變電站圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)的探討

摘 要：根據(jù)智能電網(wǎng)建設(shè)要求及變電站運(yùn)行特點(diǎn)，提出變電站自動化“四遙”以外新的“遙視”遠(yuǎn)程智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。

關(guān)鍵詞：變電站；圖像監(jiān)控；智能

中圖分類號：TM769 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0107-02

目前，隨著電力系統(tǒng)信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，依靠圖像監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，大部分變電站都可以實現(xiàn)無人值守。但現(xiàn)有變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)還只是用于防火防盜、安全保衛(wèi)、主控室內(nèi)場景監(jiān)控等，隨著變電站在線檢測系統(tǒng)的發(fā)展和智能變電站的建設(shè)，對圖像監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的要求。隨著調(diào)度監(jiān)控一體化建設(shè)的推進(jìn)，集中遠(yuǎn)控的時機(jī)已經(jīng)成熟，但對于就地設(shè)備的狀態(tài)（例如刀閘刀口位置情況）等重要信息還需要人工現(xiàn)場確認(rèn)，大大制約了變電站智能控制的發(fā)展，因此有必要對變電站運(yùn)行設(shè)備圖像智能監(jiān)控進(jìn)行研究，實現(xiàn)一、二次設(shè)備遠(yuǎn)程可視化操作控制，形成一體化的智能調(diào)度監(jiān)控體系。

加強(qiáng)變電站圖像智能監(jiān)控的設(shè)置和可視化智能監(jiān)控技術(shù)的研究可增強(qiáng)對就地設(shè)備狀態(tài)（例如刀閘刀口位置情況）的監(jiān)視，滿足大電網(wǎng)實時運(yùn)行控制的要求，實現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行信息的形象、直觀和集成展示；進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)多維度一體化的調(diào)度信息和實時數(shù)據(jù)的分布式共享；實現(xiàn)一、二次設(shè)備遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視，形成一體化的智能調(diào)度監(jiān)控體系，達(dá)到減員增效、縮短故障排除時間、提高供電可靠性、加速智能電網(wǎng)建設(shè)的目的。

1 圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)配置原則

變電站圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)在滿足原安防、保衛(wèi)、圖像監(jiān)控功能的同時，為適應(yīng)未來智能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的需要，其應(yīng)滿足以下要求：

①統(tǒng)一性。依據(jù)國際、國內(nèi)規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一規(guī)范建設(shè)、管理，確保整個系統(tǒng)的各種軟件、硬件達(dá)到服務(wù)的規(guī)范化和管理的高效性。

②開放性。圖像監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的通信接口，應(yīng)符合開放系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實現(xiàn)各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享。

③可擴(kuò)展性。軟、硬件平臺應(yīng)具有良好的可擴(kuò)展能力，能夠方便地進(jìn)行系統(tǒng)升級和更新，以適應(yīng)各種不同業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展。

④可靠性。具有較強(qiáng)的容錯、抗干擾能力和良好的恢復(fù)能力，主要設(shè)備應(yīng)采用雙機(jī)或鏡像備份工作方式，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2 圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)配置情況及相關(guān)模塊功能

圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)在變電站安裝的硬件主要包括：攝像機(jī)（網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)、模擬攝像機(jī)、軌道攝像機(jī)等）、多功能控制主機(jī)、視頻處理單元（網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)DVR）、視頻處理單元（網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)NVR）、多維可視監(jiān)控綜合主機(jī)、磁盤陣列、圖像智能分析服務(wù)器。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

①攝像機(jī)。滿足對變電站場所環(huán)境及主要設(shè)備（主變、開關(guān)、刀閘等）進(jìn)行監(jiān)控的要求，能在夜晚或光線極差的情況下清晰顯示監(jiān)控目標(biāo)的圖像。

②多功能控制主機(jī)。通過規(guī)約分析和直接采集變電站現(xiàn)場信號，監(jiān)控的信號包括遙測類、遙信類、遙控類。

③視頻處理單元（網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)DVR）。負(fù)責(zé)采集變電站所有模擬攝像機(jī)的音視頻信號。

④視頻處理單元（網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)NVR）。負(fù)責(zé)采集變電站所有網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的信號，進(jìn)行編解碼運(yùn)算后，把音頻信號存儲到磁盤陣列。

⑤多維可視監(jiān)控綜合主機(jī)。是系統(tǒng)的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)變電站站端與地區(qū)中心主站的通訊，獲取主站的控制指令，管理變電站站端各設(shè)備，把視頻數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等上傳到中心主站。

⑥磁盤陣列。負(fù)責(zé)存儲變電站攝像機(jī)的音視頻信息。

⑦圖像智能分析服務(wù)器。負(fù)責(zé)對變電站內(nèi)主要設(shè)備、儀表等進(jìn)行智能分析，并提供實時的智能分析結(jié)果。

3 圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置情況及要求

變電站站端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用10～100 Mb/s（10/100BASE）光/電接口接入監(jiān)控專網(wǎng)，不允許采用共享帶寬組網(wǎng)方式；變電站與中心主站至少保證10M以上的網(wǎng)絡(luò)帶寬（標(biāo)清模式監(jiān)控）或30 M以上的網(wǎng)絡(luò)帶寬（高清模式監(jiān)控）。

圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件按照大型分布式聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，采用分層的模塊化結(jié)構(gòu)，模塊之間的通信應(yīng)按規(guī)定接口進(jìn)行，運(yùn)行平臺采用Windows XP以上操作系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件主要包括以下14個模塊：巡視操作模塊、巡視路線設(shè)置模塊、錄像查詢模塊、日志查詢模塊、權(quán)限控制模塊、報警管理模塊、輔助控制模塊、SCADA接口模塊、網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)模塊、圖像智能分析模塊、變電站主要設(shè)備關(guān)聯(lián)性顯示模塊、變電站主要設(shè)備圖像巡視及人工報表模塊、變電站鳥巢自動巡視模塊、變電站主變壓器漏油監(jiān)測模塊。

系統(tǒng)軟件還應(yīng)滿足以下要求：能根據(jù)應(yīng)用需求支持集中處理模式和分布式處理；具有良好的開放性，以便于與其他應(yīng)用系統(tǒng)的連接；具有很好的可移植性，支持多種操作系統(tǒng)，并能移植到不同廠家的硬件平臺上運(yùn)行；能適應(yīng)多種大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；具備完善的、分級的操作/訪問權(quán)限控制機(jī)制，運(yùn)行安全可靠；具有數(shù)據(jù)備份及災(zāi)難恢復(fù)功能。

4 圖像智能監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

①信息實時上傳功能。主要包括：攝像頭預(yù)置位配置信息、現(xiàn)場實時圖像、圖像智能分析結(jié)果、與消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)的聯(lián)動等相關(guān)信息上傳。

②變電站內(nèi)動力環(huán)境數(shù)據(jù)采集、處理及實時上傳功能。通過報警采集模塊采集消防、安防報警信息，實現(xiàn)現(xiàn)場報警，同時把報警信息傳輸?shù)降貐^(qū)中心主站；通過溫濕度采集模塊采集變電站內(nèi)溫濕度測量值并上傳到地區(qū)中心主站。

③圖像智能分析功能。主要包括：對儀表的智能分析；刀閘開、閉狀態(tài)識別；開關(guān)（刀閘）翻牌器開、閉狀態(tài)識別；控制柜指示狀態(tài)識別；對開關(guān)、刀閘的整體智能分析及自動報警功能；對主變壓器的整體智能分析及自動報警功能。

④作業(yè)監(jiān)控和管理功能。通過智能分析技術(shù)系統(tǒng)可以自動判斷進(jìn)入某個區(qū)域的作業(yè)人數(shù)、進(jìn)入時間、離開時間、滯留時間等，并進(jìn)行自動錄像和事件保存，同時根據(jù)中心主站的調(diào)用指令將智能分析結(jié)果上傳。

⑤對主要設(shè)備或區(qū)域設(shè)置禁區(qū)。可以對變電站的主要設(shè)備或區(qū)域設(shè)置禁區(qū)，當(dāng)有人進(jìn)入禁區(qū)時，系統(tǒng)自動報警并將報警信息上傳中心主站。

⑥網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)功能。當(dāng)變電站的圖像信息被一個或多個用戶調(diào)用時，系統(tǒng)根據(jù)實時可被利用的帶寬、用戶的級別、調(diào)用圖像重要程度等判斷上傳圖像的格式。

5 結(jié) 語

該系統(tǒng)整合、完善了計算機(jī)監(jiān)控、在線監(jiān)測、智能輔助控制等系統(tǒng)，實現(xiàn)對電網(wǎng)的全局在線遠(yuǎn)程跟蹤、自動智能告警、分析決策、綜合預(yù)警、遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)，為實現(xiàn)變電站一、二次設(shè)備遠(yuǎn)程可視化操作控制，形成一體化的智能調(diào)度監(jiān)控體系提供了必要條件，更好地確保了電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠、靈活協(xié)調(diào)、優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

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