基于變電站的微機(jī)防誤系統(tǒng)的可視化監(jiān)控技術(shù)研究

錢平　李長(zhǎng)宇　王笑棠　葛青青　黃建林

摘 要： 針對(duì)近年來(lái)變電站大力增加，無(wú)人值班，集控中心不能全方位、實(shí)時(shí)進(jìn)行場(chǎng)地及環(huán)境的監(jiān)視等問題，提出一種能實(shí)時(shí)進(jìn)行可視化監(jiān)控技術(shù)研究的防誤系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)。該研究應(yīng)用智能化技術(shù)改造了原有變電站及接口，綜合分析全景信息，應(yīng)用智能視頻輔助綜合管理系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫接入、統(tǒng)一管理和配置，從而采集各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)可視化控制的目的。結(jié)果表明，該研究解決了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)及管理的難度，并大幅提高了社會(huì)效益，具有優(yōu)越的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞： 視頻監(jiān)控； 可視化防誤操作； 無(wú)縫接入； 智能視頻輔助

中圖分類號(hào)： TN948.64?34； TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）24?0176?03

Visual monitoring technology of computer anti?misoperation system based on substation

QIAN Ping1， LI Changyu1， WANG Xiaotang1， GE Qingqing1， HUANG Jianlin2

（1. Lishui Power Supply Bureau， Zhejiang Electric Power Corporation， Lishui 323000， China；

2. Changyuan Gongchuang Power Safety Technology Co.， Ltd.， Zhuhai 519085， China）

Abstract： In order to solve the problems of substation increase， unattended operation， incomplete centralized control center， real?time field and environment monitoring in recent years， an anti?misoperation system monitoring technology which can study the visual monitoring technology in real time is proposed. In the research， the intelligent technology is applied to transformation of the original substation and interface， and the panorama information is analyzed comprehensively. The intelligent video assisted total management system technology is used to realize the seamless access， unified management and allocation of each subsystem to collect the data information of each subsystem， and realize the visual control. The research has solved the difficulty of the field maintenance and management， improved the social benefits greatly， and has a good application prospect.

Keywords： video surveillance； visual anti?misoperation； seamless access； intelligent video assistance

0 引 言

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)行業(yè)內(nèi)新興的視頻監(jiān)控技術(shù)[1]是一個(gè)備受關(guān)注的熱門話題，監(jiān)控系統(tǒng)共經(jīng)歷了三個(gè)階段，分別是模擬監(jiān)控、數(shù)字監(jiān)控及現(xiàn)今的智能可視化監(jiān)控[2]。我國(guó)在變電站智能化研究方面相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚了大概10年。但隨著國(guó)內(nèi)對(duì)該技術(shù)的重視和被用戶普遍的接受和使用，其已達(dá)到了可隨時(shí)監(jiān)控各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)間設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決問題。目前已有相關(guān)的成熟技術(shù)應(yīng)用到電力公司，效果顯著。該系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和數(shù)字圖像及信息技術(shù)融為一體，突破傳統(tǒng)的變電站各個(gè)子系統(tǒng)自成體系的模式[3]，將原有的視頻監(jiān)控、防誤操作和防報(bào)警、照明等系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化，并增加了遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)視頻指導(dǎo)的強(qiáng)大功能，同時(shí)也提高了電力設(shè)備的安全性及可靠性。在響應(yīng)國(guó)家為配合“三集五大”體系建設(shè)的同時(shí)，大幅度減少了值班的配備人員，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行及設(shè)備環(huán)境了如指掌，減少了變電站企業(yè)的內(nèi)部矛盾。

1 系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

通過(guò)規(guī)約通信，變電站根據(jù)原有系統(tǒng)的輔助功能，實(shí)現(xiàn)了集圖像監(jiān)控[4]、防誤操作、設(shè)備巡查、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和設(shè)備監(jiān)測(cè)操控系統(tǒng)于一體，協(xié)同聯(lián)動(dòng)，高效實(shí)時(shí)的運(yùn)行。視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)[5]。硬件平臺(tái)的控制服務(wù)器是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中心控制器，該服務(wù)器通過(guò)綜合測(cè)控及接入技術(shù)將環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及原有的消防系統(tǒng)、周界報(bào)警等裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一體化[6]，在本設(shè)計(jì)中該服務(wù)器是硬件的核心；軟件平臺(tái)主要有：編寫語(yǔ)言為C++，操作系統(tǒng)為Windows XP，采用SQL Server 2005 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

1.2 防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖1所示為防誤操作子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)由四部分組成。當(dāng)設(shè)備在防誤操作失效時(shí)狀態(tài)發(fā)生了變化，系統(tǒng)便可自動(dòng)將監(jiān)控圖像呈現(xiàn)在監(jiān)控設(shè)備上，以便于對(duì)出現(xiàn)問題的設(shè)備工況進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)監(jiān)視，然后通過(guò)圖像智能分析軟件識(shí)別設(shè)備狀態(tài)，該狀態(tài)用來(lái)判斷可視化防誤操作防走空程序[7]，提高了操作的安全性，其次智能巡視[8]中配備有固定或移動(dòng)的智能設(shè)備，該設(shè)備能將燈光、攝像及軟件進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高效率巡視，最后巡視結(jié)果以表格、報(bào)表和圖像等信息呈現(xiàn)出來(lái)，從而達(dá)到了防誤的可視化監(jiān)控操作。

1.3 防入侵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖2為防入侵子系統(tǒng)，該系統(tǒng)還可自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別危險(xiǎn)信號(hào)，達(dá)到預(yù)防危險(xiǎn)的目的。例如，通過(guò)攝像及圖像識(shí)別技術(shù)，可將現(xiàn)場(chǎng)的警戒區(qū)域狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別出來(lái)，對(duì)于違反規(guī)章的不良信息能夠自動(dòng)上傳至運(yùn)維中心。該功能的設(shè)計(jì)是通過(guò)綜合測(cè)控單元 RS 232/RS 485，DI/DO資源將各個(gè)模塊進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，總共有6個(gè)部分，下面分別介紹每部分的功能。

（1） 云臺(tái)軌道圖像采集[9]。該設(shè)備主要安裝在強(qiáng)大壓力的室內(nèi)，利用該軌道攝像機(jī)可進(jìn)行狀態(tài)的采集，還可在高壓室內(nèi)對(duì)遠(yuǎn)程圖像進(jìn)行巡視。

（2） 高清圖像采集技術(shù)。該設(shè)備安裝在GIS 室內(nèi)，用于對(duì)變壓器、開關(guān)、刀閘等的運(yùn)行設(shè)備外觀及狀態(tài)的定時(shí)性檢測(cè)。

（3） 無(wú)線式五防系統(tǒng)。該系統(tǒng)是防誤工作站的防誤主機(jī)，能夠進(jìn)行主控軟件的實(shí)時(shí)防誤。顯示系統(tǒng)圖，從而完成對(duì)模擬操作、權(quán)限驗(yàn)證、現(xiàn)場(chǎng)操作等控制，五防系統(tǒng)的打開和關(guān)閉通過(guò)無(wú)線傳輸模式接收設(shè)備[11]的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（4） 防誤操作服務(wù)器及遠(yuǎn)方監(jiān)控。在以太網(wǎng)的連接下，該核心單元將圖像采集、五防設(shè)備和短站視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理等功能[10]。

（5） 原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)主要完成圖像的編解碼、快速傳輸、攝像的數(shù)據(jù)控制及輸入/輸出等功能。

（6） 智能服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備。該系統(tǒng)在基于前幾個(gè)系統(tǒng)的功能基礎(chǔ)之上進(jìn)行可視化防誤操作、遠(yuǎn)程的檢查以及綜合規(guī)模的管理，并在可視化范圍內(nèi)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控操作。

圖3為系統(tǒng)平臺(tái)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，其中包括通信管理單元、綜合測(cè)控單元和光網(wǎng)絡(luò)模塊。

通過(guò)電力系統(tǒng)所專有的專網(wǎng)或調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，變電站將系統(tǒng)連接到集控中心，下屬變電站將被調(diào)控中心通過(guò)集控中心進(jìn)行控制。再對(duì)通信平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、操控和處理實(shí)時(shí)化等處理，均可通過(guò)站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)同圖像聯(lián)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)，并能實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程巡檢與調(diào)控。

圖4為該系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可通過(guò)C++語(yǔ)言來(lái)編寫[11]，數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL Server 2005，將總體軟件功能劃分為系統(tǒng)軟件、功能軟件和應(yīng)用軟件三部分來(lái)編寫，以便于后期的軟件升級(jí)和維護(hù)[12]。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的環(huán)境基礎(chǔ)如表1所示。

軟件與硬件的搭建系統(tǒng)完成后，圖5為該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的驗(yàn)證，通過(guò)聯(lián)動(dòng)接口的操控，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化的監(jiān)控功能，且該過(guò)程無(wú)需人工參與，全程圖像的切換及操作過(guò)程中的匹配均由程序進(jìn)一步跟蹤操作過(guò)程，并能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行記錄。當(dāng)操作員進(jìn)行設(shè)備操作時(shí)，設(shè)備的圖像自動(dòng)由系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)推出，并將整個(gè)操作過(guò)程記錄下來(lái)。

4 結(jié) 語(yǔ)

作為電力公司專項(xiàng)科技項(xiàng)目，該系統(tǒng)按照國(guó)家電網(wǎng)的精益化、集約化管理的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，完成了集監(jiān)控、防誤操控、集中管理于一體的電網(wǎng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站日常設(shè)備的遠(yuǎn)程管理與維護(hù)，在較大程度上提高了監(jiān)控成本，技術(shù)的有效性和實(shí)時(shí)性也有明顯提升。但由于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大，模塊包含較多，因此所包含的技術(shù)也相對(duì)復(fù)雜，由于現(xiàn)有技術(shù)和管理模式及個(gè)人能力的局限性，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍存在一定不足，這些不足將會(huì)在接下來(lái)的工作當(dāng)中不斷地進(jìn)行改進(jìn)。

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