遠程視頻圖像監(jiān)控在變電站設(shè)計中的實現(xiàn)

摘 要：電力行業(yè)變電站遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)不同于普通工業(yè)企業(yè)、商場超市、住宅小區(qū)的本地監(jiān)控，它是一種網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。由于當前國內(nèi)電力項目變電站位置分散、使用管理卻相對集中，在系統(tǒng)實施前結(jié)合自身特點進行合理規(guī)劃、科學(xué)制定管理平臺就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：視頻圖像監(jiān)控；變電站；技術(shù)

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)將各個被監(jiān)控活動現(xiàn)場和重點區(qū)域?qū)崟r采集的視頻圖像信息及時傳送到監(jiān)控中心，便于監(jiān)控中心實現(xiàn)對項目各級的遠程監(jiān)控和對突發(fā)事件的調(diào)度指揮。當前我國電力行業(yè)存在變電站數(shù)量多、分布廣、位置散的特點，不利于全部集中在一個中心進行監(jiān)督管理，生產(chǎn)效率也亟待提高。本文就此進行簡要分析，并提出相關(guān)建議，以實現(xiàn)各級變電站設(shè)備設(shè)施與用戶管理的靈活配置。

一、理論概述

1 遠程視頻圖像監(jiān)控簡介

所謂遠程視頻圖像監(jiān)控，指的就是利用電話線路或互聯(lián)網(wǎng)將遠方活動場景傳輸?shù)奖O(jiān)督系統(tǒng)的電腦屏幕上，進而實現(xiàn)遠程監(jiān)控管理控制功能的活動。通過寬帶和數(shù)據(jù)線的連接，遠程視頻圖像監(jiān)控能夠到達世界各個角落。除了具備信息傳輸功能以外，遠程視頻圖像監(jiān)控還有存儲視頻圖像、控制鏡頭和瞬時報警功能。

2 實現(xiàn)方式

目前通用的遠程視頻圖像監(jiān)控實現(xiàn)方式主要有硬盤錄像機、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)攝像機三種。與網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器不同，硬盤錄像機主要用于錄像；網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將圖像視頻直接傳送至網(wǎng)絡(luò)后臺，然后由后臺服務(wù)器完成錄像；對比前兩者，網(wǎng)絡(luò)攝像機的操作則更為簡單，它通過與網(wǎng)絡(luò)的連接可直接觀看，同時兼具錄像功能。

二、變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

鑒于視頻圖像監(jiān)控技術(shù)在對遠方活動現(xiàn)場和重點場景區(qū)域監(jiān)視控制上的卓越表現(xiàn)，越來越被各行各業(yè)所使用，得到了城市交通、電力水力、電信機房、物業(yè)治安管理等領(lǐng)域的普遍青睞。

與房產(chǎn)物業(yè)治安管理、一般工廠企業(yè)等本地實時監(jiān)控不同，變電站監(jiān)控系統(tǒng)又具有自己的特點：變電站之間位置分散，管理要求卻高度集中。因此，操作變電站遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)前的科學(xué)系統(tǒng)規(guī)劃就顯得格外重要。

近年來，我國電力系統(tǒng)大部分變電站都相繼完成了本站或者本區(qū)域內(nèi)的視頻圖像監(jiān)控建設(shè)，為本地變電站的綜合監(jiān)管做出了一定貢獻。然而，這種小規(guī)模建設(shè)下的監(jiān)控系統(tǒng)由于多為分散管理、獨立運作，監(jiān)控范圍相當有限，信息整合困難重重，很難實現(xiàn)全區(qū)域的統(tǒng)一管理。

新形勢下的變電站遠程視頻圖像監(jiān)控在兼容性上提出更高要求，能夠盡可能多地支持不同前端設(shè)備，便于多個變電站監(jiān)控系統(tǒng)的接入輸出，從技術(shù)層面預(yù)防和減少后期對設(shè)備的改造、變更，以節(jié)約人力物力、項目成本。

舊式變電站多采用PCM設(shè)備完成電力網(wǎng)的接入，單路帶寬最大值為2M。最近國內(nèi)部分地區(qū)新建變電站則改用10/100M以太網(wǎng)接入。值得注意的是，當前形勢下對變電站遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入方式并沒有絕對標準，在不同情況不同地區(qū)，網(wǎng)路的接入也會有所不同。因此，工程師在設(shè)計變電站遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)平臺時應(yīng)高度重視網(wǎng)絡(luò)接入情況，盡可能提高系統(tǒng)自身對寬帶要求的調(diào)節(jié)適應(yīng)性，保證2M帶寬和10/100M帶寬的靈活轉(zhuǎn)變與綜合運用。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，電力行業(yè)相關(guān)設(shè)備的自動化程度也越來越高，目前國內(nèi)220kV及以上的變電站一般采用人力值班監(jiān)控，110kV及以下的變電站則多采用無人值守。

從業(yè)人員在前端設(shè)備的選擇上應(yīng)充分考慮到這兩種不同值守類型變電站的不同特點。220kV及以上的變電站采取有人值守，這類變電站由于有專門人員對現(xiàn)場設(shè)備進行看護管理，出現(xiàn)故障時也能及時處理，因此，這類系統(tǒng)更注重監(jiān)控設(shè)備的功能性、便捷性；無人值守模式下所使用的設(shè)備應(yīng)注重其自動化和智能化，如能夠保證在無人值守的情況下堅持長時間高強度的工作，能夠保證自動關(guān)閉和重啟，能夠瞬時報警等。

由于受到電力行業(yè)生產(chǎn)環(huán)境因素的影響，變電站內(nèi)遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊的現(xiàn)象時有發(fā)生，尤其攝像設(shè)備的通信接口通常在一場雷陣雨之后就無法再正常使用。加之變電站是一個具有高強度電磁場的特殊場所，工程師在設(shè)計上稍不注意就會嚴重影響視頻圖像信息的顯示、傳輸。

三、電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)解決方案淺析

1 系統(tǒng)設(shè)計的原則

為適應(yīng)國家電力對變電站遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)的需求，工程師應(yīng)在對前端設(shè)備進行設(shè)計布置時充分借鑒吸取以往經(jīng)驗教訓(xùn)，從實踐應(yīng)用出發(fā)，嚴格遵循相關(guān)技術(shù)標準和制度規(guī)范。筆者認為，具體原則如下：

1.1 穩(wěn)定可靠

變電站工程師前期選擇所需硬件設(shè)備時應(yīng)對其進行詳細評估，保證中后期設(shè)備運行的穩(wěn)定性、成熟性。

1.2 智能先進

設(shè)計的系統(tǒng)應(yīng)盡可能優(yōu)化軟硬件結(jié)構(gòu)組合，盡可能選擇高數(shù)字化、智能化的設(shè)備作為基礎(chǔ)設(shè)施。

1.3 操作便捷

系統(tǒng)操作普遍采用互聯(lián)網(wǎng)超級鏈接，保證視頻圖像信息數(shù)據(jù)及時上傳下載。

1.4 高效維護

設(shè)計師設(shè)計越有層次，模塊越分明，系統(tǒng)維護越高效，甚至可能實現(xiàn)自動維護和免維護。

2 方案實施

2.1 集中管理，分級控制

為實現(xiàn)變電站視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)積極采用集中管理、分級控制的組織結(jié)構(gòu)。根據(jù)當前我國大多數(shù)變電站管理的共性，系統(tǒng)大致可分為三個等級：變電站站端、管理中心和監(jiān)控中心，其中監(jiān)控中心還包含電力網(wǎng)絡(luò)客戶端。實際操作時，各個變電站經(jīng)由2M數(shù)字通道連接管理中心，然后通過管理中心對監(jiān)控系統(tǒng)進行集中管理；下屬各級監(jiān)控中心再連接管理中心；監(jiān)控中心的主機授權(quán)各級分機，根據(jù)業(yè)務(wù)需要完成全區(qū)域或指定重點區(qū)域的遠程監(jiān)控。

2.2 紅外報警，防災(zāi)減災(zāi)

市場經(jīng)濟條件下我國電力行業(yè)變電站出現(xiàn)一些新情況新問題，防盜、險情報警系統(tǒng)成為變電站遠程視頻圖像監(jiān)控不可或缺的一部分。目前我國變電站多使用紅外探測器報警，也有部分變電站使用燈光和音效報警。通過室內(nèi)站外多重攝像機的實時錄像和探測器之間相互配合，就可以將視頻圖像信息傳送進監(jiān)控主機的電腦屏幕上，系統(tǒng)平臺根據(jù)所收到的信息立刻啟動地理定位和險情判斷，完成報警和記憶存儲。

2.3 避雷與抗干擾

由于受到電力行業(yè)環(huán)境的影響，變電站內(nèi)遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊的現(xiàn)象屢見不鮮。加之變電站本身同時是一個強大的電磁場，監(jiān)控系統(tǒng)的信號十分容易受到干擾，造成圖像出現(xiàn)雪花、波紋等變形現(xiàn)象的發(fā)生，影響遠程監(jiān)控。筆者經(jīng)調(diào)查研究總結(jié)，變電站遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)可以從以下兩方面出發(fā)，有效避雷和抗干擾。

（1）一切金屬設(shè)備和可能導(dǎo)電的裸露部分都務(wù)必接地；安裝接地線時，先檢查地面是否有油漆等絕緣體；站內(nèi)室外接入基礎(chǔ)設(shè)備的信號、控制、視頻回路都應(yīng)嚴格規(guī)范安裝避雷器。

（2）系統(tǒng)所使用的基礎(chǔ)設(shè)備必須經(jīng)過嚴格篩選，必須具有國家質(zhì)監(jiān)部門質(zhì)檢合格證書，經(jīng)抗磁力測驗合格達標；將傳統(tǒng)的視頻電纜轉(zhuǎn)變?yōu)橥庥衅帘螌拥奶刂齐娎|；完善攝像機等前端設(shè)備的良好接地；采用雙絞線方式進行報警系統(tǒng)的組網(wǎng)等。

2.4 供電與設(shè)備關(guān)注

為保證系統(tǒng)設(shè)備的順利運行，防止突發(fā)斷電對前端、中心設(shè)備的沖擊破壞，通常應(yīng)采用AC220V/50Hz交流電源；為機柜安裝配電接線端子，每路電源都帶有標簽證書和說明以便檢修維護；對瞬間過電壓采取預(yù)防保護措施等。此外，還應(yīng)明確重點設(shè)備功能，給予高度關(guān)注。

2.5 網(wǎng)絡(luò)要求，擴充兼容

供電公司應(yīng)為每個變電站的視頻處理部門獨立分配一個IP地址，同時為每個變電站提供至少一條網(wǎng)路通道。作為遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中心——管理中心，通過互聯(lián)網(wǎng)，變電站和監(jiān)控中心都與之產(chǎn)生對連。由于傳輸一路高清晰的D1圖像傳輸需要1M左右的帶寬，100M帶寬能夠支持每個監(jiān)控中心同時連接30個左右的變電站圖像，建議一般情況下各監(jiān)控中心與管理中心的網(wǎng)絡(luò)帶寬采用100M，以滿足變電站遠程視頻圖像日常監(jiān)控的需求。

監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)具備良好的擴充能力和兼容能力，一旦有新的變電站需要納入系統(tǒng)，原系統(tǒng)以積木方式開展擴充，就能確保未來多個變電站的完美擴展和平穩(wěn)升級。

結(jié)語

由于遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)對變電站安全生產(chǎn)作業(yè)起著十分重要的作用，因此工程師應(yīng)對整個系統(tǒng)的安全性進行充分考慮。一是設(shè)備安全，分級控制、集中管理模式下，管理中心成為整個監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的一環(huán)。中心的服務(wù)器、交換機等核心設(shè)備都應(yīng)定期完成備份；設(shè)備與設(shè)備之間能夠自動切換。二是網(wǎng)絡(luò)安全，由于遠程視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)與電力局域網(wǎng)需要進行對接，這樣就使視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)面臨著病毒和網(wǎng)絡(luò)攻擊的威脅，采取必要隔離措施，確保網(wǎng)絡(luò)安全。

參考文獻

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