水利水電視頻監(jiān)視體統(tǒng)設計簡析

次仁曲杰

摘要：視頻監(jiān)視系統(tǒng)為水利水電工程運行管理實現(xiàn)“無人值班，少人值守”創(chuàng)造了條件，筆者根據(jù)水利水電工程規(guī)模大、監(jiān)視點分散、能要求多等特點，提出相應的設計方案，鑒于目前視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計相關問題進行探討，希望能將成熟的設計與技術引入到水利水電行業(yè)中。

關鍵詞：視頻監(jiān)視系統(tǒng)；水利工程；水利水電行業(yè)

水利水電工程尤其是大型水利樞紐，具有規(guī)模大、監(jiān)視點分散、距離遠、功能要求多等特點。在視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計中經常遇到一些實際問題，如設計標準、系統(tǒng)結構、監(jiān)視范圍等，按常規(guī)的設計思路往往達不到理想的效果。筆者多年從事水利水電工程設計，在視頻監(jiān)視系統(tǒng)有效地應用于大型水利樞紐的設計實踐中總結了一些經驗。在此，就相關問題提出一些建議，與同行共同探討，就水利樞紐視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計做詳細介紹

一、研究問題

1.1系統(tǒng)名稱

國標對工業(yè)電視系統(tǒng)的定之是：應用于工業(yè)生產過程監(jiān)視、調度管理等方面，從攝象到圖象顯示獨立完整的電視系統(tǒng)一這里的關鍵詞應該是“工業(yè)生產過程監(jiān)視”，在實際應用中，監(jiān)視范圍常擴大到保安監(jiān)視等方面，尤其是水利樞紐，一套電視系統(tǒng)往往包含了電站設備監(jiān)視、水上建筑物及閘門運行監(jiān)視、保安監(jiān)視等，成為綜合性的電視監(jiān)視系統(tǒng)為此，建議將“工業(yè)電視系統(tǒng)”名稱改為“視頻監(jiān)視系統(tǒng)”，以避免名不符實。

1.2設計標準

目前尚無水利水電工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設計規(guī)范，僅有的《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設規(guī)范》也是1987年版，10多年來，電子技術發(fā)展很快，設備也已更新?lián)Q代，進入計算機時代現(xiàn)在新建或改造的大中型水電丁一基本都要求設置視頻監(jiān)視系統(tǒng)，但系統(tǒng)規(guī)模、監(jiān)視范圍、技術要求、設備選擇、運行方式等差異很大，實際使用中效果井不理想，造成資源的閑置和浪費因此.出臺針對水利水電工程的視頻監(jiān)視系統(tǒng)工程設計規(guī)范，對從事設計、安裝、運行各方面提出指導性意見是十分必要的。

1.3系統(tǒng)結構

水利工程中近期設計或安裝的視頻監(jiān)視系統(tǒng)基本采用兩類結構，一類是矩陣切換外掛多媒體監(jiān)控系統(tǒng)，其視頻信號的控制和切換采用專用功能的矩陣切換裝置，輸出一路視頻信號至多媒體計算機，系統(tǒng)核心設備為矩陣切換系統(tǒng)；另一類是計算機多媒體監(jiān)控系統(tǒng)，它則完全基于計算機，沒有矩陣系統(tǒng)，實現(xiàn)了視音頻數(shù)字化、系統(tǒng)網(wǎng)絡化、應用多媒體化和管理智能化，系統(tǒng)結構簡潔，便于聯(lián)網(wǎng)和擴充第二類技術先進.方便靈活，但運行實例較少；第一類有較成熟的運行經驗，實際使用較多，但筆者預言它只是傳統(tǒng)的矩陣切換系統(tǒng)，向全計算機多媒體系統(tǒng)發(fā)展進程中的過渡產品。

1.4監(jiān)視范圍

由于沒有針對水利水電L程的視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計規(guī)范，具體工程設計中監(jiān)視范圍的確定隨意性很大若按功能要求組成多個監(jiān)視系統(tǒng)，似乎不經濟，也不合理但將不同功能要求的監(jiān)視點混合組成綜合監(jiān)視系統(tǒng)，則在實際運行中與目前水電廠運行體制不適應發(fā)電分廠負責電站設備運行，水工分廠負責閘門運行，保安部門監(jiān)視樞紐區(qū)人員活動情況而一般監(jiān)控中心都布置在水電站中央控制室，造成發(fā)電分廠運行人員要兼顧其他部門的相應的職責，在實際工作當中缺少可操作性。

二、設計方案

2.1前端設計

前端部分與常規(guī)視頻監(jiān)視系統(tǒng)差別不大，完全可以參照民用建筑視頻監(jiān)視系統(tǒng)的前端布局，選擇相應的設備。水利水電工程監(jiān)視點分散，監(jiān)視對象特殊。有些監(jiān)視范圍較寬闊，為了美觀和隱蔽性，可選用全方位球形攝象機；監(jiān)視對象在平時只有燈光照明的廊道內時光線較弱，應選用黑白攝象機；有些要求監(jiān)視大場面的部位，可選用彩色全方位帶云臺和變焦鏡頭的攝象機，以便看得更清晰、更遠；監(jiān)視單一設備時，可根據(jù)生產運行要求，選擇彩色或黑白固定攝象機。另外，水電工程現(xiàn)場存在一定的電磁干擾，但就實際使用情況看，對前端設備的影響不大，不需要選用特殊的設備和防護。

2.2網(wǎng)絡傳輸

傳輸網(wǎng)絡設計是水利水電工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計的關鍵，大多數(shù)系統(tǒng)運行效果不理想的主要問題出自傳輸網(wǎng)絡，其現(xiàn)象是系統(tǒng)不穩(wěn)定、圖象閃爍或變形、信號傳輸及反映遲緩等。

監(jiān)視點分散是水利水電工程的又一個特點，在視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計中，可采用根據(jù)監(jiān)視點實際位置，將控制設備分散布置到現(xiàn)場，然后聯(lián)網(wǎng)或通過光纜傳輸?shù)街鳈C的方法。這是將計算機控制網(wǎng)絡中分布、分散概念引人到視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計的一種嘗試，筆者在實際工程應用中取得很好的效果。需要說明的是，采用這種方法應根據(jù)工程實際情況，在經過詳細技術經濟比較后確定。

2.3控制中心設備

為解決綜合監(jiān)視系統(tǒng)與各部門管理的矛盾，系統(tǒng)設計可采用設置分控站的方法解決，即在電站中央控制室設置主控站，在水工分廠值班室、保安值班室等處設置分控站，而系統(tǒng)的運行維護則應統(tǒng)一由專業(yè)技術部門負責。

當下，隨著全計算機多媒體視頻監(jiān)視系統(tǒng)的開發(fā)，通過軟件設置使綜合系統(tǒng)中多個分站監(jiān)視不同范圍將成為現(xiàn)實，這是大中型水利水電工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展方向。

三、設計范例

3.1主要任務

根據(jù)小浪底水利樞紐的規(guī)模和重要性，并與工程運行管理水平相適應，將小浪底視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要任務定義為：實時監(jiān)視電站及樞紐主要設備的運行及建筑物、交通洞等現(xiàn)場情況；記錄事故、故障狀態(tài)及異常情況發(fā)生的位置和時間并報警，以便加快事故、故障處理，便于設備安全運行、維護和檢修，為事后分析事故、故障原因提供實時資料，為電站實現(xiàn)“無人值班、少人值守”創(chuàng)造條件。

3.2系統(tǒng)組成

小浪底工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要由控制中心設備、信號傳輸系統(tǒng)及前端設備組成，屬矩陣切換外掛多媒體監(jiān)控系統(tǒng)，詳見小浪底水利工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)圖。由于小浪底工程規(guī)模大，且地下洞室多，而監(jiān)控中心設在地面副廠房，故在設計中采用了按監(jiān)視點分布相對集中，組成多個監(jiān)控點并聯(lián)網(wǎng)的方案。方案實施中在信號傳輸質量、電纜敷設等方面均顯示出明顯的優(yōu)勢。

3.3大壩、進水塔

大壩、進水塔共設11個攝象點。其中3個為全方位攝象機，用于監(jiān)視進水塔189m高程廊道，由于廊道內僅有燈光照明，光線較弱，選用黑白攝象機。對于大壩北岸及進水塔1號橋頭和7號橋頭，由于監(jiān)視的范圍較寬闊，為了美觀和隱蔽性，選用全方位球形攝象機。在壩頂控制樓頂安裝1臺彩色全方位帶云臺的攝象機，選用7.5一120mm的鏡頭，以便看得更清晰、更遠。對于3個明流洞工作閘門室各安裝1臺彩色快球，監(jiān)視明流洞弧形工作門的運行情況并大壩南岸崗哨路口，安裝1臺全方位攝象機，監(jiān)控南岸周圍的環(huán)境利用1對光端機傳輸，送到監(jiān)控中心的CM9740監(jiān)控主機。

3.4傳輸系統(tǒng)

對于傳輸距離小于500m的監(jiān)視點，采用同軸電纜傳輸，超過500m的采用光纜傳輸。大壩南岸（1路）、進水塔（10路）由2對光端機將信號傳輸?shù)降孛娓睆S房的C M9740主機。用1對光端機將地面副廠房CM9740監(jiān)控主機的信號傳輸?shù)綁雾斂刂茦嵌嗝襟w分控站。尾水部分（5路）由1對光端機將信號傳輸?shù)降叵赂睆S房的CM9740主機。

四、結語

目前，在我國，水利水電工程規(guī)模尤其龐大，因此，視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計中經常遇到一些實際問題，如設計標準、系統(tǒng)結構、監(jiān)視范圍等等，筆者借鑒小浪底水庫監(jiān)控系統(tǒng)的設計，在盡量減少人力工作有注重監(jiān)控密切程度的前提下做了簡要分析，洗出了一些自己的簡介，望同業(yè)人員參考、共勉。

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