變電站高清視頻智能監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用與技術(shù)研究

胡東升

（安徽南瑞繼遠(yuǎn)電網(wǎng)技術(shù)有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

隨著國(guó)家電網(wǎng)對(duì)于智能化技術(shù)要求的不斷提高，要整合變電站日常管理工作模式，確保視頻監(jiān)控智能管理的及時(shí)性和規(guī)范性，實(shí)現(xiàn)綜合管理的目標(biāo)，并完善高清圖像資料的共享模式，為調(diào)度系統(tǒng)可控化管理提供支持。

1 變電站高清視頻智能監(jiān)控平臺(tái)功能

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，電力系統(tǒng)變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)逐漸向著基于IP的全數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，不僅能提升視頻圖像的清晰度，還能擴(kuò)展監(jiān)控范圍，打造可擴(kuò)展性強(qiáng)和智能分析的管理模式，在提升清晰度和智能化程度的同時(shí)，可以及時(shí)獲取更加有效的信息，為行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展提供保障[1]。

依據(jù)變電站常規(guī)化工作內(nèi)容可知，其具體工作涉及范圍較多，因此在變電站高清視頻智能監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就要確保相關(guān)功能單元的規(guī)范效果滿足功能預(yù)期，具體功能內(nèi)容如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能

2 變電站高清視頻智能監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用內(nèi)容

2.1 整體布局

基于電力系統(tǒng)500 kV及以上變電站的實(shí)際應(yīng)用需求，要結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)接口要求等規(guī)范內(nèi)容落實(shí)相應(yīng)的布局處理，確保能建構(gòu)基于IP網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模式，形成對(duì)應(yīng)的高清智能視頻圖像監(jiān)控平臺(tái)，分辨率為1280×720[2]。并且在220 kV開(kāi)發(fā)變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的同時(shí)，借助網(wǎng)關(guān)就能完成變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控設(shè)備接入管理，最大程度上解決了不同建設(shè)時(shí)期不同常見(jiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不一致以及技術(shù)路線不匹配的問(wèn)題，真正意義上打造接口開(kāi)放且電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)等環(huán)節(jié)協(xié)同控制的目標(biāo)[3]。也就是說(shuō)，在建立新型網(wǎng)關(guān)模式后，就能將應(yīng)急指揮中心、行政軟交換系統(tǒng)辦公自動(dòng)化、輸電線路視頻管理、狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)等融合在一起，建立無(wú)縫對(duì)接的管理平臺(tái)，保證在信息聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)上維持監(jiān)控效能。

另外，高清視頻智能監(jiān)控平臺(tái)在構(gòu)建和布局的過(guò)程中也要將國(guó)網(wǎng)公司、省公司以及地市級(jí)供電公司結(jié)合起來(lái)，打造三級(jí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（見(jiàn)圖2）[4]。借助三級(jí)監(jiān)控就能建立分區(qū)域管理模式，保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)圖像控制中心的應(yīng)用效能，還能維持三級(jí)視頻圖像資源共享水平。在視頻監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)硬件體系中，能支持多路視頻終端，且能對(duì)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)性管理，為大容量以及高可靠性視頻監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)提供良好的保障機(jī)制。

圖2 3級(jí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

2.2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

在完成整體布局評(píng)估后，就要結(jié)合平臺(tái)的具體應(yīng)用要求和規(guī)范開(kāi)展具體工作，完善平臺(tái)細(xì)節(jié)的同時(shí)，維持設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的整體水平，并配合系統(tǒng)分層組織結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制的目標(biāo)[5]。

2.2.1 接口處理

結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和接口標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，在開(kāi)展接口設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，要保證接口處理和設(shè)定工作都能滿足變電站的具體需求。在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)接口A、接口B以及接口協(xié)議結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。

接口A主要是規(guī)定視頻監(jiān)控平臺(tái)和不屬于本系統(tǒng)前端系統(tǒng)的互聯(lián)接口，還包括視頻監(jiān)控平臺(tái)交互聯(lián)系的接口，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)管理，維持信息監(jiān)督控制的合理性和規(guī)范性。接口B主要是視頻監(jiān)控平臺(tái)和平臺(tái)所屬系統(tǒng)之間的接口。

在打造對(duì)應(yīng)接口體系的同時(shí)，要確保同類型平臺(tái)之間能建立信令接口控制模式，也能遵循數(shù)據(jù)流接口和媒體流接口協(xié)同控制模式。這種接口處理和設(shè)計(jì)要求增加了開(kāi)發(fā)的技術(shù)難度，開(kāi)發(fā)商需要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行協(xié)議研發(fā)才能更好地應(yīng)用對(duì)應(yīng)接口，避免交互不當(dāng)產(chǎn)生的影響，維持整體控制效果[6]。另外，要嚴(yán)格監(jiān)管行業(yè)許可證，確保廠商平臺(tái)和前端互聯(lián)互通工作都能順利落實(shí)，最大程度上優(yōu)化監(jiān)控協(xié)同模式的應(yīng)用效果。

2.2.2 應(yīng)用框架處理

在明確接口要求和內(nèi)容后，就要結(jié)合接口控制標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展后續(xù)的相關(guān)工作，維持框架結(jié)構(gòu)運(yùn)行的規(guī)范性和科學(xué)性，整合相關(guān)框架處理的基本資源體系。在框架結(jié)構(gòu)中，主要分為以下幾個(gè)基礎(chǔ)層級(jí)。

（1）應(yīng)用功能層。在功能層體系中，監(jiān)控客戶端要在授權(quán)體系內(nèi)對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)督控制，并且配合使用G++技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸和視頻的實(shí)時(shí)性處理，維持相關(guān)技術(shù)層級(jí)結(jié)構(gòu)的合理性。與此同時(shí)，視頻監(jiān)控客戶端還能借助人機(jī)交互控制數(shù)字矩陣，保證視頻切換矩陣功能滿足應(yīng)用要求，結(jié)合監(jiān)控中心電視墻控制界面就能建立網(wǎng)絡(luò)傳輸，讀取視頻信息節(jié)點(diǎn)。另外，在應(yīng)用功能層還能進(jìn)行監(jiān)控中心視頻工作站、監(jiān)控中心維護(hù)工作站、應(yīng)急指揮中心視頻工作站以及通用IE視頻工作站的協(xié)同管理，配合瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）架構(gòu)組件進(jìn)行人機(jī)交互管理[7]。

（2）基礎(chǔ)服務(wù)中間層，主要是子系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)流的運(yùn)行管理，保證系統(tǒng)和模塊接口的信息交互，維持基礎(chǔ)服務(wù)管理的平衡，為整體系統(tǒng)平臺(tái)提供較為合理化的技術(shù)支持。另外，在中間層還能借助會(huì)話初始協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）軟交換服務(wù)、AAA認(rèn)證服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)錄像服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理服務(wù)、Web服務(wù)、協(xié)議交換服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)以及媒體轉(zhuǎn)發(fā)分發(fā)服務(wù)等開(kāi)展不同服務(wù)單元的控制，維持統(tǒng)籌管理的平衡，并最大程度上提高服務(wù)效能和水平。

（3）網(wǎng)絡(luò)層，基于IP寬帶網(wǎng)絡(luò)，配合技術(shù)支持，就能建立系統(tǒng)的承載網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系。

（4）前端系統(tǒng)，主要指的是各個(gè)廠商視頻服務(wù)器、硬盤錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)以及各類基礎(chǔ)報(bào)警輸入/輸出裝置等結(jié)構(gòu)，形成協(xié)同監(jiān)測(cè)體系[8]。

2.3 組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

在完成基礎(chǔ)分級(jí)分層處理工作后，就要結(jié)合具體應(yīng)用要求和標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展組網(wǎng)設(shè)計(jì)工作，維持整體監(jiān)控效能的合理性。對(duì)于變電站而言，高清智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，高清前端采集系統(tǒng)、高清傳輸模式、高清存儲(chǔ)模式以及高清顯示模式是主要組成部分，能形成相應(yīng)的協(xié)同控制體系，而任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)不到位現(xiàn)象都會(huì)對(duì)高清智能視頻監(jiān)控水平產(chǎn)生影響。因此，要結(jié)合軟交換高清視頻監(jiān)控平臺(tái)的SIP協(xié)議軟交換技術(shù)，對(duì)業(yè)務(wù)、控制等進(jìn)行合理性分離，確保形成靈活的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提升其開(kāi)放性和互聯(lián)互通性，為大規(guī)模分層次分布式監(jiān)控予以支持。

2.3.1 分級(jí)體系

一方面，省級(jí)高清視頻智能監(jiān)控平臺(tái)基于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)軟交換服務(wù)器、認(rèn)證服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)管服務(wù)器、信息網(wǎng)核心層以及Web服務(wù)器等相關(guān)模塊的協(xié)同處理，確保平臺(tái)和客戶端能基于SIP協(xié)議開(kāi)展后續(xù)工作。另一方面，地市級(jí)高清視頻智能監(jiān)控平臺(tái)基于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)流媒體服務(wù)器、監(jiān)控管理工作站、認(rèn)證服務(wù)器、IP磁盤存儲(chǔ)列陣等工作模塊的協(xié)同處理，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)和客戶端基于SIP協(xié)議接口的處理[9]。

2.3.2 組網(wǎng)內(nèi)容

在高清視頻系統(tǒng)建立的過(guò)程中，高清視頻的效果要確保前端高清圖像采集工作的合理性和規(guī)范性。目前，較為常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)感光芯片采取的是電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS），技術(shù)都較為成熟，結(jié)合高清領(lǐng)域應(yīng)用要求，在產(chǎn)品批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)上降低成本。其中，720p高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的有效像素能達(dá)到100萬(wàn)，1080p視頻監(jiān)控的有效像素能達(dá)到300萬(wàn)。

例如，在特高壓站點(diǎn)安裝高清攝像機(jī)和智能分析系統(tǒng)能進(jìn)行輸電線路微氣象監(jiān)測(cè)與輸電線路導(dǎo)線溫度在線監(jiān)測(cè)等工作，配合系統(tǒng)評(píng)估，加之桿塔上輸電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就能及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)減少資源消耗，保證接入到站內(nèi)局域網(wǎng)，并配合電力信息網(wǎng)落實(shí)平臺(tái)互聯(lián)，為實(shí)時(shí)性高清圖像評(píng)估分析提供保障。在組網(wǎng)模式中，高清視頻傳輸信息量較大，前端采集信息直接能回傳到監(jiān)控平臺(tái)，配合監(jiān)控交換設(shè)備和信息路由網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)就能最大程度上提高應(yīng)用水平[10]。

3 結(jié) 論

綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)支持下的變電站高清視頻智能監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)用具有重要的實(shí)踐意義，能在建立前端一體化和接入多元化模式的同時(shí)為變電站規(guī)范化管理提供更加可控的支持，確保監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用效能的最優(yōu)化，也為變電站統(tǒng)一管理水平的優(yōu)化提供保障。