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一、總體需求

變電站智能圖像監控系統的功能，主要體現在以下幾個方面：

1.通過圖像監控、安防（防盜）系統、消防系統、保護無人值守或少人值守變電站人員和設備的安全。

2.通過圖像監控結合遠程和本地人員操作經驗的優勢，避免誤操作。

3.通過圖像監控、燈光聯動、環境監控監視現場設備的運行狀況，起到預警和保護的作用。

4.配合其他系統（如變電站綜合自動化系統等）的工作。

二、用戶主要需求規范

2.1監控對象

2.1.1變電站廠區內環境。

2.1.2主變壓器外觀及中性點接地刀。

2.1.3對變電站內的全部戶外斷路器、隔離開關和接地刀閘的合分狀態給出特寫畫面。

2.1.4對變電站內各主要設備間的監視(包括大門、控制室、繼保室、通信室、高壓室、電容器室、電抗器室、低壓交流室等)。

2.2系統功能

2.2.1監視和錄像功能

利用安裝在監視目標區域的攝像機對生產設備和環境進行監控和錄像，并將被監視目標的動態圖像傳輸到監控中心，監控中心可將控制信號發送到設在變電站的監控主機，實現各種控制。

監控中心、變電站運行維護人員通過業務臺或監控主機對變電站監控范圍的目標區域中設備或現場進行監視，同時在業務臺或監控主機上完成對變電站攝像機的控制（左右、上下、遠近景、調焦等），畫面切換的控制和錄像控制。

監控中心可通過系統的瀏覽功能查看監控中心或遠程變電站的錄像或圖片。

2.2.2報警功能

報警類別：消防報警、防盜報警、動態檢測

系統實現告警錄像，同時傳送報警信息和相關圖像至監控中心，并自動在地理區域圖上或相關表格進行提示，顯示報警的內容和具體位置。

系統告警時能聯動相關設備，如燈光、警笛等。

當發生報警時，能把報警信息發送到的上。

2.2.3控制功能

被*的網上任一操作人員能對任一攝像點進行控制，實現對攝像機視角、方位、焦距、光圈、景深的調整，進行云臺的預置和控制。

應保證控制*性，當某個操作人員對設備進行控制時，其它同級操作人員則不能控制。

系統設計原則：

一、變電站遙視警戒系統設計原則

1.1系統充分體現了*性、智能性、高性價比原則。

1.2可擴展性

1.2.1為了適宜未來系統擴展的要求，系統在滿足現有功能的基礎上預留足夠的接口以便系統擴充之用。系統中控制部件（軟、硬件）采用模塊式結構、模組式交換矩陣、內部總線化等技術措施，可以方便靈活的進行擴充，充分保證系統在將來的適應性。

1.2.2靈活的組網方式，方便被監控變電站的增加。

1.2.3幾個視頻監控系統可以作為子系統組成更大的視頻監控系統，可按多級（至少三級）組網的方式，形成大規模的監控網絡，高一級監控中心能管理和監控低一級監控中心的運行。

1.3開放性

　　整個系統是一個開放系統，兼容性強，能與現有電力MIS網和其他監控系統（如變電站自動化系統）互融，提供完整的維護業務平臺。

1.4靈活性

1.4.1系統可以很方便進行軟件升級，保證用戶投資。

1.4.2可調節圖像質量與帶寬占用，系統采用軟件編解碼，可以根據用戶需求調節幀數、分辨率、圖像質量等。

1.4.3多種圖像瀏覽方式，包括單畫面、四畫面、九畫面、十六畫面多種瀏覽方式。

1.4.4系統支持基于瀏覽器技術的網絡瀏覽功能，可以方便靈活的使用。

1.5*性

采用的MPEG-1圖像壓縮處理技術，圖像清晰，畫面質量高，占用帶寬小，實時性強。

1.6實時性

視頻延時小于0.5S。

1.7可靠性

1.7.1具有設計獨到的視頻流量管理功能，保證網絡通暢。

1.7.2實行操作權限管理，保證統一、規范管理。

1.7.3系統具有自診斷功能。

1.7.4系統具備防雷和抗強電*力，可適應變電站中強電磁工作環境。

1.7.5系統的平均*工作時間MTBF>50000小時。

1.8完善性

1.8.1具有強大的數據和告警的采控和處理功能。

當發生報警時，能把報警信息以短消息形式發送到上。

與數據監控系統的無縫結合，實現告警時燈光、警笛聯動并錄像。

1.8.2功能完善的錄像管理體系。系統可選用手動、告警、定時錄像三種錄像方式；提供周期的滾動刪除功能，有效防止存儲空間耗盡。

1.8.3系統具備完善的控制功能：

系統設權限管理，對不同級別的用戶給予不同的權限，有效防止越權操作。

被*的網上任一操作人員可對任一攝像點進行控制，實現對攝像機視角、方位、焦距、光圈、景深的調整。進行云臺的預置和控制。

1.8.4有專為電力系統監控設計的紅外測溫和門禁管理功能接口。

1.9良好的硬件平臺

系統硬件平臺為機架式設計，實現高度一體化、高度工程化，便于施工、安裝、調試。

1.10良好的軟件平臺

系統的軟件操作簡便、模塊化結構，能應用于Windows等操作系統。

系統特色與主要技術手段：

一、系統特色

1.1 整個系統是一個開放系統，兼容性強，能與現有電力MIS網和其他監控系統互融，提供完整的維護業務平臺。

1.2 可多級靈活組網、任意組合。

1.3 采用的MPEG-1圖像壓縮處理技術，圖像清晰，畫面質量高，占用帶寬小，實時性強。

1.4 具有設計獨到的視頻流量管理功能和功能完善的錄像管理體系。

1.5 具有強大的數據和告警的采控和處理功能。

1.6 系統穩定性高，體積小，便于安裝。是高度工程化的產品。

1.7 有專為電力系統監控設計的紅外測溫和門禁管理功能接口。

1.8 系統具有很強的安全性，適合電力系統的要求。

1.9 系統支持基于瀏覽器技術的網絡瀏覽功能，可以方便的使用。

1.10系統設備*，五年內不會因技術陳舊造成整個系統性能不高和過早淘汰。

二、主要技術手段

2.1流媒體管理技術

　　對于一個基于TCP/IP網絡的圖像傳輸系統，如果僅僅滿足于圖像能在網絡上傳輸，那是遠遠不夠的。由于視頻源眾多，情況各異，圖像監控所需的視頻傳輸數據往往會彼此或和其他系統爭用帶寬。若只有一、二個視頻源，情況尚可忍受；若視頻源超過一定數目，需要調看圖像的用戶又多的話，局面就會混亂不堪。其后果就是圖像質量下降、延遲、停滯，甚至造成系統癱瘓。無疑這是用戶所不能接受的。

變電站遙視警戒系統采用強大的流媒體軟件技術專門設計了適合變電站遙視警戒系統所使用的視頻服務器軟件。它的主要作用是根據網絡帶寬、流量和用戶的請求合理地分配各個視頻流數據的傳輸，并可以依據用戶網絡的實際情況采取網絡多播（MutilCast）技術以降低多個用戶請求同一視頻流數據時的網絡流量。從而保證了圖像質量，有效降低了在多用戶并發操作下的圖像延遲和帶寬占用。同時也保證了別用戶可以及時有效地獲取所需信息。并且使變電站遙視警戒系統的采用不會影響在同一網絡上用戶其他系統的正常運行。

2.2數據采控技術

　　包括所有模擬信號、開關信號、電壓電流的采集及設備遠程控制等，相對來說，這是遙測遙控系統中比較成熟的技術。AnyShow變電站遙視警戒系統的數據采控模塊系統穩定，準確性高。通過網絡視頻服務器的485總線方式，可以很方便接入各種數據采集設備。本方案采用我公司開發生產的一體化數據采集平臺，具有數字輸入量，模擬輸入量和數字控制量的平滑接入能力，用于采集紅外、門禁等告警數據，準確率高，反應時間短，是一款高性能的數據采控產品。

2.3數據傳輸技術

　　TCP/IP網絡協議是目前zui流行也是zui穩定的網絡協議。變電站遙視警戒系統在TCP/IP網絡協議之上開發了通訊層，針對圖像數據的混合傳輸做了優化處理，適合多點視頻和數據的并發傳輸，降低了系統資源的占用率。同時設計了文件傳輸協議，用于錄像文件的傳輸。該通訊層支持多種TCP/IP協議的傳輸，包括TCP、UDP、多播等。

2.4數據存儲、處理、分析技術

　　為了對告警數據進行分析處理，變電站遙視警戒系統使用了Microsoft公司的SQL Server數據庫系統。并成功地實現了數據庫的分布存儲和訪問，有效地降低了系統負擔，大大提高了系統的穩定性。同時，系統支持對數據的多種查詢和分析方式。

同時系統提供了各類數據庫。主要有告警數據庫、歷史統計值數據庫、實時曲線數據庫、系統事件數據庫。從而為整體數據的存儲、處理及分析提供了強有力的依據。

　 系統結構組成與系統組網方式:

一、系統結構組成

1.1前端變電站數量

　　電力變電站遙視警戒系統不限定前端變電站/所的數量，但前端變電站/所的數量會影響整個系統的性能。變電站遙視警戒系統在前端變電站/所少于等于32個時系統性能*。在前端變電站/所少于等于64個時，系統性能基本不受影響。當前端變電站/所數量大于64個時，通常的做法是將這些變電站/所拆分成若干個分控中心(每個分控中心的前端變電站/所數量小于64個)。在這些分控中心之上再建立一個監控中心，從而組成一個樹型網絡結構。監控中心主要完成一些對分控中心的管理(包括非實時管理，如報表、統計等和實時管理即接管)。

1.2傳輸信道選擇

目前，對于變電站遙視警戒系統通常有以下幾種傳輸方式：

· 以太網傳輸方式

以太網傳輸方式要求各變電站（所）的光纖或微波設備提供以太網接口，以便于變電站（所）的圖像、聲音及數據經監控主機通過以太網接口上傳至監控中心?；蛘咭笞冸娬荆ㄋ┮呀浐捅O控中心通過局域網相連。變電站（所）的圖像、聲音及數據經監控主機通過以太網經過各級路由器、交換機或HUB上傳至監控中心。

· 2M--以太傳輸方式

2M--以太傳輸方式要求各變電站（所）的光纖設備提供2M接口，以便于變電站（所）的圖像、聲音及數據經監控主機通過2M--以太網橋上傳至監控中心；監控中心通過2M--以太網橋將各變電站（所）的上傳的圖像、聲音及數據匯集到中心網絡交換器上與局域網上其他機器連接，供其進行處理。

·2M模擬傳輸方式

2M模擬傳輸方式要求各變電站（所）的光纖設備提供2M接口，以便于變電站（所）的圖像、及數據經2M圖像編碼器上傳至監控中心；監控中心經2M圖像解碼器將各變電站（所）的圖像解碼到模擬監視器或電視墻上，或經過二次編碼接入中心以太網。同時將各個變電站（所）的數據匯集以便集中管理。

以上幾種傳輸方式的性能比較如下表：

1.3系統整體組網結構

變電站遙視警戒系統可按行政區域劃分，采用星形拓撲三級組網結構，如圖所示:

如上圖所示，在無人值守的變電站一級建立視頻和環境監控體系，將多個變電站的視頻和數據信息通過通訊網絡上傳到分控中心。多個分控中心本著負荷分擔的原則，對所屬各變電站信息進行分析處理，進行相應的顯示、錄像和控制，同時可以通過電力系統提供的通訊網絡把數據上傳到監控中心。監控中心根據需要選擇觀察前端變電站的信息，并為省一級的控制中心預留通訊接口，可以隨時將信息上報，供統計分析之用。

如前 1.1 前端變電站數量所敘，當前端變電站數量n大于64時，為了系統的整體性能穩定，我們需要建立分控中心；分控中心只需增加相應的業務臺即可。

從實際的應用來看，如果所屬變電站數目不多，分控中心和監控控中心不需要單獨設置。也可以根據實際的需要和行政劃分不設立分控中心，而以監控中心取代分控中心的作用。

二、系統組網方式

2.1變電站前端組網設計

　 前端變電站組成描述：

組成：2M-以太網橋、網絡視頻服務器、多路視頻矩陣切換器、一體化數據采集平臺及各種傳感器。在門衛、圍墻四周合理設置報警裝置，在一些重要的設備區及場所設備攝像點，達到監控無肓區。

視頻：前端視頻信號由多路視頻矩陣切換器接入，經網絡視頻服務器數字化處理后，通過網橋上傳至監控中心，

數據：一體化采集平臺主要用于前端告警量的接入，并經網絡視頻服務器提供的透明串口上傳到監控中心。

2.2 監控中心組網圖

　監控中心組成描述

中心設備：2M-以太網橋、以太交換機、視頻接入服務器、業務臺、打印機等。

流程：中心通過2M-以太網橋接入前端采集信號，同時進入中心以太交換機，中心通過以太網分掛接入服務器、業務臺等，業務臺可實現采集信號的處理分析：視頻信號可進行錄像及檢索，如果接受到前端傳感器發生報警信號，可對前端進行控制，包括控制云臺轉動到相應報警地點，控制燈光照明及拉響警笛；另外可通過軟件預置，當發生報警時，可自動撥號到或發送短消息。

視頻接入服務器可對重要視頻信號備份，并通過以太網絡上傳到上級瀏覽臺，可供上級部門進行進行查詢。上級部門可隨時通過視頻接入服務器調用當前視頻圖象。

二、監控中心功能

　完成遠程變電站圖像的接收、轉發、實時監控、數字存貯、遠程控制、報警、監控管理等功能，能夠與前端監控工作站進行點對點對講和一點對多點廣播。

2.1監控中心的設置

· 監控中心的選擇除應考慮地理條件、場地和行政業務管轄的因素外，應與各被監控的變電站有適宜的可利用的通信通道資源。與上級管理部門有局域網或2M以上可利用的通信通道資源。監控中心允許的被監控變電站數目不低于64個。

· 監控中心采用通用臺式計算機，推薦計算機硬件配置P4 1.2G以上，內存512M以上，32M以上顯存，80G以上硬盤。WIN98或WIN2000操作系統，10M/100M自適應網卡。

· 監控中心顯示設備應采用15寸以上彩顯，被監控變電站數目較多時可以采用背投或大屏。

· 監控中心通常由業務臺、視頻接入服務器和瀏覽臺組成。其中視頻接入服務器和瀏覽臺為選配件。業務臺為長期值班席位，負責處理圖像和數據監控的日常工作。提供日常操作記錄和定時交接班記錄，在告警發生時，負責對告警進行處理，并進行告警記錄。業務臺還可以進行報表的查詢和制作。

· 監控中心可以根據需要配置視頻接入服務器和瀏覽臺。其中視頻接入服務器負責視頻流量控制工作。瀏覽臺與視頻接入服務器和業務臺處于同一局域網內，可以供自己和其他計算機采用WEB瀏覽方式，利用IE瀏覽器對所轄各變電站的圖象數據信息進行瀏覽。

2.2 圖像監控功能

· 監控中心的用戶可以以單畫面、多畫面或畫中畫的方式對一個變電站或多個變電站的圖像進行監看，并操作云臺、鏡頭、視頻切換器等圖像設備。

· 監控中心的用戶可以設置圖像輪巡的方式并進行圖像輪巡。

· 告警發生時監控中心業務臺會把告警關聯的畫面自動調到計算機屏幕上。

· 系統支持告警錄像、定時錄像和手動錄像三種方式。

· 系統的錄像數據可以供用戶檢索查詢和回放。錄像文件為.AVI格式。

· 監控中心的用戶可以設置告警錄像和定時錄像的條件。

· 監控中心的用戶可以檢索查詢和調看錄像資料。

· 系統采用文件傳輸協議進行錄像文件的傳輸，防止外來入侵對文件系統的破壞和由于錄像文件過大而帶來的不穩定性。

2.3 數據監控功能

· 監控中心的用戶可以對一個變電站或多個變電站的數據和告警進行監控，將異常情況寫入數據庫。并能對可以遙控的設備進行遙控，操作記錄寫入數據庫。

· 告警發生時監控中心業務臺根據外配設備可以以聲、光，BP機、短消息等形式通知值班用戶。并可以產生派工單、故障報表等。報警響應時間小于1秒。

· 系統能自動存儲各種歷史告警和統計數據，支持多種報表形式，提供用戶事前預測和事后分析的手段。并支持將存儲的數據轉化為EXCEL報表，方便用戶使用、打印輸出。

2.4 其他功能

· 系統有用戶管理機制和完善的用戶權限管理功能。別的用戶可以搶奪低級別的用戶的控制權。

· 監控中心的用戶可以方便地對系統配置進行查詢和修改，并進行系統維護工作。

· 系統時鐘同步