無人值班變電站遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0無人煤調(diào)電技術(shù)在變電站的運(yùn)行效果近年來，綜合自動(dòng)化已成為管理無人設(shè)備充電站的重要手段。但在無人值班的情況下,如何更直觀地監(jiān)視并記錄變電站的安全以及設(shè)備運(yùn)行情況,提高電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的安全性和可靠性,成為一個(gè)亟待解決的問題1監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用IP技術(shù)多級方式組網(wǎng),支持IP組播功能,可以方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的逐級匯接,組建一個(gè)大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為3級:主控中心、區(qū)域監(jiān)控中心、變電站端。遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)按照設(shè)備和控制軟件所在的地點(diǎn),可以分為圖像采集及現(xiàn)場監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)傳輸和監(jiān)控與維護(hù)三大部分。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.1基于rvu的區(qū)域監(jiān)控此部分位于監(jiān)控現(xiàn)場,如變電站內(nèi),主要由圖像采集、現(xiàn)場監(jiān)控、報(bào)警控制、錄像等子系統(tǒng)組成。圖像采集及現(xiàn)場監(jiān)控部分的主要功能是將攝像機(jī)所采集的圖像經(jīng)過監(jiān)控矩陣的多選一到達(dá)遠(yuǎn)端視頻單元(RVU),RVU對視頻信號采集和編碼壓縮后,通過轉(zhuǎn)換器將信號送入通信鏈路傳向區(qū)域監(jiān)控中心或主控中心,實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控中心或主控中心對遠(yuǎn)端的實(shí)時(shí)監(jiān)控;同時(shí)還能將遠(yuǎn)端報(bào)警器所采集到的信號經(jīng)過RVU送入通信鏈路上傳至區(qū)域監(jiān)控中心或主控中心,并接收中心傳送過來的信息,實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。1.2“神經(jīng)中樞”網(wǎng)絡(luò)按層次化設(shè)計(jì)的必要性視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)承載整個(gè)供電局與變電站間的視頻傳輸業(yè)務(wù),成為視頻數(shù)據(jù)的“樞紐”與“神經(jīng)中樞”。視頻傳輸網(wǎng)作為一個(gè)大型的IP視頻傳輸網(wǎng)絡(luò),合理劃分網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定、高效運(yùn)行的保證。為減少各部分的相關(guān)性,便于實(shí)施及管理,網(wǎng)絡(luò)按層次化設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,從整體上可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為核心層、匯聚層、接入層3個(gè)層次,如圖2所示。1.3高效的視頻數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控中心設(shè)備主要由系統(tǒng)服務(wù)器、web服務(wù)器、監(jiān)控工作站、監(jiān)控軟件以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如以太網(wǎng)交換機(jī)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等組成。此部分主要是軟件,既可在區(qū)域監(jiān)控中心也可在主控中心進(jìn)行監(jiān)控與維護(hù)。遠(yuǎn)端傳來的經(jīng)過壓縮編碼的圖像數(shù)據(jù)流經(jīng)過轉(zhuǎn)換器進(jìn)入?yún)^(qū)域監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò),由于RVU采用IP組播的方式,因此區(qū)域監(jiān)控中心或主控中心的任何一臺(tái)客戶機(jī)均可通過加入相應(yīng)的組播組來收看監(jiān)控影像。利用客戶端軟件,不僅可以實(shí)時(shí)解碼視頻流,并顯示出來,還可以發(fā)送信令給RVU,控制監(jiān)控遠(yuǎn)端的攝像機(jī)云臺(tái)、鏡頭、電動(dòng)雨刷等設(shè)備。依據(jù)實(shí)際情況,在整套遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)域監(jiān)控中心設(shè)置一臺(tái)三層交換機(jī),組成專有的監(jiān)控局域網(wǎng),并采用GE或FE與供電局的中心交換機(jī)連接,使監(jiān)控局域網(wǎng)成為辦公網(wǎng)的一個(gè)VLAN。這樣,既做到了監(jiān)控網(wǎng)與MIS網(wǎng)的完全融合,又不影響辦公網(wǎng)的正常通訊。辦公網(wǎng)自身出現(xiàn)故障,也不會(huì)影響到監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。2系統(tǒng)功能根據(jù)遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)和所要承擔(dān)的任務(wù),其具有三大功能:安全保衛(wèi)、變電站設(shè)備監(jiān)視和系統(tǒng)的基本應(yīng)用功能。2.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)(1)在圍墻四周、大門等處安裝攝像頭、紅外線對射探頭,起到24h不間斷視頻監(jiān)控,保障變電站空間范圍內(nèi)的建筑、設(shè)備的安全。(2)在高壓室和主控室等地點(diǎn)安裝攝像機(jī),配合煙感系統(tǒng),可實(shí)時(shí)監(jiān)測到站內(nèi)設(shè)備的消防情況。2.2自動(dòng)錄像及監(jiān)視功能(1)通過攝像機(jī)與燈光聯(lián)動(dòng),監(jiān)視主變壓器、斷路器、隔離刀閘、高壓室開關(guān)、站變室、電容室、主控室的控制盤等重要一二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),對事故報(bào)警的自動(dòng)錄像,突發(fā)事件與主站的聲像通信。(2)變電站隔離開關(guān)的遠(yuǎn)程遙控操作時(shí)開關(guān)位置的視頻監(jiān)視。(3)通過圖像監(jiān)視結(jié)合遠(yuǎn)程和本地人員操作經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢,避免誤操作。2.3系統(tǒng)的操作應(yīng)用(1)報(bào)警處理功能:系統(tǒng)必須具有報(bào)警錄像、畫面異動(dòng)告警、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、報(bào)警查詢、報(bào)警信號上送等基本功能?？梢詫⒆冸娬緝?nèi)的異常情況實(shí)時(shí)上送調(diào)度中心和巡檢中心,并對報(bào)警情況進(jìn)行錄像,有利于事件的分析和調(diào)查。(2)控制操作功能:系統(tǒng)應(yīng)具有遠(yuǎn)程燈光開關(guān)控制、閉鎖遙控、遠(yuǎn)程重啟攝像機(jī)、遠(yuǎn)程安防設(shè)防撤防、攝像設(shè)備控制等功能。(3)多級電子地圖功能:可以方便快捷查找到需要的變電站和該變電站的具體設(shè)備(包括所有的攝像機(jī)、報(bào)警器等)。報(bào)警發(fā)生時(shí),報(bào)警地點(diǎn)以醒目的標(biāo)記閃爍在電子地圖上,以便準(zhǔn)確判斷報(bào)警類型和地點(diǎn)。(4)其它應(yīng)用功能:具有手工操作攝像設(shè)備、預(yù)置位、自動(dòng)輪巡、操作權(quán)限設(shè)置、統(tǒng)計(jì)制表等功能,可以使巡檢中心值班人員對變電站內(nèi)主要設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視,從而降低巡檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和風(fēng)險(xiǎn),提高了工作效率。3現(xiàn)場監(jiān)控的優(yōu)勢(1)基于標(biāo)準(zhǔn)的IP網(wǎng)絡(luò),可擴(kuò)展性、可維護(hù)性強(qiáng)。支持標(biāo)準(zhǔn)的IP網(wǎng)絡(luò),理論上支持無級組網(wǎng),任何IP網(wǎng)絡(luò)連通的地方均可進(jìn)行監(jiān)控,真正實(shí)現(xiàn)了無限距離的遠(yuǎn)程監(jiān)控。(2)采用IP組播技術(shù),節(jié)約了帶寬,減少了網(wǎng)絡(luò)阻塞,減少了對網(wǎng)絡(luò)的影響,同時(shí)真正實(shí)現(xiàn)無限距離遠(yuǎn)程監(jiān)控。(3)現(xiàn)場監(jiān)控矩陣采用大規(guī)模視頻集成電路,穩(wěn)定可靠,具有強(qiáng)大的控制、切換功能。(4)視頻壓縮采用國際上最先進(jìn)的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4,保證了視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和清晰度。(5)提供了硬件和軟件接口,能實(shí)現(xiàn)與MIS、消防報(bào)警、站端門禁、調(diào)試遙測等其他系統(tǒng)互聯(lián)。(6)實(shí)現(xiàn)了安防信號的一發(fā)兩收,即告警信號可以同時(shí)被2個(gè)主站端所接收,而且可以由告警信號直接觸發(fā)系統(tǒng)啟動(dòng)錄像,記錄現(xiàn)場情況。(7)利用級別和權(quán)限控制實(shí)現(xiàn)無級監(jiān)控,利用角色概念簡化對操作員的管理。(8)采用集中式數(shù)據(jù)庫管理,對比以往分散式的數(shù)據(jù)庫,便于管理、維護(hù)和查看。4系統(tǒng)應(yīng)用情況中山供電局變電站遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)從2002年開始建設(shè),首期工程先建立1個(gè)監(jiān)控中心3個(gè)圖像監(jiān)視點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對3個(gè)變電站圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)視。在取得成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行大面積的推廣,到2009年底已順利接入90座變電站、9個(gè)圖像監(jiān)視點(diǎn)。經(jīng)過建設(shè)過程中的不斷完善,系統(tǒng)功能齊全,處于較為穩(wěn)定可靠的狀態(tài)。為加快該系統(tǒng)的建設(shè),適應(yīng)遠(yuǎn)方操作監(jiān)視、遠(yuǎn)方巡視、保安監(jiān)視的需要,實(shí)現(xiàn)對全局管轄范圍內(nèi)變電站電氣設(shè)備的可視化監(jiān)控,2005年又投入巨資建設(shè)視頻傳輸網(wǎng),改變過去二級傳輸模式為三級傳輸模式。目前,該系統(tǒng)的規(guī)模位居國內(nèi)前列。系統(tǒng)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了對變電站全天候的全面監(jiān)視,便于工作人員及時(shí)掌握、監(jiān)視變電站設(shè)備的運(yùn)行情況,巡檢人員由原來的隔天到站一巡改為8天,大大提高了工作效率;同時(shí),監(jiān)控員對開關(guān)和刀閘實(shí)施遠(yuǎn)方分合操作時(shí),以變電站遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)為輔助手段,這樣既提高了變電站設(shè)備倒閘操作的效率,減少設(shè)備的停送電時(shí)間,也提高了調(diào)度管理的集成度,防止誤操作的發(fā)生,避免設(shè)備事故對操作者造成傷害。5監(jiān)視、監(jiān)聽變電站圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用,使調(diào)