数字视频监控系统在电力行业的应用

    前言

    随着计算机技术和多媒体技术的迅猛发展，视频监控技术也正蓬勃发展，在电力系统，对自动化技术提出了更高的要求，除了完成“遥控、遥调、遥测、遥信”外，越来越多的部门希望借助“遥视”这一新的手段来提高系统的监控水平。

    一、视频监控在变电站的作用

    1、实时监视 监控主控室控制屏的显示数据和仪表读数；对开关室内的设备运行情况进行监控；对一、二号主变压器和各主变风扇的运行情况进行监视；对电容器室进行监视；对大门口和主要的出入口进行监控；周界报警系统；室内报警系统；大门门禁系统；其他报警信息输入，如变压器油位和火警报警；环境监控系统，温度、湿度采集、空调机起停、瓦斯泄漏检测等。

    2、事故追忆在以往的变电站保护、监控系统中，故障录波是作为发生事故后进行事故追忆的手段。随着视频监视技术的发展，它也可以作为进行事故追忆的一种辅助手段，用于帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况，从而尽可能地发现事故发生的原因。

    3、现场操作指示变电站的各种操作要严格遵守操作规程，如果操作不当，将会对国家财产和人身安全造成极大的危害。但是变电站的各种操作比较繁琐，因此必须结合相应的保证措施，将误操作的可能性降低到最小。目前，一般都采用系统的“五防”闭锁结合，操作人员使用“五防”钥匙的方法来达到这一目的。在视频监视系统出现后，可以利用监视系统的远程实时监视功能，由调度中心的值班人员对远方变电站操作人员所进行的操作进行指导，如果发现不正确的操作，可以通过电话、手机及时提醒操作人员，从而确保操作的万无一失。另外，也可以发现一些在地面上不容易观察、发现的遗留工作物品，由于工作人员的疏忽，可能在施工的过程中，将一些使用的工具或者其他物品遗忘在工作现场，这些遗留物品在地面上是看不到的，这时可以利用高空的摄像机来发现它们，从而消除一些安全隐患。

    4、安全防范这里说的安全防范是指防火、防盗。在视频监视系统中，通过使用各种传感器，如烟感传感器、红外微波探头、门禁传感器等，利用分布在变电站各个角落的各种传感器，在收到报警信号时及时将报警信号传给调度中心，以做出相应处理。

    二、系统设计原则

    安全性：电力系统是一个对安全性要求特别高的特殊领域，在设计和施工中，我们严格按照电力系统的各项规章制度，在不影响电力系统一次设备运行和二次保护、监控系统运行的前提下，进行系统设计、施工。

    可靠性：所选用硬件均为成熟、稳定的产品，进行过严格的测试，能满足长时间连续稳定运行的要求。

    先进性：系统基于先进的软硬件构架和图像压缩标准，使系统升级、扩展更容易，图像传输速度更快。

    易用性：全部采用Microsoft Win32操纵平台（WindowsNT/98/2000），图形化界面，简洁直观，用户易学易用。

    开放性：通过模块化、层次化的设计，系统可方便地进行扩充，同时系统具有同其他电力自动化系统良好的接口。

    三、系统简介

    PV-400视频监控系统是一个包含当地视频监控和远程视频监控于一体的集成系统。其当地视频监控系统（视频采集站）可以独立成系统，并完成全部的系统功能，远程视频监控可以让工作人员在远方进行视频监视和控制。

    采集站是由当地视频采集终端、计算机网络连接设备、矩阵主机、多画面处理器、摄像头、报警输入/输出控制器、视频监控/图像传输/硬盘录像软件等组成，利用现有的计算机网络或电话公共网，实现站点之间与地调中心的图像/报警信息传输及远程监控。每个远程变电站的当地监控系统可组成一套独立的监控系统，既可实现本地监控、硬盘录像的全部功能，也可实现连网远程监控/远距离操作。正常情况下，可控制现场的摄像机、矩阵、报警等。若某站点发生报警时，该站点当地监控系统可自动进行数码录像，将报警图像录在机内硬盘或外接活动硬盘并自动将报警现场的图像及有关资料自动传输到指定的监控中心，且触发声光报警及电铃，联动启动相关设备。

    集控中心主站是由图像处理服务器，控制台计算机、计算机网络连接设备、远程监控/图像传输/硬盘录像软件等组成。同时还可以为分布在局域网上的其他计算机提供实时视频服务，也就是在MIS网上提供图像浏览功能。集控中心平时可手动/自动查询站点的现场图像，企业领导无论在何地均可通过手提电脑调出各个远端网点的监控图像，为企业管理提供方便。远程站点报警时，自动接通管理中心接收主机，将报警现场图像显示在屏幕上并提示值班人员处理，值班员在接收报警现场传来的报警图像后，可及时确定报警的性质，掌握报警现场的动态，大大提高安全程度及工作效率。另外，管理中心可通过通信网络调看远端现场的图像，检查基层站点的保安工作情况，及时消除不安全隐患，远程监控软件使管理中心值班人员对远端站点的控制宛如现场控制一样方便。调度中心可以通过网络管理多个集控站，从而实现对整个地区电网进行图像监控。它通过网络，不光可以实时浏览各个变电站的图像，还可以远程访问采集站和集控站的录像文件，并下载录像文件，还可以在地调中心进行录像。地调中心也可以通过网络控制各集控站以及各变电站、开闭所的各个摄像机等设备。

    本系统不仅能应用与电力系统，也可广泛应用于交通、银行、大型超市等部门。

    四、系统功能

    实时图像监视：在值班室的值班员可以实时地监视各个变电站、开闭所的图像，分布在变电站、开闭所的各个摄像机不停地将现场的情况传给值班员，只要摄像机布置合理，完全可以实现变电站、开闭所的无人值班。

    报警及报警联动：通过设置在现场的各种探头，监视现场的各种情况，当发生报警时，系统自动将相应的摄像机切换到监视器和计算机上，并控制相应的输出设备动作。另外，也可以接受保护或者当地监控系统的报警信息，并指定相应摄像机进行录像，以备进行事故调查。

    人工或自动布防/撤防：系统可以人工进行当地或远程布防/撤防，也可以事先确定布防/撤防策略，由系统按照制定的策略自动进行布防/撤防。也可以通过电子地图进行布防或者撤防。

    全天候监视（辅助灯光）：系统中所配的摄像器材能够满足全天候监视的需要，夜间可以使用射灯加摄像机或者使用红外夜视摄像机来进行监视，使视频监视不中断，为值班人员提供所需的画面。

    远程控制：云台/摄像机不仅可以在本地进行控制，还可以由值班员通过网络实行远程控制，以巡视变电站不同地点，不同区域，达到对整个变电站能够完全监视。用户管理：本系统将监视、控制权利划分为多种情况，按照用户的不同，将不同的权利组合赋给用户，并且对用户所进行的操作进行记录，以备日后查询。

    WEB浏览：用户可以通过网络来访问与之相连的视频图像服务器，也可以通过远程拨号来访问视频图像服务器得到用户想要的画面。这样不管用户在哪里，都可以提供访问视频图像服务器的方法，即使用户在家或者出差在外也可以浏览图像。

    字符叠加：用户可以在监视画面中叠加摄像机的名称以区分不同变电站或同一变电站中的不同摄像机，这样当变电站和摄像机数目较多时仍可以清楚知道所监控的每个摄像机。

    电子地图：可以通过电子地图对站内的监视区域进行显示，并可在电子地图上进行报警显示；分级电子地图，第一级是总的系统图，在其上可方便地寻找各变电站，点击变电站图标即可进入该站电子地图，第二级是各变电站的电子地图，具体显示变电站内摄像机和报警探头的位置。在电子地图上可设置各设备的参数，比如摄像机预置位，报警设置等。通过点击电子地图上的摄像机和报警设备，可以方便的切换到相应摄像机画面和设置相应报警设备的布防/撤防。

    系统工况图：通过工况图分级显示，用户可以查看在线设备工作情况，可以进行放大/缩小处理，可以选择显示的级别。用户可以通过工况图进行设备运行情况的自检。

    五、系统结构

    PV-400远程图像监控系统由采集端、集控中心、调度中心三级组成。

    采集端主要由视频采集终端、计算机网络连接设备、矩阵切换控制器、多画面处理器、摄像机、报警探头、报警解码器等组成，负责音视频信号和报警信号的采集和数字化，并利用现有的计算机网络实现站点之间与地调中心的图像/报警信息传输及远程监控，每个站点最大可接128路视频图像和128个报警输入，128路联动输出。

    集控中心站是由视频管理服务器、浏览器、计算机网络连接设备、远程监控和视频服务器软件等组成。同时还可以为分布在局域网上的其他计算机提供实时视频服务，也就是在MIS网上提供图像浏览功能。

    调度中心站可以通过网络管理多个集控中心站，能切换并控制至任何一个采集端的监控点现场，实施总体监控，从而实现对整个地区电网进行图像监控。它通过网络，不但可以实时浏览各个监控点现场的图像，还可以远程访问采集端和集控中心站的录像文件，并下载录像文件，还可以在调度中心进行录像。PV-400远程图像监控系统能适应不同的通讯网络，可以是以太网、E1、无线局域网或其他传输通道。目前，电力系统变电站与集控站之间的网络通讯通道主要为2M的E1通道，因此，针对变电站以2M E1－－以太网传输方式组成的网络视频监控，PV-400系统结构示意图可如图1所示：

    1、变电站采集端变电站采集端主要由以下设备组成：48路摄像机（可扩），根据需要选择一体化彩色摄像机（带镜头、支架）、球形摄像机（带室内、外球罩，支架）、一体化快球（带室内、外球罩）；32路报警探头（可扩），可以根据需要选择烟感探头、被动红外探头、红外对射探头、三鉴探头等类型；云台解码器，报警解码器；视频采集终端；VTU-100视频采集屏。变电站端配置示意图如图2所示：

    变电站设备连接示意图如图3所示：

    2、集控站集控站可由管理服务器(运行PanManager服务器软件)、监控终端（运行PanBrowser客户端软件）和各种网络设备（网桥、HUB）等组成。集控站内的PV-400视频管理服务器其起着对整个系统的管理和服务作用，包括系统配置，如摄像机、矩阵、报警探测器等设备的配置情况及编号或名称；也包括对监控终端和用户的管理，如操作权限、优先级等等；还可对系统事件，如用户登录和退出，布防和撤防，报警等等进行记录。集控站结构示意图如图4所示：

    3、调度中心调度中心主要由MIS网监控终端组成，通过集控中心的视频管理服务器的授权，MIS网内的用户可以完成采集端的所有功能，实现远程监控。MIS网内的用户可以通过PanBrowser客户端软件或IE浏览器来实现对下属站点的监控。调度中心结构示意图如图5所示：