無人變電站智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

劉杰

摘 要：由于傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)受到實際發(fā)展的限制，只能夠?qū)嵤┓浅：唵蔚膱缶畔鬏?、現(xiàn)場監(jiān)視等功能，針對消防、傳輸視頻、門禁等要求無法滿足，這使得集控中心人員不能夠?qū)η岸说氖录M(jìn)行了解和明確，這使得系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性都受到了非常大的影響，而對無人值守變電站而言，實時的監(jiān)控和遠(yuǎn)程的監(jiān)控是變電設(shè)備安全運行必備的條件。本文主要就無人變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求以及總方案加以闡述，然后就系統(tǒng)功能設(shè)計和系統(tǒng)實現(xiàn)詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：無人變電站；智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計方案

變電站遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩大部分，分別為“三防”（火災(zāi)報警、防盜報警和環(huán)境監(jiān)測）以及視頻監(jiān)控，系統(tǒng)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)，對各個變電站進(jìn)行實施監(jiān)控，再將釆集到的數(shù)據(jù)及時傳輸至監(jiān)控中心，中心人員結(jié)合捕獲的圖片、數(shù)據(jù)或者報警信號及時作出相應(yīng)的判斷，并通知運行人員及時前往現(xiàn)場進(jìn)行處理。

1無人變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求以及總方案

1.1無人變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求

第一，視頻實時監(jiān)控的需求。無人值守站離市區(qū)較遠(yuǎn)，加之調(diào)度人員有限，故遠(yuǎn)程的實時視頻監(jiān)控功能是視頻監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能。通過該功能，在調(diào)度中心，調(diào)度人員和安保人員可以實時查看無人站的情況。

第二，設(shè)備管理的需求無人站設(shè)備較為單一，但控制復(fù)雜，視頻監(jiān)測系統(tǒng)是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的主要系統(tǒng)之一，它可以通過集成環(huán)境采集、設(shè)備狀態(tài)采集來對無人站的設(shè)備進(jìn)行管理，這也是確保無人站安全的一個重要措施。

第三，智能反應(yīng)需求調(diào)度人員通過視頻實時監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障或者安全事故之后，離到達(dá)無人站人工處理有一定的時間差距，而且往往由于無人站與市區(qū)的距離很遠(yuǎn)，故等待人員現(xiàn)場救援就已經(jīng)力不從心，可能會引發(fā)二次及多次事故。

第四，遠(yuǎn)程操作的需求。調(diào)度人員可以通過視頻系統(tǒng)，對無人站的一部分設(shè)備有遠(yuǎn)程操控的功能，比如，對于兒童闖入等突發(fā)狀況，視頻監(jiān)測系統(tǒng)可以通過調(diào)用無人站的廣播，對兒童進(jìn)行喊話、警告，從而減少安全事故。這也是無人站視頻監(jiān)測系統(tǒng)的需求。

1.2無人變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)總方案

遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)主要分為服務(wù)器端和現(xiàn)場視頻監(jiān)測端。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器端主要安裝在調(diào)度中心的監(jiān)控中心內(nèi)，主要功能是接收和調(diào)取各個檢測端的實時視頻數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控識別結(jié)果，另一個重要功能是用于展示各個視頻監(jiān)控點的視頻及狀況。并不承擔(dān)視頻分析和監(jiān)測的任務(wù)?，F(xiàn)場的視頻監(jiān)測端系統(tǒng)使用視頻數(shù)據(jù)，并使用運動目標(biāo)監(jiān)測及目標(biāo)識別算法，實現(xiàn)智能視頻識別，并根據(jù)識別結(jié)果，自動做出報警、警告等措施，實現(xiàn)無人值守變電站的穩(wěn)定運行。為了保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性，考慮到視頻數(shù)據(jù)較大，存儲占用資源的實際情況，本文采用去冗余存儲視頻歷史數(shù)據(jù)的方案，在調(diào)度中心存儲視頻數(shù)據(jù)。

2無人變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計和實現(xiàn)

2.1無人變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計

第一，現(xiàn)場端功能。變電站現(xiàn)場端即系統(tǒng)的客戶端，客戶端使用 C++語言編寫程序，對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，執(zhí)行后臺視頻數(shù)據(jù)的采集、識別及廣播驅(qū)動程序，運動目標(biāo)監(jiān)測計算及人臉識別監(jiān)測，同時實現(xiàn)定期的視頻數(shù)據(jù)回傳功能。圖像采集與預(yù)處理，系統(tǒng)采用當(dāng)前變電站已經(jīng)使用的 DS-2CC172P-IR3 型攝像終端，采集監(jiān)測地點的數(shù)據(jù)，并對視頻進(jìn)行圖像灰度化、圖像平滑的處理，使得視頻文件可以直接用于系統(tǒng)計算。運動目標(biāo)監(jiān)測及人臉識別，廣播提示及警告，視頻備份回傳，視頻端口設(shè)置。

第二，遠(yuǎn)程監(jiān)測端功能。遠(yuǎn)程監(jiān)控端采用 C/S 架構(gòu)，的功能主要集中在實時視頻監(jiān)控查看，報警彈出，視頻數(shù)據(jù)備份，歷史視頻數(shù)據(jù)查看等功能，并兼有變電站信息管理，視頻數(shù)據(jù)管理，監(jiān)控人員及權(quán)限管理等管理功能。視頻數(shù)據(jù)備份及管理，視頻去冗余備份是指自動接收來自各個變電站的視頻去冗余備份數(shù)據(jù)，以便于數(shù)據(jù)查看，計算等。系統(tǒng)支持對歷史視頻信息的管理。實時視頻監(jiān)控查看，遠(yuǎn)程監(jiān)控端能夠?qū)崟r的對各個變電站攝像頭拍攝數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，查看，以進(jìn)行人工監(jiān)控，同時，也能夠?qū)崟r遠(yuǎn)程使用場站揚聲器對場站內(nèi)部人員進(jìn)行喊話。遠(yuǎn)程管理客戶端，對于變電站客戶端及攝像頭，可以通過遠(yuǎn)程管理，實現(xiàn)攝像頭重啟，背景畫面設(shè)定，監(jiān)控時間段設(shè)定等管理。

2.2無人變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)

遠(yuǎn)程監(jiān)控端主要實現(xiàn)2部分功能，一部分為前端展示，包括數(shù)據(jù)庫的讀取，寫入，管理等，該部分功能實現(xiàn)了包括變電站信息管理、人員信息管理、提醒管理、報警管理等功能；另一部分為遠(yuǎn)程控制客戶端的程序，主要包括底層通信，控制客戶端核心程序等功能。由于篇幅有限，本文不再贅述代碼和實現(xiàn)方法，以下對核心關(guān)鍵的控制部分及圖形顯示部分進(jìn)行描述。設(shè)備控制核心程序，設(shè)備控制將合成的控制幀通過服務(wù)器端的控制程序發(fā)送到遠(yuǎn)端采集端進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。消息通信，模擬端與服務(wù)器端的通信需要在服務(wù)器端建立 socket 通信服務(wù)端，模擬端建立通信的客戶端，通信端口為8000?？蛻舳伺c服務(wù)器端的通信是在服務(wù)器端建立 socket 通信的服務(wù)端，在客戶端建立通信的客戶端，通信端口為 8001。服務(wù)器端與客戶端的通信是在客戶端端建立 socket 通信的服務(wù)端，在服務(wù)器端建立通信的客戶端，通信端口為 8002。在系統(tǒng)實現(xiàn)中，將 Socket 服務(wù)端的建立、關(guān)閉以及數(shù)據(jù)接收等功能封裝成類，命名為 Server.java，將客戶端的建立、關(guān)閉以及數(shù)據(jù)發(fā)送等功能封裝成類，成為 Client.java。

現(xiàn)場端實現(xiàn)?，F(xiàn)場端實現(xiàn)主要包括視頻數(shù)據(jù)采集及讀取、視頻數(shù)據(jù)分析及視頻回傳功能，視頻采集程序是從視頻監(jiān)控器中直接讀入實時視頻采集數(shù)據(jù)。其代碼段如下圖所示。

視頻采集卡中的代碼段

3結(jié)語

綜上所述，本文主要是將集控中心對無人值班變電站的監(jiān)控作為最核心的部分，其目的是最大程度上保證無人變電站的所有設(shè)備、門禁、消防以及財產(chǎn)能夠得到有效的保障。希望能通過此次的理論研究，對實際的變電站無人智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計起到一定促進(jìn)作用，方便實際的系統(tǒng)應(yīng)用，發(fā)揮其積極的作用。

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