視頻聯動技術在變電站智能巡檢系統中的應用實踐

夏水英 王一寧 趙 亮 鮑紅艷

（咸寧供電公司，湖北 咸寧 437000）

視頻聯動技術在變電站智能巡檢系統中的應用實踐

夏水英 王一寧 趙 亮 鮑紅艷

（咸寧供電公司，湖北 咸寧 437000）

本文提出了在視頻監控基礎上實現聯動控制的變電站智能巡檢系統。通過遠程監控、智能視頻分析和警視聯動等方法實現視頻與設備狀態信息的聯動、報警遠程可視化監控聯動、視頻與倒閘操作的聯動、視頻監控和前端采集系統的聯動等功能。該系統實現了變電站分散輔助巡檢系統的集成聯動，提高了變電站的管理水平和運行質量，真正實現了變電站的無人或者少人值守。

信息孤島；視頻監控；聯動控制

隨著智能電網建設發展步伐的加快，集成變電站的視頻監控、設備狀態和安防報警等信息是目前實現變電站集中管控的主要方式［1］。目前存在只能看到變電站的數字信息，不能全方位觀察變電站實際運行和環境狀況的現狀。變電站智能巡檢系統是綜合利用變電站的基礎資源，發揮其優勢，通過應用原有的安防系統、變電設備在線監測系統等形成有效的聯動控制，實現變電站設備狀況遠程、智能巡視。

傳統變電站已有視頻監控系統，多采用分散、獨立組網方式建設、以本地應用為主，沒有形成統一標準，系統間不能互聯互通，形成了獨立的“信息孤島”，制約了業務應用共享視頻信息的需求，并且運行維護難度較大。

變電站智能巡檢系統聯動技術是將單一的巡檢系統整合在一起，集成各小系統信息孤島［2］，實現變電站的實時視頻監視、智能視頻分析、在線監測信息采集匯總、遠程控制、警視聯動控制等功能，從而使運維人員更加直觀、全面掌握變電站設備信息；實時、全面掌握設備健康狀態；延長巡視周期，減輕工作量，實現變電站的遠程化、智能化巡檢。

1　系統結構

文中基于視頻監控的聯動技術開發變電站智能巡檢系統，通過采集變電站設備運行狀態數據、視頻監控圖像信息，對燈光、風扇和空調實現遠程控制，與防火防盜系統、門禁系統實現交互，實現相互間協調聯動。目的在于集成變電站內各種分散的輔助巡檢系統，并綜合應用、分析現有系統，以實現多個變電站的所有設備、輔助系統的互動和信息共享，提高變電站管理水平和運行質量，減輕運行維護人員的勞動強度，提高工作效率。

1.1系統組成

變電站智能巡檢系統主要由前端數據采集系統、視頻監控系統、防火防盜報警系統、燈光空調等輔助設備控制系統組成。實現對變電站視頻、燈光、風扇、空調、防火、防盜、門禁等輔助系統協同應用及統一管理的功能，并可連接各種在線監測系統實現對變電站運行的全面監視和管理。智能巡檢系統邏輯架構如圖1所示。

圖1　智能巡檢系統邏輯架構示意圖

1.2系統結構

1）系統硬件結構

圖2所示為系統硬件結構圖，前端為各種信號采集器，通過總線協議將采集到的數據傳送至數據存儲設備，經服務器通過網絡上傳，客戶端可以隨時進行遠程監控。

2）系統軟件結構

在利用變電站現有服務器架構，充分發揮 C/S 和B/S架構性能優勢基礎上，開發變電站智能巡檢平臺。變電站智能巡檢系統平臺開發包括B/S、C/S兩個部分，以B/S為主體，C/S為配合，C/S只為當一個客戶端需要 B/S主體軟件提供的 WebServices接口時才能有效工作，兩種模式互為配合，共同彌補B/S模式報警信息及時性問題和C/S模式軟件更新復雜的問題。B/S部分主要完成視頻采集點的信息發布，通過B/S系統，管理者可以輕松實現對視頻采集點地址、端口等信息的配置，用戶可以通過Web前臺獲取視頻采集點的相關信息，同時還考慮到了C/S結構在視頻流傳輸上的優勢［3-4］。

1.3系統功能說明

1）實時視頻監控功能。能按照要求，將所需視頻實時上傳，且能滿足多用戶同時訪問；在可設定的間隔時間內對站內攝像機進行視頻巡檢，參與巡檢的對象可以任意設定，包括同一站端的不同攝像機、同一攝像機的不同預置位等；巡檢間隔時間可設置；具備視頻自動跟蹤、移動檢測等功能。

圖2　系統硬件結構圖

2）環境信息采集處理。能對站內的溫度、濕度、風力、水浸、SF6濃度等環境信息進行實時采集、處理和上傳。

3）語音功能。變電站場景錄音、傳輸和播放；實現雙向語音錄音功能，播放、保存、回放語音；采用IP語音方式，被呼叫時自動應答。

4）告警功能。當出現監測信息告警時，能將相關攝像機自動切換至設定預置位，并向集控中心傳送報警信息和相關視頻，告警錄像以告警信息為索引進行檢索和回放。告警信息主要分為：①環境信息異常告警；②消防告警；③非法闖入告警；④視頻異動告警。

5）安全警衛功能。能與變電站內的安防系統相連，當安防系統出現告警時，能聯動相應的攝像機轉向告警發生地點，彈出視頻并發出聲光告警，提示保安和運行人員。

6）控制功能。能對攝像機進行控制，并保證其操作的唯一性；具備燈光的開關控制功能；能對變電站內的門禁進行控制：包括數據讀取、開關控制、權限調整等。

7）錄像管理功能。所有監控點的視頻、環境信息、告警信息可設定長時間的自動循環錄像存儲。

2　變電站智能巡檢系統聯動技術

全面利用變電站的基礎資源，集成信息孤島，實現各輔助巡檢系統之間智能聯動，使各系統間相互感知、協調工作，提高各系統的互操作能力及信息共享讀。變電站視頻采集控制系統可視頻聯動監控子系統、安防報警在線監測子系統［5］，為運行人員提供視頻的監視和控制服務，供不同應用層的人員瀏覽和操作，同時與前置數據采集系統獲取的變電站運行信息關聯，實現各類視頻聯動功能。

2.1視頻與設備狀態信息聯動

如圖3所示，實現了變電站開關柜狀態信息與其監控視頻的聯動。

圖3　開關柜巡視效果圖

將變電站已有在線監測系統和變電站視頻監控巡檢平臺間建立通信通道，采集監測信息，以設備臺帳為媒介建立視頻預置位與監測信息間的映射關系。在獨立或策略調用高速攝像機時聯動顯示在線監測信息和狀態分析結果，豐富變電站的巡視方式，擴大變電站的巡視范圍，消除變電站的巡視死角。

2.2報警遠程可視化監控聯動

將防火防盜系統的報警信息通過網口或者 RS 485等［6］通信形式外傳，為后臺系統提供報警源數據，并可在設備允許的情況下與設備交互，比如遠程控制無人值守變電站報警警報的鳴叫，不用派人派車再花上幾十分鐘時間甚至數個小時去處理這種警報。

變電站發生異常情況的來源比較多，比如安防、火災和門禁等。如當門禁控制系統顯示有報警信號時，視頻監控系統自動記錄相關畫面，將視頻和這些源頭建立關聯，其中在線監測采用設備臺帳進行關聯；安防、火災和門禁則采用報警區域位置關聯。系統接收到報警信號，對異常設備和環境進行視頻記錄存儲，實現事故追憶。如圖4所示為報警與環境監測系統工作流程圖。

圖4　報警與環境監測系統工作流程圖

2.3視頻監控和前端數據采集系統聯動

按照變電站內各類輔助信息智能監控巡檢子系統的不同形式，包括兩種數據采集方式［7］：①通過終端服務器直接接入采用串行通信方式的設備信息；②通過接口網橋的方式實現與各獨立子系統的網絡通信。

當前端采集系統處理數據發現異常時，自動調用優先權最高的監控設備記錄監視系統相關畫面。如當前端采集系統檢測到溫度數據過高或過低時，自動開關空調或調整空調目標溫度；當前端采集系統檢測到室內濕度數據過高時，自動打開空調排濕功能或開啟風扇調整空調目標溫度；當視頻打開時，根據預定義的燈光開啟時間自動打開燈光，以在春夏秋冬不同時段晚間智能補光。圖5所示為燈光視頻聯動為電纜頭監控補光效果圖。

圖5　電纜頭巡視效果圖

2.4視頻與倒閘操作聯動

在SCADA系統和變電站視頻監控巡檢平臺間建立通信通道。視頻巡檢平臺運行調控信息，監控客戶端軟件，接收SCADA發出的操作信息，根據操作信息解析結果聯動安裝在操作間隔的高速攝像機，實時觀察分合閘的狀態、閘刀的對位情況［8］。

3　系統應用效果

在變電站智能巡檢中應用視頻聯動技術既可以充分發揮各個分系統的數據與功用，又可以提高變電站的安全管理水平（包括人身安全、設備安全、運行安全等），對變電站的安全穩定運行具有重要意義。

以某變電站為試點，集成各個小系統信息孤島，實現實時視頻監視、智能視頻分析、輔助及在線監測信息采集匯總、遠程控制、警視聯動等功能，從而提高調控中心監控人員更加直觀、全面掌握變電站設備信息。

圖6所示為調控中心視頻監控界面，圖7所示為設備狀態信息監控界面，實時更新變電站設備狀態信息，并包括運維情況與檢修信息，以及存儲檢修歷史以供后期查閱。全方位監控，實現對整個變電站的實時視頻與狀態監控。

圖6　調控中心視頻監控界面

圖7 設備狀態信息監控界面

圖8所示為警視聯動界面。系統可以實現實時狀態預警和歷史報警記錄。當變電站設備發生異常情況，自動實現視頻監控與設備狀態信息的聯動報警顯示，為工作人員提供直觀的現場情況信息，方便人員及時處理變電站事故。

4　結論

通過視頻、安防、在線監測等小系統信息孤島集成，提高集控中心對各個子站的管控能力，便于及時發現變電站內存在的隱患，增強消缺響應能力，減小隱患造成的停電、設備損壞等損失。

圖8　聯動報警界面

文中提出的基于視頻聯動技術的變電站智能巡檢系統，可對受控站全天候、多方位監控，改善巡視模塊功能，減小維操人員和管理人員對變電站巡視的工作量，延長巡視周期，降低日常巡視帶來的交通、人員費用支出。同時，使一些在巡檢過程中發現的風險因素處于可控狀態，保障人員的安全性。

［1］ 張勇. 智能變電站及技術特點分析［J］. 價值工程，2012（21）： 121-122.

［2］ 朱世中， 石峰， 王坤， 等. 變電站智能巡檢系統的研究和應用［J］. 電力信息化， 2011（11）： 92-95.

［3］ 劉媛， 張偉， 王知學. 基于B/S和C/S架構的嵌入式遠程監控系統［J］. 儀表技術與傳感器， 2008（10）：39-41.

［4］ 羅世榮. 基于Web的SCADA系統數據分析平臺研究與設計［D］. 成都： 西南交通大學， 2012.

［5］ 李靜. 變電站智能巡檢系統研究［D］. 青島： 青島理工大學， 2012.

［6］ 王培. 數字化變電站通信網絡規劃與實時特性改進［J］. 硅谷， 2013（50： 67， 46.

［7］ 孫曉明. 智能變電站中的數字化數據采集及傳輸系統［J］. 山東電力技術， 2010（4）： 18-19， 41.

［8］ 李孟超， 王允平， 李獻偉， 等. 智能變電站及技術特點分析［J］. 電力系統保護與控制， 2010， 38（18）：59-62， 79.

Application Practice of Video Linkage Technology in Substation Intelligent Inspection System

Xia Shuiying Wang Yining Zhao Liang Bao Hongyan
（Xianning Power Supply Company， Xianning， Hubei 437000）

A substation intelligent inspection system which can achieve the goal of linkage control based on video surveillance is proposed in this paper. The system realizes the linkage between surveillance video and equipments condition information， alarm information， switching operation，fore-end data gathering system through the remote monitoring， intelligent video analysis and video linkage alarm. This system realizes the integrated linkage of decentralized inspection of substation. And it improves the managerial level and operational quality. This system implements truly unmanned or fewer people in substations.

information island； video surveillance； linkage control

夏水英（1969-），女，湖北鄂州人，本科，技師/副高級工程師，主要從事變電站運維檢修和發配電工作。