智能電網(wǎng)視頻監(jiān)控解決方案

■ 高貝

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控正逐漸成為建設(shè)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的新手段。未來的電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)將形成以實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控為核心，建立一套相對(duì)較完整的電力生產(chǎn)巡視、檢修、操作的實(shí)時(shí)監(jiān)管業(yè)務(wù)流程，并以電子預(yù)案為核心，建立一套完善的針對(duì)電力生產(chǎn)突發(fā)事件的應(yīng)急處置流程。

電力供應(yīng)問題一直都是國家重點(diǎn)關(guān)注的戰(zhàn)略問題，電力行業(yè)的建設(shè)與發(fā)展亦是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容與保障。智能電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分，它的安全高效運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)乃至民生的穩(wěn)定和安全，所以智能電網(wǎng)的安全防范解決方案亦有著舉足輕重的作用。

隨著電力系統(tǒng)信息化建設(shè)的不斷深入，基于SDH、PDH、微波等傳輸方式的電力專用通信網(wǎng)已經(jīng)逐步建立起來，其為安防系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用創(chuàng)造了良好的前提條件。其中，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控正逐漸成為建設(shè)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的新手段。

在電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)變電站的監(jiān)控是最重要的部分。采用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的遙控、遙測(cè)、遙感、遙信等電力自動(dòng)化系統(tǒng)相結(jié)合，可以大大提高重要變電站或無人職守變電站的安全性，保障整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

隨著3G網(wǎng)絡(luò)的開通，無線移動(dòng)視頻技術(shù)為移動(dòng)終端用戶帶來了更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)也為提升電力安全生產(chǎn)監(jiān)管水平奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。日常巡檢工作人員通過移動(dòng)視頻終端，可以更清晰、快捷的反映當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

電力視頻監(jiān)控需求分析

視頻監(jiān)控：系統(tǒng)需要對(duì)變電站外部情況、變電站內(nèi)部各重要部分(如主控制室、高壓室等)、主要設(shè)備運(yùn)行情況等進(jìn)行視頻監(jiān)控，并將相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

數(shù)據(jù)傳輸：在進(jìn)行視頻監(jiān)控的同時(shí)，系統(tǒng)需要把溫度、紅外感應(yīng)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的全方位監(jiān)控。

反向控制及聯(lián)動(dòng)：當(dāng)變電站發(fā)生異常情況時(shí)，系統(tǒng)可遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，或根據(jù)各種數(shù)據(jù)的變化自動(dòng)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)控制。

語音對(duì)講：當(dāng)變電站發(fā)生異常情況時(shí)，系統(tǒng)可遠(yuǎn)程與現(xiàn)場(chǎng)工作人員語音通訊。

電力變電站監(jiān)控項(xiàng)目的實(shí)際情況中，變電站分布在整個(gè)城市、鄉(xiāng)村的各個(gè)角落，部署得非常分散，監(jiān)控對(duì)象等級(jí)包括500KV、220KV、110KV、35KV 等不同等級(jí)，一般110KV以下都是無人值守。而目前大部分已建的監(jiān)控系統(tǒng)都不適合長時(shí)間無人值守環(huán)境及多級(jí)聯(lián)網(wǎng)功能。

電力視頻監(jiān)控解決方案

前端設(shè)備選擇

電力視頻前端設(shè)備長期工作在高電壓、強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境下，對(duì)設(shè)備的抗電磁干擾性能有非常嚴(yán)格的要求；再者，電力變電站分布很散，而且大多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，對(duì)設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行有著嚴(yán)格要求。

所以對(duì)于前端攝像機(jī)的選擇上，有著一定的環(huán)境適應(yīng)使用要求，選擇的攝像機(jī)一般需要可以應(yīng)用在惡劣的環(huán)境中，對(duì)恒溫恒濕的環(huán)境也有很強(qiáng)的適應(yīng)力。另外前端采集溫度、濕度、電流、電壓、儀表數(shù)據(jù)等模擬量的傳感器的靈敏度也有著很高的要求，針對(duì)不同的應(yīng)用設(shè)置不同的區(qū)間，能將采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)上傳。

為了配合報(bào)警系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)，前端也需安裝一些報(bào)警信號(hào)采集設(shè)備，如輸變電線路是否發(fā)生漏電和短路，重要設(shè)備是否被水浸，機(jī)房和倉庫是否發(fā)生火災(zāi)或盜竊現(xiàn)象等等。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的開通，無線移動(dòng)視頻技術(shù)為移動(dòng)終端用戶帶來了更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)也為提升電力安全生產(chǎn)監(jiān)管水平奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。日常巡檢工作人員通過移動(dòng)視頻終端，可以更清晰、快捷的反映當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

針對(duì)以上需求，電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控位置的不同，配置了不同功能的前端設(shè)備，如電力設(shè)施周界，開關(guān)室、高壓室等均采用智能高速球形攝像機(jī)，而電站出入口及通訊監(jiān)控室、配電室、電容室則采用寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)、半球攝像機(jī)。此外，考慮到野外工作或移動(dòng)監(jiān)控需求，系統(tǒng)對(duì)于前端配備單兵產(chǎn)品。

系統(tǒng)整體架構(gòu)

監(jiān)控中心系統(tǒng)

變電站本地監(jiān)控中心，根據(jù)變電站規(guī)模，分為有人值守和無人值守，一般500KV或500KV以上變電站，屬于有人值守，200KV或200KV以下，屬于無人值守變電站。因此在選擇變電站核心設(shè)備時(shí)，應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：

設(shè)備的高穩(wěn)定性

為了保證設(shè)備長期運(yùn)行的穩(wěn)定，系統(tǒng)選用嵌入式管理平臺(tái)或者嵌入式硬盤錄像機(jī)、視頻服務(wù)器等存儲(chǔ)管理設(shè)備更為有效。

系統(tǒng)擴(kuò)展性

因部分變電站長期處于無人值守狀態(tài)，因此需要遠(yuǎn)程對(duì)變電站的門禁、報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)等其他系統(tǒng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)一調(diào)度指揮，這就要求設(shè)備能做到與其他系統(tǒng)兼容統(tǒng)一。

多級(jí)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)

目前的電力專線大多基于E1鏈路的2M網(wǎng)絡(luò)，在多級(jí)變電站級(jí)聯(lián)下，需要保證站與站之間的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、有效、穩(wěn)定。因此要求站與站之間形成一個(gè)大的多域管理。

針對(duì)以上相關(guān)需求，嵌入式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)可完全滿足。

在系統(tǒng)中，通過前端攝像機(jī)的視頻采集，能觀察到不同區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，保證監(jiān)控的實(shí)時(shí)有效。通常從變電站到監(jiān)控中心都有2Mbps的E1通道，將核心設(shè)備通過2M網(wǎng)橋連到光端機(jī)等E1通道上，并把圖像及相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。而監(jiān)控中心則分為變電站分控中心和電網(wǎng)調(diào)度總監(jiān)控中心。變電站監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)管理前端各個(gè)變電站設(shè)備，相應(yīng)權(quán)限由調(diào)度總監(jiān)控中心嵌入式網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)E-NVS劃分。工作人員通過監(jiān)控平臺(tái)劃分的用戶名和密碼登陸系統(tǒng)就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度、錄像、報(bào)警、電子地圖等一系列功能。

在電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他職能部門或相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，在授權(quán)后可以通過平臺(tái)客戶端軟件，或者IE瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度、監(jiān)控。同時(shí)，部門領(lǐng)導(dǎo)可以通過在辦公室設(shè)置一臺(tái)觸摸式控制終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有視頻的查看。

系統(tǒng)主要特點(diǎn)

E-NVS平臺(tái)采用了嵌入式設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，具有極小的功耗，穩(wěn)定性高。

系統(tǒng)采用H.264高效視頻編解碼技術(shù)，在1M帶寬下可提供高分辨率的實(shí)時(shí)視頻碼流。

系統(tǒng)支持16Kbps～12Mbps的傳輸帶寬，可靈活適應(yīng)各種接入方式。

系統(tǒng)支持內(nèi)置Web服務(wù)和組播功能，可靈活地實(shí)現(xiàn)桌面監(jiān)控，且大大降低傳輸占用的帶寬。

電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)支持單碼流、多碼流等多種錄像模式及定時(shí)、告警觸發(fā)、手動(dòng)等多種錄像啟停方式，最大限度地節(jié)約硬盤空間。

系統(tǒng)支持E1、SMT-1、SMT-4、10/100/1000M以太網(wǎng)等各類傳輸方式，適應(yīng)各種傳輸環(huán)境。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

采用嵌入式高集成度結(jié)構(gòu)

為了保證系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性，所有設(shè)備采用嵌入式系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了平臺(tái)軟件、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備的所有功能，后臺(tái)管理無需采用服務(wù)器及磁盤陣列/NAS/IPSAN等存儲(chǔ)設(shè)備，且其使用RAID做硬盤管理（16盤位），最大可支持16個(gè)SATA硬盤。

支持網(wǎng)絡(luò)鍵盤及觸摸終端

系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡(luò)鍵盤對(duì)電視墻進(jìn)行控制，同時(shí)鍵盤本身具備的液晶屏也可以實(shí)時(shí)查看調(diào)用網(wǎng)絡(luò)視頻。此外，觸摸式桌面交互終端，能直接通過終端接入管理平臺(tái)，并能控制前端設(shè)備云臺(tái)、鏡頭動(dòng)作、歷史視頻查詢等。

單機(jī)管理300路D1網(wǎng)絡(luò)視頻，多機(jī)疊加實(shí)現(xiàn)更大容量

單臺(tái)E-NVS可以管理和存儲(chǔ)300路D1分辨率的視頻，并提供100路視頻的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)或錄像查詢。對(duì)于規(guī)模大于300路的系統(tǒng)，可以通過多機(jī)疊加的方式進(jìn)行擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)更大管理容量的系統(tǒng)實(shí)施；

3D快速定位

為了規(guī)避網(wǎng)絡(luò)延時(shí)帶來的控制定位問題，結(jié)合高速球型攝像機(jī)，其可通過鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)3D虛框放大的快速定位功能，保證云臺(tái)鏡頭控制精確、快速。

電子地圖

系統(tǒng)支持載入變電站分布平面圖或者GIS地理信息圖，可隨意在圖上配置報(bào)警點(diǎn)，并支持布防，撤防。

結(jié)束語

2007年以來，電力行業(yè)開始試點(diǎn)視頻監(jiān)控應(yīng)急系統(tǒng)，以電力生產(chǎn)應(yīng)急指揮系統(tǒng)中的電力生產(chǎn)應(yīng)急指揮平臺(tái)為核心，管理配網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、變電站單兵系統(tǒng)、統(tǒng)一通信系統(tǒng)、視頻智能巡線系統(tǒng)等，并與已有的電網(wǎng)SCADA實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、供電設(shè)施、人員裝備實(shí)時(shí)定位的GPS/GIS定位系統(tǒng)、配網(wǎng)臺(tái)區(qū)實(shí)時(shí)故障信息的配電臺(tái)區(qū)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、指揮配網(wǎng)故障處置的配網(wǎng)故障信息管理系統(tǒng)、備品備件及工器具管理系統(tǒng)等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享。將來電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)是：以實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控為核心，建立一套相對(duì)較完整的電力生產(chǎn)巡視、檢修、操作的實(shí)時(shí)監(jiān)管業(yè)務(wù)流程，避免習(xí)慣性違章和誤操作的發(fā)生。并以電子預(yù)案為核心，建立一套完善的針對(duì)電力生產(chǎn)突發(fā)事件的應(yīng)急處置流程，保證應(yīng)急響應(yīng)的正確性。