視頻監(jiān)控系統(tǒng)在山地光伏電站應(yīng)用功能擴(kuò)展的研究

田正陽(yáng)

（國(guó)家電投集團(tuán)壽陽(yáng)清潔能源有限公司，山西 晉中 045400）

1 現(xiàn)狀分析

隨著光伏行業(yè)的發(fā)展，山地光伏項(xiàng)目的數(shù)量將會(huì)越來(lái)越多，但是山地光伏在后期運(yùn)維過(guò)程中面臨光伏方陣更加分散、甚至部分光伏區(qū)沒(méi)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的實(shí)際情況。這使得運(yùn)維人員即使通過(guò)視頻巡檢發(fā)現(xiàn)異常情況，也由于無(wú)法及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)處置，釀成悲劇。例如視頻巡檢發(fā)現(xiàn)不法分子正在偷盜或者破壞光伏區(qū)的電力設(shè)備，因?yàn)闊o(wú)法及時(shí)警告、阻止不法分子停止危險(xiǎn)行為，可能導(dǎo)致電力設(shè)備被損壞、丟失，甚至不法分子觸電身亡等嚴(yán)重的后果；也可能發(fā)生當(dāng)?shù)卮迕穹硼B(yǎng)的牛、羊等家畜沖破圍欄進(jìn)入光伏區(qū)，由于無(wú)法及時(shí)提醒村民將牛、羊等家畜趕走，可能發(fā)生牛、羊觸電死亡，給村民造成損失，引起不必要的矛盾糾紛；也可能運(yùn)維人員在光伏區(qū)進(jìn)行檢修維護(hù)作業(yè)時(shí)，發(fā)生緊急情況，無(wú)法及時(shí)將求救信息傳遞給主控室，導(dǎo)致無(wú)法獲得緊急救援，可能最終造成人員傷亡等不可挽回的后果[1]。

2 監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)新方案

2.1 常規(guī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案簡(jiǎn)述

常規(guī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，主要內(nèi)容是在光伏方陣中，選取合適的地點(diǎn)（一般選在箱變附近），裝設(shè)網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，通過(guò)光伏場(chǎng)區(qū)已經(jīng)建好的光纖環(huán)網(wǎng)，將視頻信號(hào)傳輸回站內(nèi)，然后通過(guò)硬盤錄像機(jī)實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的存儲(chǔ)和管理，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)站對(duì)光伏區(qū)的視頻監(jiān)控。圖1為常規(guī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際圖。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)新方案

（1）設(shè)備選型

為實(shí)現(xiàn)光伏電站主控室值班人員對(duì)光伏場(chǎng)區(qū)相關(guān)人員的喊話及語(yǔ)音對(duì)講功能，擬利用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的音頻編碼和解碼功能，以較低的成本實(shí)現(xiàn)。為此，在視頻監(jiān)控設(shè)備選型時(shí)要求高清視頻攝像機(jī)具備音頻輸入輸出功能，增加喇叭、麥克風(fēng)和有源音響等設(shè)備的采購(gòu)，同時(shí)在現(xiàn)有的箱變測(cè)控系統(tǒng)中，需開(kāi)通一對(duì)備用遙控點(diǎn)（含遙合、遙跳），同時(shí)主控室的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)該遙控點(diǎn)的遠(yuǎn)程遙控，并完成調(diào)試[2]。

為使設(shè)計(jì)的新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的方案更加符合實(shí)際情況，開(kāi)展了廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，收集了主流的網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)和硬盤錄像機(jī)主要參數(shù)，如表1所示。

（2）建設(shè)方案

為滿足山光伏項(xiàng)目對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的新需求，基于現(xiàn)有的高清網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)自帶的音頻編碼解碼功能，實(shí)現(xiàn)光伏場(chǎng)站主控室與光伏場(chǎng)區(qū)語(yǔ)音信號(hào)的傳遞而不必新增音頻信號(hào)編譯設(shè)備及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。根據(jù)設(shè)備選型和功能需求，設(shè)計(jì)新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案系統(tǒng)圖，如圖2所示。

當(dāng)光伏場(chǎng)站主控室需要對(duì)光伏區(qū)喊話時(shí)，音頻信號(hào)的流通路徑為：主控室麥克風(fēng)、硬盤錄像機(jī)（視頻監(jiān)控電腦）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)、光伏場(chǎng)區(qū)音響（網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)側(cè)的對(duì)講機(jī)、運(yùn)維人員手持對(duì)講機(jī)）；當(dāng)光伏場(chǎng)區(qū)運(yùn)維人員需要呼叫主控室時(shí)，音頻信號(hào)流向?yàn)椋哼\(yùn)維人員手持對(duì)講機(jī)、網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)側(cè)的對(duì)講機(jī)、網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、硬盤錄像機(jī)（視頻監(jiān)控電腦）、主控室音響。

（3）主控室設(shè)備連接

為實(shí)現(xiàn)主控室能夠聽(tīng)到光伏場(chǎng)區(qū)人員的喊話，同時(shí)也能向光伏場(chǎng)區(qū)人員喊話，需要在主控室配置拾音器和音響。主控室設(shè)備的連接有兩種方式，一種方式是將拾音器和有源音響接入硬盤錄像機(jī)，另一種是通過(guò)主控室的視頻監(jiān)控電腦連接相關(guān)設(shè)備，直接使用相關(guān)軟件，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音對(duì)講。

連接方案一：主控室的核心設(shè)備為硬盤錄像機(jī)，硬盤錄像機(jī)的各接口定義如圖3所示。將拾音器的輸出端，通過(guò)RCA插口接入硬盤錄像機(jī)的IN端口，將有源音響設(shè)備的輸入端，通過(guò)RCA接口，接入硬盤錄像機(jī)的OUT端口。

表1 高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和硬盤錄像機(jī)主要參數(shù)表

圖2 新視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖

圖3 硬盤錄像機(jī)各接口定義圖

連接方案二：將主控室視頻監(jiān)控電腦通過(guò)網(wǎng)線，接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)核心環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，將音頻設(shè)備接入電腦的相應(yīng)的音頻接口，在電腦上安裝高清網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)的控制軟件（一般主流廠家都會(huì)提供），使用該軟件的功能，可以更輕松的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音對(duì)講。

（4）光伏場(chǎng)區(qū)接線盒設(shè)計(jì)

接線盒的設(shè)置，主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換對(duì)接、控制回路、預(yù)留接口的功能需求。接線盒中主要分成兩部分：信號(hào)對(duì)接部分、控制回路部分。信號(hào)對(duì)接部分主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)與光伏區(qū)音響、拾音器以及對(duì)講機(jī)音頻信號(hào)的對(duì)接（需專用的對(duì)接模塊）。控制回路部分主要實(shí)現(xiàn)主控室對(duì)對(duì)講機(jī)的PTT按鍵的控制。相關(guān)回路以及接口預(yù)留，均采用端子排實(shí)現(xiàn)。各主要設(shè)備的接口定義如圖4、圖5所示，控制回路原理如圖6所示。將相關(guān)設(shè)備通過(guò)在接線盒內(nèi)合理布置、安裝，即可形成完整的音頻數(shù)據(jù)傳輸通道的建立，實(shí)現(xiàn)音頻的雙向傳輸[3]。

（5）工作過(guò)程描述

當(dāng)主控室值班人員通過(guò)視頻巡檢，發(fā)現(xiàn)光伏場(chǎng)區(qū)存在外來(lái)人員或家畜未經(jīng)許可進(jìn)入光伏場(chǎng)區(qū)，立即選擇相關(guān)視頻通道，啟動(dòng)語(yǔ)音對(duì)講功能，通過(guò)安裝在視頻監(jiān)控立桿上的音響，向相關(guān)人員喊話，發(fā)出警告，有效震懾不法分子，使其終止其行為，或提醒當(dāng)?shù)卮迕?，將家畜趕出光伏區(qū)。

圖4 對(duì)講機(jī)耳機(jī)接口定義

圖5 網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)的音頻輸入輸出接口

圖6 控制回路原理圖

當(dāng)運(yùn)維人員到達(dá)光伏場(chǎng)區(qū)作業(yè)時(shí)，主控室值班人員選擇相關(guān)視頻通道，啟動(dòng)語(yǔ)音對(duì)講功能，運(yùn)維人員將對(duì)講機(jī)耳機(jī)線接入預(yù)留的端子，打開(kāi)對(duì)講機(jī)，與隨身攜帶的對(duì)講機(jī)調(diào)至同一頻道。此時(shí)如果主控室值班人員需要與光伏區(qū)作業(yè)人員通信，遙控測(cè)控裝置的遙合點(diǎn)（即YH），閉合對(duì)講機(jī)PTT控制接點(diǎn)，此時(shí)光伏場(chǎng)區(qū)作業(yè)人員可以通過(guò)對(duì)講機(jī)聽(tīng)到主控室人員的講話；當(dāng)主控室人員講話完畢后，需要遙控測(cè)控裝置的遙跳點(diǎn)（即YT）斷開(kāi)對(duì)講機(jī)PTT控制接點(diǎn)，此時(shí)隨時(shí)可以聽(tīng)到光伏場(chǎng)區(qū)人員的呼叫[4]。

3 結(jié) 論

通過(guò)基于視頻網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)的音頻輸入輸出功能，在不大幅度增加外設(shè)、不獨(dú)立占用通信通道的情況下，擴(kuò)展了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能，使其具備光伏場(chǎng)站主控室對(duì)光伏場(chǎng)區(qū)的喊話和雙向語(yǔ)音對(duì)講功能。這有利于保護(hù)光伏場(chǎng)區(qū)設(shè)備安全，減少被不法分子破壞的可能性，同時(shí)增加了光伏場(chǎng)區(qū)運(yùn)維人員在突發(fā)不利情況下獲得救援的可能性，有助于光伏場(chǎng)站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。