通信機(jī)房安保監(jiān)控平臺的搭建

農(nóng)建超，秦 彪，高 朗

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司河池供電局，廣西 河池 547000）

0 引 言

由于變電站的通信機(jī)房遍布站點(diǎn)較多、地域廣、路況復(fù)雜且班組人員緊缺，日常采用“故障告警—現(xiàn)場排查”的巡檢模式實(shí)現(xiàn)通信機(jī)房運(yùn)維，這種巡檢模式不能及時獲得運(yùn)維站點(diǎn)機(jī)房運(yùn)行環(huán)境的詳實(shí)信息且回響反應(yīng)速度慢，不能及時消除隱患[1]。因此，搭建安全監(jiān)控平臺來緩解班組人手不足的問題，降低人員人身安全風(fēng)險，及時消除機(jī)房發(fā)生的故障或者安全隱患，確保地調(diào)通信值班員能夠掌握各站點(diǎn)通信機(jī)房的實(shí)時運(yùn)行情況，提高通信設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行能力。此外，安全監(jiān)控平臺可以實(shí)現(xiàn)集中管理無人值守機(jī)房。

安全監(jiān)控平臺集成了機(jī)房管理措施，能全面監(jiān)控和管理機(jī)房通信設(shè)備、通信電源狀況、消防設(shè)施、門禁防控以及視頻設(shè)備等，同時能實(shí)時監(jiān)控通信設(shè)備的工況參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，第一時間發(fā)現(xiàn)各種故障及異常運(yùn)行狀態(tài)，并通過語音信息、圖像視頻等方式發(fā)送報警信息給地調(diào)通信值班員[2-4]。在通信機(jī)房設(shè)備出現(xiàn)故障時，通信機(jī)房安全監(jiān)控平臺能夠自動判斷需要重啟還是切換電源，從而減少現(xiàn)場維護(hù)次數(shù)，解決了運(yùn)維成本較高和人身安全風(fēng)險大的問題。

1 系統(tǒng)概述

通信機(jī)房安保監(jiān)控系統(tǒng)是基于傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集中網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)，能夠?yàn)閷?shí)時監(jiān)控通信機(jī)房提供集中管控方案。通信機(jī)房安保監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對眾多站點(diǎn)通信機(jī)房的設(shè)備、環(huán)境、通信電源和安保等信息的集中、全面監(jiān)控管理，實(shí)時監(jiān)控每個站點(diǎn)通信機(jī)房的設(shè)備參數(shù)，在出現(xiàn)故障或者異常信息時，可通過聲、光、圖像以及視頻等方式及時發(fā)送告警信息，以便通知地區(qū)變電站管理人員第一時間進(jìn)行處理[5]。

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)組成

通信機(jī)房安全監(jiān)控系統(tǒng)主要分為視頻錄像監(jiān)控系統(tǒng)和門禁監(jiān)控系統(tǒng)兩個部分。

1.1.1 視頻錄像監(jiān)控系統(tǒng)

搭載的高清攝像機(jī)可以確保通信機(jī)房在任何光線強(qiáng)度下都能實(shí)時捕捉室內(nèi)的高清圖像或者視頻。高清攝像頭采用全景傾斜攝像頭，可遠(yuǎn)程遙控攝像頭獲取全方位的監(jiān)控機(jī)房場景[6]。同時，高清攝像頭與配套的門禁系統(tǒng)和紅外報警器相連接，可監(jiān)護(hù)進(jìn)入通信機(jī)房工作的本班組人員或外包施工單位人員，有效管控人身作業(yè)風(fēng)險和設(shè)備誤觸碰的風(fēng)險。此外，記錄的圖像或視頻會及時傳輸至視頻監(jiān)控系統(tǒng)中心。

1.1.2 門禁監(jiān)控系統(tǒng)

門禁監(jiān)控系統(tǒng)需要與常規(guī)鑰匙和開門控制器搭配使用，負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理本供電局調(diào)度人員或外包施工單位人員進(jìn)出機(jī)房，同時對機(jī)房門禁實(shí)施安全防控，防止機(jī)房外來者的入侵，為機(jī)房管理提供便利。

2 監(jiān)控目標(biāo)

2.1 機(jī)房通信電源狀況監(jiān)視

機(jī)房通信電源是保證機(jī)房通信系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行的重要電源。當(dāng)通信電源發(fā)生欠壓、高壓等情況時，機(jī)房設(shè)備的安全會受到巨大威脅。機(jī)房通信電源狀況監(jiān)視系統(tǒng)可以通過智能電流和電壓傳感器實(shí)時監(jiān)控機(jī)房的通信電源狀況，實(shí)現(xiàn)自重啟或切換功能，以保障機(jī)房設(shè)備的安全。

2.2 門禁卡集中管理

傳統(tǒng)的機(jī)房門禁管理方式是采用鑰匙進(jìn)出機(jī)房，然后手工記錄進(jìn)出情況，存在機(jī)房遍布站點(diǎn)較廣、運(yùn)維人員管理區(qū)域復(fù)雜難區(qū)分、運(yùn)維責(zé)任難區(qū)分、出入不方便以及丟鑰匙換鎖的情況。門禁卡集中管理可以取代傳統(tǒng)的機(jī)房門禁管理方式，使各人員出入機(jī)房更加方便、安全。

2.3 視頻環(huán)境監(jiān)控

監(jiān)控中心全天實(shí)時監(jiān)控機(jī)房內(nèi)動態(tài)視頻環(huán)境，一旦機(jī)房發(fā)生非法入侵，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可自動捕捉并記錄室內(nèi)情況。視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有夜視功能，夜間發(fā)生非法入侵時先進(jìn)行紅外夜視錄像，然后在設(shè)定的時間段后自動打開機(jī)房內(nèi)燈光，拍攝清晰的取證錄像，并聯(lián)動安防報警系統(tǒng)向監(jiān)控中心和變電站值班員發(fā)送報警信息[7]。

2.4 報警管理

監(jiān)控中心系統(tǒng)能實(shí)時監(jiān)測到各站點(diǎn)機(jī)房里的溫度濕度情況、煙霧火警、水浸情況、紅外入侵探測信息、通信電源停電告警以及機(jī)房通信電源狀況等，且能在監(jiān)測到異常的第一時間，通過電話語音、手機(jī)短信、聲光報警器以及電子郵件等方式告知關(guān)聯(lián)的調(diào)度值班員[8]。

3 安保監(jiān)控平臺搭建

3.1 監(jiān)控視頻系統(tǒng)

監(jiān)控視頻系統(tǒng)基于原有常規(guī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時改造。改造后的監(jiān)控視頻系統(tǒng)視頻服務(wù)器采用動態(tài)圖像專家組（Moving Picture Experts Group，MPEG）音視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，能夠傳輸帶寬在640 kB/s～4 MB/s的高清晰度的實(shí)時視頻圖像。改造后的監(jiān)控中心能控制攝像頭捕捉、縮放目標(biāo)，通過遙控云臺實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)全方位捕捉目標(biāo)[9]。改造后的監(jiān)控視頻采用高質(zhì)量的紅外一體化攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控攝像，能夠在照度很低的光線環(huán)境下拍攝高清晰度的黑白視頻圖像，并在環(huán)境照度達(dá)到0.01 lx時自動轉(zhuǎn)換為拍攝彩色圖像。改造后的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中安裝的電腦服務(wù)器可以完成監(jiān)視、控制、錄像及存儲功能。

3.2 監(jiān)控門禁系統(tǒng)

傳統(tǒng)的監(jiān)控門禁系統(tǒng)使用鑰匙和開門控制器進(jìn)出機(jī)房，對于機(jī)房遍布站點(diǎn)較廣的區(qū)域難以實(shí)現(xiàn)集中管理。安保監(jiān)控平臺搭建的電子門禁集中監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠做到刷卡開門，不僅能記錄各人員出入機(jī)房信息，而且管理方便，能夠滿足安全、快捷、責(zé)任分明的需求。

電子門禁集中監(jiān)控管理系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)智能卡、智能卡讀卡器、無線智能門磁、磁力電控鎖以及開門控制器等構(gòu)成。其中，網(wǎng)絡(luò)智能卡基于傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與監(jiān)控中心通信，是數(shù)據(jù)傳輸、資料存儲以及電鎖控制的核心。網(wǎng)絡(luò)智能卡接收到智能卡讀卡器由現(xiàn)場總線發(fā)送來的資料和數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)連通時經(jīng)以太網(wǎng)發(fā)送至監(jiān)控中心，辨識持卡人身份和可以進(jìn)出的區(qū)域，同時將是否開門的信號回傳給監(jiān)控主機(jī)，最后控制磁力電控鎖執(zhí)行開啟或者關(guān)閉操作。在網(wǎng)絡(luò)中斷時，可以利用監(jiān)控主機(jī)內(nèi)部儲存的卡資料來判斷持卡人是否能夠在網(wǎng)絡(luò)中斷時進(jìn)入機(jī)房。電子門禁集中監(jiān)控管理系統(tǒng)不僅能完成機(jī)房運(yùn)維人員的分區(qū)、分時間段管理，還能查詢機(jī)房巡檢歷史時間，實(shí)現(xiàn)綜合全面管控門禁監(jiān)控系統(tǒng)安全。

3.3 監(jiān)控告警系統(tǒng)

告警中心監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心服務(wù)器上安裝有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控相關(guān)的系統(tǒng)軟件，能實(shí)時集中監(jiān)控各站點(diǎn)機(jī)房內(nèi)的環(huán)境及設(shè)備運(yùn)行情況，并分級、分類匯總和處理各類告警信息，再通過機(jī)房內(nèi)的告警裝置及時發(fā)送相關(guān)告警信息，通知地方調(diào)度值班員及時處理告警事件[10]。

3.4 機(jī)房入侵聲光告警系統(tǒng)

機(jī)房入侵聲光告警系統(tǒng)如圖1所示，具有紅外探測功能。當(dāng)生物闖入機(jī)房并被攝像頭探測到時，攝像頭觸發(fā)控制電路啟動照明燈，拍攝到清晰的監(jiān)控視頻，同時發(fā)出報警聲起到警示作用。地調(diào)值班員通過監(jiān)控系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)異常情況，并聯(lián)系變電站人員確認(rèn)具體的情況。此外，光告警系統(tǒng)能夠?yàn)楹诎档臋C(jī)房提供照明。

圖1 機(jī)房入侵聲光告警系統(tǒng)

4 監(jiān)控平臺特點(diǎn)

（1）該監(jiān)控平臺的組網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)，能夠向多個站點(diǎn)、區(qū)域的廣機(jī)房提供最有效的監(jiān)視單元，同時使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的監(jiān)視系統(tǒng)向通信器室提供統(tǒng)一管理。

（2）基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議構(gòu)建監(jiān)控平臺，數(shù)據(jù)收集也使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，增加監(jiān)控范圍、監(jiān)控信息等十分方便，實(shí)現(xiàn)了即插即用系統(tǒng)擴(kuò)容的過渡。

（3）由于有豐富的監(jiān)控工程經(jīng)驗(yàn)和詳細(xì)的通信機(jī)房需求研究，該平臺設(shè)計(jì)時涵蓋了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)設(shè)備、機(jī)房的通信電源狀況、溫度濕度情況、煙霧火警、水浸情況以及紅外入侵探測等機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行情況和協(xié)議轉(zhuǎn)換器等，可以滿足不同通信機(jī)房的各種個性化需求。

（4）該平臺采用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)作為軟件平臺，穩(wěn)定性和可靠性較高。硬件采用嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)和具備功能的系統(tǒng)級芯片，結(jié)構(gòu)緊湊、發(fā)熱量低，不需要硬盤、顯示器等易損壞元件，不易感染病毒，搭載了“看門狗”系統(tǒng)，可防止死機(jī)。在通信電源和信號線等與外部相互交匯的地方，按照工業(yè)Ⅱ級設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防浪涌、防雷擊、防靜電等設(shè)計(jì)。芯片選型材料采用工業(yè)級原材料，對生產(chǎn)工藝和技術(shù)指標(biāo)無特殊要求，生產(chǎn)制造成本低廉，便于安裝調(diào)試，可靠性高[11]。

（5）基于網(wǎng)絡(luò)的交互具有開放性，網(wǎng)絡(luò)通信可能會受到入侵或截取。如果通信數(shù)據(jù)被截取、模仿，會產(chǎn)生很大的安全風(fēng)險，因此對網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)等安全要求較高。數(shù)據(jù)傳輸時采用可靠的數(shù)字簽名方式進(jìn)行保護(hù)，使用遠(yuǎn)程認(rèn)證撥號用戶服務(wù)方式認(rèn)證，保證系統(tǒng)的安全性。

（6）將系統(tǒng)現(xiàn)有的復(fù)雜RS2324四線制接線接口改為RJ-45電信網(wǎng)絡(luò)接口，降低了施工難度。圖形化軟件操作管理方便，還附帶組裝圖和電子地圖管理方式，方便電網(wǎng)值班員查閱或管理。

5 實(shí)時成果及效益核算

5.1 實(shí)時成果

通信機(jī)房安保監(jiān)控平臺不僅成本費(fèi)用低、安裝調(diào)試速度快，而且可結(jié)合通信現(xiàn)場開展運(yùn)維工作。系統(tǒng)調(diào)試接通后，地調(diào)通信值班員可通過系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控站點(diǎn)通信機(jī)房的情況，同時實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）監(jiān)控進(jìn)入機(jī)房的人或物的行為及活動軌跡，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)，立即通知站點(diǎn)值班人員配合處理。

（2）監(jiān)管本班組或外包施工單位在通信機(jī)房的現(xiàn)場工作，阻止違規(guī)行為，保障人員人身安全和設(shè)備安全，留存現(xiàn)場違規(guī)操作證據(jù)。

（3）及時發(fā)現(xiàn)通信設(shè)備異常，大大減少異常情況帶來的損失。

（4）優(yōu)化調(diào)整班組工作安排，提高班組工作效率，減少班組人員暴露于交通風(fēng)險的情況。

通信班組可通過機(jī)房入侵聲光告警聯(lián)動系統(tǒng)實(shí)時掌握各站點(diǎn)通信機(jī)房和通信設(shè)備的運(yùn)行情況，充分發(fā)揮站點(diǎn)值班員的協(xié)作配合作用，減少了通信班組人員現(xiàn)場排查故障的次數(shù)。使用該系統(tǒng)現(xiàn)場排查次數(shù)前后對比數(shù)據(jù)，如圖2所示。

圖2 使用前后“跑現(xiàn)場”次數(shù)對比

該通信機(jī)房安保監(jiān)控平臺增加了故障判斷準(zhǔn)確率，大幅提升了班組整體的工作效率。平臺使用前后工作效率對比，如圖3所示。使用平臺前后的工作效率比為30∶70，大大降低了班組人員暴露于交通風(fēng)險的情況，同時為公司節(jié)約了工作成本。

圖3 使用前后工作效率對比

5.2 效益核算

5.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)房入侵聲光告警聯(lián)動項(xiàng)目一個站點(diǎn)材料及安裝費(fèi)為550元，目前整個網(wǎng)區(qū)110 kV以上站點(diǎn)有46個，完成整個河池網(wǎng)區(qū)的費(fèi)用為25 070元。

按照整個河池網(wǎng)區(qū)所有110 kV及以上站點(diǎn)計(jì)算，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可分為節(jié)約因下場確認(rèn)情況出工費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)2個部分。

節(jié)約因下場確認(rèn)情況出工費(fèi)用：一個工作組2人，維護(hù)人員出工每人每天為100元，車輛出動1次以來回50 km距離為例，每千米耗油0.1 L（每升油的價格為6.84元），那么一次出工的費(fèi)用為234.2元。目前，已安裝了10個站點(diǎn)，剩余36個站點(diǎn)未安裝，36個站點(diǎn)出工一次的費(fèi)用為8 431.2元。節(jié)約的成本隨著變電站安裝系統(tǒng)的數(shù)量的增多而增多。

該系統(tǒng)通信班值班員執(zhí)行安裝、調(diào)試，對于該套系統(tǒng)的維護(hù)成本僅為攝像頭、照明燈、轉(zhuǎn)換采購費(fèi)用。以一個站點(diǎn)3樣配件的費(fèi)用合計(jì)為300元來計(jì)算，維護(hù)人員出工每天為200元，1個站點(diǎn)維護(hù)按1天計(jì)算，整個河池網(wǎng)區(qū)46個站點(diǎn)每年維護(hù)1次，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用為9 200元。采購系統(tǒng)部件費(fèi)用以每年部件故障情況作為參考標(biāo)準(zhǔn)，費(fèi)用為300元，一年的總費(fèi)用為9 500元。

此外，該利潤隨著變電站數(shù)量的增多而逐漸呈現(xiàn)遞增的趨勢。

5.2.2 社會效益

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在河池供電局10個所轄站點(diǎn)投入使用，系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試簡單、方便、快捷，實(shí)用性能高，投入成本低、見效快，滿足了需求，且極大地提高了生產(chǎn)運(yùn)維效率，保證了電力通信系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

6 結(jié) 論

針對通信機(jī)房安保監(jiān)控平臺的搭建，提出了針對性的解決方案。機(jī)房入侵聲光告警聯(lián)動系統(tǒng)有助于降低現(xiàn)場作業(yè)人員人身風(fēng)險，降低通信設(shè)備損壞率，縮短故障恢復(fù)時間，提高生產(chǎn)效率。此系統(tǒng)原理簡單，易于掌握和操作，無須高新科研經(jīng)費(fèi)開支和技術(shù)培訓(xùn)。系統(tǒng)所使用的材料均為市場中成熟產(chǎn)品且不存在昂貴部件，對生產(chǎn)工藝和技術(shù)指標(biāo)無特殊要求，生產(chǎn)制造成本低廉，便于安裝調(diào)試，可靠性高。它為通信人員提供了多種方式監(jiān)控通信機(jī)房運(yùn)行狀況，大大提高了站端通信電源運(yùn)行監(jiān)控的可靠性。