視頻監(jiān)控系統(tǒng)在無(wú)人值守變電站的應(yīng)用

翁水++王鵬程

摘 要：視頻監(jiān)控在無(wú)人值守變電站的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，成為變電站環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的核心，但目前運(yùn)用范圍比較單一，功能有限，沒(méi)有發(fā)揮其對(duì)生產(chǎn)的真正作用，隨著調(diào)控一體化電網(wǎng)運(yùn)行模式的推進(jìn)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要性更加突出，該文以運(yùn)用中的3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)其組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)改良、擴(kuò)展和完善，增加了視頻監(jiān)控遙控小車的應(yīng)用。該改進(jìn)方案簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)功能多，能滿足變電站智能化發(fā)展的需求。

關(guān)鍵字：3G視頻監(jiān)控 遙控小車 無(wú)人值守變電站

中圖分類號(hào)：TP317.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（c）-0081-02

變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)是電網(wǎng)智能化、安全生產(chǎn)所需要的重要技術(shù)支持手段。隨著變電站無(wú)人值守以及變電運(yùn)行集中監(jiān)控等電網(wǎng)運(yùn)行模式的推進(jìn)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要性更加突出。現(xiàn)階段，監(jiān)控系統(tǒng)在變電站的運(yùn)用不廣，主要是只對(duì)個(gè)別重要點(diǎn)監(jiān)控，或有重大工作時(shí)，采用便攜式監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，不能對(duì)變電站進(jìn)行持續(xù)地、有效地、清晰地監(jiān)控。因此，該文將以現(xiàn)在運(yùn)用中的3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行適當(dāng)改良，增加其性能，以適應(yīng)無(wú)人值守變電站對(duì)視頻監(jiān)控的實(shí)際需求。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的作用

（1）作為電網(wǎng)智能化和安全運(yùn)行監(jiān)視的重要輔助技術(shù)措施，對(duì)變電所環(huán)境狀況、設(shè)備運(yùn)行狀況、現(xiàn)場(chǎng)安保狀況等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視，提高無(wú)人值守變電所安全生產(chǎn)和電網(wǎng)運(yùn)行管理的水平。

（2）可作為變電所少人或無(wú)人值守、集中監(jiān)控運(yùn)行模式下遠(yuǎn)方設(shè)備巡視以及遠(yuǎn)方操作監(jiān)視的輔助手段；通過(guò)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控，監(jiān)護(hù)本地人員操作，檢查設(shè)備操作前后的實(shí)際狀態(tài)，可避免誤操作；安監(jiān)人員也通過(guò)在線視頻監(jiān)控，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全督查、控制。

（3）記錄變電所設(shè)備檢修工作或事故處理過(guò)程，可對(duì)設(shè)備檢修或事故處理過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，并對(duì)事后分析事故原因和事故處理過(guò)程提供圖像資料。

（4）作為生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用，可為設(shè)備故障提供實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)檢查資料，專業(yè)管理人員在日常的生產(chǎn)管理工作中可直接根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行研究分析。

（5）通過(guò)在線視頻監(jiān)控，可與一切需現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面的子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，提供一種及時(shí)簡(jiǎn)單的控制輔助手段。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用及改進(jìn)方案

目前，浙江電網(wǎng)已大規(guī)模地運(yùn)用3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用成熟先進(jìn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和3G無(wú)線通信技術(shù)，作為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全監(jiān)督管理的有效手段對(duì)施工、搶修現(xiàn)場(chǎng)、巡檢線路工作等進(jìn)行全方位遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管理，現(xiàn)場(chǎng)人員可通過(guò)便攜式攝像頭將現(xiàn)場(chǎng)視頻、音頻等多媒體信息通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心，結(jié)合GPS功能，管理部門和項(xiàng)目專職可以實(shí)時(shí)掌控施工現(xiàn)場(chǎng)重要信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和制止違章，提升現(xiàn)場(chǎng)安全水平。

該系統(tǒng)現(xiàn)運(yùn)行成熟，但運(yùn)用范圍比較單一，主要是用于對(duì)各類現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。對(duì)于無(wú)人值守變電所的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可在其基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷淖儎?dòng)，使該系統(tǒng)的功能具備以上視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有的作用。

（1）擴(kuò)大目前3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用，可在變電站圍墻四周、現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備、開關(guān)室、繼保室等安裝視頻監(jiān)控固定式終端設(shè)備，除了圖像在線監(jiān)測(cè)外，還可與安全警衛(wèi)、火災(zāi)報(bào)警、消防、環(huán)境監(jiān)測(cè)協(xié)同聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)環(huán)境智能化監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)有些變電站已在主控室安裝固定式的監(jiān)控設(shè)備，但主要是用來(lái)監(jiān)控人員違章。

（2）目前變電站內(nèi)應(yīng)用的視頻監(jiān)控移動(dòng)前端設(shè)備主要是便攜式的箱式移動(dòng)視頻終端和戴在頭盔的便攜式攝像頭移動(dòng)拍攝。通過(guò)戴在頭盔的便攜式攝像頭移動(dòng)拍攝，搖晃明顯，對(duì)后臺(tái)監(jiān)控質(zhì)量影響較大，而且畫面不由遠(yuǎn)程監(jiān)控人員控制。因此，可設(shè)計(jì)一款遙控操作小車平臺(tái)，通過(guò)后臺(tái)操作手柄進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控操作，簡(jiǎn)單控制小車行走及升降來(lái)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的操場(chǎng)、施工和設(shè)備巡視等。而且，采用遙控小車可減少固定式監(jiān)控設(shè)備的安裝數(shù)，如對(duì)于開關(guān)室、繼保室內(nèi)的監(jiān)控、巡視，可只配置一臺(tái)遙控小車攝像裝置即可滿足所有視頻需求功能。

變電站內(nèi)3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以固定式的為主，遙控小車式為輔，通過(guò)采用日、夜兩用型一體化室外槍形攝像機(jī)（室外）及球型攝像機(jī)（室內(nèi)）、3G網(wǎng)絡(luò)及多媒體監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控多功能應(yīng)用。

3 遙控小車的設(shè)計(jì)及運(yùn)用

遙控小車系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、DSP編碼、網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送、后臺(tái)監(jiān)控機(jī)實(shí)時(shí)接收這幾個(gè)部分組成，這幾個(gè)部分互相配合，完成小車的運(yùn)動(dòng)控制，視頻采集，實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

小車的總體設(shè)計(jì)框架圖如圖1所示。由圖1可知，視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控遙控小車系統(tǒng)主要由兩部分組成，即小車部分和監(jiān)控部分。由于數(shù)據(jù)傳輸媒介為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，則可以自由選擇接收端，例如PC機(jī)、手機(jī)等。由于PC機(jī)的操作系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的功能，而且，在PC機(jī)上編好的程序可以很方便地移植到嵌入式的操作系統(tǒng)上去，該系統(tǒng)采用PC機(jī)作為遙控端及監(jiān)控顯示。小車控制模塊為雙搖桿手柄控制單元，該單元包括一個(gè)帶ARM內(nèi)核微處理器的核心板，一個(gè)無(wú)線通信模塊，兩個(gè)控制手柄，信號(hào)采集板及天線等，該單元能控制小車的前進(jìn)/后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、舉升、下降、油門增減，同時(shí)還要增加以下輔助功能：包括遠(yuǎn)程啟動(dòng)、熄火、駐車剎車及返程等控制。

從信號(hào)角度進(jìn)行分類，整個(gè)系統(tǒng)有兩類信號(hào)需要處理，視頻信號(hào)和控制信號(hào)。其中DM642是專用多媒體芯片TMS320 DM642處理器的簡(jiǎn)稱，是TI推出的一款專用于多媒體領(lǐng)域的DSP。視頻信號(hào)的傳輸途徑為單向傳輸，即DM642接收攝像頭的模擬信號(hào)進(jìn)行編碼（DM642通過(guò)I2C口對(duì)系統(tǒng)中的其他芯片進(jìn)行控制，攝像頭采集到的摸擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)視頻解碼器轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)，送入DM642的視頻通道；同步采集到的模擬音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻編解碼器模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，送入DM642的音頻通道；DM642將接收到的數(shù)字視頻信號(hào)和數(shù)字音頻信號(hào)用H.265標(biāo)準(zhǔn)編碼壓縮），通過(guò)DM642上加載的信號(hào)接收模塊由3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送給接收端，再由接收端根據(jù)需求進(jìn)行必要的視頻處理，視頻技術(shù)是流媒體技術(shù)的一部分，允許有較少的失幀情況出現(xiàn)。而控制信號(hào)的傳輸途徑為接收端發(fā)出控制指令，由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到DM642板，再由DM642板通過(guò)RS232接口，傳送到小車的控制部分。反饋信號(hào)的傳送剛好是相反的過(guò)程，而且傳送的途徑也不是單一的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，而是通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和RS232協(xié)議的傳輸。endprint

對(duì)于遙控小車，應(yīng)規(guī)定其行駛路線，這有利于簡(jiǎn)化遙控操作。戶外場(chǎng)地應(yīng)該設(shè)置專門一條路徑聯(lián)通全所戶外設(shè)備以便遙控小車行駛，根據(jù)現(xiàn)變電站內(nèi)的布置，該方案是可行的；開關(guān)室和繼保室等室內(nèi)可以各配一臺(tái)遙控小車球形攝像機(jī)為主（可在墻上安裝一環(huán)形軌道或?qū)β窂骄幊蹋潭ㄊ綌z像機(jī)為輔或不配。通過(guò)程序設(shè)置及現(xiàn)場(chǎng)布置感應(yīng)條的設(shè)置，當(dāng)遙控小車返回固定位置時(shí)，接近其充電樁頭時(shí)能自動(dòng)調(diào)整位置進(jìn)行充電。

監(jiān)控遙控小車的工作過(guò)程大致為：通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)向遙控小車發(fā)送操作信號(hào)，使小車啟動(dòng)做好準(zhǔn)備，小車上的一體化攝像頭可實(shí)時(shí)采集工作現(xiàn)場(chǎng)的畫面，通過(guò)無(wú)線傳輸設(shè)備將圖像傳送到遙控終端的顯示器上，操作員根據(jù)工作現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況通過(guò)遙控手柄來(lái)控制小車進(jìn)行六維動(dòng)作：行止、伸縮、旋轉(zhuǎn)等簡(jiǎn)單任務(wù)。任務(wù)完成后可通過(guò)手柄上的返程鍵讓遙控小車自動(dòng)返回固定位置充電，室外應(yīng)配置一個(gè)遙控小車室。

4 視頻在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（或簡(jiǎn)稱子站設(shè)備）、主站設(shè)備（操作站、供電公司監(jiān)控中心等）、承載傳輸網(wǎng)絡(luò)（主要由現(xiàn)有通信專網(wǎng)提供）以及綜合管理接入平臺(tái)。

主站設(shè)備是指安裝于變電運(yùn)行工區(qū)監(jiān)控中心等電網(wǎng)運(yùn)行管理中心站配備的視頻監(jiān)控應(yīng)用設(shè)備，包括監(jiān)控終端、IP網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備、媒體分發(fā)服務(wù)器等，負(fù)責(zé)接收、存儲(chǔ)和管理移動(dòng)終端設(shè)備上傳的各種信息資源，對(duì)監(jiān)控子站進(jìn)行控制或查詢信息。

子站設(shè)備主要由前端設(shè)備和視頻編碼服務(wù)器（DVS）或硬盤錄像機(jī)（DVR）等主控設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備組成。前端設(shè)備由監(jiān)控?cái)z像機(jī)（日、夜兩用型一體化室外攝像機(jī)）、遙控操作小車、遙控操作小車充電樁頭和各類報(bào)警輸入/輸出裝置及各相關(guān)接口組成等，子站設(shè)備負(fù)責(zé)音視頻信息、報(bào)警信息以及其他數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)采集和上傳，并接受主站控制，也能進(jìn)行本地控制（子站）。

承載網(wǎng)絡(luò)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸中起到遠(yuǎn)程連接變電所和監(jiān)控中心以及綜合接入管理平臺(tái)的橋梁作用，并可在電力通信專網(wǎng)中傳輸。

綜合管理接入平臺(tái)由中心管理服務(wù)器（CMS）、視頻轉(zhuǎn)分發(fā)單元（VIDU）、網(wǎng)絡(luò)錄像單元（NRU）、分站接入單元（PAG）等組成。整合各種視頻監(jiān)控所需能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，3G移動(dòng)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)已在變電站重大操作、檢修和施工作業(yè)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，取得了良好的效果，有效控制了現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)。而通過(guò)改良設(shè)計(jì)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用，將大大提高變電站智能化管理水平，減少電氣設(shè)備事故，防火、防盜、防違章等功能，保障變電站設(shè)備的正常運(yùn)行，是實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守的重要保證。

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