廣東電網公司機房

動力環境監控項目

解決方案

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關于廣東電網公司機房動力環境監控項目解決方案

1.系統概述

隨著中國電力事業的大發展，無人值守變電站大量的建設，無人值

守變電站由于分布區域廣數量多，其設備安全保障、運行維護，需要大

量的人力、時間、資金，運維人員與管理中心缺乏及時的信息溝通和

協調、往往造成運維不及時等眾多的弊端，不能實現無人變電站的安

全、高效、運行維護成本低的目標。

監控系統興起于90年代,原先是對一些專用設備,如配電、電源進

行監控。隨著計算機、控制、通信技術的發展，監控系統逐漸演變成

集視頻監視、遠程控制、安全防范及室內環境檢測于一體的綜合管理

系統。采用現代化的集中監控系統，能夠提高維護的及時性和準確性,

實現無人值守，節省運行費用，提高維護水平，保證被監控對象的運行正

常，達到提高效率、臧員增效的口的。變電站環境監控系統是對分布在

各地的變電站現場聲音、圖像、溫濕度、空調、燈光、出入口、消

防、蓄電池、高低玉配電等多種設備和環境的各種參數、圖像、聲

音等進行遙測、遙信、遙調和遙控，實時監測其運行參數，診斷和處理

故障，記錄和分析相關數據，從而實現變電站無人值守的目的。對變電

站進行集中監控、集中維護和集中管理，最終實現省、市、縣三級監

控網絡。

2.設計原則

根據變電站監控的特點，我們依照國家、行業相關規范進行設計,

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主要考慮穩定性、實用性、擴展性三個方面的內容。

1）穩定性

監控系統在變電站現代化的管理過程中占據了重要的地位，因此系

統的安全穩定性非常重要，我們在方案設計階段應該充分考慮這一系統

要求，經過選購成熟穩定的監控產品、各配套設備，嚴格規范的施工過

程和科學的管理體系來對整個系統的穩定性進行保證。

2）實用性

一般的工作人員對于技防產品、計算機都不太熟悉,許多企業的安

防監控系統使用率低，在建立后就沒有發揮出應有的作用，這與系統的

操作復雜、不便使用有很大的關系。我們在采用高科技手段,進行智能

化設計的同時還要盡量減少系統操作的復雜性，軟件使用界面友好，達

到智能化控制,減少人為操作帶來的失誤。

同時一個系統的易維護性是系統的一項非常重要的指標，對于一個

較大的系統，統一的規劃，結構化的設計，設備、器材、軟件盡可能統

一采購，統一管理，選擇合格的供應廠家是保證系統易維護性的關鍵。

系統用設備都選擇工業級產品，采用嵌入式設備，減少故障點，避免復雜

的設備組裝和軟件設置,便于維護。

安防監控系統需要利用現有的計算機網絡平臺，使監控系統能夠經

過網絡進行遠程分控功能,充分發揮計算機網絡的基礎平臺作用。

3）擴展性

監控系統需求也有可能逐步完善，這就要求系統的設計要留有充分

的可擴展余地，在需要對系統進行擴充或升級時能夠方便地完成，盡量

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管理,

變電站監控系統的具體需求、技術要求,方案設計時充分考志到用

戶的實際情況、變可站的特點，結合當今監控系統的新技術、新趨勢

和當前監控領域的實際情況，設計整個監控系統采用多級管理的結構,

分別由集中監控中心、區域監控中心、現場監控單元以及監控模塊組

成。在系統設計中充分考慮其系統的穩定性、通用性、可靠性、兼容

性、系統中所有設備的性價比、及其系統以后擴展、擴充需要，能方

便地納入系統監控體系。系統能夠分部實施,根據情況建設集中區域監

控中心或集中監控中心。

變電站前端由視頻監視、遠程控制、安全防范、消防檢測、環

境檢測、門禁控制、紅外測溫和設備監測8個子系統組成，經過現場

監控單元是變電站前端的核心,現場監控單元能夠經過RS485、TCP/IP

與各個子系統連接，對各種數據進行匯集，處理成數字信號，經過現場監

控單元的統一平臺軟件系統將不同廠家、不同協議、不同型號的產品

進行整合，形成標準的數據接口，以網絡傳輸的方式將變電站的各種數

據傳輸到上級監控中心。

由于在變電站前端使用了統一平臺軟件系統，因此后端各級監控中

心設備能夠脫離前端設備型號的束縛，不必考慮設備的兼容性。在監控

中心服務器招各變電站現場監控單元的數據集中存儲在數據庫中，監控

中心具有集中監測、控制管理、數據存儲、報表打印及遠程傳輸等功

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能，并滿足在以后將更多的變電站監控納入本系統中，具有極高的更擴

展性Q

3.2.方案設計中心思想一分布式集散控制

本系統基于分布式集散控制系統原理,組成區域監控中心、現場監

控單元和監控模塊。各區域監控中心均可自主獨立運行,實現無人值守,

配置監控工作站計算機進行各變電站的監控，區域監控中心經過現有的

任何網絡方式與集中監控中心進行數據交互；區域監控中心經過同樣的

通訊方式與其所屬的一個或多個現場監控單元進行數據交互通訊，確保

整個監控系統運行的安全、可靠和被監控設備故障的及時告警。

現場監控單元和監控模塊由一臺高性能工控機與一系列的采控模

塊、協議轉換單元、各種傳感器及相應的控制執行單元組成，其中各

個監控單元都具有智能的數據處理和控制功能，為了保證系統的穩定性,

現場各子系統的榨制設備、監摔模塊都采用嵌入式設備.它與現場監抨

單元的通訊采用RS485控制總線或TCP/IP協議，全面確保通訊正常、

安全可靠。

集中監控中心經過現有的電力網，與區域監控中心進行雙向數據通

信,通信方式采用現有的網絡傳輸方式,符合通信數據規范。

區域監控中心既可獨立運行（管理服務器與現場監控單元通信，獲

取前端數據，并可發送控制命令，操作人員經過監控工作站計算機進行

日常監控），也能夠向上與集中監控中心傳輸數據。

各種測量目標的傳感信號接入相應的采集模塊中，而且定時快速采

集和執行相應的數據處理或控制操作，再把處理結果和告警信息專送到

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上級監控中心的服務器。

整個監控系統以網絡為傳輸通道，統一采用TCP/IP協議，監控中心

與下屬的各個機房能夠采用現有的2M或10/100M通訊鏈路進行連接,

服務器接收由各個變電站現場監控單元傳送上來的所有數據、告警信

息，操作人員經過監控工作站計算機向現場監控單元發送一系列的控制

指令。

系統為Client/Server結構，同時支持Browser/Server結構，可與其它

網絡應用系統平穩連接，系統具有可兼容性、可擴展性、可穩定性等

多種特點，也能夠經過TCP/IP、DDN、PSTN等網絡實現遠程監控。

系統能夠劃分若干監控區域，每個監控區域都能夠脫離集中監控中

心獨立工作,進行無人值守的監控。

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3.3.系統原理圖

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3.4.機房監控前端

每個機房采用1臺現場監控單元（高性能工控機）,具有多路視頻輸

入接口，多路數據接口，與各子系統數據采集模塊、監控模塊采用485

總線、TCP/IP協議連接。

3.4.1.視頻采集

由攝像機傳入視頻信號,經過視頻線,連接到視頻采集卡，視頻采集

卡安裝與現場監控單元內，由視頻處理芯片實時壓縮數據，,仔壓縮后的

數據存為錄像文件，同時向監控中心傳送壓縮后的視頻流。

每個塊視頻卡可同時采集16路攝像機視頻信號，視頻壓縮采用

MEGP4/H.264壓縮算法，由采集卡硬件壓縮，視頻壓縮不影響其它數據

的采集。

畫面分辨率達到D1（720X576）,每秒實時25幀。變電站本地錄像的

同時還能夠在區域監控中心和集中監控中心錄像，可經過網絡遠程回

放。

系統可設定全天實時錄像、按時錄像、報警觸發錄像和手動控制

錄像等多種錄像控制方式。

3.4.2.透明通道采集

有些電力屏柜、UPS等設備能夠提供通信協議,能夠經過設備自帶

的串口，直接接入現場監控單元的串口中，在監控中心管理服務器對指

定設備的通信協議進行解析，用戶能夠遠程監控設備工作情況。主要用

于處理協議簡單、不具備對話功能的設備如開關電源屏、UPS等，如

果現場單元為其它串口類型（如RS232）,則需在設備端加裝RS232-

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RS485轉換器。

3.43數據采集模塊

現場監控單元與遠程控制、安全防范、消防檢測、環境檢測、

門禁控制、紅外測溫和設備監測之間經過數據采集模塊進行通信,模擬

量（如測量電壓、溫麥、濕度）經過模擬量采集模塊接入,開關量（遙信

量）經過開關量采集模塊接入,采集模塊經過RS485總線串接,然后經過

串口接入現場監控單元，再由網絡與傳送到區域監控中心服務器。

4.視頻監視

4.1.概述

變電站監控系統主要對全站主要電氣設備、安裝地點及周邊環境

進行全天候的圖像監視，滿足生產運行對安全、巡視的要求。

1）設備監視

系統利用安裝在監視目標區域的攝像機、對變電站內豐設備講行全

方位布防監視。如:監視變電站內重要儀器儀表讀數、開關狀態。

監視變電站內變壓器、斷路器、電容器、電抗器等重要運行設備

的外觀狀態。

輔助監視變電站內CT、PT、避雷器和瓷絕緣子等高壓設備的外

觀狀態。

輔助監視變電站內其它充油設備、易燃設備的外觀狀態。

2）環境監視

監視變電站站內人員及現場情況，如進出變電站、主控樓、設備

區的人員、車輛，及時全面了解變電站的情況。

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4.2.具體實現

視頻監視系統的核心設備是數字視頻處理單元，現場監控單元安裝

視頻采集卡作為前端數字視頻處理單元，它能夠接顯示器、鍵盤，便于

日常使用，同時便于與2M或100M網絡的連接，與上級管理中心聯網。

今后后還能夠增加視頻處理單元的數量以支持更多的監控點接入。

變電站前端由”前端采集設備+傳輸+視頻處理單元”共同組成

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的一套數字化圖像監控系統。近距離的攝像機經過同軸電纜將視頻、

控制信號直接傳輸至主控室，遠距離的經過視頻雙絞線或光纖傳輸。所

有設備的視頻、控制信號均接入視頻處理單元,實現監控點圖像信息的

存儲、顯示、回放、控制和網絡傳輸。在變電站內能夠經過控制面

板、遙控器對云臺的上、下、左、右的動作進行控制及對鏡頭進行

調焦變倍、預置的操作。

當新的變電站需納入系統時，以積木方式擴充，系統能確保未來多

個變電站的擴展能力。

4.3.功能特點

本系統主要采用當前一流的網絡技術和視頻監控技術，在變電站監

控工程方面達到國內領先水平。基于我們對變電站圖像監控系統的理

解與長期的設計施工經驗，我公司設計的系統采用了許多我公司獨特的

技術

4.3.1.實時圖像監視

從站端壓縮編碼到監控中心端解壓回顯，中間過程不再有其它任何

形式的壓縮編碼,減少壓縮損失，圖像分辨率達到D1效果（720X576）確

保圖像質量。監控中心能夠采用監控終端進行硬件解壓，或采用普通配

置電腦軟解壓，不需要額外硬件，只要安裝網絡監控客戶端軟件即可在

顯示器上實現單畫面、多畫面（根據工作站的配置可實現4、9、16）

顯示，能夠很輕松的實現4~16個變電站圖像同時顯示，基本能夠滿足

對轄區內所有變電站的監控。系統內中心管理服務器與監控終端之間,

中心管理服務器與前端數字視頻處理單元能夠經過TCP/IP、UDP或者

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組播方式（確保系統對網絡資源的最低占用）三種方式連接,具有很強的

網絡適應性。

全中文操作界面操作直觀、簡便。圖像窗口能夠任意放大縮小或

移動位置。以樹狀形式顯示各種操作設備，包括槍機、球形機預置位

等。多畫面分割和視頻拖放，具備多畫面監視功能、具白VGA屁示器

輸出接口，用戶能夠將畫面分割為單畫面,4畫面,6畫面，8畫面,9畫面,

10ifflj面，16曲面。

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4畫面16畫面全屏

監控圖像視覺效果控制：用戶能夠在瀏覽監控畫面時，單獨對某一

路的畫面進行調節，包括亮度，對比度，飽和度以及色度。以求達到最佳

的畫面視覺效果。

拍照功能：瀏覽畫面的時候能夠對畫面進行拍照操作，拍好的圖片

將自動轉為JGP格式,保存在硬盤上，供您陌時瀏覽；

視頻設置功能強大：提供能夠針對每一路視頻的設置面板，用戶能

夠根據需要調節畫面碼流，畫面傳輸幀率，設置畫面動態偵測參數，畫面

錄像參數，提供日期時間和漢字疊加功能。

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4.3.2.控制功能

操作人員能對任一攝像機進行控制，實現對攝像機視角、方位、

焦距調整；對于帶預置位云臺，操作人員能直接進行云臺的預置和操作,

光圈為自動調整；

具自可控制設備的機械保護措施，在控制云臺等設備時，系統具自

定時功能，即設備在運行后，應在設定的時間內自動停止，以防止人為的

忘記關閉動作,以保護機械結構；

保證控制的唯一性，同一時刻只允許一個操作人員控制同一浸制對

象；

具備標準的RS232和RS485接口，支持市面上主流的RS485云臺

鏡頭控制器、快球、矩陣協議,具有很強的兼容性。

遠程控制監控設備：經過鍵盤、鼠標，甚至監控畫面來控制前端攝

像機上下左右轉動,打開照明燈等其它輔助設備。操作既方便又靈活。

4.3.3.多路實時流媒體轉發

國內大多數遙視系統采用編解碼模式設計，即前端采用音視頻編碼

服務器、后端采用音視頻解碼服務器還原為模擬信號,然后經過數字音

視頻處理主機接入監控，這種方式投資成本高，錄像經過二次壓縮處理,

畫質保真度低。本系統采用流媒體轉發，監控終端解碼直接上大屏幕,

減少了中間環節，錄像保真度好，同時也節約了投資，有效克服了前端網

絡帶寬瓶頸。經過在監控中心架設轉發服務器，充分利用監控中心交換

機的背板帶寬和包轉發能力，網絡上的監控客戶端從轉發服務器獲取流

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媒體數據并實時解碼顯示。系統能夠采用流媒體轉發服務軟件進行多

任務、多線程模式的穩定平滑地轉發多路流媒體信息。

系統支持多種前端數字視頻處理單元的視頻流轉發，包括本公司的

NV4000系列硬盤錄像機、N4000網絡視頻服務器、海康DS系列嵌入

式硬盤錄像機、金鵬硬盤錄像機等。軟件系統采用模塊化設計,支持的

數字視頻處理單元種類能夠進行擴充。

4.3.4.WEB瀏覽

支持經過在網頁中嵌入ActiveX控件實現WEB瀏覽功能，客戶端

可直接瀏覽服務端的網頁,下載經過簽名的ActiveX控件,實現流媒體播

放。控件支持不但僅是簡單的看圖像，還提供了4個流媒體通道詵擇、

云鏡控制、拍滕、錄像功能。

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4.3.5.聯動接口

系統設計開發了中間接口軟件，經過采用中間件接口技術，系統實

現了多媒體監控系統與SCADA系統接口。

1）監控員在綜自SCADA系統中沅程操作變電站設備時，在操作前

可根據操作票、工作票內容使用多媒體監控系統對現場被操作設備、

現場環境觀察，了解相應的設備運行狀態。操作完成后，有重要的開關

狀態變化時，多媒體監視系統可聯動相應攝像機畫面給監控員作為遙視

參考。

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