智能變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析

黃錚

摘 要：智能變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種較新的安全管理系統(tǒng)，包含了通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列的先進(jìn)技術(shù)。根據(jù)智能變電站安全監(jiān)控的需求，詳細(xì)分析了智能變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，并提出了傳輸通道和系統(tǒng)安全的要求。

關(guān)鍵詞：智能變電站；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計；硬件模塊

中圖分類號：TM63；TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0145-02

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是將在變電站內(nèi)各監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域里的環(huán)境數(shù)據(jù)、報警信息和攝像機(jī)圖像集中到變電站視頻監(jiān)控主機(jī)中監(jiān)視的。同時，視頻監(jiān)控主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)輸送至集控站視頻監(jiān)控中心和調(diào)度中心，工作人員通過監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控工作站監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域。因此，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備先進(jìn)性、成熟性、可靠性、安全性和兼容性。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像、傳輸、存儲、顯示和控制等部分，涉及到電子、光學(xué)和機(jī)械學(xué)等相關(guān)學(xué)科。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端設(shè)備、后端設(shè)備等硬件模塊組成，其中包括以下2種關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 數(shù)字視頻圖像編碼

圖像編碼技術(shù)的迅速發(fā)展使視頻監(jiān)控系統(tǒng)得以出現(xiàn)和發(fā)展。因此，數(shù)字視頻圖像編碼是數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。目前，常用的壓縮編碼方法可分成2類：①無損壓縮法。該方法也稱“冗余壓縮法”或“熵編碼法”，分為哈夫曼編碼、游程編碼和算術(shù)編碼等。②有損壓縮法。該方法也稱“熵壓縮法”，分為預(yù)測編碼、變換編碼和直接映射等。

2.2 視頻圖像傳輸

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備與中心端設(shè)備通過傳輸系統(tǒng)建立聯(lián)系。一方面，該系統(tǒng)可將前端攝像機(jī)、監(jiān)聽頭、報警探測器或數(shù)據(jù)傳感器捕獲的視音頻信號、各種探測數(shù)據(jù)傳至中心監(jiān)控端；另一方面，該系統(tǒng)可將中心監(jiān)控端的各種控制指令傳至前端設(shè)備的多功能解碼器。因此，傳輸系統(tǒng)是雙方向的。最新的傳輸概念是借用已有的通信傳輸線路或借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸視頻監(jiān)控信號的。在此情況下，往往要用到專用的信號格式轉(zhuǎn)換、傳輸或接入設(shè)備。在變電站遙視系統(tǒng)中，因傳輸距離較遠(yuǎn)，通信設(shè)備常采用以太網(wǎng)、ISDN或DDN等形式，傳輸媒介常采用光纖、微波、E1專線或電話線等形式。

3 系統(tǒng)的功能模塊分析

3.1 監(jiān)控中心系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

該系統(tǒng)利用安裝在前端的攝像機(jī)將被監(jiān)視目標(biāo)的圖像傳輸至視頻監(jiān)控主機(jī)，同時，通過視頻監(jiān)控主機(jī)可控制前端設(shè)備。變電運(yùn)行人員通過安裝在主控室的視頻監(jiān)控客戶端機(jī)全面、系統(tǒng)地監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備。具體的結(jié)構(gòu)和功能有以下4方面：①視頻監(jiān)控主機(jī)應(yīng)能對所有的接入視頻信號進(jìn)行24 h本地錄像，硬盤錄像的保存時間≥30 d。各個顯示畫面上應(yīng)顯示站名、設(shè)備或地點(diǎn)名稱、時間和日期等文字，且允許同時瀏覽、監(jiān)控現(xiàn)場圖像的視頻監(jiān)控客戶機(jī)不少于5臺。②該系統(tǒng)應(yīng)具備對前端監(jiān)視的靜止圖像變化分析、物體移動偵測功能，可自動檢測監(jiān)控圖像框內(nèi)物體的明顯移動，并在其動作超出限定范圍后觸發(fā)報警。③根據(jù)變電站設(shè)備的特點(diǎn)制訂相應(yīng)的巡檢表。監(jiān)控人員在日常巡檢工作中，按照操作要求巡檢監(jiān)控即可。如果1臺攝像機(jī)需要監(jiān)視多個目標(biāo)點(diǎn)，帶預(yù)置功能的一體化攝像機(jī)則是一種很好的選擇。這是因?yàn)樗茴A(yù)置多個監(jiān)視位置的云臺和鏡頭參數(shù)，方便、快速地轉(zhuǎn)到相應(yīng)的預(yù)置點(diǎn)，并自動調(diào)整好焦距和圖像清晰度。④該系統(tǒng)可配備金屬熱感探測器或?qū)Ｓ玫募t外測溫裝置，從而實(shí)現(xiàn)自動超溫檢測和報警功能。室內(nèi)的溫濕度監(jiān)測應(yīng)由溫濕度探測器完成，并按照安全要求設(shè)定溫濕度安全警戒數(shù)值。監(jiān)控子站應(yīng)包括圖像編碼器、攝像機(jī)、主控室、1#主變、2#主變、一次設(shè)備區(qū)、配電室和紅外溫度測量系統(tǒng)。監(jiān)控中心系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過結(jié)合視頻監(jiān)視系統(tǒng)與紅外測溫系統(tǒng)，可在線監(jiān)測電力設(shè)備的溫度和圖像，采集電力設(shè)備的溫度信息。此外，建立數(shù)據(jù)庫可預(yù)測電力設(shè)備可能發(fā)生的故障。

3.2 操作管理分析

3.2.1 錄像管理

該系統(tǒng)具有手動控制錄像、計劃錄像、移動偵測錄像和報警聯(lián)動錄像的功能，且錄像時間可根據(jù)需求確定。錄像資料可自動管理，無需人工干預(yù)。在硬盤錄滿后，系統(tǒng)會自動刪除最舊的錄像資料，從而達(dá)到循環(huán)使用硬盤空間的目的。在錄像資料回放方面，可根據(jù)需要分別按攝像時間、告警提示等要求檢索和調(diào)看。

3.2.2 報警事件管理

當(dāng)觸發(fā)報警時，該系統(tǒng)會啟動報警聯(lián)動，監(jiān)視畫面會自動切換至報警點(diǎn)的攝像鏡頭。任何報警歷史記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計均能保存6個月以上，且可隨時調(diào)看。

3.2.3 操作權(quán)限管理

在該系統(tǒng)中，可設(shè)置監(jiān)控客戶機(jī)的用戶權(quán)限和級別。監(jiān)控客戶端機(jī)通過客戶端軟件實(shí)現(xiàn)用戶登錄，可接收、顯示變電站現(xiàn)場的圖像，并實(shí)時遙控前端圖像設(shè)備。MIS網(wǎng)內(nèi)用戶安裝客戶端軟件后，可查看前端監(jiān)視圖像，也可利用WEB瀏覽器查看前端圖像監(jiān)視信號，但只有授權(quán)后，才能獲得遠(yuǎn)方控制的權(quán)限。

3.2.4 攝像機(jī)和云臺控制

在該系統(tǒng)中，可遙控前端云臺向上、下、左、右轉(zhuǎn)動，可遙控攝像頭遠(yuǎn)、近變焦；可遙控開啟站端室內(nèi)照明設(shè)施，且具有人工控制和自動延時關(guān)閉等方式供選擇；可設(shè)置前端云臺自動巡檢功能；可進(jìn)行單畫面/多畫面的自定義分組循環(huán)輪巡監(jiān)視；可利用列表方式調(diào)看變電站前端攝像機(jī)的畫面；可利用電子地圖調(diào)看變電站前端攝像機(jī)的畫面；可利用巡檢表和電子地圖直接查看快球攝像機(jī)的預(yù)置位畫面，從而實(shí)現(xiàn)視頻圖像預(yù)置點(diǎn)的“即點(diǎn)即現(xiàn)”功能。

3.3 警視聯(lián)動功能分析

當(dāng)觸發(fā)報警（火災(zāi)、非法入侵等）時，該系統(tǒng)會自動聯(lián)動現(xiàn)場照明燈光、警笛等相關(guān)設(shè)備，有預(yù)置功能的攝像機(jī)會自動轉(zhuǎn)至預(yù)置點(diǎn)，自動觸發(fā)廠區(qū)相關(guān)現(xiàn)場的錄像機(jī)錄像。報警信息可通過廠區(qū)現(xiàn)場的設(shè)備，經(jīng)E1信道上傳至調(diào)度監(jiān)控中心處理，也可通過調(diào)度監(jiān)控中心傳至巡檢班分控中心和保安監(jiān)控中心處理，還可將報警信息在MIS系統(tǒng)局域網(wǎng)（LAN）上廣播，局域網(wǎng)上的局長分控臺、總工分控臺等分控臺通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)版MIS系統(tǒng)軟件可共享此報警，并按照不同的權(quán)限和優(yōu)先級別處理。

4 系統(tǒng)的安全設(shè)計要求

為了確保變電站的安全運(yùn)行，應(yīng)從以下5個方面提高系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。

4.1 安全管理

變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)本身具有安全配置管理功能，當(dāng)操作人員增加、刪除系統(tǒng)中被監(jiān)控的對象或調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)時，用戶均可通過應(yīng)用界面改變系統(tǒng)配置文件完成相應(yīng)的系統(tǒng)配置。

4.2 防病毒入侵

在變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，它會與外界交換數(shù)據(jù)信息，在交換過程中有可能將計算機(jī)病毒帶入，進(jìn)而對系統(tǒng)造成損害。因此，一方面，應(yīng)盡量減少非法數(shù)據(jù)信息交換的次數(shù)；另一方面，應(yīng)為系統(tǒng)安裝殺毒軟件。

4.3 安裝防火墻

為了進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)接入防火墻設(shè)備，以減少來自系統(tǒng)外部的網(wǎng)絡(luò)入侵。

4.4 物理隔離

對于變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的安全工作，除了應(yīng)在系統(tǒng)操作流程中嚴(yán)格控制外，還應(yīng)采取物理隔離，單獨(dú)保存數(shù)據(jù)信息，從而提高系統(tǒng)的安全性。

4.5 應(yīng)用看門狗技術(shù)

為了增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，應(yīng)采用看門狗技術(shù)?？蓪⒖撮T狗與系統(tǒng)復(fù)位相連，并在變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行時，定時向看門狗發(fā)送信息。如果看門狗能夠收到信息，則機(jī)器不會重新啟動；如果看門狗沒有收到信息，則機(jī)器會立即重新啟動。這樣能防止出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)、非法關(guān)機(jī)等威脅到系統(tǒng)安全的事件發(fā)生。

5 結(jié)束語

綜上所述，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中是必不可少的。該系統(tǒng)使變電站的運(yùn)行現(xiàn)場可視化，很好地補(bǔ)充了“四遙”，同時，也保證了無人值守時的安全性和可靠性，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的保證。

參考文獻(xiàn)

[1]張克新.新一代遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].微計算機(jī)信息，2010（24）.

[2]汪哲民，張帆.變電站層嵌入式以太網(wǎng)實(shí)時性能分析與仿真[J].微計算機(jī)信息，2010（32）.

〔編輯：張思楠〕endprint

摘 要：智能變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種較新的安全管理系統(tǒng)，包含了通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列的先進(jìn)技術(shù)。根據(jù)智能變電站安全監(jiān)控的需求，詳細(xì)分析了智能變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，并提出了傳輸通道和系統(tǒng)安全的要求。

關(guān)鍵詞：智能變電站；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計；硬件模塊

中圖分類號：TM63；TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0145-02

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是將在變電站內(nèi)各監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域里的環(huán)境數(shù)據(jù)、報警信息和攝像機(jī)圖像集中到變電站視頻監(jiān)控主機(jī)中監(jiān)視的。同時，視頻監(jiān)控主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)輸送至集控站視頻監(jiān)控中心和調(diào)度中心，工作人員通過監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控工作站監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域。因此，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備先進(jìn)性、成熟性、可靠性、安全性和兼容性。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像、傳輸、存儲、顯示和控制等部分，涉及到電子、光學(xué)和機(jī)械學(xué)等相關(guān)學(xué)科。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端設(shè)備、后端設(shè)備等硬件模塊組成，其中包括以下2種關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 數(shù)字視頻圖像編碼

圖像編碼技術(shù)的迅速發(fā)展使視頻監(jiān)控系統(tǒng)得以出現(xiàn)和發(fā)展。因此，數(shù)字視頻圖像編碼是數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。目前，常用的壓縮編碼方法可分成2類：①無損壓縮法。該方法也稱“冗余壓縮法”或“熵編碼法”，分為哈夫曼編碼、游程編碼和算術(shù)編碼等。②有損壓縮法。該方法也稱“熵壓縮法”，分為預(yù)測編碼、變換編碼和直接映射等。

2.2 視頻圖像傳輸

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備與中心端設(shè)備通過傳輸系統(tǒng)建立聯(lián)系。一方面，該系統(tǒng)可將前端攝像機(jī)、監(jiān)聽頭、報警探測器或數(shù)據(jù)傳感器捕獲的視音頻信號、各種探測數(shù)據(jù)傳至中心監(jiān)控端；另一方面，該系統(tǒng)可將中心監(jiān)控端的各種控制指令傳至前端設(shè)備的多功能解碼器。因此，傳輸系統(tǒng)是雙方向的。最新的傳輸概念是借用已有的通信傳輸線路或借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸視頻監(jiān)控信號的。在此情況下，往往要用到專用的信號格式轉(zhuǎn)換、傳輸或接入設(shè)備。在變電站遙視系統(tǒng)中，因傳輸距離較遠(yuǎn)，通信設(shè)備常采用以太網(wǎng)、ISDN或DDN等形式，傳輸媒介常采用光纖、微波、E1專線或電話線等形式。

3 系統(tǒng)的功能模塊分析

3.1 監(jiān)控中心系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

該系統(tǒng)利用安裝在前端的攝像機(jī)將被監(jiān)視目標(biāo)的圖像傳輸至視頻監(jiān)控主機(jī)，同時，通過視頻監(jiān)控主機(jī)可控制前端設(shè)備。變電運(yùn)行人員通過安裝在主控室的視頻監(jiān)控客戶端機(jī)全面、系統(tǒng)地監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備。具體的結(jié)構(gòu)和功能有以下4方面：①視頻監(jiān)控主機(jī)應(yīng)能對所有的接入視頻信號進(jìn)行24 h本地錄像，硬盤錄像的保存時間≥30 d。各個顯示畫面上應(yīng)顯示站名、設(shè)備或地點(diǎn)名稱、時間和日期等文字，且允許同時瀏覽、監(jiān)控現(xiàn)場圖像的視頻監(jiān)控客戶機(jī)不少于5臺。②該系統(tǒng)應(yīng)具備對前端監(jiān)視的靜止圖像變化分析、物體移動偵測功能，可自動檢測監(jiān)控圖像框內(nèi)物體的明顯移動，并在其動作超出限定范圍后觸發(fā)報警。③根據(jù)變電站設(shè)備的特點(diǎn)制訂相應(yīng)的巡檢表。監(jiān)控人員在日常巡檢工作中，按照操作要求巡檢監(jiān)控即可。如果1臺攝像機(jī)需要監(jiān)視多個目標(biāo)點(diǎn)，帶預(yù)置功能的一體化攝像機(jī)則是一種很好的選擇。這是因?yàn)樗茴A(yù)置多個監(jiān)視位置的云臺和鏡頭參數(shù)，方便、快速地轉(zhuǎn)到相應(yīng)的預(yù)置點(diǎn)，并自動調(diào)整好焦距和圖像清晰度。④該系統(tǒng)可配備金屬熱感探測器或?qū)Ｓ玫募t外測溫裝置，從而實(shí)現(xiàn)自動超溫檢測和報警功能。室內(nèi)的溫濕度監(jiān)測應(yīng)由溫濕度探測器完成，并按照安全要求設(shè)定溫濕度安全警戒數(shù)值。監(jiān)控子站應(yīng)包括圖像編碼器、攝像機(jī)、主控室、1#主變、2#主變、一次設(shè)備區(qū)、配電室和紅外溫度測量系統(tǒng)。監(jiān)控中心系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過結(jié)合視頻監(jiān)視系統(tǒng)與紅外測溫系統(tǒng)，可在線監(jiān)測電力設(shè)備的溫度和圖像，采集電力設(shè)備的溫度信息。此外，建立數(shù)據(jù)庫可預(yù)測電力設(shè)備可能發(fā)生的故障。

3.2 操作管理分析

3.2.1 錄像管理

該系統(tǒng)具有手動控制錄像、計劃錄像、移動偵測錄像和報警聯(lián)動錄像的功能，且錄像時間可根據(jù)需求確定。錄像資料可自動管理，無需人工干預(yù)。在硬盤錄滿后，系統(tǒng)會自動刪除最舊的錄像資料，從而達(dá)到循環(huán)使用硬盤空間的目的。在錄像資料回放方面，可根據(jù)需要分別按攝像時間、告警提示等要求檢索和調(diào)看。

3.2.2 報警事件管理

當(dāng)觸發(fā)報警時，該系統(tǒng)會啟動報警聯(lián)動，監(jiān)視畫面會自動切換至報警點(diǎn)的攝像鏡頭。任何報警歷史記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計均能保存6個月以上，且可隨時調(diào)看。

3.2.3 操作權(quán)限管理

在該系統(tǒng)中，可設(shè)置監(jiān)控客戶機(jī)的用戶權(quán)限和級別。監(jiān)控客戶端機(jī)通過客戶端軟件實(shí)現(xiàn)用戶登錄，可接收、顯示變電站現(xiàn)場的圖像，并實(shí)時遙控前端圖像設(shè)備。MIS網(wǎng)內(nèi)用戶安裝客戶端軟件后，可查看前端監(jiān)視圖像，也可利用WEB瀏覽器查看前端圖像監(jiān)視信號，但只有授權(quán)后，才能獲得遠(yuǎn)方控制的權(quán)限。

3.2.4 攝像機(jī)和云臺控制

在該系統(tǒng)中，可遙控前端云臺向上、下、左、右轉(zhuǎn)動，可遙控攝像頭遠(yuǎn)、近變焦；可遙控開啟站端室內(nèi)照明設(shè)施，且具有人工控制和自動延時關(guān)閉等方式供選擇；可設(shè)置前端云臺自動巡檢功能；可進(jìn)行單畫面/多畫面的自定義分組循環(huán)輪巡監(jiān)視；可利用列表方式調(diào)看變電站前端攝像機(jī)的畫面；可利用電子地圖調(diào)看變電站前端攝像機(jī)的畫面；可利用巡檢表和電子地圖直接查看快球攝像機(jī)的預(yù)置位畫面，從而實(shí)現(xiàn)視頻圖像預(yù)置點(diǎn)的“即點(diǎn)即現(xiàn)”功能。

3.3 警視聯(lián)動功能分析

當(dāng)觸發(fā)報警（火災(zāi)、非法入侵等）時，該系統(tǒng)會自動聯(lián)動現(xiàn)場照明燈光、警笛等相關(guān)設(shè)備，有預(yù)置功能的攝像機(jī)會自動轉(zhuǎn)至預(yù)置點(diǎn)，自動觸發(fā)廠區(qū)相關(guān)現(xiàn)場的錄像機(jī)錄像。報警信息可通過廠區(qū)現(xiàn)場的設(shè)備，經(jīng)E1信道上傳至調(diào)度監(jiān)控中心處理，也可通過調(diào)度監(jiān)控中心傳至巡檢班分控中心和保安監(jiān)控中心處理，還可將報警信息在MIS系統(tǒng)局域網(wǎng)（LAN）上廣播，局域網(wǎng)上的局長分控臺、總工分控臺等分控臺通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)版MIS系統(tǒng)軟件可共享此報警，并按照不同的權(quán)限和優(yōu)先級別處理。

4 系統(tǒng)的安全設(shè)計要求

為了確保變電站的安全運(yùn)行，應(yīng)從以下5個方面提高系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。

4.1 安全管理

變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)本身具有安全配置管理功能，當(dāng)操作人員增加、刪除系統(tǒng)中被監(jiān)控的對象或調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)時，用戶均可通過應(yīng)用界面改變系統(tǒng)配置文件完成相應(yīng)的系統(tǒng)配置。

4.2 防病毒入侵

在變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，它會與外界交換數(shù)據(jù)信息，在交換過程中有可能將計算機(jī)病毒帶入，進(jìn)而對系統(tǒng)造成損害。因此，一方面，應(yīng)盡量減少非法數(shù)據(jù)信息交換的次數(shù)；另一方面，應(yīng)為系統(tǒng)安裝殺毒軟件。

4.3 安裝防火墻

為了進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)接入防火墻設(shè)備，以減少來自系統(tǒng)外部的網(wǎng)絡(luò)入侵。

4.4 物理隔離

對于變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的安全工作，除了應(yīng)在系統(tǒng)操作流程中嚴(yán)格控制外，還應(yīng)采取物理隔離，單獨(dú)保存數(shù)據(jù)信息，從而提高系統(tǒng)的安全性。

4.5 應(yīng)用看門狗技術(shù)

為了增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，應(yīng)采用看門狗技術(shù)?？蓪⒖撮T狗與系統(tǒng)復(fù)位相連，并在變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行時，定時向看門狗發(fā)送信息。如果看門狗能夠收到信息，則機(jī)器不會重新啟動；如果看門狗沒有收到信息，則機(jī)器會立即重新啟動。這樣能防止出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)、非法關(guān)機(jī)等威脅到系統(tǒng)安全的事件發(fā)生。

5 結(jié)束語

綜上所述，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中是必不可少的。該系統(tǒng)使變電站的運(yùn)行現(xiàn)場可視化，很好地補(bǔ)充了“四遙”，同時，也保證了無人值守時的安全性和可靠性，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的保證。

參考文獻(xiàn)

[1]張克新.新一代遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].微計算機(jī)信息，2010（24）.

[2]汪哲民，張帆.變電站層嵌入式以太網(wǎng)實(shí)時性能分析與仿真[J].微計算機(jī)信息，2010（32）.

〔編輯：張思楠〕endprint

摘 要：智能變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種較新的安全管理系統(tǒng)，包含了通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列的先進(jìn)技術(shù)。根據(jù)智能變電站安全監(jiān)控的需求，詳細(xì)分析了智能變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，并提出了傳輸通道和系統(tǒng)安全的要求。

關(guān)鍵詞：智能變電站；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計；硬件模塊

中圖分類號：TM63；TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0145-02

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是將在變電站內(nèi)各監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域里的環(huán)境數(shù)據(jù)、報警信息和攝像機(jī)圖像集中到變電站視頻監(jiān)控主機(jī)中監(jiān)視的。同時，視頻監(jiān)控主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)輸送至集控站視頻監(jiān)控中心和調(diào)度中心，工作人員通過監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控工作站監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域。因此，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備先進(jìn)性、成熟性、可靠性、安全性和兼容性。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像、傳輸、存儲、顯示和控制等部分，涉及到電子、光學(xué)和機(jī)械學(xué)等相關(guān)學(xué)科。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端設(shè)備、后端設(shè)備等硬件模塊組成，其中包括以下2種關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 數(shù)字視頻圖像編碼

圖像編碼技術(shù)的迅速發(fā)展使視頻監(jiān)控系統(tǒng)得以出現(xiàn)和發(fā)展。因此，數(shù)字視頻圖像編碼是數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。目前，常用的壓縮編碼方法可分成2類：①無損壓縮法。該方法也稱“冗余壓縮法”或“熵編碼法”，分為哈夫曼編碼、游程編碼和算術(shù)編碼等。②有損壓縮法。該方法也稱“熵壓縮法”，分為預(yù)測編碼、變換編碼和直接映射等。

2.2 視頻圖像傳輸

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備與中心端設(shè)備通過傳輸系統(tǒng)建立聯(lián)系。一方面，該系統(tǒng)可將前端攝像機(jī)、監(jiān)聽頭、報警探測器或數(shù)據(jù)傳感器捕獲的視音頻信號、各種探測數(shù)據(jù)傳至中心監(jiān)控端；另一方面，該系統(tǒng)可將中心監(jiān)控端的各種控制指令傳至前端設(shè)備的多功能解碼器。因此，傳輸系統(tǒng)是雙方向的。最新的傳輸概念是借用已有的通信傳輸線路或借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸視頻監(jiān)控信號的。在此情況下，往往要用到專用的信號格式轉(zhuǎn)換、傳輸或接入設(shè)備。在變電站遙視系統(tǒng)中，因傳輸距離較遠(yuǎn)，通信設(shè)備常采用以太網(wǎng)、ISDN或DDN等形式，傳輸媒介常采用光纖、微波、E1專線或電話線等形式。

3 系統(tǒng)的功能模塊分析

3.1 監(jiān)控中心系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

該系統(tǒng)利用安裝在前端的攝像機(jī)將被監(jiān)視目標(biāo)的圖像傳輸至視頻監(jiān)控主機(jī)，同時，通過視頻監(jiān)控主機(jī)可控制前端設(shè)備。變電運(yùn)行人員通過安裝在主控室的視頻監(jiān)控客戶端機(jī)全面、系統(tǒng)地監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備。具體的結(jié)構(gòu)和功能有以下4方面：①視頻監(jiān)控主機(jī)應(yīng)能對所有的接入視頻信號進(jìn)行24 h本地錄像，硬盤錄像的保存時間≥30 d。各個顯示畫面上應(yīng)顯示站名、設(shè)備或地點(diǎn)名稱、時間和日期等文字，且允許同時瀏覽、監(jiān)控現(xiàn)場圖像的視頻監(jiān)控客戶機(jī)不少于5臺。②該系統(tǒng)應(yīng)具備對前端監(jiān)視的靜止圖像變化分析、物體移動偵測功能，可自動檢測監(jiān)控圖像框內(nèi)物體的明顯移動，并在其動作超出限定范圍后觸發(fā)報警。③根據(jù)變電站設(shè)備的特點(diǎn)制訂相應(yīng)的巡檢表。監(jiān)控人員在日常巡檢工作中，按照操作要求巡檢監(jiān)控即可。如果1臺攝像機(jī)需要監(jiān)視多個目標(biāo)點(diǎn)，帶預(yù)置功能的一體化攝像機(jī)則是一種很好的選擇。這是因?yàn)樗茴A(yù)置多個監(jiān)視位置的云臺和鏡頭參數(shù)，方便、快速地轉(zhuǎn)到相應(yīng)的預(yù)置點(diǎn)，并自動調(diào)整好焦距和圖像清晰度。④該系統(tǒng)可配備金屬熱感探測器或?qū)Ｓ玫募t外測溫裝置，從而實(shí)現(xiàn)自動超溫檢測和報警功能。室內(nèi)的溫濕度監(jiān)測應(yīng)由溫濕度探測器完成，并按照安全要求設(shè)定溫濕度安全警戒數(shù)值。監(jiān)控子站應(yīng)包括圖像編碼器、攝像機(jī)、主控室、1#主變、2#主變、一次設(shè)備區(qū)、配電室和紅外溫度測量系統(tǒng)。監(jiān)控中心系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過結(jié)合視頻監(jiān)視系統(tǒng)與紅外測溫系統(tǒng)，可在線監(jiān)測電力設(shè)備的溫度和圖像，采集電力設(shè)備的溫度信息。此外，建立數(shù)據(jù)庫可預(yù)測電力設(shè)備可能發(fā)生的故障。

3.2 操作管理分析

3.2.1 錄像管理

該系統(tǒng)具有手動控制錄像、計劃錄像、移動偵測錄像和報警聯(lián)動錄像的功能，且錄像時間可根據(jù)需求確定。錄像資料可自動管理，無需人工干預(yù)。在硬盤錄滿后，系統(tǒng)會自動刪除最舊的錄像資料，從而達(dá)到循環(huán)使用硬盤空間的目的。在錄像資料回放方面，可根據(jù)需要分別按攝像時間、告警提示等要求檢索和調(diào)看。

3.2.2 報警事件管理

當(dāng)觸發(fā)報警時，該系統(tǒng)會啟動報警聯(lián)動，監(jiān)視畫面會自動切換至報警點(diǎn)的攝像鏡頭。任何報警歷史記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計均能保存6個月以上，且可隨時調(diào)看。

3.2.3 操作權(quán)限管理

在該系統(tǒng)中，可設(shè)置監(jiān)控客戶機(jī)的用戶權(quán)限和級別。監(jiān)控客戶端機(jī)通過客戶端軟件實(shí)現(xiàn)用戶登錄，可接收、顯示變電站現(xiàn)場的圖像，并實(shí)時遙控前端圖像設(shè)備。MIS網(wǎng)內(nèi)用戶安裝客戶端軟件后，可查看前端監(jiān)視圖像，也可利用WEB瀏覽器查看前端圖像監(jiān)視信號，但只有授權(quán)后，才能獲得遠(yuǎn)方控制的權(quán)限。

3.2.4 攝像機(jī)和云臺控制

在該系統(tǒng)中，可遙控前端云臺向上、下、左、右轉(zhuǎn)動，可遙控攝像頭遠(yuǎn)、近變焦；可遙控開啟站端室內(nèi)照明設(shè)施，且具有人工控制和自動延時關(guān)閉等方式供選擇；可設(shè)置前端云臺自動巡檢功能；可進(jìn)行單畫面/多畫面的自定義分組循環(huán)輪巡監(jiān)視；可利用列表方式調(diào)看變電站前端攝像機(jī)的畫面；可利用電子地圖調(diào)看變電站前端攝像機(jī)的畫面；可利用巡檢表和電子地圖直接查看快球攝像機(jī)的預(yù)置位畫面，從而實(shí)現(xiàn)視頻圖像預(yù)置點(diǎn)的“即點(diǎn)即現(xiàn)”功能。

3.3 警視聯(lián)動功能分析

當(dāng)觸發(fā)報警（火災(zāi)、非法入侵等）時，該系統(tǒng)會自動聯(lián)動現(xiàn)場照明燈光、警笛等相關(guān)設(shè)備，有預(yù)置功能的攝像機(jī)會自動轉(zhuǎn)至預(yù)置點(diǎn)，自動觸發(fā)廠區(qū)相關(guān)現(xiàn)場的錄像機(jī)錄像。報警信息可通過廠區(qū)現(xiàn)場的設(shè)備，經(jīng)E1信道上傳至調(diào)度監(jiān)控中心處理，也可通過調(diào)度監(jiān)控中心傳至巡檢班分控中心和保安監(jiān)控中心處理，還可將報警信息在MIS系統(tǒng)局域網(wǎng)（LAN）上廣播，局域網(wǎng)上的局長分控臺、總工分控臺等分控臺通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)版MIS系統(tǒng)軟件可共享此報警，并按照不同的權(quán)限和優(yōu)先級別處理。

4 系統(tǒng)的安全設(shè)計要求

為了確保變電站的安全運(yùn)行，應(yīng)從以下5個方面提高系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。

4.1 安全管理

變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)本身具有安全配置管理功能，當(dāng)操作人員增加、刪除系統(tǒng)中被監(jiān)控的對象或調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)時，用戶均可通過應(yīng)用界面改變系統(tǒng)配置文件完成相應(yīng)的系統(tǒng)配置。

4.2 防病毒入侵

在變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，它會與外界交換數(shù)據(jù)信息，在交換過程中有可能將計算機(jī)病毒帶入，進(jìn)而對系統(tǒng)造成損害。因此，一方面，應(yīng)盡量減少非法數(shù)據(jù)信息交換的次數(shù)；另一方面，應(yīng)為系統(tǒng)安裝殺毒軟件。

4.3 安裝防火墻

為了進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)接入防火墻設(shè)備，以減少來自系統(tǒng)外部的網(wǎng)絡(luò)入侵。

4.4 物理隔離

對于變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的安全工作，除了應(yīng)在系統(tǒng)操作流程中嚴(yán)格控制外，還應(yīng)采取物理隔離，單獨(dú)保存數(shù)據(jù)信息，從而提高系統(tǒng)的安全性。

4.5 應(yīng)用看門狗技術(shù)

為了增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，應(yīng)采用看門狗技術(shù)?？蓪⒖撮T狗與系統(tǒng)復(fù)位相連，并在變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行時，定時向看門狗發(fā)送信息。如果看門狗能夠收到信息，則機(jī)器不會重新啟動；如果看門狗沒有收到信息，則機(jī)器會立即重新啟動。這樣能防止出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)、非法關(guān)機(jī)等威脅到系統(tǒng)安全的事件發(fā)生。

5 結(jié)束語

綜上所述，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中是必不可少的。該系統(tǒng)使變電站的運(yùn)行現(xiàn)場可視化，很好地補(bǔ)充了“四遙”，同時，也保證了無人值守時的安全性和可靠性，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的保證。

參考文獻(xiàn)

[1]張克新.新一代遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].微計算機(jī)信息，2010（24）.

[2]汪哲民，張帆.變電站層嵌入式以太網(wǎng)實(shí)時性能分析與仿真[J].微計算機(jī)信息，2010（32）.

〔編輯：張思楠〕endprint