端悅民 李人杰

國(guó)網(wǎng)山東利津縣供電公司 山東東營(yíng) 257400

摘要：隨著無(wú)人值守變電站技術(shù)的不斷改革完善，電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度也得到了很大的提高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)方變電站遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)功能，遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)這四遙進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)方便地監(jiān)視和記錄變電站的環(huán)境狀況以及設(shè)備的運(yùn)行情況，以保證電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的安全、可靠。下面就對(duì)變電站數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析，希望可供相關(guān)從業(yè)者參考。

關(guān)鍵詞：變電站；數(shù)字化；遠(yuǎn)程視頻；監(jiān)控系統(tǒng)

前言：在智能化開(kāi)關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)的日趨成熟，計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，數(shù)字化變電站才可得到快速的實(shí)現(xiàn)，然而監(jiān)理系統(tǒng)則是數(shù)字化變電站的重要組成部分。本文主要對(duì)變電站數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)理系統(tǒng)進(jìn)行分析。

一、數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)理系統(tǒng)分析

遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備一般可分為前端（現(xiàn)場(chǎng)）設(shè)備、通信設(shè)備和后端設(shè)備三大部分。

前端設(shè)備由一臺(tái)監(jiān)控主機(jī)和其它相關(guān)設(shè)備組成。云臺(tái)鏡頭控制器用于控制攝像機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)及鏡頭的變焦和聚集，同時(shí)具有視頻切換和報(bào)警接收功能，燈光控制器用于控制照明燈光，從而保證在光線不足時(shí)或晚間也能獲得清晰的圖像。前端監(jiān)控主機(jī)將切換后的視頻數(shù)字化，并進(jìn)行圖像壓縮編碼，再將壓縮后的視頻、報(bào)警等數(shù)據(jù)復(fù)合后通過(guò)信道發(fā)送到監(jiān)控接收主機(jī)。同時(shí)將音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，復(fù)合在一起傳輸，實(shí)現(xiàn)聲音通信。另一方面，前端主機(jī)接收來(lái)自監(jiān)控中心控制主機(jī)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)、鏡頭和燈光等控制，以及進(jìn)行報(bào)警的布防和撤防。

后端監(jiān)控設(shè)備由視頻監(jiān)控服務(wù)器和若干監(jiān)控主機(jī)組成，來(lái)自不同前端的數(shù)據(jù)，通過(guò)通信接口輸入視頻監(jiān)控服務(wù)器，由監(jiān)控服務(wù)器將其轉(zhuǎn)發(fā)到以太網(wǎng)上，采用TCP/IP或組播技術(shù)。這樣，在以太網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)均可配置成監(jiān)控主機(jī)，可由多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，每個(gè)用戶可同時(shí)監(jiān)控多個(gè)前端，不同用戶也可同時(shí)監(jiān)控同一前端，具有很大的靈活性。

二、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

（1）視頻監(jiān)控主機(jī)可對(duì)所有的接入信號(hào)進(jìn)行全天24小時(shí)的監(jiān)控，并把采集的視頻數(shù)據(jù)保存到監(jiān)控中心的主機(jī)中，其視頻數(shù)據(jù)保存時(shí)間為30天。在視頻顯示窗口中將顯示站名、地點(diǎn)命名、時(shí)間和日期等信息。

（2）系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉膱D像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以及對(duì)監(jiān)控區(qū)域的物體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行偵測(cè)。如果采集的圖像數(shù)據(jù)在變化或者物體在運(yùn)動(dòng)，將分析圖像中物體的變化程度，如果超出限定值將觸發(fā)警報(bào)。

（3）根據(jù)變電站設(shè)備的特點(diǎn)，監(jiān)控系統(tǒng)中可以制定相應(yīng)的巡檢表。監(jiān)控人員可以按照操作要求進(jìn)行巡檢監(jiān)控，并且一臺(tái)設(shè)備可以監(jiān)視多個(gè)目標(biāo)區(qū)域。檢測(cè)多個(gè)區(qū)域時(shí)設(shè)備能預(yù)置多個(gè)監(jiān)控位置的云臺(tái)和鏡頭參數(shù)，能方便快速地轉(zhuǎn)到相應(yīng)預(yù)置點(diǎn)，并自動(dòng)調(diào)整好鏡頭的變焦和圖像清晰度。

（4）系統(tǒng)配置有溫度探測(cè)傳感器、濕度探測(cè)傳感器和煙霧探測(cè)傳感器等設(shè)備。這些裝置能自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和煙霧，如果檢測(cè)值超出范圍，立即發(fā)出報(bào)警。

三、變電站數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、前端系統(tǒng)的構(gòu)成

前端系統(tǒng)的硬件由一臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、數(shù)字式視頻壓縮卡、視頻切換矩陣、編解碼器、攝像機(jī)、云臺(tái)控制器、傳感器等報(bào)警設(shè)備和其它相關(guān)設(shè)備組成具有多畫面處理、錄放像、矩陣控制、探測(cè)報(bào)警、遠(yuǎn)程傳輸?shù)榷喾N功能。目前，這些設(shè)備生產(chǎn)廠家很多，其品牌、型號(hào)、功能各異。因此，合理選擇這些設(shè)備，對(duì)提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像質(zhì)量頗為重要。隨著流媒體規(guī)模的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)視頻前端的性能成為制約流媒體服務(wù)擴(kuò)展能力的重要因素。網(wǎng)絡(luò)視頻前端性能的關(guān)鍵指標(biāo)是流輸出能力和能同時(shí)支持的并發(fā)請(qǐng)求數(shù)量。影響網(wǎng)絡(luò)視頻前端性能的因素很多，硬件方面包括CPU能力、I/O總線、存儲(chǔ)帶寬等。

2、視頻采集壓縮卡

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中我們一般會(huì)選擇模擬式CCD攝像機(jī)，因此需要相應(yīng)的硬件將模擬的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字的視頻信號(hào)，這樣才能由計(jì)算機(jī)處理并進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。因此，人們選擇高性能的視頻采集壓縮卡，它直接安裝于監(jiān)控主機(jī)的主板上，可實(shí)現(xiàn)逐次從多路輸入中選出一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并壓縮成MPEG標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)后予以存儲(chǔ)，對(duì)于16路圖像掃描輸入速度，每秒25幀，圖像畫面大小和清晰度有320×240、640×480及720×580等多種可選。

3、視頻切換矩陣

變電所的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)一般設(shè)有4臺(tái)攝像機(jī)，多則近10臺(tái)，有多路視頻信號(hào)需監(jiān)控，故需要視頻切換矩陣。切換矩陣的輸入端與各攝像機(jī)相連，其輸出端與監(jiān)控主機(jī)相連，其功能是通過(guò)軟件來(lái)控制攝像機(jī)輸入圖像的切換，通視頻切換矩陣視頻信號(hào)也可不經(jīng)調(diào)制直接與現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視器相連。

4、編解碼器

在有云臺(tái)、電動(dòng)鏡頭和室外防護(hù)罩的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，必須配有編解碼器。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)串行通訊口向編解碼器發(fā)送控制指令，編解碼器負(fù)責(zé)解釋指令去控制云臺(tái)、攝像頭的各種動(dòng)作，這樣在遠(yuǎn)方客戶機(jī)或監(jiān)控主機(jī)中操縱鍵盤相應(yīng)按鍵即可完成對(duì)前端設(shè)備各動(dòng)作及功能的控制。控制解碼器必須與系統(tǒng)主機(jī)同一品牌，這是因?yàn)椴煌瑥S家生產(chǎn)的控制解碼器與系統(tǒng)主機(jī)的通信協(xié)議、編碼方式一般都不相同，除非某控制解碼器在說(shuō)明書中特別說(shuō)明該設(shè)備與某個(gè)品牌的主機(jī)兼容，否則絕不可選用。

5、監(jiān)控主機(jī)

由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要長(zhǎng)期運(yùn)行，且處理的數(shù)據(jù)量比較大，這就對(duì)監(jiān)控主機(jī)的性能提出了很高的要求：系統(tǒng)穩(wěn)定性好，運(yùn)行速度快，有較大的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力。因此，監(jiān)控主機(jī)的配置要高、CPU的主頻也要很高、內(nèi)存和硬盤容量也要足夠大，一般選擇嵌入式服務(wù)器以提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。

四、組網(wǎng)方式的選擇及實(shí)現(xiàn)

變電所遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于變電所分布的區(qū)域比較大，一般有數(shù)百至數(shù)千平方公里，直線距離最大近百公里，因此，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)屬?gòu)V域網(wǎng)。由于我們已選用155M ATM光纖通信網(wǎng)作為視頻系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)，因此，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型的環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

在ATM網(wǎng)上專辟一個(gè)2M的帶寬作為傳輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息，組成一個(gè)封閉的專用的視頻監(jiān)控網(wǎng)。前端視頻監(jiān)控主機(jī)經(jīng)2M帶寬的路由器通過(guò)ATM網(wǎng)與公司本部的視頻專用網(wǎng)段的后端客戶機(jī)相連，再經(jīng)網(wǎng)橋與局域網(wǎng)相連。

本組網(wǎng)方式的最大優(yōu)點(diǎn)是ATM網(wǎng)上有專用的帶寬給遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行不受ATM網(wǎng)通信狀況的影響，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行比較穩(wěn)定，傳輸?shù)膱D像質(zhì)量得到了保證，可靠性較高。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行情況分析后，認(rèn)為確保遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是第一位的，同時(shí)確保監(jiān)控中心具有最高的優(yōu)先操作權(quán)，即在ATM主干網(wǎng)開(kāi)辟一個(gè)專用的帶寬給視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的絕對(duì)可靠。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，變電站數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用，能夠有效的提高設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控的水平，減少管理的費(fèi)用。在現(xiàn)階段，限于網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸效率，在未來(lái)還有較大提升空間。隨著網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提高，變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)將越來(lái)越完善，并將發(fā)揮重要功用。

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