曼維萊水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

金泰植 李秀麗 張夢瑤

曼維萊水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

金泰植 李秀麗 張夢瑤

在曼維萊水電站工程中，監(jiān)控系統(tǒng)前端采用IP網(wǎng)絡(luò)高清攝像機，通過光纖或網(wǎng)絡(luò)線纜將視頻信號和控制信號傳輸?shù)娇刂浦行?。系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)視頻集中存儲系統(tǒng)進(jìn)行通用錄像、報警錄像及指定錄像。存儲視頻流可以通過解碼器輸出到大屏幕顯示器上。

視頻監(jiān)控 錄像 曼維萊水電站

1 工程概況

曼維萊水電站位于喀麥隆南部緊鄰赤道幾內(nèi)亞的恩特姆河上，地處熱帶叢林地區(qū)，距首都雅溫得340 km。曼維萊水電站采用引水徑流式開發(fā)，工程的主要任務(wù)是發(fā)電，電站安裝4臺立軸混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量211 MW。主要水工建筑物包括攔河壩、左岸及右岸溢洪道、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)等。電站以225 kV電壓等級接入電力系統(tǒng)。其中左岸引水發(fā)電系統(tǒng)包括渠道進(jìn)水口、進(jìn)水閘、輸水明渠、天然前池及其二道壩、電站進(jìn)水口、壓力管道、地面廠房、尾水明渠、開關(guān)站以及工程區(qū)永久交通道路等。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)曼維萊水電站 “無人值班 （少人值守）”的控制方式，視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要與計算機監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等系統(tǒng)有機結(jié)合起來，可接收計算機監(jiān)控和消防火災(zāi)的協(xié)議信號，開發(fā)相應(yīng)接口，在平臺界面顯示計算機監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)信息，實現(xiàn)相關(guān)聯(lián)動，通過在電站某些重要部位和人員到達(dá)困難的部位設(shè)置攝像機并隨時將攝取到的圖像信息傳輸?shù)诫娬究刂浦行模赃_(dá)到減少電站巡視人員勞動強度的目的，并實現(xiàn)電站重點防火部位、各場所安全監(jiān)視、首部樞紐和開關(guān)站等部位的遠(yuǎn)方監(jiān)視、部分現(xiàn)地設(shè)備的運行情況監(jiān)視等。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

系統(tǒng)應(yīng)能夠7×24 h連續(xù)正常運行。如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)個別的斷點現(xiàn)象，要保障恢復(fù)連接時間不得超過1 s。假定網(wǎng)絡(luò)最長延遲10 ms，在4 M碼流、720P/25IPS圖像質(zhì)量情況下，總的圖像延遲不得超過300 ms，PTZ控制及相關(guān)聯(lián)圖像的延遲不得超過350 ms。

4 監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計

曼維萊視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺能自動檢測系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備（攝像機、服務(wù)器、存儲系統(tǒng)）的工作狀態(tài)，設(shè)備離線時能快速上報告警。設(shè)備故障恢復(fù)重新上線時，設(shè)備能自動重新加入系統(tǒng)中正常工作，原有的系統(tǒng)配置不發(fā)生變化。數(shù)字視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)任何服務(wù)器和任何后端存儲設(shè)備出現(xiàn)任何故障均不能對當(dāng)前監(jiān)控系統(tǒng)的操作和運行造成影響，不會影響錄像功能，故障恢復(fù)后，可以查看到故障期間所有畫面錄像。視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供一個完整的監(jiān)控管理界面，保證在監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中任何位置前端設(shè)備及服務(wù)器都可以控制、配置和診斷整個系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攝像機支持雙碼流的編碼。碼流格式為MJPEG或H.264。視頻解碼器或電視墻能夠自動識別接收到的視頻流所采用的編碼制式及相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)平滑、流暢的解碼圖像的視頻輸出。

數(shù)字視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)服務(wù)器對全局性參數(shù)進(jìn)行本地存儲，并且提供備份恢復(fù)功能，可以簡單迅速地恢復(fù)系統(tǒng)參數(shù)。如果視頻服務(wù)器連接至Internet，系統(tǒng)能定時將配置信息備份至云端。

根據(jù)曼維萊業(yè)主方要求軟件系統(tǒng)具備英文的圖形化用戶界面（GUI），應(yīng)用軟件采用Windows操作系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供API和SDK，保證電站相關(guān)的應(yīng)用程序都可以使用系統(tǒng)的控制功能，可以交換數(shù)據(jù)以及視頻流；可集成第三方高級圖像分析處理軟件。

系統(tǒng)支持系統(tǒng)管理員定義用戶的級別。系統(tǒng)具有權(quán)限鎖定管理功能及搶權(quán)管理。管理系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程訪問。系統(tǒng)能檢測存儲系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)丟失，并觸發(fā)控制室內(nèi)聲光報警提示。系統(tǒng)支持預(yù)案配置管理功能。在事件觸發(fā)后，支持?jǐn)z像頭信號切換到監(jiān)視器上，同時PTZ運動；可同時進(jìn)行碼流帶寬設(shè)置、改變幀率、圖像質(zhì)量或視頻流編碼類型等。并且在改變設(shè)置時不能長時間中斷視頻信號。系統(tǒng)支持同時實時顯示、PTZ控制、管理音視頻檔案、錄像回放以及錄像。

該系統(tǒng)錄像時間設(shè)計30 d連續(xù)錄像，錄像格式為720P/25FPS，要求RAID 5。

5 數(shù)字視頻監(jiān)控管理平臺設(shè)計

曼維萊項目建設(shè)的智能視頻監(jiān)控管理平臺服務(wù)器的操作系統(tǒng)采用Windows Server，整個平臺架構(gòu)采用開放式，國標(biāo)規(guī)范化設(shè)計，系統(tǒng)具備平臺互聯(lián)能力。提供良好的集成能力及二次開發(fā)接口，供其他上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成對接。

5.1 實時監(jiān)控功能

該系統(tǒng)在PC上通過客戶端軟件實時查看有權(quán)限的監(jiān)控點的實時視頻瀏覽。系統(tǒng)支持對云臺和鏡頭的遠(yuǎn)程實時控制?？蛻舳嗽谌溜@示狀態(tài)下，也可以通過鍵盤進(jìn)行云鏡控制。系統(tǒng)支持設(shè)定控制權(quán)限的優(yōu)先級。電視墻功能：能夠集中顯示多個前端視頻畫面，便于監(jiān)控人員觀看，系統(tǒng)支持將實時監(jiān)控畫面通過解碼器上傳到電視墻上播放。支持同時播放多個監(jiān)控視頻。支持客戶端抓拍，包括定時抓拍，告警抓拍和手動抓拍。

5.2 錄像管理功能

曼維萊電站視頻監(jiān)控主要包含客戶端本地錄像和平臺錄像兩種錄像業(yè)務(wù)。用戶在客戶端啟動實時瀏覽后，可以進(jìn)行本地錄像操作，將錄像文件保存在本地PC機上。平臺事件錄像屬于告警聯(lián)動的一種聯(lián)動方式。當(dāng)發(fā)生告警事件時，系統(tǒng)根據(jù)聯(lián)動策略啟動發(fā)生告警的前端設(shè)備或其他設(shè)備的錄像任務(wù)，并將錄像文件保存到存儲設(shè)備上。用戶可以在監(jiān)控系統(tǒng)中配置任一攝像機錄像計劃，系統(tǒng)根據(jù)這些錄像計劃在指定時間進(jìn)行平臺錄像。用戶可以在客戶端上回放錄像，也可以將系統(tǒng)錄像文件下載到本地PC機上，支持使用通用播放器進(jìn)行回放。

5.3 告警功能和電子地圖功能

用戶可通過設(shè)置告警聯(lián)動策略，通過聲光告警、視頻彈出等方式將告警信息及時告知給相關(guān)人員。系統(tǒng)支持報警的設(shè)置、報警的接受與分發(fā)、報警事件聯(lián)動、聯(lián)動策略設(shè)置、報警事件的記錄、查詢、備份等功能。

支持通過電子地圖對管轄區(qū)域的攝像機進(jìn)行快速調(diào)度，可以在地圖上查詢監(jiān)控點和告警源的分布，當(dāng)發(fā)生告警時，可以在電子地圖上定位其所在的位置，便于選取合適的監(jiān)控點，及時調(diào)取視頻實況。

6 DLP大屏幕顯示系統(tǒng)方案

為了使曼維萊工程107個攝像點的圖象顯示靈活與真實，設(shè)備耐久，本工程顯示系統(tǒng)采用LED光源，光源壽命不低于80 000 h；黑條紋防眩光樹脂幕 （DNP）；拼接縫隙0.2～1.0 mm；比例4∶3；分辨率1 400×1 050。投影機芯具備完備的防塵和散熱措施，機芯可以單獨升級，機殼屏幕不動，用較少的額外投入獲得更高分辨率及亮度、色彩等其它方面的升級。輸入接口至少2路DVI信號輸入，輸入分辨率不低于1 920×1 080，所有畫面可任意疊加、任意大小、任意漫游。每個顯示單元具備1路RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，1 路RS232控制接口。自動幾何調(diào)整，整個操作全自動；自動色彩調(diào)整 （CSC），數(shù)字空間控制電路可有效地補償不同箱體間的色彩和亮度的差異，從而保證多箱體配置的顯示墻始終具有均衡的色彩和亮度；動態(tài)色彩/亮度平衡 （DC/BB），每個顯示單元內(nèi)置3個傳感器和動態(tài)色彩、亮度平衡系統(tǒng)，傳感器持續(xù)監(jiān)控各顯示單元的亮度輸出和色彩，并與其他顯示單元交換所監(jiān)控的數(shù)據(jù)，使多箱體配置顯示墻在運行期間可保持一致。DLP屏與中控室計算機監(jiān)控系統(tǒng)大屏統(tǒng)一安裝。

7 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

為了完成以上功能，曼維萊視頻監(jiān)控系統(tǒng)搭建了以下系統(tǒng)軟硬件平臺。

7.1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

曼維萊監(jiān)控系統(tǒng)前端采用IP網(wǎng)絡(luò)高清攝像機，通過光纖或網(wǎng)絡(luò)線纜將視頻信號和控制信號傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

在曼維萊電站主副廠房、首部樞紐、主輔溢洪道、開關(guān)站、水廠以及警衛(wèi)室等設(shè)備間設(shè)置網(wǎng)絡(luò)交換機傳輸監(jiān)控數(shù)字圖像信號，在視頻監(jiān)控中心及分控中心通過解碼器或電視墻工作站輸出圖像信號給各中心顯示。

系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)視頻集中存儲系統(tǒng)進(jìn)行通用錄像、報警錄像及指定錄像。系統(tǒng)所需的網(wǎng)絡(luò)視頻存儲系統(tǒng)集中放置在中控室主機房，視頻存儲服務(wù)器通過電纜接入到繼電保護(hù)室網(wǎng)絡(luò)匯聚交換機。在圖像工作站上具有實時和存儲圖像顯示調(diào)用、圖像查詢功能。存儲視頻流可以通過解碼器輸出到大屏幕顯示器上。

在中控室主機房安裝數(shù)字視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)服務(wù)器及數(shù)字視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件，可實現(xiàn)視頻管理、數(shù)據(jù)管理、存儲管理和流媒體管理。且監(jiān)控系統(tǒng)平臺本身沒有攝像機數(shù)量限制，依服務(wù)器硬件性能確定。

在控制中心和分控室安裝多媒體監(jiān)控顯示工作站、操作管理工作站及數(shù)字視頻監(jiān)控多媒體操作及顯示軟件。視頻監(jiān)控系統(tǒng)所有的視頻和控制信號通過視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸。

7.2 設(shè)備的選擇

曼維萊水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)中控室設(shè)有網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機、控制操作鍵盤、2X2 DLP拼接大屏幕系統(tǒng)、監(jiān)視器、客戶端工作站等主設(shè)備及附屬配套設(shè)備。首部樞紐、開關(guān)站設(shè)置分控中心。共設(shè)置攝像頭107個：48臺720P室內(nèi)槍機、6個720P室內(nèi)半球、36個室外720P快球、17個室內(nèi)墻裝720P快球。攝像頭分布在主廠房、副廠房、主溢洪道、攔污柵、渠道取水口、電站進(jìn)水口、開關(guān)站、水廠和警衛(wèi)室等地。

8 結(jié)語

曼維萊水電站工程的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的視頻監(jiān)控信息采集、傳輸與處理技術(shù)，可對視頻信息進(jìn)行全數(shù)字化處理，從而方便地查找及重視事故當(dāng)時情況。能夠使運行（值守）人員及時地了解電站工程范圍內(nèi)各重要場所的情況，提高運行水平。

金泰植 男 高級工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 天津 300222

李秀麗 女 高級工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 天津 300222

張夢瑤 女 助理工程師 國家電網(wǎng)天津電力公司物資公司 天津 300304

TV736

B

1007-6980（2015）04-0037-02

2015-08-18）