【安防知識(shí)網(wǎng)】一、需求背景及需求分析

　　現(xiàn)在電力部門為了提高經(jīng)濟(jì)效益，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，都準(zhǔn)備在變電站實(shí)現(xiàn)，隨著電力部門網(wǎng)絡(luò)的全面改造，各變電站都有了相應(yīng)的通訊網(wǎng)絡(luò)，使遠(yuǎn)程監(jiān)控成為可能。在電力調(diào)度通訊中心可以建立監(jiān)控中心，能夠?qū)Ω髯冸娬居嘘P(guān)數(shù)據(jù)、參量、圖像進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)視，以便能夠?qū)崟r(shí)、直接地了解和掌握各變電站的情況，并及時(shí)對(duì)發(fā)生的情況作出反應(yīng)。

　　變電站現(xiàn)在一般都有“三遙”系統(tǒng)，可以在此基礎(chǔ)上增加變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱變電站遙視系統(tǒng)，將變電站的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由變電站前端的設(shè)備、視頻服務(wù)器采集編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收編碼后的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),進(jìn)行監(jiān)控、存儲(chǔ)、管理。

　　隨著變電站管理模式的全面推廣，在監(jiān)控中心通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對(duì)所屬變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的安全性及可靠性，并可逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行更為安全、可靠。

　　變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)可將變電站的各個(gè)監(jiān)視點(diǎn)，如主控制室的設(shè)備運(yùn)行情況、主變、斷路器、隔離刀閘等的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)圖像、防火防盜等智能設(shè)備報(bào)警信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控人員可通過實(shí)時(shí)圖像和遠(yuǎn)動(dòng)信息對(duì)變電站的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合監(jiān)控、分析，減少人員現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的工作量，提高了工作效率。利用多媒體計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行的“遙視”化管理，有效促進(jìn)了生產(chǎn)管理水平的進(jìn)步。

　　二、系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求分析

　　2.1、安全防范

　　一、能對(duì)變電站周圍及內(nèi)部實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，配合報(bào)警裝置完成防盜功能。

　　二、變電站內(nèi)已建設(shè)消防裝置，對(duì)火災(zāi)實(shí)施報(bào)警，由視頻監(jiān)控系統(tǒng)完成遠(yuǎn)程確認(rèn)并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將自動(dòng)記錄火災(zāi)過程。

　　2.2、業(yè)務(wù)管理

　　一、監(jiān)視主控室、10KV高壓室、35KV高壓室、戶外變壓器。

　　二、監(jiān)視場(chǎng)地和高壓配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如主變壓器、開關(guān)是否有外部損傷，主變壓器油位及控制盤上的表頭、燈光信號(hào)是否正常等。

　　三、借助圖像監(jiān)視實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作指導(dǎo)，避免誤操作。

　　四、供電所監(jiān)視服務(wù)大廳，保證服務(wù)管理。

　　2.3、通信線路

　　一、變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的通訊傳輸與其它監(jiān)控系統(tǒng)不同，強(qiáng)調(diào)信道抗電暈、抗閃電、抗閃電及50Hz工頻電磁場(chǎng)干擾的能力。

　　二、變電站停電和故障時(shí)，要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)能繼續(xù)保持通信。

　　2.4、管理架構(gòu)

　　電力局對(duì)無人值守變電站配置的管理架構(gòu)如圖1所示：

　　圖1 電力部門管理示意圖

　　[nextpage]前端變電站內(nèi)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，包括：視頻、音頻、信號(hào)等。充分利用變電站內(nèi)各類數(shù)據(jù)完成安全防范和業(yè)務(wù)輔助的要求。調(diào)度中心作為最高指揮中心，能訪問下轄變電站的數(shù)據(jù)資源，尤其在災(zāi)情、險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，起到責(zé)任部署、應(yīng)急指揮的作用。

　　對(duì)于供電所只需負(fù)責(zé)服務(wù)大廳現(xiàn)場(chǎng)工作情況，提高服務(wù)質(zhì)量。

　　2.5、需求圖

　　三、系統(tǒng)功能需求分析

　　通過建設(shè)一套完備的視頻系統(tǒng)來滿足以下的要求，由以下5個(gè)子系統(tǒng)互聯(lián)互控共同完成，接受同一平臺(tái)的集中調(diào)度。

　　3.1、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

　　視頻監(jiān)控子系統(tǒng)以提供圖像資源為主，調(diào)度中心通過專網(wǎng)遠(yuǎn)程主動(dòng)調(diào)閱變電站監(jiān)控圖像，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理提及的需求，包括：

　　一、監(jiān)測(cè)站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行是否正常，是否存在故障隱患。如：主變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、高壓室開關(guān)、主控室的電源盤及控制盤盤面。

　　二、監(jiān)視場(chǎng)地和高壓配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如主變壓器、開關(guān)是否有外部損傷，主變壓器油位及控制盤上的表頭、燈光信號(hào)是否正常等。

　　同時(shí)，由于采用可動(dòng)探頭覆蓋一個(gè)區(qū)域，調(diào)度人員能通過專網(wǎng)遠(yuǎn)程控制可動(dòng)探頭的PTZ功能，清晰捕捉覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何目標(biāo)，對(duì)于較小目標(biāo)可改變鏡頭倍數(shù)來放大目標(biāo)以看清上面的內(nèi)容，比如：讀取表盤數(shù)據(jù)。紅外補(bǔ)光燈自動(dòng)開啟關(guān)閉，若環(huán)境光線照度不夠，工作人員還能遠(yuǎn)程打開射燈等照明設(shè)施。借助圖像監(jiān)視還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作指導(dǎo)。變電站內(nèi)工作人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，管理人員遠(yuǎn)程監(jiān)視操作過程，對(duì)錯(cuò)誤的操作進(jìn)行及時(shí)糾正，防止誤操作帶來的損失。也有利于前端操作員個(gè)人技術(shù)能力的提升。

　　視頻資源除了被主動(dòng)利用之外，與周界報(bào)警、消防子系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互控也是相當(dāng)重要的功能。

　　3.2、語音子系統(tǒng)

　　語音子系統(tǒng)主要包括：語音對(duì)講功能、廣播功能、高音喊話功能。前者多用于管理人員與變電站之間，后者多用于調(diào)度中心、操作隊(duì)與變電站之間。

　　管理人員可主動(dòng)向變電站操作員發(fā)起語音呼叫，采用呼叫即接通的方式，工作人員在發(fā)起呼叫以前，可調(diào)閱視頻圖像作驗(yàn)證，確保前端操作人員在接聽范圍內(nèi)再發(fā)起呼叫。

　　[nextpage]廣播功能多用于調(diào)度中心、客戶中心對(duì)多個(gè)變電站或供電所實(shí)施工作指示。調(diào)度中心、客戶中心可自行編制多個(gè)廣播組，組內(nèi)的成員可任意設(shè)置。調(diào)度中心對(duì)任一廣播組主動(dòng)發(fā)起廣播，系統(tǒng)將組內(nèi)各站的視頻圖像自動(dòng)彈出，中心能通過圖像確認(rèn)哪個(gè)站的工作人員還未到位。各與會(huì)人到位后，發(fā)言人進(jìn)行工作指示，保持發(fā)言人的圖像與聲音同步。

　　上述兩類語音功能屬于業(yè)務(wù)輔助性質(zhì)，高音喊話功能則歸屬于安全保衛(wèi)范疇。發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)警情以后，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可疑人員實(shí)施高音喊話，起到威懾、阻嚇作用，延緩犯罪過程。

　　3.3、報(bào)警子系統(tǒng)

　　報(bào)警器是保衛(wèi)無人值守電站安全、保障無人值守電站正常工作的第一道防線。主要包含防盜報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警等。與其它安防系統(tǒng)略有不同，無人值守電站的報(bào)警子系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)僅能起到威懾和阻嚇作用，無法人工制止犯罪，因此它最重要的用途是能及時(shí)通知中心工作人員。

　　防盜報(bào)警以高壓脈沖電子圍欄、紅外對(duì)射裝置為主，火災(zāi)報(bào)警以煙霧感應(yīng)裝置為主。入侵、火災(zāi)等警情發(fā)生后，報(bào)警信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸至調(diào)度中心，中心部署一套報(bào)警輸出裝置，根據(jù)警情的危險(xiǎn)程度分為多級(jí)報(bào)警輸出，自動(dòng)觸發(fā)各種聯(lián)動(dòng)效果，包括：產(chǎn)生對(duì)應(yīng)級(jí)別的報(bào)警輸出(聲、光等);將單個(gè)或多個(gè)相關(guān)視頻圖像彈出;自動(dòng)彈出電子地圖;自動(dòng)彈出應(yīng)急預(yù)案，包括附近保衛(wèi)、人數(shù)、聯(lián)系人、聯(lián)系電話等等。

　　可利用報(bào)警類型和報(bào)警時(shí)間搜索報(bào)警錄像，追溯事故現(xiàn)場(chǎng)。

　　3.4、應(yīng)急指揮子系統(tǒng)

　　應(yīng)急指揮子系統(tǒng)主要針對(duì)重大災(zāi)情、險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，調(diào)度中心能充分利用監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)施應(yīng)急指揮調(diào)度工作。通過全面利用視頻、語音、電子地圖、應(yīng)急預(yù)案等復(fù)合系統(tǒng)，對(duì)前方施行決策性指導(dǎo)，做出最準(zhǔn)確、最及時(shí)的任務(wù)布置，最大限度地減小損失。

　　調(diào)度中心能及時(shí)調(diào)看災(zāi)況、現(xiàn)場(chǎng)圖像，以雙屏顯示的方式在另一個(gè)顯示屏上顯示同步電子地圖，準(zhǔn)確標(biāo)示災(zāi)況的物理位置。決策者利用語音系統(tǒng)對(duì)前端操作隊(duì)、變電站進(jìn)行任務(wù)部署，通過應(yīng)急預(yù)案全面調(diào)動(dòng)人員力量搶救災(zāi)情。

　　中心端對(duì)災(zāi)情期間的錄像進(jìn)行備份保存，以供事后查閱。

　　3.5、綜合管理平臺(tái)

　　上述各子系統(tǒng)都包含在統(tǒng)一管理平臺(tái)下，由管理平臺(tái)的各組件分別管理各子系統(tǒng)，由組件之間的無縫交互實(shí)現(xiàn)多個(gè)子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。用戶的所有操作均在該綜合管理平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。

　　第四章、方案的設(shè)計(jì)的分步描述

　　本方案主要采用的是純數(shù)字音視頻監(jiān)控設(shè)備。它們將攝像機(jī)的視頻信號(hào)換為基于以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包方式。除了本身具備高清晰圖像壓縮和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換功能外，還可接內(nèi)置的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的I/O端口，滿足系統(tǒng)外接報(bào)警器和探測(cè)器等。

　　4.1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　4.1.1、系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)

　　架構(gòu)說明：

　　如上圖示，前端根據(jù)不同監(jiān)控場(chǎng)景選擇不同的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，以實(shí)現(xiàn)前端視頻的監(jiān)控，在變電站和供電所配置NR7401，實(shí)現(xiàn)視頻管理，公司調(diào)度中心配置綜合管理平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控需求的功能。

　　4.1.2、前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述

　　前端設(shè)備是安裝在現(xiàn)場(chǎng)的攝像裝置，包括各類攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、支架，它的任務(wù)是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，只有在前端采集了良好的圖像信號(hào)，才有可能在后端進(jìn)行高質(zhì)量的回顯和存儲(chǔ)。前端設(shè)備的成像質(zhì)量要有良好的保證。

　　攝像機(jī)根據(jù)圖像的種類、所適用的照度、攝像器件的種類、適用光譜的范圍、攝像機(jī)的使用環(huán)境和攝像機(jī)的用途分成很多種，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行選型時(shí)應(yīng)充分考慮各種環(huán)境因素合理配置、選擇攝像機(jī)。

　　攝像機(jī)的安裝應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和按照被保護(hù)對(duì)象的布防要求進(jìn)行布置和安裝，確保攝像機(jī)的有效監(jiān)視范圍，保證無監(jiān)視盲區(qū)。攝像機(jī)在安裝后正式使用之前或之中，按照不同的環(huán)境因素和攝像機(jī)的種類進(jìn)行調(diào)試，正確調(diào)整攝像機(jī)的鏡頭焦距、聚焦及光圈，還有白平衡的調(diào)整、視頻增益、同步方式以及電子快門、背景光補(bǔ)償?shù)软?xiàng)目的調(diào)整。使攝像機(jī)工作于最佳狀態(tài)，保證最佳的監(jiān)視效果。

　　本次系統(tǒng)前端設(shè)備主要由網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)組成。前端設(shè)備將實(shí)時(shí)圖像上傳到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)可視化監(jiān)控。所有的前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)只需接入網(wǎng)絡(luò)，無論是本地或者是遠(yuǎn)程的用戶，都可以隨時(shí)隨地的對(duì)任何一個(gè)前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和控制。