李晟，蔣維，任杰，呂東

（1.華北電力大學(xué)，北京102206；2.中國(guó)水利電力物資有限公司風(fēng)電部，北京100045）

中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展引人矚目：21世紀(jì)初才只有幾個(gè)示范項(xiàng)目，短短幾年過(guò)后，中國(guó)市場(chǎng)已發(fā)展成了世界最大的風(fēng)電市場(chǎng)。2010年中國(guó)（不包括臺(tái)灣地區(qū)）新增安裝風(fēng)電機(jī)組12 904臺(tái)，裝機(jī)容量18 927.99MW，年同比增長(zhǎng)37.1%；累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組34 485臺(tái)，裝機(jī)容量44 733.29 MW，年同比增長(zhǎng)73.3%[1-3]。風(fēng)電領(lǐng)域已成為能源投資商的熱土，從風(fēng)電開發(fā)商的分布來(lái)看，更向能源投資企業(yè)，尤其是以五大電力集團(tuán)為代表的中央能源投資集團(tuán)企業(yè)集中。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委能源研究所的數(shù)據(jù)，2010年五大發(fā)電集團(tuán)新增風(fēng)電裝機(jī)容量2 243萬(wàn)kW，占當(dāng)年全國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量的72%[4-6]。由于風(fēng)電場(chǎng)分布廣、數(shù)量多，單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)同時(shí)存在若干個(gè)危險(xiǎn)源，項(xiàng)目運(yùn)行人員少、信息傳遞及時(shí)性要求高，設(shè)備安全和運(yùn)行監(jiān)控要求遠(yuǎn)高于一般場(chǎng)站，國(guó)內(nèi)一些風(fēng)電場(chǎng)綜合利用視頻監(jiān)控技術(shù)和綜合自動(dòng)化技術(shù)，已建立起現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控診斷系統(tǒng)，較好地解決了運(yùn)行人員不足，勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，提高了運(yùn)行管理水平[7-9]。

五大電力集團(tuán)基本上構(gòu)建了集團(tuán)公司、省級(jí)分（子）公司、基層企業(yè)三級(jí)責(zé)任主體的管控模式，目前迅猛增長(zhǎng)、分布極廣的風(fēng)電場(chǎng)對(duì)集團(tuán)型風(fēng)電企業(yè)（以下簡(jiǎn)稱集團(tuán)）的安全生產(chǎn)管理提出了新的要求。從風(fēng)電場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的角度看，目前分散地建立單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的模式已經(jīng)不能滿足集團(tuán)安全生產(chǎn)管理的需要，為適應(yīng)風(fēng)電業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，強(qiáng)化風(fēng)電場(chǎng)的安全防范管理，提高各地風(fēng)電場(chǎng)的綜合安全管理水平，強(qiáng)化應(yīng)急指揮能力，提高集團(tuán)風(fēng)電的整體管理水平和效益，十分有必要在其集團(tuán)系統(tǒng)內(nèi)建設(shè)統(tǒng)一的風(fēng)電場(chǎng)綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)。系統(tǒng)建成后，集團(tuán)總部監(jiān)控中心可以查閱其系統(tǒng)內(nèi)的全國(guó)各地風(fēng)電場(chǎng)的視頻監(jiān)控資源和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，便于各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、各級(jí)業(yè)務(wù)及職能管理部門等授權(quán)用戶對(duì)監(jiān)控部位隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)督與檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障情況和隱患，充分挖掘和發(fā)揮監(jiān)控設(shè)備在安全管理、內(nèi)部控制、事后監(jiān)督、應(yīng)急指揮等基礎(chǔ)管理工作方面的作用，配合風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)的工作，提高集團(tuán)風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)管理的自動(dòng)化程度[10-12]。

1 需求分析

依托集團(tuán)視頻承載網(wǎng)，結(jié)合各地已建成的風(fēng)電場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)和特點(diǎn)，以統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將各地風(fēng)電場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)的融合到一個(gè)統(tǒng)一的綜合應(yīng)用平臺(tái)下，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度的資源調(diào)度管理平臺(tái)（平臺(tái)資源獲取與控制需要示意圖見圖1），實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)視頻信息資源的高度共享。視頻管理需求、兼容接入需求、轉(zhuǎn)發(fā)管理需求、存儲(chǔ)管理需求、視頻設(shè)備管理需求、權(quán)限管理需求、生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視需求。

圖1 平臺(tái)資源獲取與控制需求示意圖

1）綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)采用扁平化管理模式。

2）不管是上級(jí)單位對(duì)下級(jí)單位或平級(jí)單位之間均可直接相互調(diào)用權(quán)限許可范圍內(nèi)的視頻圖像資源。

3）綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)開放的視頻圖像資源由各平臺(tái)管理部門自行定義。需要調(diào)用資源的各級(jí)部門登錄平臺(tái)后，可以直接看到自己擁有權(quán)限的所有資源，并可進(jìn)行相應(yīng)的操作。

綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)中各層次的主要設(shè)備的容量均應(yīng)考慮有一定的冗余，可以滿足日后的擴(kuò)展需求。平臺(tái)提供與視頻智能分析、GIS地理信息系統(tǒng)等相關(guān)智能應(yīng)用系統(tǒng)的二次開發(fā)接口和協(xié)議，可充分?jǐn)U展平臺(tái)的智能應(yīng)用功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

集團(tuán)風(fēng)電場(chǎng)綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)是一個(gè)集軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)于一體，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類視頻資源統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，對(duì)各種生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)一采集和監(jiān)視，采用開放標(biāo)準(zhǔn)的綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)。圖2為綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。該平臺(tái)不僅用于監(jiān)控圖像管理，而且能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、風(fēng)電場(chǎng)工作流程視頻監(jiān)控（遙視）、GIS等深層次應(yīng)用，同時(shí)還可與視頻指揮系統(tǒng)相整合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮等功能。采用風(fēng)電場(chǎng)—省公司—集團(tuán)總公司3層架構(gòu)體系設(shè)計(jì)，各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)外聯(lián)網(wǎng)共享，對(duì)內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行，任意局部故障不影響整體運(yùn)行，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，便于統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施。全網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一互聯(lián)規(guī)范、統(tǒng)一圖像資源編號(hào)，統(tǒng)一權(quán)限體系，資源共享”，確保各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全網(wǎng)資源共享。

風(fēng)電場(chǎng)綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)可以將風(fēng)電場(chǎng)升壓站接線圖引入系統(tǒng)中，風(fēng)電場(chǎng)用戶可以自行將攝像頭標(biāo)注在接線圖中，看接線圖的時(shí)候可以直接找到攝像頭監(jiān)控點(diǎn)位。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障后，風(fēng)電場(chǎng)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠及時(shí)通過(guò)視頻圖像監(jiān)控和生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備并上報(bào)相關(guān)管理人員，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將故障設(shè)備的狀態(tài)顯示給設(shè)備生產(chǎn)廠家，幫助風(fēng)電場(chǎng)及時(shí)修復(fù)故障設(shè)備，恢復(fù)生產(chǎn)。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

集團(tuán)風(fēng)電場(chǎng)綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和綜合應(yīng)用平臺(tái)組成。前端系統(tǒng)是指安裝于各風(fēng)電場(chǎng)的攝像機(jī)、報(bào)警設(shè)備、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)采集設(shè)備等采集系統(tǒng)；傳輸系統(tǒng)是指將前端系統(tǒng)采集的信號(hào)傳輸至綜合應(yīng)用平臺(tái)的通道；綜合應(yīng)用平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息的調(diào)閱、采集、管理、查詢、控制、共享等功能。基于集團(tuán)風(fēng)電場(chǎng)綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際需求，綜合應(yīng)用平臺(tái)采用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)，分別部署在風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心、省公司監(jiān)控中心、集團(tuán)公司總部監(jiān)控中心。風(fēng)電場(chǎng)綜合應(yīng)用平臺(tái)作為第3級(jí)平臺(tái)，對(duì)內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行，對(duì)外聯(lián)網(wǎng)共享，完成所轄監(jiān)控點(diǎn)資源的業(yè)務(wù)管理、認(rèn)證、接入、流媒體分發(fā)、存儲(chǔ)管理和生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲(chǔ)，配合風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)安全工作，實(shí)現(xiàn)與集團(tuán)公司1級(jí)平臺(tái)、省公司2級(jí)平臺(tái)和其他風(fēng)電場(chǎng)3級(jí)平臺(tái)的無(wú)縫對(duì)接。綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D見圖3。

圖2 綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D

省公司綜合應(yīng)用平臺(tái)作為第2級(jí)平臺(tái)，完成對(duì)本省轄區(qū)范圍內(nèi)所有風(fēng)電場(chǎng)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄的視頻設(shè)備的調(diào)閱、管理和控制，對(duì)所轄的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的查看，對(duì)本級(jí)平臺(tái)用戶的管理，實(shí)現(xiàn)與集團(tuán)公司1級(jí)平臺(tái)和其他省公司2級(jí)平臺(tái)的無(wú)縫對(duì)接。經(jīng)過(guò)授權(quán)，省公司2級(jí)平臺(tái)用戶可以調(diào)用集團(tuán)公司1級(jí)平臺(tái)和其他省公司2級(jí)平臺(tái)的監(jiān)控資源。

從表2的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看：游覽次數(shù)分布比較平均，占比最多的是2次，占35.03%。游覽時(shí)間最多的是周末和自由時(shí)間，均占比39.25%。游覽目的首要的是陪伴小朋友及家人，占比53.7%；其次是休閑放松、舒緩壓力，占比37.85%。信息獲取渠道主要通過(guò)熟人介紹、網(wǎng)絡(luò)信息、旅游宣傳冊(cè)和電視廣告，四項(xiàng)合計(jì)占比87.45%。

集團(tuán)公司總部綜合應(yīng)用平臺(tái)作為第1級(jí)平臺(tái)，完成對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)所有風(fēng)電場(chǎng)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)集團(tuán)所有的視頻設(shè)備的調(diào)閱、管理和控制，對(duì)集團(tuán)所有的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的查看，并可與集團(tuán)其他發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)部門靈活調(diào)用所需的資源信息。

集團(tuán)風(fēng)電場(chǎng)綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)采用這種樹型管理結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)分級(jí)、分層的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，任意局部故障不影響整體運(yùn)行，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，便于統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施，全面導(dǎo)入集團(tuán)的管理。每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的綜合應(yīng)用平臺(tái)都可以提供獨(dú)立的業(yè)務(wù)功能，同時(shí)又接受上一級(jí)平臺(tái)的監(jiān)督管理。這樣的規(guī)劃設(shè)計(jì)減少了系統(tǒng)的故障風(fēng)險(xiǎn)和未來(lái)的擴(kuò)展風(fēng)險(xiǎn)，具有很高的可用性[13]。

專業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)是視頻、音頻、數(shù)據(jù)和行業(yè)應(yīng)用一體化的解決方案，集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信、視頻處理、流媒體和自動(dòng)化技術(shù)于一身，兼?zhèn)渚W(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、流媒體應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集、圖像存儲(chǔ)、系統(tǒng)網(wǎng)管等功能，具有大規(guī)模組網(wǎng)能力，是構(gòu)建于有線網(wǎng)絡(luò)（LAN/INTERNET）和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（WLAN/WIMAX/3G）之上的統(tǒng)一資源管理平臺(tái)，如圖4所示。

圖4 專業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

各級(jí)綜合應(yīng)用平臺(tái)均設(shè)立以下服務(wù)子系統(tǒng)：

1）中心管理服務(wù)子系統(tǒng)。中心管理服務(wù)子系統(tǒng)是監(jiān)控管理平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用核心，采用J2EE架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要完成設(shè)備管理、用戶管理、權(quán)限認(rèn)證、報(bào)警信息管理、信息查詢、業(yè)務(wù)管理、日志管理等事務(wù)性處理功能。

2）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)子系統(tǒng)采用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)監(jiān)控報(bào)警聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)核心運(yùn)行數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的讀寫與保存，存儲(chǔ)的主要信息有設(shè)備信息，日志信息，用戶信息，故障信息，報(bào)警信息，平臺(tái)信息和臨時(shí)的會(huì)話信息等。

3）接入服務(wù)子系統(tǒng)。接入服務(wù)子系統(tǒng)是系統(tǒng)的中心通信樞紐，連接所有的終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端和設(shè)備提交的系統(tǒng)請(qǐng)求服務(wù)，并進(jìn)行視頻分發(fā)和存儲(chǔ)的調(diào)度管理。

4）分發(fā)服務(wù)子系統(tǒng)。分發(fā)服務(wù)子系統(tǒng)主要是針對(duì)熱點(diǎn)視頻被大量用戶并發(fā)訪問(wèn)時(shí)，解決帶寬瓶頸問(wèn)題的，使用分發(fā)服務(wù)模塊能夠減少視頻傳輸帶寬瓶頸點(diǎn)的并發(fā)訪問(wèn)量，節(jié)約瓶頸點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

5）網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)子系統(tǒng)，將綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)信息顯示給維護(hù)管理人員，并在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況下給出相應(yīng)的告警信息，便于維護(hù)管理人員了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，也便于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行配置和管理。

6）報(bào)警服務(wù)子系統(tǒng)。報(bào)警服務(wù)子系統(tǒng)通過(guò)對(duì)前端DVR/DVS進(jìn)行預(yù)案設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控報(bào)警聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)內(nèi)所有報(bào)警信號(hào)的集中采集管理，能夠遠(yuǎn)程調(diào)用報(bào)警主機(jī)報(bào)警信息，對(duì)前端報(bào)警源、DVR/DVS視頻通道進(jìn)行布防、撤防，完成系統(tǒng)級(jí)別的聯(lián)動(dòng)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警信息的視頻聯(lián)動(dòng)，錄像聯(lián)動(dòng)等功能。

7）控制子系統(tǒng)和顯示子系統(tǒng)。在各級(jí)監(jiān)控中心設(shè)立控制子系統(tǒng)和顯示子系統(tǒng)，完成對(duì)監(jiān)控點(diǎn)位視頻圖像的實(shí)時(shí)觀看、控制，調(diào)用歷史圖像。

8）風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)采集子系統(tǒng)。風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)采集子系統(tǒng)通過(guò)PLC采集器，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、設(shè)備溫度、功率、電壓、電流、集控室溫濕度等數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲(chǔ)，能通過(guò)圖形界面以圖形、報(bào)表、曲線等方式顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，配合風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)的安全工作。

9）平臺(tái)互聯(lián)服務(wù)子系統(tǒng)。平臺(tái)互聯(lián)服務(wù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理設(shè)備的定位和認(rèn)證鑒權(quán)，完成各級(jí)綜合應(yīng)用平臺(tái)的互聯(lián)互控，實(shí)現(xiàn)各級(jí)綜合應(yīng)用平臺(tái)之間的實(shí)時(shí)視頻瀏覽、歷史視頻回放、云臺(tái)控制、報(bào)警信號(hào)傳遞、設(shè)備列表共享、生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢等業(yè)務(wù)功能。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從風(fēng)電場(chǎng)視頻監(jiān)控的角度，針對(duì)以五大發(fā)電集團(tuán)為代表的集團(tuán)型風(fēng)電企業(yè)普遍實(shí)行的三級(jí)責(zé)任主體的管控模式，提出了與其相適應(yīng)的綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)建方案。從需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)3個(gè)方面進(jìn)行了闡述，其中專業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，要求其具有容量大，承載能力強(qiáng)，可靠性好，擴(kuò)展性、兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)，且能容納業(yè)已存在的若干風(fēng)場(chǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本文提出的方案對(duì)集團(tuán)型風(fēng)電企業(yè)的綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)建具有借鑒作用。

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