數字閉路電視系統在日照電廠二期中的應用

張苗苗

（國核電力規劃設計研究院，北京 100094）

0 引言

閉路電視系統能為機組監控提供實時、直觀的畫面，真實反映現場設備、儀表的運行情況；還可以實現對惡劣環境區域的監視，并能提供歷史分析資料，提高了現代化電廠的管理效率和自動化水平[1-2]。華能日照電廠二期擴建2臺680 MW國產超臨界燃煤機組（#3和#4機組），全廠閉路電視系統由合肥金星機電科技發展有限公司供貨。

1 數字閉路電視的監控方式

全廠閉路電視監視系統178個監視點，共設6個監控站，分別為集中控制室（主監控站）、二期脫硫系統、化水控制室、干除灰控制室、保安室、輸煤控制室（不在本文涉及范圍內）。并預留2個完備的廠級監控站接口。對于廠級監控站，利用電廠MIS系統所配備的監視終端實現監視機組及廠區閉路電視監視系統的所有監視點。

2 數字閉路電視系統的組成

閉路電視監控系統由前端設備、中心控制設備、傳輸設備、電源設備等部分組成[3]。

2.1 前端設備

前端設備主要包括攝像機及鏡頭（電動變焦）、解碼器、電動云臺、攝像機防護罩、支架等。

本工程攝像頭主要分為4種：

1）一體化高速球（含彩轉黑變焦攝像機和一體化高速球形云臺）。自動聚焦，手動優先；自動光圈，手動優先內置功能選單，攝像機、云臺功能可設置；內置多協議解碼器；便于安裝，電氣連接快而簡便。一體化高速球采用美國動力盈科產品。

2）防爆一體化彩色高速攝像機（含彩轉黑變焦攝像機）。將隔爆攝像儀、隔爆云臺、隔爆解碼器集成為一體。防爆云臺采用盛和產品。云臺、護罩的本體、外殼和支架等均為不銹鋼。

3）一體化高速云臺攝像機（含彩轉黑變焦攝像機）。云臺與護罩一體化連接，全饋通設計，無暴露電纜，云臺護罩內集成一體化多協議解碼器。室內外防護罩均選用鋁合金防護罩，具有全密封、免維護的特點，可直接用水沖洗；室外安裝的全天候防護罩有加熱恒溫器、風扇、雨刷器及其控制器。電動云臺采用JEC J2320W產品。

4）固定槍型彩色攝像機（含彩轉黑變焦攝像機）。采用松下一體化彩色自動轉黑白攝像機，具有22倍光學變焦+10倍電子變焦鏡頭。

2.2 中心控制設備

中心控制設備主要包括數字主機、LCD顯示器、操作切換設備等。

1）數字視頻主機可實現圖像信號的采集、數字存儲、網絡傳輸等功能。采用先進的H.264（MPEG-4/part10）視頻壓縮算法，監視畫面實時、清晰，網絡傳輸無嚴重延遲、滯后，畫面無馬賽克現象。視頻圖像的采集、顯示、控制、存儲和網絡傳輸等各部分均采用數字方式。

2）對于集中控制室的主監控站，設置8臺42 in LCD顯示器和操作切換設備。#3機組、#4機組分別設1臺42 in LCD顯示器，用于顯示#3、#4機組區域。公用系統設2臺42 in LCD顯示器，用于顯示機組公用區域、輔助車間區域。另外每臺單元機組配置2臺42 in LCD顯示器，分別用于顯示爐膛火焰（包括等離子點火）和鍋爐干排渣機大渣情況。對于干除灰區域、水處理區域、保安區域、二期脫硫區域監控站，分別采用1臺21 in彩色LCD顯示器和操作切換設備。

此外集控室配備3臺終端客戶機（只設鍵盤/鼠標，不設監視器），分別用于控制、調整#3機組、#4機組及公用系統閉路電視系統，布置在操作員操作臺上。

工程師站配備1臺（含工業主機）監視器，選用21 in液晶顯示器（LCD），布置在工程師站上，用于系統組態、調試等，并作為集中管理終端。

2.3 傳輸設備

傳輸設備主要包括網絡交換機、光纖、同軸電纜、控制線纜及電源線纜等。

主網絡交換機和子網絡交換機采用進口美國科動系列產品,主干網提供1臺16個10/100 Mbit/s電口+6個100 Mbit/s+2個100 Mbit/s光口光纖網絡交換機，分支網提供4臺3個10/100 Mbit/s電口+2個100 Mbit/s光口光纖網絡交換機。

所有信號傳輸應充分考慮圖像遠距離傳輸的衰減和抗干擾問題，本系統有50個監視點圖像信號傳輸采用光纖傳輸，其他監視點采用視頻平衡傳輸電纜保證圖像品質。采用光纖傳輸的監視點主要分布在主變壓器、高壓廠變、啟備變壓器、柴油機室、升壓站和輔助車間及保安系統。所用光端機采用博康（BOCOM）公司的產品，其中定焦監視點選用單路視頻光端機，變焦監視點選用單路視頻帶反向信號光端機。

2.4 電源設備

就地設置電源分配接線盒，為每個攝像機提供電源。

3 監視區域的劃分和具體監視數量

閉路電視系統主要是用來監視重要的現場區域和無人值守區域。本工程分為8個區域：#3機組區域、#4機組區域、2臺機組公用區域、水處理區域、干除灰區域、輸煤區域、脫硫系統區域和保安區域。

1）#3機組區域：啟動循環泵區域（1臺固定槍型）；爐底干排渣機區域（3臺固定槍型）；爐頂集管聯箱（1臺一體化高速）；空氣預熱器區域（2臺一體化高速）；引風機區域（2臺一體化高速）；送風機區域（2臺一體化高速）；一次風機區域（2臺一體化高速）；磨煤機區域（3臺防爆一體化高速）；燃燒器區域（12臺防爆一體化高速）；給煤機區域（2臺一體化高速）；鍋爐安全閥區域（1臺一體化高速）；汽輪發電機13.7 m平臺（2臺一體化高速）；汽輪機6.9 m平臺（2臺一體化高速）；汽機潤滑油區域（2臺防爆一體化高速）；發電機密封油區域（1臺防爆一體化高速）；小機潤滑油區域（1臺防爆一體化高速）；電動給水泵（1臺固定槍型）；汽動給水泵（2臺一體化高速）；凝結水泵（1臺一體化高速）；真空泵（1臺一體化高速）；除氧器（1臺一體化高速）；凝汽器（1臺一體化高速）；高壓加熱器（1臺一體化高速）；低壓加熱器（1臺一體化高速）；輔汽聯箱（1臺一體化高速）；電子設備間（2臺高速球機）。單元機組共51個監視點。

2）#4機組區域：同#3機組區域。

3）2臺機組公用系統：集控室（1臺高速球機）；電氣保護室（2臺一體化高速）；電纜夾層及母線區（4臺一體化高速）；凝結水精處理（3臺一體化高速）；6 kV配電間（2臺一體化高速）；直流配電間（1臺一體化高速）；蓄電池室（2臺防爆一體化高速）；主變壓器（2臺一體化高速）；高壓廠變（2臺一體化高速）；啟備變壓器（1臺一體化高速）；柴油機室（2臺一體化高速）；升壓站（4臺高速球機）；煙囪（1臺高速球機）；空調機房（2臺一體化高速）；空壓機房（2臺一體化高速）。2臺機組公用區域共31個監視點。

4）水處理區域：化學水處理（1臺高速球機+3臺一體化高速）；循環水泵房（3臺一體化高速）；循環水處理（2臺一體化高速）；工業廢水處理（3臺一體化高速）；綜合水泵房（1臺一體化高速）。共13個監視點。

5）除灰區域：干除灰（1臺高速球機+5臺一體化高速）；電除塵區域（4臺一體化高速）。共10個監視點。

6）脫硫區域：輸煤脫硫控制樓（10臺一體化高速）；曝氣池（1臺一體化高速）；曝氣風機房（1臺一體化高速）；吸收塔區域（2臺一體化高速）。共14個監視點。

7）輸煤區域：不在本文范圍內，主交換機預留與其的通信接口。

8）保安區域：廠大門，辦公樓，物資倉庫等共8臺一體化高速攝像機。

其中，#3機組、#4機組、2臺機組公用區域組成集控區域主網，其他區域各成子網。整個閉路電視系統的網絡結構圖如圖1所示。

4 數字閉路電視系統的功能和優點

4.1 功能

1）用戶權限管理。采用集中管理模式，統一管理設置參數、權限等。系統將多級用戶分為系統管理員、系統操作員、一般用戶。

2）顯示功能。圖像為中文界面；可實時顯示活動圖像；支持1，4，9，16組合畫面顯示；支持單畫面、多畫面輪巡顯示（其輪巡組合可手動配置）；圖像的飽和度、色度、亮度、灰度、對比度均可根據實際情況調整；可實時在線顯示攝像機所在區域和硬盤剩余空間的功能。

3）錄像功能。支持4種錄像方式：定時、手動、報警聯動、視頻移動偵測；錄像質量多級可調；支持錄像文件按時間分割；支持多硬盤、線性錄像和循環錄像方式。

4）檢索回放功能。提供多種錄像文件檢索和組合檢索方式；支持錄像回放；支持錄像回放抓拍；可對錄像文件進行快、慢放和回放抓拍，來對一些重要事件進行取證。

5）告警功能。具有故障報警功能；具有與保安監控聯動功能并能提供告警聲光提示。

6）控制功能。可以控制各類云臺和高速球機，并可支持多路控制輸出。

7）網絡傳輸功能。采用數字化網絡，支持TCP/IP協議；支持客戶端同步播放單路或多路視頻影像；系統網絡提供ISDN，PSTN，DDN，SDN等多種傳輸方式。

8）其他功能。操作日志記錄包括操作員、時間、內容等詳細操作記錄。

4.2 優點

1）強大的擴容能力。由于系統為分布式結構，在網絡資源允許的情況下，可以通過增加其網絡視頻服務器的數量來擴充系統的容量。

2）電耗低，效率高。系統可以長時間連續運行，更充分的利用計算機網絡技術，實現信息共享，提高管理水平和工作效率，節省大量的人力物力。

3）可靠性高。圖像信息采集、處理以及數據的傳輸，前端設備的控制等，全部由系統主控設備實現，進一步提高了可靠性[4]。

4）系統設備采用模塊化結構，便于故障排除和替換。

5）集成化管理。系統可以通過軟件或硬件方式與其他智能化管理系統集成在一起，實現遙測遙控等智能化的功能。

6）通過在客戶終端上安裝客戶端軟件或直接通過IE瀏覽方式，就可實現對全廠圖像的監控。

7）遠程瀏覽。可通過廣域網，通過IE進行圖像的異地遠程監控，也就是說在國內外任何地方都可以通過網絡對現場的圖像進行監控。

8）自動運行特性。具有網絡中斷后自動恢復功能，大大提高了系統可靠性。

5 小結

數字閉路電視系統現已被各火電廠廣泛采用。在實際設計和應用中，應該充分考慮電廠的要求和需求，既要避免大而全的局面，又要滿足電廠運行的需要[5-6]。設計者必須充分考慮監控對象的特點和周圍的環境因素，盡最大努力使系統配置的性價比達到最高。

[1]華東六省一市電機工程（電力）學會.熱工自動化[M].北京：中國電力出版社，2006：284-294.

[2]呂平洋，楊永悅.數字式閉路電視在電廠中的應用[J].新疆電力技術，2007（4）：72-74.

[3]唐林.工業電視監控系統應用探討[J].天然氣與石油，2007，25（6）：59-63.

[4]王斌，樓穎稚，張肖寧.視頻監控的發展及在電力系統中的應用[J].電力系統通信，2004（11）：57-59.

[5]干昌祥，李志群.圖像監控技術在變電站的應用[J].華東電力，2003（12）：51-53.

[6]高軍.談閉路電視監控系統的幾點設計思想[J].工程設計CAD與智能建筑，2000（5）：45.