無人值班變電站遠程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

0無人煤調(diào)電技術(shù)在變電站的運行效果近年來，綜合自動化已成為管理無人設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備運行情況,提高電網(wǎng)調(diào)度自動化的安全性和可靠性,成為一個亟待解決的問題1監(jiān)控網(wǎng)絡的構(gòu)成遠程數(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,可以方便地進行網(wǎng)絡的逐級匯接,組建一個大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡。系統(tǒng)按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)可分為3級:主控中心、區(qū)域監(jiān)控中心、變電站端。遠程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)按照設備和控制軟件所在的地點,可以分為圖像采集及現(xiàn)場監(jiān)控、網(wǎng)絡傳輸和監(jiān)控與維護三大部分。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所采集的圖像經(jīng)過監(jiān)控矩陣的多選一到達遠端視頻單元(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,實現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控中心或主控中心對遠端的實時監(jiān)控;同時還能將遠端報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,實現(xiàn)報警聯(lián)動等功能。1.2“神經(jīng)中樞”網(wǎng)絡按層次化設計的必要性視頻傳輸網(wǎng)絡承載整個供電局與變電站間的視頻傳輸業(yè)務,成為視頻數(shù)據(jù)的“樞紐”與“神經(jīng)中樞”。視頻傳輸網(wǎng)作為一個大型的IP視頻傳輸網(wǎng)絡,合理劃分網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定、高效運行的保證。為減少各部分的相關性,便于實施及管理,網(wǎng)絡按層次化設計。網(wǎng)絡的構(gòu)建,從整體上可以將網(wǎng)絡劃分為核心層、匯聚層、接入層3個層次,如圖2所示。1.3高效的視頻數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控中心設備主要由系統(tǒng)服務器、web服務器、監(jiān)控工作站、監(jiān)控軟件以及網(wǎng)絡設備如以太網(wǎng)交換機、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行監(jiān)控與維護。遠端傳來的經(jīng)過壓縮編碼的圖像數(shù)據(jù)流經(jīng)過轉(zhuǎn)換器進入?yún)^(qū)域監(jiān)控中心的網(wǎng)絡,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客戶機均可通過加入相應的組播組來收看監(jiān)控影像。利用客戶端軟件,不僅可以實時解碼視頻流,并顯示出來,還可以發(fā)送信令給RVU,控制監(jiān)控遠端的攝像機云臺、鏡頭、電動雨刷等設備。依據(jù)實際情況,在整套遠程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)域監(jiān)控中心設置一臺三層交換機,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連接,使監(jiān)控局域網(wǎng)成為辦公網(wǎng)的一個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,也不會影響到監(jiān)控網(wǎng)絡。2系統(tǒng)功能根據(jù)遠程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點和所要承擔的任務,其具有三大功能:安全保衛(wèi)、變電站設備監(jiān)視和系統(tǒng)的基本應用功能。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、設備的安全。(2)在高壓室和主控室等地點安裝攝像機,配合煙感系統(tǒng),可實時監(jiān)測到站內(nèi)設備的消防情況。2.2自動錄像及監(jiān)視功能(1)通過攝像機與燈光聯(lián)動,監(jiān)視主變壓器、斷路器、隔離刀閘、高壓室開關、站變室、電容室、主控室的控制盤等重要一二次設備的運行狀態(tài),對事故報警的自動錄像,突發(fā)事件與主站的聲像通信。(2)變電站隔離開關的遠程遙控操作時開關位置的視頻監(jiān)視。(3)通過圖像監(jiān)視結(jié)合遠程和本地人員操作經(jīng)驗的優(yōu)勢,避免誤操作。2.3系統(tǒng)的操作應用(1)報警處理功能:系統(tǒng)必須具有報警錄像、畫面異動告警、報警聯(lián)動、報警查詢、報警信號上送等基本功能。可以將變電站內(nèi)的異常情況實時上送調(diào)度中心和巡檢中心,并對報警情況進行錄像,有利于事件的分析和調(diào)查。(2)控制操作功能:系統(tǒng)應具有遠程燈光開關控制、閉鎖遙控、遠程重啟攝像機、遠程安防設防撤防、攝像設備控制等功能。(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備(包括所有的攝像機、報警器等)。報警發(fā)生時,報警地點以醒目的標記閃爍在電子地圖上,以便準確判斷報警類型和地點。(4)其它應用功能:具有手工操作攝像設備、預置位、自動輪巡、操作權(quán)限設置、統(tǒng)計制表等功能,可以使巡檢中心值班人員對變電站內(nèi)主要設備的運行情況進行遠程監(jiān)視,從而降低巡檢人員的勞動強度和風險,提高了工作效率。3現(xiàn)場監(jiān)控的優(yōu)勢(1)基于標準的IP網(wǎng)絡,可擴展性、可維護性強。支持標準的IP網(wǎng)絡,理論上支持無級組網(wǎng),任何IP網(wǎng)絡連通的地方均可進行監(jiān)控,真正實現(xiàn)了無限距離的遠程監(jiān)控。(2)采用IP組播技術(shù),節(jié)約了帶寬,減少了網(wǎng)絡阻塞,減少了對網(wǎng)絡的影響,同時真正實現(xiàn)無限距離遠程監(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,具有強大的控制、切換功能。(4)視頻壓縮采用國際上最先進的壓縮編碼標準MPEG-4,保證了視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和清晰度。(5)提供了硬件和軟件接口,能實現(xiàn)與MIS、消防報警、站端門禁、調(diào)試遙測等其他系統(tǒng)互聯(lián)。(6)實現(xiàn)了安防信號的一發(fā)兩收,即告警信號可以同時被2個主站端所接收,而且可以由告警信號直接觸發(fā)系統(tǒng)啟動錄像,記錄現(xiàn)場情況。(7)利用級別和權(quán)限控制實現(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、維護和查看。4系統(tǒng)應用情況中山供電局變電站遠程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)從2002年開始建設,首期工程先建立1個監(jiān)控中心3個圖像監(jiān)視點,實現(xiàn)對3個變電站圖像的實時監(jiān)視。在取得成功經(jīng)驗的基礎上,進行大面積的推廣,到2009年底已順利接入90座變電站、9個圖像監(jiān)視點。經(jīng)過建設過程中的不斷完善,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,適應遠方操作監(jiān)視、遠方巡視、保安監(jiān)視的需要,實現(xiàn)對全局管轄范圍內(nèi)變電站電氣設備的可視化監(jiān)控,2005年又投入巨資建設視頻傳輸網(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)的應用,實現(xiàn)了對變電站全天候的全面監(jiān)視,便于工作人員及時掌握、監(jiān)視變電站設備的運行情況,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,監(jiān)控員對開關和刀閘實施遠方分合操作時,以變電站遠程數(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備倒閘操作的效率,減少設備的停送電時間,也提高了調(diào)度管理的集成度,防止誤操作的發(fā)生,避免設備事故對操作者造成傷害。5監(jiān)視、監(jiān)聽變電站圖像遠程監(jiān)控系統(tǒng)的建設和應用,使調(diào)