1、某縣供電公司遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及報警系統(tǒng)解決方案 作者/文/王文濤 2007-01-15 近年 來隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，作為國民經(jīng)濟(jì)命脈的電力行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)已經(jīng)體現(xiàn)出越來越大的重要性。保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行已經(jīng)成為電力管理部門的首要任 務(wù)。在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中，變電站管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動化是電力發(fā)展要求的必然趨勢，變電站的無人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之 路。 某縣供電公司共有一套主站，8套分站。主站設(shè)在縣調(diào)，設(shè)9屏幕監(jiān)視墻。8座分站分別為城北站、鉅橋站、新鎮(zhèn)站、衛(wèi)賢站、小河站、白寺站、 王莊站、善堂站。其中：110KV站有2座，分別為鉅橋110KV站和城北110KV站，每

2、個站配置17路視頻，7路音頻，10路煙感探測器，8對紅外對 射。6座35KV站分別為新鎮(zhèn)35KV站、衛(wèi)賢35KV站、小河35KV站、白寺35KV站、王莊35KV站、善堂35KV站，每個站配置8路視頻，5路 音頻，7路煙感探測器，5對紅外對射。 目的及意義 隨著變電站改造建設(shè)的深入進(jìn)行，傳統(tǒng)的“遙測、遙控、遙信、遙調(diào)”功能已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代化變電站的發(fā)展要求，加之當(dāng)今計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā) 展，如何集中管理各變電站設(shè)備的工作狀態(tài)，實現(xiàn)無人值守變電站的遠(yuǎn)程視頻實時監(jiān)控，即“遙視”功能，日益重要的呈現(xiàn)在我們面前。同時，傳統(tǒng)的監(jiān)控手段和管 理已發(fā)展到成熟的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理，使得現(xiàn)代化無人值守變電站遠(yuǎn)程視頻

3、的建設(shè)成為可能。 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)能直觀、準(zhǔn)確、實時反映變電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，是現(xiàn)代化無人值守變電站管理中信息采集的不可代替的重要組成部分。變電站管理 職能部門可以遠(yuǎn)程對現(xiàn)場傳來的視頻圖像進(jìn)行分析和判斷，通過調(diào)度和指揮，及時處理現(xiàn)場各種復(fù)雜情況；通過對處理過程進(jìn)行跟蹤，隨時掌握現(xiàn)場第一手資料，保 證最佳的處理效果；并且能通過相關(guān)的設(shè)備，對各類突發(fā)性事件及治安案件進(jìn)行錄像或抓拍取證，提供法律證據(jù)。 功能要求： 實現(xiàn)對變電站區(qū)域內(nèi)場景情況的遠(yuǎn)程監(jiān)視； 實現(xiàn)對各個監(jiān)控點的監(jiān)聽及音頻廣播； 監(jiān)視每個變電站內(nèi)2個主變壓器的外觀運(yùn)行狀態(tài)、油位、油溫、風(fēng)扇等狀態(tài)； 監(jiān)視變電站內(nèi)CT、PT、電纜接頭和絕緣子等高壓

4、設(shè)備的外觀狀態(tài)； 監(jiān)視變電站內(nèi)隔離開關(guān)和接地刀閘的分合狀態(tài)； 監(jiān)視變電站內(nèi)其他充油設(shè)備、易燃設(shè)備的外觀狀態(tài)； 監(jiān)視變電站內(nèi)主要室內(nèi)環(huán)境如：主控室、高壓室、電容器的情況； 實現(xiàn)變電站站內(nèi)高壓室、電容器的火災(zāi)預(yù)警（煙感探測器）； 圍墻周界報警防止非法人員從圍墻進(jìn)入及報警聯(lián)動； 大門口進(jìn)出人員情況的監(jiān)控； 變電站內(nèi)具有本地預(yù)覽、錄像、回放功能； 視音頻采用MPEG4壓縮格式，每路視頻監(jiān)看及回放分辨率均要求達(dá)到D1(704576)； 縣局監(jiān)控中心要求9屏電視墻，實時輪詢監(jiān)控個變電站設(shè)備運(yùn)行情況，回放歷史錄像記錄，遠(yuǎn)程遙控指揮現(xiàn)場操作； 前后端視頻設(shè)備使用穩(wěn)定性高的嵌入式設(shè)備； 能夠和辦公網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，通過

5、辦公網(wǎng)絡(luò)工作站可以訪問、回放任意一路視頻，并可對操作人員的權(quán)限進(jìn)行管理； 網(wǎng)絡(luò)利用現(xiàn)有的光纖環(huán)網(wǎng)搭建100M以太網(wǎng)，用于視、音頻遠(yuǎn)程傳輸； 要求全網(wǎng)內(nèi)視頻設(shè)備時間同步。 系統(tǒng)設(shè)計 考慮到無人值守變電站的需求、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等諸多因素，核心設(shè)備全部選用了某系列的網(wǎng)絡(luò)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，具體結(jié)構(gòu)見圖1。 基于網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，對于納入遙視監(jiān)控范圍的變電站的數(shù)量沒有限制，系統(tǒng)規(guī)模可根據(jù)監(jiān)控區(qū)域大小或變電站數(shù)量自由組合定義。同時系統(tǒng)可按多級組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。 1、系統(tǒng)設(shè)計1個總中心（即縣局監(jiān)控中心），8個分中心（即8個變電站），各中心可以在本地實時監(jiān)看本地設(shè)備狀態(tài)

6、和回放設(shè)備歷史運(yùn)行狀態(tài)錄像；總中心可以自動輪詢或手工切換監(jiān)看、回放各個分中心設(shè)備的當(dāng)時與歷史運(yùn)行情況。 2、系統(tǒng)共設(shè)計監(jiān)控點82個，其中固定點18個，動點64個，音頻點44個，防翻越報警點46個，防火報警點62個；其中110KV站設(shè)計17路視頻、7路音頻、8個防翻越報警點，10個防火點；35KV站設(shè)計8路視頻、5路音頻、5個防翻越報警點，7個防火點。 3、變電站通過網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將視頻、音頻、報警等信號接入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將收集到的模擬視頻信號使用高清晰度，低碼流的MPEG4編碼方式進(jìn)行編碼，根據(jù)系統(tǒng)要求實現(xiàn)本地錄像，同時將視音頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上共享，以便監(jiān)控中心及相關(guān)管理人員通過網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)看

7、和回放。 4、所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻設(shè)備通過雙纖保護(hù)式光纖交換機(jī)利用變電站富余的光纖組成光纖環(huán)網(wǎng)，中心采用具備2光14電的LW-OS16，各個變電站采用2光2電的LW-OS4，具備自愈功能。這樣既保證了系統(tǒng)帶寬的需求，而且充分保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃浴?5、在監(jiān)控中心，設(shè)有數(shù)字視頻矩陣連接電視墻即9臺監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)看,通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)字鍵盤控制或計算機(jī)控制數(shù)字視頻矩陣定時切換、分組切換、報 警切換以及自動切換等多種查看方式，如有報警發(fā)生能夠馬上切換到該監(jiān)控點在電視墻上輸出；數(shù)字視頻矩陣還可以訪問前端錄像并進(jìn)行回放，無論你在網(wǎng)絡(luò)的哪一 端都可以通過客戶端和網(wǎng)絡(luò)鍵盤對前端攝像機(jī)云臺控制和設(shè)備設(shè)置等所有操作。 6、在

8、監(jiān)控中心，配置集中轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器來實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的緩存、轉(zhuǎn)發(fā)本地存儲及權(quán)限管理；并同時實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的集中管理。集中轉(zhuǎn)發(fā)服 務(wù)器提供了一個高管理性、高擴(kuò)展性、高安全性的實用、先進(jìn)的分布式視頻轉(zhuǎn)發(fā)解決方案，比如：當(dāng)多個管理人員需要同時監(jiān)控某一路視頻圖像時，可以直接訪問轉(zhuǎn) 發(fā)服務(wù)器，這樣可以大大減輕前端視頻服務(wù)器的壓力，保證良好的圖像質(zhì)量和減輕網(wǎng)絡(luò)壓力。同時集中轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器具有完善的權(quán)限管理功能，根據(jù)實際需求對不同的 操作人員分配不同的查看、操作視頻權(quán)限。 7、當(dāng)任意一個監(jiān)控點觸發(fā)報警信號時，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器會自動將報警前后一段時間(具體長度可設(shè)置)的視頻錄像并可通過USB接口下載或通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较到y(tǒng)

9、監(jiān)控中心，供備案和日后查詢使用。 功能及性能指標(biāo) 本系統(tǒng)的核心設(shè)備全部采用純嵌入式設(shè)備：數(shù)字視頻服務(wù)器、數(shù)字視頻矩陣、數(shù)字視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)數(shù)字鍵盤，組建成全數(shù)字化監(jiān)控及報警系統(tǒng)。 多種方式實現(xiàn)實時監(jiān)看、回放視頻 通過視頻服務(wù)器外接顯示器監(jiān)看、回放； 通過監(jiān)控中心電視墻輪詢、回放； 網(wǎng)絡(luò)中任一臺PC通過客戶端軟件或IE瀏覽器監(jiān)看、回放。 語音功能 遠(yuǎn)端變電站和監(jiān)控中心值班員工作站之間，可以實現(xiàn)基于IP的語音功能，包括：實時的語音對講及語音廣播功能；采用IP語音系統(tǒng)內(nèi)單方呼叫，被呼叫方應(yīng)自動 應(yīng)答（指系統(tǒng)IP應(yīng)答）；不同的用戶之間進(jìn)行在線工作交流；向低等級的用戶發(fā)出工作指令；變電站端場景錄音；

10、與站內(nèi)的維護(hù)操作人員通過視頻服務(wù)器進(jìn)行可視 對講等。 本地及遠(yuǎn)程控制 本地變電站或遠(yuǎn)程的任意監(jiān)控終端，通過網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件或標(biāo)準(zhǔn)IE瀏覽器控制變電站的云臺、鏡頭等監(jiān)控設(shè)備，布防/撤防設(shè)置；也可以按照事先軟件設(shè)置的聯(lián)動策略，對變電站報警觸發(fā)執(zhí)行一系列的控制程序，如控制警號、現(xiàn)場燈光等。 自動復(fù)位功能，對于受控的前端設(shè)備，包括云臺、鏡頭、燈光等，按照事先軟件設(shè)置，在控制完成后的可設(shè)定的時間段后恢復(fù)到默認(rèn)狀態(tài)。 控制權(quán)級別，監(jiān)控中心的系統(tǒng)服務(wù)器可以設(shè)置不同終端用戶的控制權(quán)等級，高優(yōu)先級的用戶根據(jù)等級優(yōu)先的原則可無條件獲得低優(yōu)先級用戶的控制權(quán)，同級別用戶根據(jù)時間優(yōu)先的原則獲得控制權(quán)。 視頻

11、上傳及錄像功能 通過視頻服務(wù)器將模擬的視頻和音頻信號壓縮編碼后在網(wǎng)絡(luò)上共享，任意一個接入網(wǎng)絡(luò)的終端都可以在授權(quán)范圍內(nèi)查看視音頻信息，同時視頻和音頻 可以進(jìn)行本地錄像。錄像分為報警錄像、手動錄像和自動錄像等幾種方式，每種錄像都可以通過網(wǎng)絡(luò)在電視墻或電腦上進(jìn)行回放。當(dāng)報警產(chǎn)生時，視頻服務(wù)器自動將 報警前后的視音頻進(jìn)行錄像，同時發(fā)出聲光報警；也可根據(jù)需要對所關(guān)心的視音頻進(jìn)行手動錄像；同時系統(tǒng)對所有的視頻和音頻可以設(shè)置自動定時錄像，即在所設(shè)定 的時間段內(nèi)進(jìn)行錄像，便于日后查詢。 同時，中心的集中轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器根據(jù)需要也可進(jìn)行集中錄像，充分保證錄像資料的完整和安全。 報警功能 電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的報

12、警種類可分為外圍報警和消防報警（防火）兩部分。 外圍報警：圍墻周圍設(shè)有紅外線對射探測器，當(dāng)非法闖入及畫面異動報警時，主要通過告警處理單元或變電站綜合自動化系統(tǒng)到達(dá)監(jiān)控中心。報警事 件發(fā)生后，監(jiān)控終端將發(fā)出聲光提示并顯示報警位置和類型。監(jiān)控中心將人工或按預(yù)定程序發(fā)出控制指令，聯(lián)動相應(yīng)報警目標(biāo)的圖像監(jiān)視，指定相應(yīng)攝像機(jī)進(jìn)行錄 像，啟動警笛等相關(guān)設(shè)備啟動。 室內(nèi)消防報警：高壓室、電容室設(shè)有煙感探測器。當(dāng)探測器檢測到煙霧信號，系統(tǒng)能夠立即做出聲光報警提示和日志記錄等相應(yīng)動作。 報警級別可根據(jù)需要設(shè)定為嚴(yán)重報警、一般報警兩級。報警信號、報警內(nèi)容可在任何畫面自動顯示。所有報警信息均自動保存，可由報警信息檢

13、索回放相應(yīng)的圖像錄像，有需要時可打印輸出。發(fā)生多點報警時，按報警級別高低優(yōu)先和時間優(yōu)先的原則顯示存貯。 系統(tǒng)管理功能 電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)管理功能包括歷史圖像管理、安全管理、日志管理等。 1、歷史圖像管理 監(jiān)控中心值班員工作站、電力網(wǎng)上的任意授權(quán)終端用戶均可通過訪問系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，遠(yuǎn)程檢索回放站端的任一攝像頭的歷史圖像及報警錄像。系統(tǒng) 提供了智能化快速檢索回放錄像資料的功能，可按時間、地點、攝像機(jī)、報警事件等要素進(jìn)行檢索，大大降低了檢索時間和復(fù)雜程度，使用戶可以迅速地查找到需要 的錄像資料。 回放有逐幀、慢放、常速、快速及放大/縮小等多種方式，并可以將任意一幅回放圖像存放成JPEG

14、或BMP格式的圖像，供數(shù)據(jù)交換使用或打印輸出。 2、安全管理 本系統(tǒng)提供了多種安全措施保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行及相關(guān)信息的保密性。 實行操作權(quán)限分級管理，按工作性質(zhì)對每個用戶賦予不同權(quán)限等級，系統(tǒng)登錄、操作均進(jìn)行權(quán)限查驗；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出磁盤容量空間報警，或者用戶有重 要的監(jiān)控錄像需要備份時，可以使用系統(tǒng)的備份功能，將所需的監(jiān)控錄像資料轉(zhuǎn)儲至其他指定的存貯介質(zhì)。系統(tǒng)支持如可擦寫光驅(qū)、外接磁盤陣列等USB可以熱插 拔的存貯設(shè)備，用戶無需中斷系統(tǒng)的工作就可以完成備份操作。 3、日志管理 系統(tǒng)的每個重要的操作和事件都有詳細(xì)的日志記錄。日志可分為報警日志、錄像日志及用戶操作日志。日志記錄僅供擁有系統(tǒng)管理員級權(quán)限的

15、用戶查看，以保證系統(tǒng)的安全性。 系統(tǒng)的核心硬件設(shè)備網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、數(shù)字矩陣作為嵌入式設(shè)備，采用了目前最新的閃存技術(shù)來保存OS和系統(tǒng)參數(shù)，即使設(shè)備掉電也不會丟失數(shù)據(jù)。而且系統(tǒng)需要升級或更改配置參數(shù)時，可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實現(xiàn)。 系統(tǒng)特點 基于網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件的電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，不僅功能強(qiáng)大，在性能上也超過常規(guī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，主要的系統(tǒng)特點概括如下： 1、優(yōu)越的嵌入式設(shè)備，比工控機(jī)加編解碼卡的方式更穩(wěn)定 在本系統(tǒng)中，視頻服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣都是嵌入式設(shè)備，采用實時嵌入式操作系統(tǒng)Vxworks，與采用通用操作系統(tǒng)（如WINDOWS等） 工控機(jī)加視頻編解碼卡的

16、方式相比，更加穩(wěn)定可靠。因為WINDOWS本身不是實時操作系統(tǒng)，不是專為圖像處理而設(shè)的，無疑會影響視音頻處理的效率，可能造 成系統(tǒng)死機(jī)，同時容易受病毒的干擾，這樣整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性會大打折扣；而CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中， 它通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化，移動能力大大 增強(qiáng)，而且不容易死機(jī)，且跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。 2、強(qiáng)大的本地錄像功能，支持USB 2.0 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器可以具有本地設(shè)備存儲功能，支持定時存儲、手動存儲，報警信號觸發(fā)存儲等多種存儲方式。支持遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)端備份和本地USB備份，可在網(wǎng)絡(luò)上任何一臺電腦上或電視墻上回放錄像。 3、強(qiáng)大的嵌入式數(shù)字視頻矩陣 在監(jiān)控中心數(shù)字矩陣提供了高擴(kuò)展性的完整解決方案，數(shù)字矩陣產(chǎn)品在操作上完全類似模擬矩陣，可以直接連接電視墻，支持無限路輸入，系統(tǒng)擴(kuò)展