当发生报警时，自动切换到报警位置。如在系统设置过程中，我们将球形摄像机的镜头对准某刀闸，并调整好镜头的变倍和焦距，使之可清楚显示该刀闸的情况，将该位置设置为预置点1。在报警设置中将该刀闸的遥信号与该摄像机的预置点相关联。设置结束后，当该刀闸动作时，系统将自动调用该摄像机的1号预置点，使监控屏幕中可清楚显示该刀闸的画面，从而直观的检查该刀闸是否拒动或误动。

系统的基本功能
针对天津开发区用户的需求和变电站内的实际情况，该系统可提供以下基本功能。
·对站内设备及周边环境的监视功能：值班人员可以远程控制变电站内球机转动和镜头的变倍，实时清晰地监视变电站内设备的运行情况，如开关的动作情况、刀闸操作是否到位、主变的油位、风扇是否正常运行以确保主变的散热等。可以监视在恶劣天气情况下以及巡视人员不易接近或无法接近的部位，可以监视站内是否有闲杂人员闯入以及周边环境的情况等，代替运行人员的日常巡视；
·预置点操作功能: 一体化球形摄像机具有128个可编程预置点，包括对云台（位置）和镜头（焦距）的预置，监视人员只要通过系统，调用相应的预置点就可以快速锁定需要监视的目标；
·视频自动循环功能: 自动循环序列可由用户自行设定，设定的内容包括自动切换序列中的摄像机、摄像机显示的时间间隔等。另外用户可设定多个切换序列，切换时可选择需要的切换序列；
·报警联动功能: 除传统安防系统中采用的报警探测器外，系统还接入变电站综合自动化系统采集的电力远动数据中的遥信量、遥控量等，当开关、刀闸等设备开或合的时候，切换相应的摄像机调用相应的预置点来进行监视；
·报警设置功能: 系统可方便地进行报警设置，包括需要设置的报警点名称、报警属性、报警后持续录像时间、布防撤防时间、联动摄像机、报警联动遥控输出量与图像监控系统联动的遥信量等；
·多画面监视功能: 硬盘录像机提供多种多画面监视方式，如4画面、6画面、8画面及12画面等方式；
·视频移动检测功能：可设置视频移动检测的范围及灵敏度；
·录像查询及回放功能；
·系统自诊断功能: 可为操作人员提供基本的系统故障点，并提供形成原因，便于尽快恢复系统运行；
·双向语音对讲和现场声音监听功能；
·出入口管理功能: 为实现对无人值班站的出入管理，增设了一套门禁管理系统。该系统除通常的出入管理功能外，还具有实时视频监视和安防联动等功能；
·网络监视功能: 在LAN网络上的客户机通过安装客户端软件，可以实现网上多用户实时的远程监视；
·操作权限和优先级设置功能: 系统为网络上的监视用户设置了多级优先级和不同的操作权限，用户只能进行权限内的相应操作，在操作结束后可以释放权限，防止被别人非法操作，以保证系统的安全性；
·控制权协商功能: 当多个用户同时监视控制一个前端设备时，只能有一个用户对该前端设备有控制权，控制权根据用户优先级或提供用户之间的消息对话协商分配；
·系统提供在线帮助功能。

系统优势
该方案解决了传统图像监控系统中的报警信息局限于安防报警探测器提供的数字量的限制，引入电力系统采集的大量数据，丰富了图像监控系统的报警来源，同时将这些数据与对应的摄像机及预置点相关联，从而为变电站综合自动化系统增加了直观的实时图像信息。另外，将安防报警探测器的数字量接入到变电站综合自动化系统的采集系统中，大大提高了系统的安全性和可靠性。总之，通过以上措施，使图像监控系统真正成为电力系统的“五遥”之一，而不是独立于“四遥”之外的一部分，使之成为有机的整体。