變電站遙視系統(tǒng)中門禁接入的方法與應(yīng)用

陳 皓，高 雅，黃 偉，葉 軍

(1. 廣東電網(wǎng)公司 電力科學(xué)研究院 智能電網(wǎng)所，廣東 廣州510080;2. 南京南自信息技術(shù)有限公司 系統(tǒng)開發(fā)部，江蘇 南京210012)

0 引言

在視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) (下面簡稱遙視系統(tǒng))的定義中，通常是將門禁系統(tǒng)作為其子系統(tǒng)來看待［1］;但是在實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)變電站門禁系統(tǒng)與遙視系統(tǒng)來自不同的廠家，獨(dú)立運(yùn)行，互不相通。對于現(xiàn)場工作人員來說，需要同時(shí)負(fù)責(zé)管理維護(hù)兩套不同的系統(tǒng)，不僅增加了工作量，還會造成監(jiān)控設(shè)備的冗余。

隨著無人值守變電站的大量增加和減人增效工作的大力實(shí)施，變電站的智能化管理已經(jīng)成為一種必然趨勢。這要求必須改變過去的傳統(tǒng)管理模式，提升科技含量，提高管理效率，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理現(xiàn)代化為手段，確保變電站無人值班或少人值班后安全生產(chǎn)的“可控、在控”，不斷提高運(yùn)行管理水平［2～3］。

針對門禁系統(tǒng)與遙視系統(tǒng)無法互通的現(xiàn)狀，將門禁控制器接入到遙視系統(tǒng)，由遙視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)門禁控制器的整體管理。這樣，操作者可以通過遙視系統(tǒng)對站內(nèi)門禁控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程集中管理操作，實(shí)時(shí)輔助變電站的安全生產(chǎn)，從而起到提高變電站設(shè)備的可視化監(jiān)控水平，加強(qiáng)變電站安全防范力度的作用。

1 變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)介紹

1.1 門禁系統(tǒng)簡介

門禁管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機(jī)自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。它是解決重要部門出入口安全防范管理的有效措施。人們常見的門禁系統(tǒng)主要有:磁卡門禁、IC 卡門禁及指紋門禁等［4］。

門禁系統(tǒng)的主要功能是:人員出入權(quán)限管理;管理人員遠(yuǎn)程控制門的開關(guān)及設(shè)定門的常開常閉;實(shí)時(shí)顯示、記錄所有事件數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)告警上傳;門禁告警與遙視系統(tǒng)之間的聯(lián)動。

1.2 變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)簡介

廣東電網(wǎng)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，采用電力行業(yè)新一代大型的分布式視頻及環(huán)境監(jiān)控解決方案，匯集眾多創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對分布在網(wǎng)絡(luò)中跨越不同區(qū)域的大量視頻及環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一監(jiān)控［5］，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 廣東電網(wǎng)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.4 變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)的集成

本文的做法是，將門禁系統(tǒng)作為從屬于變電站遙視系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)并與遙視系統(tǒng)中的攝像機(jī)、周界防范、火災(zāi)報(bào)警及環(huán)境監(jiān)測等子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向聯(lián)動。

站端處理單元作為中間橋梁，實(shí)現(xiàn)門禁控制器和變電站遙視系統(tǒng)平臺的對接;站端處理單元對電網(wǎng)控制協(xié)議和電網(wǎng)門禁協(xié)議進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換，使得門禁控制器和變電站遙視系統(tǒng)平臺無需對自身進(jìn)行修改就可以互相通信。門禁系統(tǒng)資源信息采取主動推送方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備端與平臺中資源信息的同步。事件聯(lián)動則采用雙聯(lián)動模式:不論是遙視系統(tǒng)中的其他系統(tǒng)或是門禁子系統(tǒng)本身檢測到告警事件，都可以快速定位設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行情況;當(dāng)出現(xiàn)人員進(jìn)出重點(diǎn)防范區(qū)域時(shí)候，可以聯(lián)動攝像機(jī)并主動錄像記錄人員出入及區(qū)域情況［9］。

本文所述的遙視系統(tǒng)依據(jù)廣東電網(wǎng)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范而完成［6］。目前和門禁相關(guān)的功能主要有:省、市電力公司遙視系統(tǒng)統(tǒng)一管理所轄變電站的門禁系統(tǒng)，可以按站方式監(jiān)視及控制，可以對各變電站門禁控制單元的門禁編程，編輯電子地圖，查看進(jìn)出數(shù)據(jù)或相關(guān)事件;可以在各變電站平面布置圖上監(jiān)視和控制其門禁系統(tǒng)所有受控門并可直接查看相應(yīng)視頻;對門禁進(jìn)行控制時(shí)，自動聯(lián)動相應(yīng)視頻。

1.3 站端處理單元簡介

站端處理單元 (Remote Process Unit，簡稱RPU)是由廣東電網(wǎng)協(xié)議首創(chuàng)定義的中間設(shè)備。它通過對接口協(xié)議的清晰定義，解決了站端處理單元向上與主站平臺之間的互聯(lián)互通互換問題;向下則統(tǒng)一了與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(IPC)之間的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與站端處理單元的互聯(lián)互通互換;同時(shí)通過協(xié)議封裝，將門禁、環(huán)境變量采集等子模塊接入到系統(tǒng)中［7～8］。它是對站端視頻處理單元(RVU)、遠(yuǎn)程控制單元 (RCU)等站端控制設(shè)備的合稱，是變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的核心設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)視頻、語音及環(huán)境信息實(shí)時(shí)處理、傳輸、存儲等功能。

2 變電站門禁系統(tǒng)的集成實(shí)現(xiàn)

2.1 門禁系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

如圖2 所示，視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺與門禁控制器的信息交互采用站端處理單元網(wǎng)絡(luò)透明通道傳輸方式，站端處理單元負(fù)責(zé)協(xié)議的轉(zhuǎn)換及定位協(xié)議的接收方，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)門禁控制器或者視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺出現(xiàn)告警的時(shí)候，會由站端處理單元來負(fù)責(zé)發(fā)送控制命令聯(lián)動門禁控制器及其他的監(jiān)控設(shè)備。

圖2 視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺集成門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

廣東電網(wǎng)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范規(guī)定了廣東電網(wǎng)變電站及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成、配置、功能及性能，視頻及語音解碼標(biāo)準(zhǔn)、通信控制協(xié)議、設(shè)備命名及編碼規(guī)則等方面的具體要求，使用于廣東電網(wǎng)公司新建、改造的變電站遙視系統(tǒng)。圖3 與圖4 為電網(wǎng)控制協(xié)議的格式說明。制訂本協(xié)議的目的是為了實(shí)現(xiàn)遙視系統(tǒng)的開放性和兼容性及系統(tǒng)間各種信息的交互通信。

圖3 電網(wǎng)控制協(xié)議格式

圖4 PG 屬性說明

系統(tǒng)通訊流程如下:

(1)門禁控制器向平臺傳送消息:門禁控制器向站端處理單元發(fā)送根據(jù)電網(wǎng)門禁協(xié)議生成的門禁控制器原始消息;站端處理單元根據(jù)電網(wǎng)門禁協(xié)議解析接收到的門禁控制器原始消息后，根據(jù)電網(wǎng)控制協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到門禁控制器轉(zhuǎn)換消息，并發(fā)送給視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺;視頻及監(jiān)控平臺根據(jù)電網(wǎng)控制協(xié)議解析接收到的消息并作相應(yīng)的處理。

(2)平臺向門禁控制器發(fā)送消息:平臺向站端處理單元發(fā)送根據(jù)電網(wǎng)控制協(xié)議生成的包括指定門禁控制器信息的消息;站端處理單元根據(jù)電網(wǎng)控制協(xié)議解析接收到的消息后，根據(jù)電網(wǎng)門禁協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并發(fā)送給由視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺指定的門禁控制器;門禁控制器收到消息后根據(jù)電網(wǎng)門禁協(xié)議來進(jìn)行相應(yīng)的處理。

上述的電網(wǎng)控制協(xié)議(Power Grid Control Protocol，PGCP)和電網(wǎng)門禁協(xié)議 (Power grid Door Access Control Protocol，PDACP)是電網(wǎng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。本文采用通過RPU 對協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得門禁控制器與視頻環(huán)境監(jiān)控平臺實(shí)現(xiàn)了透明無縫接入。

2.2 門禁控制器注冊及推送資源流程

門禁控制器采用主動注冊方式將資源配置信息推送到視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺，通訊流程如圖5所示。

圖5 門禁控制器主動注冊資源推送通訊流程示意圖

(1)站端處理單元 (RPU)根據(jù)接入配置，連接視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺的網(wǎng)絡(luò)地址(IP)、注冊監(jiān)聽端口(Port)，與視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺建立連接，并向視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺發(fā)送站端處理單元注冊請求。注冊信息包括:RPU 的名稱、RPU 的設(shè)備編號、RPU 的IP 地址、RPU 的監(jiān)聽端口、設(shè)備類型等。

(2)視頻環(huán)境監(jiān)控平臺認(rèn)證通過后，響應(yīng)站端處理單元注冊請求，向站端處理單元返回站端處理單元注冊通過信息;雙方在此連接上進(jìn)行各種命令收發(fā)，若連接斷開，則需要重新進(jìn)行連接和注冊。

(3)門禁控制器根據(jù)接入配置，與站端處理單元建立連接，并向站端處理單元發(fā)送包括門禁資源信息的門禁控制器注冊請求。門禁資源信息包括:門禁控制器編號、設(shè)備類型、控制器型號、門鎖編號、讀卡器編號、開門按鈕編號、門磁編號等。

(4)站端處理單元響應(yīng)門禁控制器注冊請求，向門禁控制器返回門禁控制單元注冊通過信息，并在此連接上進(jìn)行門禁報(bào)文的收發(fā)，RPU 連接斷開后，需要重新注冊。

(5)站端處理單元向視頻環(huán)境監(jiān)控平臺發(fā)送所述門禁資源信息。

當(dāng)注冊成功后，視頻環(huán)境監(jiān)控平臺通過站端處理單元與門禁控制器進(jìn)行后續(xù)的信息交互。

2.3 門禁系統(tǒng)雙聯(lián)動模式

變電站門禁系統(tǒng)采用雙聯(lián)動模式:門禁控制器或視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺向站端處理單元發(fā)送所檢測到的強(qiáng)制開門告警事件，或者消防告警事件等告警操作。站端處理單元從預(yù)先設(shè)置的門禁聯(lián)動配置中選取與告警操作對應(yīng)的監(jiān)控操作請求，并發(fā)送到視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺和/或相應(yīng)的門禁控制器。視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺和/或相應(yīng)的門禁控制器響應(yīng)該監(jiān)控操作請求，執(zhí)行響應(yīng)的監(jiān)控操作。比如，當(dāng)檢測到強(qiáng)制開門告警事件，聯(lián)動視頻環(huán)境監(jiān)控平臺控制一個(gè)或多個(gè)視頻錄像操作;或者當(dāng)檢測到消防告警時(shí)，可聯(lián)動門禁控制器進(jìn)行門開操作。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程應(yīng)用

圖6 視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺及站端設(shè)備連接圖

如圖6 所示，門禁控制器與視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺實(shí)現(xiàn)了透明無縫接入。從用戶和工程人員的角度來看，門禁控制器和其他的站端設(shè)備一樣，可以很方便地集成到原有的視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺中，和系統(tǒng)中已經(jīng)有的一些設(shè)備接入方法基本一致，不需要對現(xiàn)場的工程人員進(jìn)行額外的培訓(xùn)，從而節(jié)約了成本。

在監(jiān)控設(shè)備上，由于站端處理單元是通過網(wǎng)絡(luò)來集成門禁控制器，所以不需要再增加新的設(shè)備;對于系統(tǒng)平臺來說，所做的改動工作也很小，大量的工作是在站端處理單元處完成。

如圖7 所示，在工程應(yīng)用中，通過變電站平面圖上門禁設(shè)備圖形化信息的疊加鏈接，用戶可以直觀地監(jiān)視門禁系統(tǒng)的狀態(tài)并進(jìn)行開關(guān)門等操作。門禁設(shè)備的告警集成到遙視系統(tǒng)中統(tǒng)一管理，用戶可以很方便地查詢管理告警信息。同時(shí)，視頻門禁雙聯(lián)動設(shè)置增強(qiáng)了兩個(gè)系統(tǒng)之間的耦合性，方便用戶對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視和門禁安全隱患的排查。

圖7 變電站平面圖上門禁設(shè)備圖形化信息的疊加鏈接示意圖

3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文提到的集成方法具有以下特點(diǎn):

(1)將門禁控制器通過站端處理單元集成到變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺中，資源配置信息采取主動推送方式，將大大減輕系統(tǒng)配置維護(hù)工作，較好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)備資源配置信息的同步。

(2)采用門禁系統(tǒng)雙聯(lián)動模式。當(dāng)遙視系統(tǒng)發(fā)生告警事件時(shí)，便于對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視和門禁安全隱患的排查，降低用戶使用過程中的操作難度，有效地輔助了變電站的安全生產(chǎn)運(yùn)行。

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

廣東電網(wǎng)變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣使電力遙視系統(tǒng)真正走向了標(biāo)準(zhǔn)化，使遙視系統(tǒng)的建設(shè)有了共同遵循的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，免維護(hù)方法大大減少了系統(tǒng)的維護(hù)量與維護(hù)成本。本系統(tǒng)滿足了廣東電網(wǎng)公司對變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化的建設(shè)要求，以先進(jìn)的技術(shù)手段保證系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量和投資效益，確保了巨額投資建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)及設(shè)備的資源可延續(xù)和重復(fù)利用。

目前，在廣東省內(nèi)已成功建成1 套變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控省級主站系統(tǒng)，21 套地區(qū)局變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控地區(qū)級主站系統(tǒng)，300 多套站端系統(tǒng)。2010 年廣州亞運(yùn)會、2011 年深圳大運(yùn)會保供電工作的順利完成進(jìn)一步證明了系統(tǒng)的實(shí)用性。

5 結(jié)束語

本文主要介紹一種變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)的集成方法。利用站端處理單元將門禁控制器集成到變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺中。門禁控制器采用主動注冊方式將資源配置信息推送到視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺，可較好地實(shí)現(xiàn)設(shè)備資源配置信息的同步。門禁系統(tǒng)具備雙聯(lián)動模式，降低用戶使用過程中的操作難度，可有效地輔助變電站的安全生產(chǎn)運(yùn)行。該方法在廣東電網(wǎng)得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的使用效果。

［1］黃科文．變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施［D］．廣州:華南理工大學(xué)，2010．

［2］尉鑌，楊希斌，郭懷東．智能生產(chǎn)輔助控制系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用［J］．電力科學(xué)與工程，2011，27 (6):37-41．

［3］侯思祖，田新成，陸旭，等．變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［J］．繼電器，2007，35 (9):60-64．

［4］王汝琳．智能門禁控制系統(tǒng)［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2004．

［5］王向兵，陳偉浩．變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］．廣東輸電與變電技術(shù)，2010，12 (5):61-63．

［6］S．00．00．05/Q106-0001-0909-6098，廣東電網(wǎng)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范［S］．

［7］賈浩，王哲．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．電力科學(xué)與工程，2011，27 (4):53-57．

［8］陳皓，高雅．變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高效視頻壓縮方法研究［J］．廣東電力，2012，25 (3):52-56．

［9］楊錄田．門禁防區(qū)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動設(shè)計(jì)［J］．重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，31 (2):58-61．