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      水利水電視頻監(jiān)視體統(tǒng)設(shè)計(jì)簡析

      2015-10-21 18:07:05次仁曲杰
      基層建設(shè) 2015年9期
      關(guān)鍵詞:水利工程

      次仁曲杰

      摘要:視頻監(jiān)視系統(tǒng)為水利水電工程運(yùn)行管理實(shí)現(xiàn)“無人值班,少人值守”創(chuàng)造了條件,筆者根據(jù)水利水電工程規(guī)模大、監(jiān)視點(diǎn)分散、能要求多等特點(diǎn),提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案,鑒于目前視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)問題進(jìn)行探討,希望能將成熟的設(shè)計(jì)與技術(shù)引入到水利水電行業(yè)中。

      關(guān)鍵詞:視頻監(jiān)視系統(tǒng);水利工程;水利水電行業(yè)

      水利水電工程尤其是大型水利樞紐,具有規(guī)模大、監(jiān)視點(diǎn)分散、距離遠(yuǎn)、功能要求多等特點(diǎn)。在視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到一些實(shí)際問題,如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、監(jiān)視范圍等,按常規(guī)的設(shè)計(jì)思路往往達(dá)不到理想的效果。筆者多年從事水利水電工程設(shè)計(jì),在視頻監(jiān)視系統(tǒng)有效地應(yīng)用于大型水利樞紐的設(shè)計(jì)實(shí)踐中總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。在此,就相關(guān)問題提出一些建議,與同行共同探討,就水利樞紐視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹

      一、研究問題

      1.1系統(tǒng)名稱

      國標(biāo)對(duì)工業(yè)電視系統(tǒng)的定之是:應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)視、調(diào)度管理等方面,從攝象到圖象顯示獨(dú)立完整的電視系統(tǒng)一這里的關(guān)鍵詞應(yīng)該是“工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)視”,在實(shí)際應(yīng)用中,監(jiān)視范圍常擴(kuò)大到保安監(jiān)視等方面,尤其是水利樞紐,一套電視系統(tǒng)往往包含了電站設(shè)備監(jiān)視、水上建筑物及閘門運(yùn)行監(jiān)視、保安監(jiān)視等,成為綜合性的電視監(jiān)視系統(tǒng)為此,建議將“工業(yè)電視系統(tǒng)”名稱改為“視頻監(jiān)視系統(tǒng)”,以避免名不符實(shí)。

      1.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

      目前尚無水利水電工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范,僅有的《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)規(guī)范》也是1987年版,10多年來,電子技術(shù)發(fā)展很快,設(shè)備也已更新?lián)Q代,進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代現(xiàn)在新建或改造的大中型水電丁一基本都要求設(shè)置視頻監(jiān)視系統(tǒng),但系統(tǒng)規(guī)模、監(jiān)視范圍、技術(shù)要求、設(shè)備選擇、運(yùn)行方式等差異很大,實(shí)際使用中效果井不理想,造成資源的閑置和浪費(fèi)因此.出臺(tái)針對(duì)水利水電工程的視頻監(jiān)視系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范,對(duì)從事設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行各方面提出指導(dǎo)性意見是十分必要的。

      1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      水利工程中近期設(shè)計(jì)或安裝的視頻監(jiān)視系統(tǒng)基本采用兩類結(jié)構(gòu),一類是矩陣切換外掛多媒體監(jiān)控系統(tǒng),其視頻信號(hào)的控制和切換采用專用功能的矩陣切換裝置,輸出一路視頻信號(hào)至多媒體計(jì)算機(jī),系統(tǒng)核心設(shè)備為矩陣切換系統(tǒng);另一類是計(jì)算機(jī)多媒體監(jiān)控系統(tǒng),它則完全基于計(jì)算機(jī),沒有矩陣系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了視音頻數(shù)字化、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、應(yīng)用多媒體化和管理智能化,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔,便于聯(lián)網(wǎng)和擴(kuò)充第二類技術(shù)先進(jìn).方便靈活,但運(yùn)行實(shí)例較少;第一類有較成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),實(shí)際使用較多,但筆者預(yù)言它只是傳統(tǒng)的矩陣切換系統(tǒng),向全計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程中的過渡產(chǎn)品。

      1.4監(jiān)視范圍

      由于沒有針對(duì)水利水電L程的視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范,具體工程設(shè)計(jì)中監(jiān)視范圍的確定隨意性很大若按功能要求組成多個(gè)監(jiān)視系統(tǒng),似乎不經(jīng)濟(jì),也不合理但將不同功能要求的監(jiān)視點(diǎn)混合組成綜合監(jiān)視系統(tǒng),則在實(shí)際運(yùn)行中與目前水電廠運(yùn)行體制不適應(yīng)發(fā)電分廠負(fù)責(zé)電站設(shè)備運(yùn)行,水工分廠負(fù)責(zé)閘門運(yùn)行,保安部門監(jiān)視樞紐區(qū)人員活動(dòng)情況而一般監(jiān)控中心都布置在水電站中央控制室,造成發(fā)電分廠運(yùn)行人員要兼顧其他部門的相應(yīng)的職責(zé),在實(shí)際工作當(dāng)中缺少可操作性。

      二、設(shè)計(jì)方案

      2.1前端設(shè)計(jì)

      前端部分與常規(guī)視頻監(jiān)視系統(tǒng)差別不大,完全可以參照民用建筑視頻監(jiān)視系統(tǒng)的前端布局,選擇相應(yīng)的設(shè)備。水利水電工程監(jiān)視點(diǎn)分散,監(jiān)視對(duì)象特殊。有些監(jiān)視范圍較寬闊,為了美觀和隱蔽性,可選用全方位球形攝象機(jī);監(jiān)視對(duì)象在平時(shí)只有燈光照明的廊道內(nèi)時(shí)光線較弱,應(yīng)選用黑白攝象機(jī);有些要求監(jiān)視大場面的部位,可選用彩色全方位帶云臺(tái)和變焦鏡頭的攝象機(jī),以便看得更清晰、更遠(yuǎn);監(jiān)視單一設(shè)備時(shí),可根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行要求,選擇彩色或黑白固定攝象機(jī)。另外,水電工程現(xiàn)場存在一定的電磁干擾,但就實(shí)際使用情況看,對(duì)前端設(shè)備的影響不大,不需要選用特殊的設(shè)備和防護(hù)。

      2.2網(wǎng)絡(luò)傳輸

      傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是水利水電工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,大多數(shù)系統(tǒng)運(yùn)行效果不理想的主要問題出自傳輸網(wǎng)絡(luò),其現(xiàn)象是系統(tǒng)不穩(wěn)定、圖象閃爍或變形、信號(hào)傳輸及反映遲緩等。

      監(jiān)視點(diǎn)分散是水利水電工程的又一個(gè)特點(diǎn),在視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,可采用根據(jù)監(jiān)視點(diǎn)實(shí)際位置,將控制設(shè)備分散布置到現(xiàn)場,然后聯(lián)網(wǎng)或通過光纜傳輸?shù)街鳈C(jī)的方法。這是將計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)中分布、分散概念引人到視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種嘗試,筆者在實(shí)際工程應(yīng)用中取得很好的效果。需要說明的是,采用這種方法應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況,在經(jīng)過詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

      2.3控制中心設(shè)備

      為解決綜合監(jiān)視系統(tǒng)與各部門管理的矛盾,系統(tǒng)設(shè)計(jì)可采用設(shè)置分控站的方法解決,即在電站中央控制室設(shè)置主控站,在水工分廠值班室、保安值班室等處設(shè)置分控站,而系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)則應(yīng)統(tǒng)一由專業(yè)技術(shù)部門負(fù)責(zé)。

      當(dāng)下,隨著全計(jì)算機(jī)多媒體視頻監(jiān)視系統(tǒng)的開發(fā),通過軟件設(shè)置使綜合系統(tǒng)中多個(gè)分站監(jiān)視不同范圍將成為現(xiàn)實(shí),這是大中型水利水電工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展方向。

      三、設(shè)計(jì)范例

      3.1主要任務(wù)

      根據(jù)小浪底水利樞紐的規(guī)模和重要性,并與工程運(yùn)行管理水平相適應(yīng),將小浪底視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要任務(wù)定義為:實(shí)時(shí)監(jiān)視電站及樞紐主要設(shè)備的運(yùn)行及建筑物、交通洞等現(xiàn)場情況;記錄事故、故障狀態(tài)及異常情況發(fā)生的位置和時(shí)間并報(bào)警,以便加快事故、故障處理,便于設(shè)備安全運(yùn)行、維護(hù)和檢修,為事后分析事故、故障原因提供實(shí)時(shí)資料,為電站實(shí)現(xiàn)“無人值班、少人值守”創(chuàng)造條件。

      3.2系統(tǒng)組成

      小浪底工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要由控制中心設(shè)備、信號(hào)傳輸系統(tǒng)及前端設(shè)備組成,屬矩陣切換外掛多媒體監(jiān)控系統(tǒng),詳見小浪底水利工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)圖。由于小浪底工程規(guī)模大,且地下洞室多,而監(jiān)控中心設(shè)在地面副廠房,故在設(shè)計(jì)中采用了按監(jiān)視點(diǎn)分布相對(duì)集中,組成多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)并聯(lián)網(wǎng)的方案。方案實(shí)施中在信號(hào)傳輸質(zhì)量、電纜敷設(shè)等方面均顯示出明顯的優(yōu)勢。

      3.3大壩、進(jìn)水塔

      大壩、進(jìn)水塔共設(shè)11個(gè)攝象點(diǎn)。其中3個(gè)為全方位攝象機(jī),用于監(jiān)視進(jìn)水塔189m高程廊道,由于廊道內(nèi)僅有燈光照明,光線較弱,選用黑白攝象機(jī)。對(duì)于大壩北岸及進(jìn)水塔1號(hào)橋頭和7號(hào)橋頭,由于監(jiān)視的范圍較寬闊,為了美觀和隱蔽性,選用全方位球形攝象機(jī)。在壩頂控制樓頂安裝1臺(tái)彩色全方位帶云臺(tái)的攝象機(jī),選用7.5一120mm的鏡頭,以便看得更清晰、更遠(yuǎn)。對(duì)于3個(gè)明流洞工作閘門室各安裝1臺(tái)彩色快球,監(jiān)視明流洞弧形工作門的運(yùn)行情況并大壩南岸崗哨路口,安裝1臺(tái)全方位攝象機(jī),監(jiān)控南岸周圍的環(huán)境利用1對(duì)光端機(jī)傳輸,送到監(jiān)控中心的CM9740監(jiān)控主機(jī)。

      3.4傳輸系統(tǒng)

      對(duì)于傳輸距離小于500m的監(jiān)視點(diǎn),采用同軸電纜傳輸,超過500m的采用光纜傳輸。大壩南岸(1路)、進(jìn)水塔(10路)由2對(duì)光端機(jī)將信號(hào)傳輸?shù)降孛娓睆S房的C M9740主機(jī)。用1對(duì)光端機(jī)將地面副廠房CM9740監(jiān)控主機(jī)的信號(hào)傳輸?shù)綁雾斂刂茦嵌嗝襟w分控站。尾水部分(5路)由1對(duì)光端機(jī)將信號(hào)傳輸?shù)降叵赂睆S房的CM9740主機(jī)。

      四、結(jié)語

      目前,在我國,水利水電工程規(guī)模尤其龐大,因此,視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到一些實(shí)際問題,如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、監(jiān)視范圍等等,筆者借鑒小浪底水庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),在盡量減少人力工作有注重監(jiān)控密切程度的前提下做了簡要分析,洗出了一些自己的簡介,望同業(yè)人員參考、共勉。

      參考文獻(xiàn):

      [1]汪樹玉,劉國華,陳福林等,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),浙江大學(xué),中國水利水電出版社

      [2]齊從謙,工程領(lǐng)域的概念設(shè)計(jì)及技術(shù)創(chuàng)新,中國科協(xié)第一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,2001,68~74

      [3]劉曉冰,高天一,CAD 技術(shù)的發(fā)展趨勢及主流軟件產(chǎn)品,中國制造業(yè)信息化,2003,(1):41~45

      [4]Avi Wiezel,Ali Erhan Oztemir,The Influence of Design Methods on Construction Productivity[J],Construction Research,2003

      [5]中華人民共和國水利部.水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范(SL 285~2003),北京:中國水利水電出版社,2003

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