变电站智能安全防范概述

　　变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。电能在我们的生产与生活具有不可取代作用与便利，而变电站就是日常生活中能源补给网络设施重要的一个部分.

　　近年来，电网企业大多已经实现了对远方变电站的遥测、遥信、遥控、遥调、即“四遥”功能。"四遥"将生产现场的这些设备运行数据、状态传送到远方的调度中心，同时调度中心也可对远程的现场设备进行控制和调节而对于防盗与防火工作则还没有真正实现无人职守，在每个变电所还是需要安排专人进行看护，随后，各企业为了提高劳动生产率，增加经济效益，开始实施变电站实现无人值守模式，图像监控系统对“四遥”的进一步补充和完善，被行业称为“第五遥”——遥视。其为变电站的正常工作保驾护航.大大减少了人为操作事故与安全隐患.将实现真正意义上的“无人值守”.

　　变电站智能安全防的系统设计

　　中国安防业经过近20年的蓬勃发展，正处在一个模拟时代向网络时代过渡的一个时期.网络视频安防设备还不能完全地取代模拟设备，两者仍有其各自的优势。故现行的变电站方案可以几种方案：纯模拟或纯数字，以模数结合的方案.下面就这几种方案进行详细阐叙。

　　模拟方案

　　传统的模拟方案，具有稳定性与适应性较广的特点。前端模拟摄像机技术已成熟.对于不同环境的需求，传统的CCD和CMOS摄像机都能最大限度地满足人们的需求.做为安防技术发展的第二阶段，强大的用户群与完善的周边设备的配合，其应用平台仍是我们现在还能选择模拟摄像机来做为我们安防系统构建的主要原因.如此前我们所用的主流安防设备仍是模拟为主从双红外摄像机到双速的宽动态，从一体机到高速球型摄像机，它们的出现丰富了行业的生产线，满足了各种各样的用户需求;并因其配套的周边设备：矩阵，数字硬盘录像机，存储矩阵，控制键盘等等，在很大程度上给予了庞大而稳定的使用环境.

　　网络数字化方案

　　模拟虽然系统庞大，功能完善，但随着时代的发展，其自身的庞大也成了制约其发展最大的障碍.由于其繁杂的闭路传输线路在模拟系统设计成本中已占据了相当的多的一部分，不利于扩展与升级的局限，使得人们对网络摄像机的出现来解决这种日益增大的需求与不能技术局限之间矛盾寄予了厚望。

　　现今推出的130万到300万的网络摄像机及相关集成平台来看网络方案似乎已有取代模拟摄像机之势，且发展迅速.网络摄像机可以说是模拟摄像机的网络升级版，只是网络摄像机在模拟摄像机所有特点的基础更强调高清这一概念.但网络摄像机也有其自身的局限性，那就是现行拥挤的网络环境是网络摄像机发展的最大瓶颈。

　　两种方案并存

　　网络虽实现了高清图像能在网络中的流畅传输，但其高成本是每个选择网络摄像机的用户要考量的问题.而采用数摸结合的方式可算是两全齐美的选择.即在前端采用发展技术已很成熟并价格不贵的模拟摄像机而在后端采用视频服务器将模拟信号转换成数字信号后在网络中实现远程传输与其可扩展性. [nextpage]

　　各种系统设计的组成

　　1) 模拟方案系统的组成

　　其前端摄像机部分有：枪式摄像机、一体机、球机、红外一体机等所有传统的模拟设备。而其存储设备则为数字硬盘录像机这种准数字时代的模拟产品，再有就是监控中心的建设，离不开模拟电视墙与矩阵键盘了。就变电站的运用来说，其远程传输这一主要功能的实现还是靠有限的网络带宽来实现如电力系统中的E1网络(2M)的带宽，最多可以传8路视频信号.远程监看则由数字硬盘录像机传输过去的图像经解码主机进行数模转换后再由矩阵上电视墙与远程存储设备(如图1)。

　　系统优势：

　　·可以使用站内已有的E1线路传输图像;

　　·稳定性好，不死机，使用嵌入式操作系统;

　　· 不受病毒侵袭，系统采用VXWORKS操作系统,WINDOWS系统的病毒无法入侵;

　　·功能齐全，集成度高，具有动态IP功能，短信报警功能，红外/烟感报警功能;

　　·系统适合无人职守环境，无须专人维护系统;

　　·可将变电站内部分原由系统接入到图像监控系统内。

　　图1 模拟系统结构图

　　数字方案系统的组成

　　前端存储：网络化的枪式摄像机、一体机、球机、红外一体机等;

　　网络平台：服务主机与工作站,软件管理平台，网络存储部分;

　　网络条件用2M的E1网络不能完全满足多路网络摄像机视频流的传输,甚至是高清视频流的系统优势：

　　传输更显带宽不足，而为了能解决高清摄像机采集的图像能在网络上的传播最佳的解决方案便是租用或铺设专用的光纤线路,其从百上千兆的带宽完全可以适应高清网络的发展。 [nextpage]

　　而该系统的另一个优势就是强大的网存储结构如NAS,IP SAN等结构极大的方便了海量存储与点播的管理.(如图2)。

　　图2 数字系统结构图

　　数模结合

　　数模结合一般是为了减少系统成本的同时，能满足系统的可扩展性与远程传输的功能(如图3)。

　　图3 模数混合架构图

　　数字化视频解决方案及平台软件的介绍

　　系统功能

　　·过图像监控、安防(防盗)系统、消防系统、保护无人值守或少人值守变电站人员和设备的安全;

　　• 通过图 像监控结合远程和本地人员操作经验的优势，避免误操作;

　　• 通过图像监控、灯光联动、环境监控监视现场设备的运行状况，起到预警和保护的作用;

　　·配合其他系统(如变电站综合自动化系统等)的工作。

　　软件功能

　　图4 数字化视频解决方案及平台软件界面图 [nextpage]

　　1、多画面监视。 1/4/6/8/9/16 画面分割模式，支持不规则画面分割，可以通过简单操作实现放大、还原、全屏、图像交换等操作，可以通过拖放摄像机图标实现对不同摄像机图象的监视，简单易用，并且可以拍照、设置图像循环播放等。

　　2、 录象和回放。软件在录象上做了很大的改进，软件在不播放的情况下也可以进行录象，极大的节省了 CPU 资源，一台 P4 电脑可以同时记录 30~40 路图象。

　　·为增强录像的灵活性，软件同时提供了多种录象方式，有移动录象、自动录象、手动录象、单个录象、预置点录象、报警录象等。

　　·移动录象 动录象是当服务器检测到现场发生图象运动就自动把现场情况记录下来(例如有人在摄象机前走过，服务器会自动记录到本地计算机上)。

　　· 自动录象 自动录象是指在软件中设置服务器的录象时间段，当客户端软件所运行的电脑系统时间进入设定的时间段后自动把这一时间段的图象记录下来。

　　·手动录象 使用手动录象方式时，只能通过人为地去控制才能起作用，即用户设定某一通到为手动录像机那么只有用户去停止它，它才会停止录像。

　　·单个录象确 右击需要录象的某一窗口，在弹出的菜单中选择“单个录象”软件自动把此窗口的图象记录到当前设置盘符的文件夹中。关闭的时候直接在弹出的菜单中单击“停止录象”即可。

　　· 预置点录象 是在软件中预先设定摄象机的观测点，当服务器接受到报警信号时触发摄象机快速准确的回到预先设定的状态。一台球机一般最多可以设定 63个预置点。

　　3、 独有的短信功能。可以通过专用的手机短信息发送设备将报警信息发送到指定的邮箱关联的手机号码上。

　　4、 动态IP功能 。当用户使用 ADSL等动态IP接入INTERNET时，我们可给用户提供的相对静态的“IP”地址，我们将提供域名解析的地址，用户只要在我们的软件中输入我们提供的设备ID号，即相当于输入此用户名相对应的视频服务器的公网IP地址。(此功能相当于为用户提供一个免费的静态公网IP，目前只有本公司的视频服务器具有此功能)

　　5、 断电后自动连接功能 。当软件处在播放或者录像状态时，如果此时视频服务器停止供电，那么软件将停止播放图象同时也停止录像，但是如果视频服务器正常供电后，软件将自动连接服务器，同时恢复原来的播放及录像，无须人工干预。

　　6、 远程控制 。远程控制云台的上下左右转动，镜头光圈、焦距、变倍的调节，也可以控制远程灯光的控制。

　　7、 远程配置 。远程登录到服务器上，配置服务器的各项参数，如修改用户名，密码， IP地址，调节码流等。对服务器，远程升级，远程重启等。

　　8、 状态查看 。通过软件可以查看某一服务器上有多少用户在线，分别在观看哪些通到的图像，当前图像的码流是多少等信息 。

　　9、 调节码流 。根据实际需要设定视频服务器的输出码流大小，支持定码流和变码流。

　　10、 双向语音对讲 。 即通过电脑可以与远程视频服务器的现成进行双向的语音交流。

　　11、 报警功能 。视频服务器可以输入4个报警信号开关，如红外报警，烟感报警等，输出2个报警信号开关，如警笛等。

　　12、 多播功能 。在LAN环境下或者建立中转服务器时，每一路视频允许无限多用户同时访问，并且只占用一个通道的带宽。 [nextpage]

　　变电站视频监控系统的主要用途

　　变电站视频监控系统的主要用途：即用于安全防范、环境状况和对付自然灾害等;视频监控系统与具体的生产设备无关，而监测的只是变电站的环境和图像参量，因此它的应用范围相当广泛。

　　视频监控系统对变电站存在大量的常规仪表、计量设备和室内外设备，在调度或集中监控中心对其进行直观监视。过去由于没有可视手段，对于常规仪表、计量设备的读数以及设备外观状况无法进行观测、比较以及校验。有了视频监控系统，上述工作将成为可能。这些都有助于无人值班变电站的安全生产工作。

　　对于变电站的设备检修工作或事故处理过程，视频监控系统还可以提供视像通信和录像记录手段，对设备检修或事故处理过程可以提供远端指导，并对事后分析事故原因和事故处理过程，提供可靠的依据。

　　对于每一次大型的设备检修标准化作业，其过程都是一部很好的生产培训资料。有了变电站网络远程视频监控系统，培训工作可以在任何一个远程终端实时收看以及进行研讨，增强了生产培训效果，提高培训工作效率。并可将其录像保存，制成多媒体培训教材。

　　变电站视频监控系统的组成

　　变电站视频监控系统主要由三个互相衔接的部分组成：变电站现场设备(或简称分站设备)、通道传输设备和调度/集控站、供电公司集中监控终端(或简称主站设备)。现分别加以介绍。 分站设备

　　主要由前端设备和视频编码压缩服务器组成。前端设备，如监控摄像机(彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦)、各类报警输入/输出装置与传统工业电视所使用的设备完全一致。因此分站设备的核心是视频编码压缩服务器，它主要完成将变电站摄像机摄取的视频信号数字化并压缩，经通信通道传输到主站端。同时它还完成对摄像机控制信号的输出、报警信号的采集、处理和对行动输出的控制。

　　通道传输设备

　　远距离传输起到连接变电站和监控中心的桥梁作用，也是系统最关键的组成部分，传输系统的性能直接决定着系统监控中心图像和数据的质量。这部分设备要根据通信通道选取。众所周知，现场摄象机采集到的模拟信号是不能直接在网络上传输的，必须先数字化;而每秒25帧的彩色活动图象在数字化后约需67Mbps的传输带宽，目前只有在光纤上才能实现传输，其浪费是显而易见的。在有限的带宽下(通常为2M)实现远程图象实时监控，就必须对图象进行压缩。 现对常用的数字传输方式和在网络上的传输作简单介绍。

　　目前，远程图象监控领域的传输方式有三种：

　　·局方提供由各监控站到监控中心的直接光纤接口，1条光纤对应1个监控站;

　　·局方提供由各监控站到监控中心的2M E1(G.703)接口，1个2M接口对应1个监控站 ;

　　·局方提供各监控站到监控中心的TCP/IP网络连接 前两种对线路都有独占性，随着网络的发展，城域网、宽带网等建设步伐的加快，TCP/IP网络将以其高速、共享、资源丰富等特征成为未来各行各业信息传输的介质。

　　主站设备

　　简单的主站仅仅由一个或数个监控终端组成，它们往往以分时形式完成一对一或一对多的视频监控任务。复杂的主站设备包括报警数据库服务器、数字录像数据库服务器以及多个监控终端和大量的辅助监控终端，这种构造更符合集中式(对于变电站来说)和分布式(对于监控终端来讲)的原理并且可以方便地建立分级监控体系，是变电站视频监控系统未来的主流发展方向。

　　结束语

　　总之,变电站的无人职守监控系统的性能提升在于网络化的发展,跟其也行业一样都面临着网络化带来的便捷的同时也面临着网络带宽成本的高居不下的困绕,所以我们网络化进程的步伐还要看网络环境的发展如何.

　　本文作者任职于深圳景阳股份有限责任公司