一、系統(tǒng)概述
    目前，國內(nèi)電力系統(tǒng)在建設(shè)以遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，“四遙”技術(shù)為基礎(chǔ)的無人值班變電站時，由于調(diào)度無法了解現(xiàn)場的環(huán)境情況，無法解決現(xiàn)場防火防盜、防爆、防漬等問題，很多按“無人值班”建設(shè)的變電站采用了“少人值班”模式運行。隨著計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)及通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像、聲音等多媒體信號的數(shù)字化處理以及遠距離傳輸?shù)募夹g(shù)已日益成熟，“四遙”的基礎(chǔ)上增加的第五遙－遙視，較好地解決了上述問題，對于實現(xiàn)變電“無人值班”具有十分重要的意義。

    隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，隨著各個城市寬帶多媒體網(wǎng)的建設(shè)，采用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ脧V域網(wǎng)傳輸監(jiān)控圖像已經(jīng)成為圖像監(jiān)控系統(tǒng)新的發(fā)展趨勢。首先，隨著用戶逐漸由專線（光纖/E1/DDN/PSTN）轉(zhuǎn)向?qū)＞W(wǎng)（廣域網(wǎng)），用戶希望在一個網(wǎng)絡(luò)平臺上傳輸數(shù)據(jù)和圖像，一方面是節(jié)省設(shè)備及傳輸線路投資，另一方面也便于管理。其次，網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加、計算機性能的提高及編解碼技術(shù)的發(fā)展也為網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸提供了可能。因此，我公司的開發(fā)基于IP的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有了更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

    遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以利用變電站現(xiàn)有光纖通道進行高品質(zhì)的圖像傳輸，更集成了先進的ISDN通訊方式，使得未通光纖的變電站也可以獲得良好的傳輸圖像，領(lǐng)略現(xiàn)代高科技所帶來的驚異品質(zhì)。遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)所采用的數(shù)碼壓縮技術(shù)、編程技術(shù)、硬件設(shè)備均與世界保持同步，是無人值班變電站實現(xiàn)遠程圖像監(jiān)控的最佳解決方案。

    遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以對無人值班變電站現(xiàn)場操作進行有效的監(jiān)視，還可以方便的集成安防功能，實現(xiàn)變電站多層次、立體化的安防自動化系統(tǒng)。遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)具有優(yōu)越的系統(tǒng)功能，極高的性能價格比和可靠性，已經(jīng)成功的應(yīng)用于電力系統(tǒng)、郵電、銀行、交通、海關(guān)等領(lǐng)域。

二、系統(tǒng)設(shè)計原則與依據(jù)
1.系統(tǒng)設(shè)計原則
    XX發(fā)電廠工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計原則是：建立以城網(wǎng)110KV變電站為對象，以監(jiān)控中心來實施監(jiān)視和控制，并服務(wù)于各級主要生產(chǎn)管理部門的多級視頻圖像監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并輔以適當?shù)木涔δ芤詫崿F(xiàn)變電站“五遙”（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視），為變電站實現(xiàn)真正的無人值守創(chuàng)造條件。在滿足需要的前提下，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，節(jié)省投資，使系統(tǒng)發(fā)揮良好的經(jīng)濟效應(yīng)。具體如下：

可靠性：
硬件可靠性：系統(tǒng)采用高性能的工業(yè)級計算機和視頻采集設(shè)備，同時配置專用的硬件加密，保證硬件的全天候不間斷運行。
軟件可靠性：監(jiān)控系統(tǒng)操作系統(tǒng)采用Windows2000，具有良好的穩(wěn)定性。監(jiān)控圖像上通過軟件疊加時間和地點防止非法篡改錄像資料。
供電可靠性：圖像監(jiān)控設(shè)備由UPS供電，在市電電壓波動的情況下仍能夠提供穩(wěn)定的交流電壓。
用戶管理：用戶等級管理和密碼管理相結(jié)合，不同的操作人員具有不同的權(quán)限，禁止越權(quán)操作。用戶操作有記錄，系統(tǒng)過濾用戶的錯誤操作。
系統(tǒng)自檢測與自恢復(fù)：前端系統(tǒng)可以啟動自運行，無需現(xiàn)場人員維護。系統(tǒng)通過多種方式（軟件加密／硬件加密／遠程定時自動檢測）監(jiān)視所有工作站和編碼站的運行，并在發(fā)生故障時及時報警與恢復(fù)，保證系統(tǒng)全天候不間斷運行。守護進程自動監(jiān)視圖像編碼站的運行狀態(tài)并在故障時自動恢復(fù)。用戶也可以在監(jiān)控中心通過圖像工作站重新啟動圖像編碼站，或者通過遠程控制軟件進行遠程維護。系統(tǒng)故障可以按照“變電站單個攝像機”／“單個變電站”／“單個監(jiān)控中心”三級進行屏蔽，局部故障不會影響整個系統(tǒng)的運行。視頻監(jiān)視系統(tǒng)的故障不會影響變電站的正常運行。[nextpage]

先進性：
先進的視頻壓縮格式：采用H.264格式壓縮視頻流。在保證圖像質(zhì)量的前提下，帶寬占用大大減小。在圖像幀格式352×288,色彩24位彩色,幀速率25幀/秒下,占用帶寬平均為400kbps，在圖像幀格式768×576,色彩24位彩色,幀速率25幀/秒下,占用帶寬平均為1200kbps。圖像延時小于0.5秒。

靈活性：
可調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量與帶寬占用：由于采用了軟件編解碼，因此圖像質(zhì)量（幀數(shù)、分辨率、圖像質(zhì)量）可以調(diào)節(jié)以適應(yīng)用戶的需求。
靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲方式：整個系統(tǒng)建立在IP廣域網(wǎng)上，因此具有非常靈活的拓撲方式。只要有足夠的帶寬和適當之授權(quán)，任何一個節(jié)點上的用戶可以通過安裝客戶端軟件或WEB瀏覽器查看任何一個變電站的實時圖像。

可擴展性：
靈活的組網(wǎng)方式，方便被監(jiān)控變電站的增加。
幾個視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以作為子系統(tǒng)組成更大的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
可以方便的嵌入其它系統(tǒng)中。

三、電力系統(tǒng)需求分析
1.要點
變電站圖像監(jiān)控的功能具體來說，體現(xiàn)在以下方面：
通過圖像監(jiān)控、安防（防盜、防劫）系統(tǒng)、消防系統(tǒng)，保護無人值班或少人值班變電站人員和設(shè)備的安全；
通過圖像監(jiān)控結(jié)合遠程和本地人員操作經(jīng)驗的優(yōu)勢，避免誤操作；
通過圖像監(jiān)控、燈光控制、環(huán)境監(jiān)控（如：分合閘狀態(tài)，電壓、電流、頻率等）監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，起到預(yù)警和保護的作用；
配合其它系統(tǒng)的工作；
圖像監(jiān)控系統(tǒng)可以完成以上全部功能，可以做到完成圖像監(jiān)控的同時，做到手動或自動控制輸出。

2.用戶需求規(guī)范
（1）監(jiān)控對象
•變電站廠區(qū)內(nèi)環(huán)境。
•主變壓器外觀、油位及中性點接地刀的狀態(tài)。
•變電站內(nèi)的戶外斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘的分合狀態(tài)。
•對變電站內(nèi)各主要設(shè)備的監(jiān)視（包括大門、圍墻、控制室、繼保室、載波室、高壓室、電容器室、電抗器室、低壓交流室等）。
•出入口和圍墻的電子防護。

（2）系統(tǒng)功能
•音視頻的遠程傳輸功能
    監(jiān)控系統(tǒng)具有在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)中實現(xiàn)音視頻通信，占用不大于1.5Mbps帶寬進行雙向壓縮數(shù)據(jù)的傳輸，帶寬可調(diào)。

•監(jiān)視和錄像功能
    利用安裝在監(jiān)視目標區(qū)域的攝像機對生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境進行監(jiān)控和錄像。通過E1通道，將被監(jiān)視目標的動態(tài)圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心可將控制信號發(fā)送到設(shè)在變電站的監(jiān)控主機，實現(xiàn)各種控制。

    監(jiān)控中心或變電站運行維護人員通過多媒體計算機、專業(yè)監(jiān)視器對變電站監(jiān)視范圍的目標區(qū)域中設(shè)備或現(xiàn)場進行監(jiān)視，同時在多媒體計算機上完成對變電站攝像機的控制（左右、上下、遠近景、調(diào)焦），畫面切換的控制和錄像控制。監(jiān)控中心可通過系統(tǒng)的瀏覽功能查看監(jiān)控中心或遠程變電站的錄像或圖片。 [nextpage]

•報警功能
報警類別：消防報警、防盜報警、生產(chǎn)事故報警等。
當發(fā)生報警時，變電站監(jiān)控主機能自動進行存盤錄像，同時傳送報警信息和相關(guān)圖像，并自動在地理區(qū)域圖上或相關(guān)的表格進行提示，顯示報警的內(nèi)容和具體位置。
當發(fā)生報警時，能聯(lián)動相關(guān)設(shè)備，如啟動照明燈光、警笛等。
能與消防報警主機及站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接口，并聯(lián)動相應(yīng)報警目標的圖像監(jiān)視。（包括火警、保護動作、操作、設(shè)備狀態(tài)變化等）。
當發(fā)生報警時，能把報警信息發(fā)送到指定的移動電話上。

•控制功能
被授權(quán)的網(wǎng)上任一操作人員能對任一攝像點進行控制，實現(xiàn)對攝像機視角、方位、焦距、光圈、景深的調(diào)整，進行云臺的預(yù)置和控制。
應(yīng)保證控制唯一性，當某個操作人員對設(shè)備進行控制時，其它同級操作人員則不能控制。

（3）技術(shù)要求
產(chǎn)品質(zhì)量符合國家有關(guān)標準。

可靠性要求
圖像監(jiān)控系統(tǒng)的采用不應(yīng)影響被監(jiān)控設(shè)備的正常運行。
圖像監(jiān)控系統(tǒng)的局部故障不應(yīng)影響整個監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作。
監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有較強的抗干擾功能。

可擴充性
圖像監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于圖像監(jiān)控系統(tǒng)的擴容和升級。
為適應(yīng)將來整個電網(wǎng)系統(tǒng)多級監(jiān)控需求，圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有靈活的多級組網(wǎng)功能。
實時性：從告警發(fā)生到有人值守的調(diào)度中心接到信息的時間不超過500ms。
視頻信號制式：符合國家標準視頻制式。
電源：不間斷電源，以滿足實際需求。
硬件：抗干擾、抗雷擊，能長時間穩(wěn)定工作。
軟件：操作簡單、模塊化結(jié)構(gòu)，能應(yīng)用于WINDOWS等操作系統(tǒng)。

四、系統(tǒng)設(shè)計方案
1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    xx電力公司變電站遙視系統(tǒng)由10個監(jiān)控中心、78個變電站遠程站端構(gòu)成，變電站與監(jiān)控中心由E1方式連接，平均每個監(jiān)控中心監(jiān)控約7～8個變電站，監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)由100兆以太網(wǎng)組成。

2.系統(tǒng)組成說明
監(jiān)控中心：
    網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心設(shè)備由IDRS中心服務(wù)器，IDRS電子地圖/報警主機/數(shù)字矩陣主機（如需要可接電視墻），IDRS視頻工作站，打印機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。

（1）中心服務(wù)器由一臺工控機安裝IDRSNVMS軟件構(gòu)成。它是整個分布式網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心，通過中心服務(wù)器可以對系統(tǒng)中各變電站的PC式硬盤錄像機，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心視頻工作站等進行配置，包括IP地址的設(shè)置，用戶權(quán)限的設(shè)置，解碼器的設(shè)置，連接通道的設(shè)置，畫面質(zhì)量的調(diào)節(jié)，手動錄像和自動錄像的設(shè)置等。通過中心服務(wù)器可以隨時根據(jù)需要添加，刪除，修改前端主控設(shè)備的設(shè)置參數(shù)。
（2）電子地圖/報警主機/數(shù)字矩陣主機是IDRS分布式網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控管理系統(tǒng)中的重要組成部分，結(jié)合電子地圖，能夠準確的將監(jiān)控點報警信息反映在地圖上。另外，它可實現(xiàn)1-24路視頻信號的電視墻接入，通過軟件功能，直接進行多種視頻切換。
（3）視頻工作站主要連接網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和硬盤錄像機等前端設(shè)備，視頻工作站將網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器所傳輸?shù)囊粢曨l信號和報警信號進行存儲，并可根據(jù)需要對硬盤錄像機的視頻錄像進行備分。同時，為用戶提供所有遠程視頻圖像的顯示、錄像和云臺控制，也作為其他網(wǎng)絡(luò)客戶端的視頻源，負責音、視頻圖像轉(zhuǎn)發(fā)。 [nextpage]
（4）“E1／10BaseT轉(zhuǎn)換器”的功能是一個以太網(wǎng)網(wǎng)橋。通過“E1／10BaseT轉(zhuǎn)換器”將監(jiān)控中心的以太網(wǎng)擴展到所轄的各個110KV變電站。整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)建立在一個局域網(wǎng)中。
（5）監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)交換機，可以避免不同變電站的數(shù)據(jù)流互相干擾。
（6）路由器：負責將視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接到電力公司的IP網(wǎng)絡(luò)中，其中，路由器的以太網(wǎng)端口將監(jiān)控中心連接到地市電力公司的IP網(wǎng)絡(luò)中，使電力公司的主要生產(chǎn)部門可以直接查看變電站的實時視頻的存儲視頻。如果地市電力公司的IP網(wǎng)絡(luò)和上級電力公司相連，可以利用該IP網(wǎng)絡(luò)向上級監(jiān)控中心傳輸圖像，也可以利用路由器的廣域網(wǎng)端口（E1）直接與上級監(jiān)控中心相連。全省10個監(jiān)控中心，78個城網(wǎng)變電站組成一個IP廣域網(wǎng)，各個地市視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成一個省級監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)無縫連接。

遠程站端：
    由IDRS-6000S硬盤錄像機、監(jiān)控攝像機、電子圍欄、門禁、報警輸入聯(lián)動裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。IDRS-6000S硬盤錄像機負責視頻實時監(jiān)視、錄像、云臺控制、報警信號（紅外／門磁）的采集以及網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸?shù)裙ぷ鳌?/p>

    報警輸入聯(lián)動裝置、解碼器等都通過現(xiàn)場的RS485總線接入當?shù)豂DRS-6000S硬盤錄像機，軟件完成編碼，達到相應(yīng)的控制功能。

供電電源
    系統(tǒng)所有裝置均通過自帶的UPS供電，提供斷電后的供電，采用防浪涌技術(shù)以隔絕外部電源的干擾。

系統(tǒng)抗干擾設(shè)計
本系統(tǒng)的干擾源主要有來自內(nèi)外的電磁干擾、系統(tǒng)電源干擾、雷擊干擾。
采用直流電機的快速球型攝像機、合理布線，避免視頻線與交流電源線并行，解決了來自內(nèi)部的電磁干擾。
當?shù)卦O(shè)備（IDRS-6000S硬盤錄像機、報警盒、網(wǎng)橋等）放置于接地良好的機柜內(nèi)，屏蔽了變電站內(nèi)部的電磁干擾。
采用防浪涌不間斷電源，解決了外部電源的電源干擾，同時采用防浪涌輔助通信接口，解決了來自通信線路的雷擊干擾。
視頻輸入端、報警輸出入端、通信裝置、485總線控制器均帶有防雷和過壓保護器件進行防雷擊保護。