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        石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)設計

        2017-04-14 02:25:53李言龍
        東北水利水電 2017年1期
        關鍵詞:石龍云臺嵌入式

        牟 佳,黎 昕,李言龍

        (1.遼寧省水利廳,遼寧沈陽110003;2.中水東北勘測設計研究有限責任公司,吉林 長春 130021;3.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司,黑龍江 牡丹江157000)

        石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)設計

        牟 佳1,黎 昕2,李言龍3

        (1.遼寧省水利廳,遼寧沈陽110003;2.中水東北勘測設計研究有限責任公司,吉林 長春 130021;3.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司,黑龍江 牡丹江157000)

        石龍水電站采用先進的第三代嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng),增強了對主要環(huán)境和設備的監(jiān)控力度,能夠及早發(fā)現(xiàn)設備運行過程中可能出現(xiàn)的各種事故隱患,進一步提高電廠的安全運行水平。文中主要闡述了石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)的設計原則,系統(tǒng)的組成,設備配置及選擇。

        石龍水電站;工業(yè)電視系統(tǒng)

        1 概況

        石龍水電站位于雙溝電站下游,是松江河梯級水電站的第三級電站,距雙溝電站約5.5 km。樞紐主要由混凝土重力壩、引水隧洞、地面式廠房及開關站組成。廠房位于壩址下游2.7 km處,為引水式地面廠房。石龍水電站裝機容量70 MW,設計多年平均發(fā)電量1.257億kW·h。

        石龍水電站采用先進的第三代嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng),它集視頻及多媒體通信、網(wǎng)絡通信和自動控制等技術為一體,可以遠距離監(jiān)視機組、開關站等主要機電設備的運行,監(jiān)視集水井、重要閘門及其它運行人員不易到達或觀察的部位,把計算機監(jiān)控系統(tǒng)反映不出來的被監(jiān)視部位的真實外貌、運行數(shù)據(jù)和相對關系等直觀地反映出來,及早發(fā)現(xiàn)設備運行過程中可能出現(xiàn)的各種事故隱患,大大減輕了電廠生產(chǎn)調(diào)度中重復繁瑣的勞動強度,為電廠的安全經(jīng)濟運行和逐步過渡到無人值班(少人值守)提供堅實可靠的基礎。

        2 設計原則

        2.1 實用性

        系統(tǒng)構(gòu)成的設備應全部選用已定型生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品和技術,易于維護,整個系統(tǒng)易用、實用。系統(tǒng)硬件平臺為嵌入式設計,體積小,實現(xiàn)高度一體化、高度工程化,便于施工、安裝、調(diào)試。系統(tǒng)功能及配置滿足電站實現(xiàn)無人值班(少人值守)運行的監(jiān)視需要。

        2.2 先進性

        設備應采用專業(yè)級芯片、國際先進的MPEG-4圖像壓縮處理技術,圖像清晰,畫面質(zhì)量高,實時性強。

        2.3 可靠性

        系統(tǒng)構(gòu)成的設備應選用先進、成熟高集成度的智能設備,具有系統(tǒng)運行狀況自動檢測、告警,診斷、管理等功能,保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。具有視頻流量管理功能,保證網(wǎng)絡通暢。實行操作權(quán)限管理,保證統(tǒng)一、規(guī)范管理。系統(tǒng)具有自診斷功能。

        2.4 開放性

        考慮到系統(tǒng)投資的長期效益,設計與選型注重開放性,圖像監(jiān)視系統(tǒng)中各產(chǎn)品符合國際標準、工業(yè)標準以及有關國家標準和行業(yè)規(guī)約等,滿足系統(tǒng)的可擴展性和可移植性。

        2.5 靈活性

        系統(tǒng)應能很方便地進行軟件升級,保證用戶投資??烧{(diào)節(jié)圖像質(zhì)量與帶寬占用,可以根據(jù)用戶每個監(jiān)控點的需求調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量、幀數(shù)、分辨率等。應能設置多種圖像瀏覽方式,包括單畫面、四畫面、九畫面等。

        2.6 經(jīng)濟性

        應選用性價比高的設備及產(chǎn)品,在保障性能和可靠性的前提下,降低系統(tǒng)造價,達到少花錢,多辦事的效果。系統(tǒng)的所有硬件,應按最新和成熟的科技進行挑選和設計,所有設備符合工業(yè)標準或以開放式設計,可靠、易于操作、維修和更換,以達到降低營運成本之目的。

        3 系統(tǒng)組成

        石龍水電站采用先進的第三代嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng),主要包括前端設備、傳輸網(wǎng)絡、監(jiān)控中心和監(jiān)控終端四部分。

        3.1 前端設備

        石龍水電站共設置33套前端設備,分別布置在主廠房、安裝間、副廠房、進廠大門、溢洪道閘門、尾水平臺、大壩等廠內(nèi)各重要生產(chǎn)部位,實現(xiàn)對全廠電氣設備、水輪機主、輔設備及各處閘門外觀(如外部損傷、機械轉(zhuǎn)動等)和運行情況(如盤面儀表數(shù)據(jù)、運行及事故指示等)的監(jiān)視。前端攝像設備由室內(nèi)球機和彩色攝像機、鏡頭、防護罩、射燈、云臺以及解碼器等組成。為適應水電站現(xiàn)場環(huán)境濕度大的特點,室外攝像站均選用室外型高速球機,為避免雷電損壞前端設備,室外攝像站增設了避雷器。前端攝像設備根據(jù)控制中心的命令運行,具有自動光圈、自動變焦、自動聚焦等功能,還可進行水平和垂直方向轉(zhuǎn)動等操作,以完成對被攝物體的實時監(jiān)視和攝像,并將其轉(zhuǎn)換成電信號,傳送至主控中心。

        3.2 傳輸網(wǎng)絡

        進水口啟閉機室前端攝像設備的視頻信號和控制信號通過2芯光纖及1對單路視頻光端機傳輸至中心控制設備的網(wǎng)絡視頻服務器,電源采用現(xiàn)地供電方式;大壩和溢洪道閘門前端攝像設備的視頻信號和控制信號通過2芯光纖及1對4路視頻光端機傳輸至中心控制設備的網(wǎng)絡視頻服務器,電源采用現(xiàn)地供電方式。

        除上述地點外,前端設備距離監(jiān)控中心較近,所以視頻信號和控制信號采用電纜傳輸方式。引至各前端設備的同軸電纜、控制電纜和電源電纜,均由控制中心設備引來。

        3.3 監(jiān)控中心

        監(jiān)控中心設備布置在電站中控室,中心由圖像監(jiān)控服務器、網(wǎng)絡硬盤錄像機、交換機、監(jiān)控終端、大屏幕監(jiān)視器、電源設備等組成。中心完成對圖像信號的接收、切換、記錄和顯示;對攝像機及其輔助部件的控制;用戶登錄管理,優(yōu)先權(quán)分配,根據(jù)訪問情況對數(shù)據(jù)流進行控制等。

        3.4 監(jiān)控終端

        監(jiān)控終端采用高性能工作站,安裝客戶端軟件,用于日常瀏覽操作,可根據(jù)權(quán)限對中心站設備進行設置。

        4 主要設備配置及選擇

        石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)方案設計遵循“技術先進、安全可靠、方便實用、經(jīng)濟合理”的原則,保證了系統(tǒng)的高可靠性、先進性、可擴充性和較高的性能價格比。其主要設備配置和選擇如下:

        4.1 彩色一體化攝像機及鏡頭

        選用Dational彩色一體化攝像機,其影像感應器采用1/4英寸Color CCD,有效像素795(V)× 596(H)PAL,水平解像度520電視線,信噪比大于50 dB,電子快門1/50~1/10 000 s,最低照度彩色0.04 Lux(黑白0.002 Lux),23倍光學變焦三可變鏡頭,其高靈敏度、高像素和低照度特性符合工業(yè)環(huán)境要求。

        4.2 球型一體化彩色攝像機及鏡頭

        選用Dational球型一體化彩色攝像機及鏡頭,其影像感應器采用1/4英寸CCD,有效像素752(V)×582(H)PAL,水平解像度為520電視線,信噪比50 dB,電子快門1/50~1/30 000 s,最低照度0.06 Lux,23倍光學變焦三可變鏡頭,云臺水平轉(zhuǎn)動速度為0.5°~300°/s,云臺上下轉(zhuǎn)動速度0.5°~140°/s,云臺轉(zhuǎn)動范圍為水平360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)、垂直±90°自動翻轉(zhuǎn),設置/控制支持多種協(xié)議。

        4.3 云 臺

        云臺選用Dational配套室內(nèi)壁裝云臺,旋轉(zhuǎn)范圍水平0°~356°、垂直0°~90°,旋轉(zhuǎn)速度水平12°/s± 5%、垂直12°/s±5%。

        4.4 解碼器

        采用Dational配套解碼器,可編程控制云臺自動旋轉(zhuǎn),內(nèi)置微電腦控制器,可接受RS-485控制信號,控制地址動態(tài)編程,內(nèi)置八區(qū)報警接收,控制電動云臺水平/上下旋轉(zhuǎn),電動操作變焦鏡頭,2路干觸點繼電器輸出,帶報警輔助功能,自檢功能,預置功能,提供云臺、射燈電源。

        4.5 網(wǎng)絡硬盤錄像機

        選用DH-NVS1604D嵌入式硬盤錄像機,采用高性能嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)(RTOS)和嵌入式處理器,代碼固化在FLASH中,系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。該網(wǎng)絡硬盤錄像機結(jié)合IT領域各項最新技術,如視音頻壓縮/解壓縮、大容量硬盤記錄、TCP/IP網(wǎng)絡等,同時具備數(shù)字視音頻錄像機(DVR)和數(shù)字視音頻服務器(DVS)的特性,既可本地獨立工作,也可連網(wǎng)組成一個強大的安全監(jiān)控網(wǎng)??商峁┮曨l輸入16路,視頻壓縮標準H. 264,圖像分辨率PAL:704×576或 NTSC:704× 480,1個100M/1 000 M自適應以太網(wǎng)口,1個設備級聯(lián)口;支持U盤、USB硬盤、USB CDRW,1個VGA接口,可配8塊160 GB硬盤,具有定時錄像、手動錄像、移動檢測錄像、報警錄像等文件記錄功能,可以通過應用軟件或瀏覽器設置參數(shù),通過網(wǎng)絡在網(wǎng)絡硬盤錄像機工作時升級其控制軟件,支持本地監(jiān)控面板按鍵操作,全菜單操作,使用方便,提供管理員和操作員兩種權(quán)限級別,可單獨進行IP地址、用戶名、口令的限制。

        4.6 視頻光端機

        選用Dational配套光端機,4路視頻接口,視頻輸入/輸出阻抗BNC 75 Ω非平衡接口,信號制式PAL/NTSC/SECAM,視頻帶寬8 MHz,微分增益小于或等于0.7%,微分相位不大于0.7°場傾斜不大于0.3%max,色亮度延時差10 ns,色亮度增益差±10%,加權(quán)信噪比不小于70 dB;支持1-4路異步RS-232/485/422數(shù)據(jù),F(xiàn)C/PC、ST/PC光接口可選,屏蔽超5類RJ-45插座;支持IEEE 802.3/ 802.3 u/802.1 q VLAN控制協(xié)議,工作方式IEEE 802.3x全雙工流控和Back-Pressure半雙工流。

        4.7 監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺

        采用大華公司開發(fā)的軟件平臺,采用驅(qū)動和對象組件模型的方式,結(jié)合流行的SQL Server數(shù)據(jù)庫,集傳統(tǒng)模擬與現(xiàn)代數(shù)字視頻技術為一體,建起最新一代視頻網(wǎng)絡管理平臺,它既是第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng),又是數(shù)/?;旌捅O(jiān)控系統(tǒng)的橋梁。

        該軟件是新一代基于TCP/IP網(wǎng)絡的數(shù)字化和網(wǎng)絡化的視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。它具有傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的所有管理和控制功能,并融合了最新的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、嵌入式等先進技術,將傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)和最新的數(shù)字視頻技術通過網(wǎng)絡進行完美地結(jié)合,開創(chuàng)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡化的新時代。采用了與設備無關的設計思想,可以支持不同廠家的模擬或數(shù)字視頻編解碼設備??梢詫鹘y(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過TCP/IP網(wǎng)絡連接組網(wǎng),將目前各個相對獨立的(甚至是不同品牌)模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)升級為網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)互聯(lián)互通互控。

        系統(tǒng)具備完善的用戶管理、設備管理、操作使用權(quán)限等管理功能;所有軟件模塊都采用WINDOWS操作界面,方便用戶使用和操作;客戶端軟件具有電子地圖顯示,視頻圖像顯示,報警顯示,報警操作等功能,支持設備查詢;可以按照不同區(qū)域進行多幅地圖的配置,達到分群清晰,便于管理;系統(tǒng)服務器自動進行管理,包括設備在線檢測、連接管理、自我診斷、網(wǎng)絡診斷等;提供了閉路電視報警系統(tǒng)所需的各種控制接口;矩陣控制功能,提供了矩陣切換、云臺、報警、輪詢等,可以管理和控制目前市場上主流的前端設備;多畫面功能,一個客戶端可以多畫面觀看;錄像、抓拍功能,能夠進行回放及顯示。

        5 結(jié)語

        石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)的建設,大大減輕了電廠生產(chǎn)調(diào)度中頻繁復雜的勞動強度,增加了對主要環(huán)境和設備的監(jiān)控力度,方便管理人員及時了解現(xiàn)場設備的運行情況,及時發(fā)現(xiàn)機組設備運行的安全隱患,進一步提高了全廠的安全運行水平。

        TV736

        B

        2016-09-22

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