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