數(shù)字閉路電視系統(tǒng)在日照電廠二期中的應(yīng)用

張苗苗

（國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100094）

0 引言

閉路電視系統(tǒng)能為機(jī)組監(jiān)控提供實(shí)時(shí)、直觀的畫(huà)面，真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表的運(yùn)行情況；還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)惡劣環(huán)境區(qū)域的監(jiān)視，并能提供歷史分析資料，提高了現(xiàn)代化電廠的管理效率和自動(dòng)化水平[1-2]。華能日照電廠二期擴(kuò)建2臺(tái)680 MW國(guó)產(chǎn)超臨界燃煤機(jī)組（#3和#4機(jī)組），全廠閉路電視系統(tǒng)由合肥金星機(jī)電科技發(fā)展有限公司供貨。

1 數(shù)字閉路電視的監(jiān)控方式

全廠閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)178個(gè)監(jiān)視點(diǎn)，共設(shè)6個(gè)監(jiān)控站，分別為集中控制室（主監(jiān)控站）、二期脫硫系統(tǒng)、化水控制室、干除灰控制室、保安室、輸煤控制室（不在本文涉及范圍內(nèi)）。并預(yù)留2個(gè)完備的廠級(jí)監(jiān)控站接口。對(duì)于廠級(jí)監(jiān)控站，利用電廠MIS系統(tǒng)所配備的監(jiān)視終端實(shí)現(xiàn)監(jiān)視機(jī)組及廠區(qū)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的所有監(jiān)視點(diǎn)。

2 數(shù)字閉路電視系統(tǒng)的組成

閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)由前端設(shè)備、中心控制設(shè)備、傳輸設(shè)備、電源設(shè)備等部分組成[3]。

2.1 前端設(shè)備

前端設(shè)備主要包括攝像機(jī)及鏡頭（電動(dòng)變焦）、解碼器、電動(dòng)云臺(tái)、攝像機(jī)防護(hù)罩、支架等。

本工程攝像頭主要分為4種：

1）一體化高速球（含彩轉(zhuǎn)黑變焦攝像機(jī)和一體化高速球形云臺(tái)）。自動(dòng)聚焦，手動(dòng)優(yōu)先；自動(dòng)光圈，手動(dòng)優(yōu)先內(nèi)置功能選單，攝像機(jī)、云臺(tái)功能可設(shè)置；內(nèi)置多協(xié)議解碼器；便于安裝，電氣連接快而簡(jiǎn)便。一體化高速球采用美國(guó)動(dòng)力盈科產(chǎn)品。

2）防爆一體化彩色高速攝像機(jī)（含彩轉(zhuǎn)黑變焦攝像機(jī)）。將隔爆攝像儀、隔爆云臺(tái)、隔爆解碼器集成為一體。防爆云臺(tái)采用盛和產(chǎn)品。云臺(tái)、護(hù)罩的本體、外殼和支架等均為不銹鋼。

3）一體化高速云臺(tái)攝像機(jī)（含彩轉(zhuǎn)黑變焦攝像機(jī)）。云臺(tái)與護(hù)罩一體化連接，全饋通設(shè)計(jì)，無(wú)暴露電纜，云臺(tái)護(hù)罩內(nèi)集成一體化多協(xié)議解碼器。室內(nèi)外防護(hù)罩均選用鋁合金防護(hù)罩，具有全密封、免維護(hù)的特點(diǎn)，可直接用水沖洗；室外安裝的全天候防護(hù)罩有加熱恒溫器、風(fēng)扇、雨刷器及其控制器。電動(dòng)云臺(tái)采用JEC J2320W產(chǎn)品。

4）固定槍型彩色攝像機(jī)（含彩轉(zhuǎn)黑變焦攝像機(jī)）。采用松下一體化彩色自動(dòng)轉(zhuǎn)黑白攝像機(jī)，具有22倍光學(xué)變焦+10倍電子變焦鏡頭。

2.2 中心控制設(shè)備

中心控制設(shè)備主要包括數(shù)字主機(jī)、LCD顯示器、操作切換設(shè)備等。

1）數(shù)字視頻主機(jī)可實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的采集、數(shù)字存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?。采用先進(jìn)的H.264（MPEG-4/part10）視頻壓縮算法，監(jiān)視畫(huà)面實(shí)時(shí)、清晰，網(wǎng)絡(luò)傳輸無(wú)嚴(yán)重延遲、滯后，畫(huà)面無(wú)馬賽克現(xiàn)象。視頻圖像的采集、顯示、控制、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)雀鞑糠志捎脭?shù)字方式。

2）對(duì)于集中控制室的主監(jiān)控站，設(shè)置8臺(tái)42 in LCD顯示器和操作切換設(shè)備。#3機(jī)組、#4機(jī)組分別設(shè)1臺(tái)42 in LCD顯示器，用于顯示#3、#4機(jī)組區(qū)域。公用系統(tǒng)設(shè)2臺(tái)42 in LCD顯示器，用于顯示機(jī)組公用區(qū)域、輔助車(chē)間區(qū)域。另外每臺(tái)單元機(jī)組配置2臺(tái)42 in LCD顯示器，分別用于顯示爐膛火焰（包括等離子點(diǎn)火）和鍋爐干排渣機(jī)大渣情況。對(duì)于干除灰區(qū)域、水處理區(qū)域、保安區(qū)域、二期脫硫區(qū)域監(jiān)控站，分別采用1臺(tái)21 in彩色LCD顯示器和操作切換設(shè)備。

此外集控室配備3臺(tái)終端客戶機(jī)（只設(shè)鍵盤(pán)/鼠標(biāo)，不設(shè)監(jiān)視器），分別用于控制、調(diào)整#3機(jī)組、#4機(jī)組及公用系統(tǒng)閉路電視系統(tǒng)，布置在操作員操作臺(tái)上。

工程師站配備1臺(tái)（含工業(yè)主機(jī)）監(jiān)視器，選用21 in液晶顯示器（LCD），布置在工程師站上，用于系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)試等，并作為集中管理終端。

2.3 傳輸設(shè)備

傳輸設(shè)備主要包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、光纖、同軸電纜、控制線纜及電源線纜等。

主網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和子網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用進(jìn)口美國(guó)科動(dòng)系列產(chǎn)品,主干網(wǎng)提供1臺(tái)16個(gè)10/100 Mbit/s電口+6個(gè)100 Mbit/s+2個(gè)100 Mbit/s光口光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，分支網(wǎng)提供4臺(tái)3個(gè)10/100 Mbit/s電口+2個(gè)100 Mbit/s光口光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

所有信號(hào)傳輸應(yīng)充分考慮圖像遠(yuǎn)距離傳輸?shù)乃p和抗干擾問(wèn)題，本系統(tǒng)有50個(gè)監(jiān)視點(diǎn)圖像信號(hào)傳輸采用光纖傳輸，其他監(jiān)視點(diǎn)采用視頻平衡傳輸電纜保證圖像品質(zhì)。采用光纖傳輸?shù)谋O(jiān)視點(diǎn)主要分布在主變壓器、高壓廠變、啟備變壓器、柴油機(jī)室、升壓站和輔助車(chē)間及保安系統(tǒng)。所用光端機(jī)采用博康（BOCOM）公司的產(chǎn)品，其中定焦監(jiān)視點(diǎn)選用單路視頻光端機(jī)，變焦監(jiān)視點(diǎn)選用單路視頻帶反向信號(hào)光端機(jī)。

2.4 電源設(shè)備

就地設(shè)置電源分配接線盒，為每個(gè)攝像機(jī)提供電源。

3 監(jiān)視區(qū)域的劃分和具體監(jiān)視數(shù)量

閉路電視系統(tǒng)主要是用來(lái)監(jiān)視重要的現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域和無(wú)人值守區(qū)域。本工程分為8個(gè)區(qū)域：#3機(jī)組區(qū)域、#4機(jī)組區(qū)域、2臺(tái)機(jī)組公用區(qū)域、水處理區(qū)域、干除灰區(qū)域、輸煤區(qū)域、脫硫系統(tǒng)區(qū)域和保安區(qū)域。

1）#3機(jī)組區(qū)域：?jiǎn)?dòng)循環(huán)泵區(qū)域（1臺(tái)固定槍型）；爐底干排渣機(jī)區(qū)域（3臺(tái)固定槍型）；爐頂集管聯(lián)箱（1臺(tái)一體化高速）；空氣預(yù)熱器區(qū)域（2臺(tái)一體化高速）；引風(fēng)機(jī)區(qū)域（2臺(tái)一體化高速）；送風(fēng)機(jī)區(qū)域（2臺(tái)一體化高速）；一次風(fēng)機(jī)區(qū)域（2臺(tái)一體化高速）；磨煤機(jī)區(qū)域（3臺(tái)防爆一體化高速）；燃燒器區(qū)域（12臺(tái)防爆一體化高速）；給煤機(jī)區(qū)域（2臺(tái)一體化高速）；鍋爐安全閥區(qū)域（1臺(tái)一體化高速）；汽輪發(fā)電機(jī)13.7 m平臺(tái)（2臺(tái)一體化高速）；汽輪機(jī)6.9 m平臺(tái)（2臺(tái)一體化高速）；汽機(jī)潤(rùn)滑油區(qū)域（2臺(tái)防爆一體化高速）；發(fā)電機(jī)密封油區(qū)域（1臺(tái)防爆一體化高速）；小機(jī)潤(rùn)滑油區(qū)域（1臺(tái)防爆一體化高速）；電動(dòng)給水泵（1臺(tái)固定槍型）；汽動(dòng)給水泵（2臺(tái)一體化高速）；凝結(jié)水泵（1臺(tái)一體化高速）；真空泵（1臺(tái)一體化高速）；除氧器（1臺(tái)一體化高速）；凝汽器（1臺(tái)一體化高速）；高壓加熱器（1臺(tái)一體化高速）；低壓加熱器（1臺(tái)一體化高速）；輔汽聯(lián)箱（1臺(tái)一體化高速）；電子設(shè)備間（2臺(tái)高速球機(jī)）。單元機(jī)組共51個(gè)監(jiān)視點(diǎn)。

2）#4機(jī)組區(qū)域：同#3機(jī)組區(qū)域。

3）2臺(tái)機(jī)組公用系統(tǒng)：集控室（1臺(tái)高速球機(jī)）；電氣保護(hù)室（2臺(tái)一體化高速）；電纜夾層及母線區(qū)（4臺(tái)一體化高速）；凝結(jié)水精處理（3臺(tái)一體化高速）；6 kV配電間（2臺(tái)一體化高速）；直流配電間（1臺(tái)一體化高速）；蓄電池室（2臺(tái)防爆一體化高速）；主變壓器（2臺(tái)一體化高速）；高壓廠變（2臺(tái)一體化高速）；啟備變壓器（1臺(tái)一體化高速）；柴油機(jī)室（2臺(tái)一體化高速）；升壓站（4臺(tái)高速球機(jī)）；煙囪（1臺(tái)高速球機(jī)）；空調(diào)機(jī)房（2臺(tái)一體化高速）；空壓機(jī)房（2臺(tái)一體化高速）。2臺(tái)機(jī)組公用區(qū)域共31個(gè)監(jiān)視點(diǎn)。

4）水處理區(qū)域：化學(xué)水處理（1臺(tái)高速球機(jī)+3臺(tái)一體化高速）；循環(huán)水泵房（3臺(tái)一體化高速）；循環(huán)水處理（2臺(tái)一體化高速）；工業(yè)廢水處理（3臺(tái)一體化高速）；綜合水泵房（1臺(tái)一體化高速）。共13個(gè)監(jiān)視點(diǎn)。

5）除灰區(qū)域：干除灰（1臺(tái)高速球機(jī)+5臺(tái)一體化高速）；電除塵區(qū)域（4臺(tái)一體化高速）。共10個(gè)監(jiān)視點(diǎn)。

6）脫硫區(qū)域：輸煤脫硫控制樓（10臺(tái)一體化高速）；曝氣池（1臺(tái)一體化高速）；曝氣風(fēng)機(jī)房（1臺(tái)一體化高速）；吸收塔區(qū)域（2臺(tái)一體化高速）。共14個(gè)監(jiān)視點(diǎn)。

7）輸煤區(qū)域：不在本文范圍內(nèi)，主交換機(jī)預(yù)留與其的通信接口。

8）保安區(qū)域：廠大門(mén)，辦公樓，物資倉(cāng)庫(kù)等共8臺(tái)一體化高速攝像機(jī)。

其中，#3機(jī)組、#4機(jī)組、2臺(tái)機(jī)組公用區(qū)域組成集控區(qū)域主網(wǎng)，其他區(qū)域各成子網(wǎng)。整個(gè)閉路電視系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

4 數(shù)字閉路電視系統(tǒng)的功能和優(yōu)點(diǎn)

4.1 功能

1）用戶權(quán)限管理。采用集中管理模式，統(tǒng)一管理設(shè)置參數(shù)、權(quán)限等。系統(tǒng)將多級(jí)用戶分為系統(tǒng)管理員、系統(tǒng)操作員、一般用戶。

2）顯示功能。圖像為中文界面；可實(shí)時(shí)顯示活動(dòng)圖像；支持1，4，9，16組合畫(huà)面顯示；支持單畫(huà)面、多畫(huà)面輪巡顯示（其輪巡組合可手動(dòng)配置）；圖像的飽和度、色度、亮度、灰度、對(duì)比度均可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整；可實(shí)時(shí)在線顯示攝像機(jī)所在區(qū)域和硬盤(pán)剩余空間的功能。

3）錄像功能。支持4種錄像方式：定時(shí)、手動(dòng)、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、視頻移動(dòng)偵測(cè)；錄像質(zhì)量多級(jí)可調(diào)；支持錄像文件按時(shí)間分割；支持多硬盤(pán)、線性錄像和循環(huán)錄像方式。

4）檢索回放功能。提供多種錄像文件檢索和組合檢索方式；支持錄像回放；支持錄像回放抓拍；可對(duì)錄像文件進(jìn)行快、慢放和回放抓拍，來(lái)對(duì)一些重要事件進(jìn)行取證。

5）告警功能。具有故障報(bào)警功能；具有與保安監(jiān)控聯(lián)動(dòng)功能并能提供告警聲光提示。

6）控制功能?？梢钥刂聘黝愒婆_(tái)和高速球機(jī)，并可支持多路控制輸出。

7）網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)，支持TCP/IP協(xié)議；支持客戶端同步播放單路或多路視頻影像；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供ISDN，PSTN，DDN，SDN等多種傳輸方式。

8）其他功能。操作日志記錄包括操作員、時(shí)間、內(nèi)容等詳細(xì)操作記錄。

4.2 優(yōu)點(diǎn)

1）強(qiáng)大的擴(kuò)容能力。由于系統(tǒng)為分布式結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)資源允許的情況下，可以通過(guò)增加其網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的數(shù)量來(lái)擴(kuò)充系統(tǒng)的容量。

2）電耗低，效率高。系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，更充分的利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，提高管理水平和工作效率，節(jié)省大量的人力物力。

3）可靠性高。圖像信息采集、處理以及數(shù)據(jù)的傳輸，前端設(shè)備的控制等，全部由系統(tǒng)主控設(shè)備實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步提高了可靠性[4]。

4）系統(tǒng)設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于故障排除和替換。

5）集成化管理。系統(tǒng)可以通過(guò)軟件或硬件方式與其他智能化管理系統(tǒng)集成在一起，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)遙控等智能化的功能。

6）通過(guò)在客戶終端上安裝客戶端軟件或直接通過(guò)IE瀏覽方式，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠圖像的監(jiān)控。

7）遠(yuǎn)程瀏覽?？赏ㄟ^(guò)廣域網(wǎng)，通過(guò)IE進(jìn)行圖像的異地遠(yuǎn)程監(jiān)控，也就是說(shuō)在國(guó)內(nèi)外任何地方都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的圖像進(jìn)行監(jiān)控。

8）自動(dòng)運(yùn)行特性。具有網(wǎng)絡(luò)中斷后自動(dòng)恢復(fù)功能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。

5 小結(jié)

數(shù)字閉路電視系統(tǒng)現(xiàn)已被各火電廠廣泛采用。在實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，應(yīng)該充分考慮電廠的要求和需求，既要避免大而全的局面，又要滿足電廠運(yùn)行的需要[5-6]。設(shè)計(jì)者必須充分考慮監(jiān)控對(duì)象的特點(diǎn)和周?chē)沫h(huán)境因素，盡最大努力使系統(tǒng)配置的性價(jià)比達(dá)到最高。

[1]華東六省一市電機(jī)工程（電力）學(xué)會(huì).熱工自動(dòng)化[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006：284-294.

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[4]王斌，樓穎稚，張肖寧.視頻監(jiān)控的發(fā)展及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信，2004（11）：57-59.

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