變電站智能安全防范概述

　　變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。電能在我們的生產(chǎn)與生活具有不可取代作用與便利，而變電站就是日常生活中能源補給網(wǎng)絡(luò)設(shè)施重要的一個部分.

　　近年來，電網(wǎng)企業(yè)大多已經(jīng)實現(xiàn)了對遠方變電站的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、即“四遙”功能。"四遙"將生產(chǎn)現(xiàn)場的這些設(shè)備運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)傳送到遠方的調(diào)度中心，同時調(diào)度中心也可對遠程的現(xiàn)場設(shè)備進行控制和調(diào)節(jié)而對于防盜與防火工作則還沒有真正實現(xiàn)無人職守，在每個變電所還是需要安排專人進行看護，隨后，各企業(yè)為了提高勞動生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟效益，開始實施變電站實現(xiàn)無人值守模式，圖像監(jiān)控系統(tǒng)對“四遙”的進一步補充和完善，被行業(yè)稱為“第五遙”——遙視。其為變電站的正常工作保駕護航.大大減少了人為操作事故與安全隱患.將實現(xiàn)真正意義上的“無人值守”.

　　變電站智能安全防的系統(tǒng)設(shè)計

　　中國安防業(yè)經(jīng)過近20年的蓬勃發(fā)展，正處在一個模擬時代向網(wǎng)絡(luò)時代過渡的一個時期.網(wǎng)絡(luò)視頻安防設(shè)備還不能完全地取代模擬設(shè)備，兩者仍有其各自的優(yōu)勢。故現(xiàn)行的變電站方案可以幾種方案：純模擬或純數(shù)字，以模數(shù)結(jié)合的方案.下面就這幾種方案進行詳細闡敘。

　　模擬方案

　　傳統(tǒng)的模擬方案，具有穩(wěn)定性與適應(yīng)性較廣的特點。前端模擬攝像機技術(shù)已成熟.對于不同環(huán)境的需求，傳統(tǒng)的CCD和CMOS攝像機都能最大限度地滿足人們的需求.做為安防技術(shù)發(fā)展的第二階段，強大的用戶群與完善的周邊設(shè)備的配合，其應(yīng)用平臺仍是我們現(xiàn)在還能選擇模擬攝像機來做為我們安防系統(tǒng)構(gòu)建的主要原因.如此前我們所用的主流安防設(shè)備仍是模擬為主從雙紅外攝像機到雙速的寬動態(tài)，從一體機到高速球型攝像機，它們的出現(xiàn)豐富了行業(yè)的生產(chǎn)線，滿足了各種各樣的用戶需求;并因其配套的周邊設(shè)備：矩陣，數(shù)字硬盤錄像機，存儲矩陣，控制鍵盤等等，在很大程度上給予了龐大而穩(wěn)定的使用環(huán)境.

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化方案

　　模擬雖然系統(tǒng)龐大，功能完善，但隨著時代的發(fā)展，其自身的龐大也成了制約其發(fā)展最大的障礙.由于其繁雜的閉路傳輸線路在模擬系統(tǒng)設(shè)計成本中已占據(jù)了相當?shù)亩嗟囊徊糠?，不利于擴展與升級的局限，使得人們對網(wǎng)絡(luò)攝像機的出現(xiàn)來解決這種日益增大的需求與不能技術(shù)局限之間矛盾寄予了厚望。

　　現(xiàn)今推出的130萬到300萬的網(wǎng)絡(luò)攝像機及相關(guān)集成平臺來看網(wǎng)絡(luò)方案似乎已有取代模擬攝像機之勢，且發(fā)展迅速.網(wǎng)絡(luò)攝像機可以說是模擬攝像機的網(wǎng)絡(luò)升級版，只是網(wǎng)絡(luò)攝像機在模擬攝像機所有特點的基礎(chǔ)更強調(diào)高清這一概念.但網(wǎng)絡(luò)攝像機也有其自身的局限性，那就是現(xiàn)行擁擠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是網(wǎng)絡(luò)攝像機發(fā)展的最大瓶頸。

　　兩種方案并存

　　網(wǎng)絡(luò)雖實現(xiàn)了高清圖像能在網(wǎng)絡(luò)中的流暢傳輸，但其高成本是每個選擇網(wǎng)絡(luò)攝像機的用戶要考量的問題.而采用數(shù)摸結(jié)合的方式可算是兩全齊美的選擇.即在前端采用發(fā)展技術(shù)已很成熟并價格不貴的模擬攝像機而在后端采用視頻服務(wù)器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)遠程傳輸與其可擴展性. [nextpage]

　　各種系統(tǒng)設(shè)計的組成

　　1) 模擬方案系統(tǒng)的組成

　　其前端攝像機部分有：槍式攝像機、一體機、球機、紅外一體機等所有傳統(tǒng)的模擬設(shè)備。而其存儲設(shè)備則為數(shù)字硬盤錄像機這種準數(shù)字時代的模擬產(chǎn)品，再有就是監(jiān)控中心的建設(shè)，離不開模擬電視墻與矩陣鍵盤了。就變電站的運用來說，其遠程傳輸這一主要功能的實現(xiàn)還是靠有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬來實現(xiàn)如電力系統(tǒng)中的E1網(wǎng)絡(luò)(2M)的帶寬，最多可以傳8路視頻信號.遠程監(jiān)看則由數(shù)字硬盤錄像機傳輸過去的圖像經(jīng)解碼主機進行數(shù)模轉(zhuǎn)換后再由矩陣上電視墻與遠程存儲設(shè)備(如圖1)。

　　系統(tǒng)優(yōu)勢：

　　·可以使用站內(nèi)已有的E1線路傳輸圖像;

　　·穩(wěn)定性好，不死機，使用嵌入式操作系統(tǒng);

　　· 不受病毒侵襲，系統(tǒng)采用VXWORKS操作系統(tǒng),WINDOWS系統(tǒng)的病毒無法入侵;

　　·功能齊全，集成度高，具有動態(tài)IP功能，短信報警功能，紅外/煙感報警功能;

　　·系統(tǒng)適合無人職守環(huán)境，無須專人維護系統(tǒng);

　　·可將變電站內(nèi)部分原由系統(tǒng)接入到圖像監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)。

　　圖1 模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　數(shù)字方案系統(tǒng)的組成

　　前端存儲：網(wǎng)絡(luò)化的槍式攝像機、一體機、球機、紅外一體機等;

　　網(wǎng)絡(luò)平臺：服務(wù)主機與工作站,軟件管理平臺，網(wǎng)絡(luò)存儲部分;

　　網(wǎng)絡(luò)條件用2M的E1網(wǎng)絡(luò)不能完全滿足多路網(wǎng)絡(luò)攝像機視頻流的傳輸,甚至是高清視頻流的系統(tǒng)優(yōu)勢：

　　傳輸更顯帶寬不足，而為了能解決高清攝像機采集的圖像能在網(wǎng)絡(luò)上的傳播最佳的解決方案便是租用或鋪設(shè)專用的光纖線路,其從百上千兆的帶寬完全可以適應(yīng)高清網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。 [nextpage]

　　而該系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢就是強大的網(wǎng)存儲結(jié)構(gòu)如NAS,IP SAN等結(jié)構(gòu)極大的方便了海量存儲與點播的管理.(如圖2)。

　　圖2 數(shù)字系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　數(shù)模結(jié)合

　　數(shù)模結(jié)合一般是為了減少系統(tǒng)成本的同時，能滿足系統(tǒng)的可擴展性與遠程傳輸?shù)墓δ?如圖3)。

　　圖3 模數(shù)混合架構(gòu)圖

　　數(shù)字化視頻解決方案及平臺軟件的介紹

　　系統(tǒng)功能

　　·過圖像監(jiān)控、安防(防盜)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保護無人值守或少人值守變電站人員和設(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、燈光聯(lián)動、環(huán)境監(jiān)控監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，起到預(yù)警和保護的作用;

　　·配合其他系統(tǒng)(如變電站綜合自動化系統(tǒng)等)的工作。

　　軟件功能

　　圖4 數(shù)字化視頻解決方案及平臺軟件界面圖 [nextpage]

　　1、多畫面監(jiān)視。 1/4/6/8/9/16 畫面分割模式，支持不規(guī)則畫面分割，可以通過簡單操作實現(xiàn)放大、還原、全屏、圖像交換等操作，可以通過拖放攝像機圖標實現(xiàn)對不同攝像機圖象的監(jiān)視，簡單易用，并且可以拍照、設(shè)置圖像循環(huán)播放等。

　　2、 錄象和回放。軟件在錄象上做了很大的改進，軟件在不播放的情況下也可以進行錄象，極大的節(jié)省了 CPU 資源，一臺 P4 電腦可以同時記錄 30~40 路圖象。

　　·為增強錄像的靈活性，軟件同時提供了多種錄象方式，有移動錄象、自動錄象、手動錄象、單個錄象、預(yù)置點錄象、報警錄象等。

　　·移動錄象 動錄象是當服務(wù)器檢測到現(xiàn)場發(fā)生圖象運動就自動把現(xiàn)場情況記錄下來(例如有人在攝象機前走過，服務(wù)器會自動記錄到本地計算機上)。

　　· 自動錄象 自動錄象是指在軟件中設(shè)置服務(wù)器的錄象時間段，當客戶端軟件所運行的電腦系統(tǒng)時間進入設(shè)定的時間段后自動把這一時間段的圖象記錄下來。

　　·手動錄象 使用手動錄象方式時，只能通過人為地去控制才能起作用，即用戶設(shè)定某一通到為手動錄像機那么只有用戶去停止它，它才會停止錄像。

　　·單個錄象確 右擊需要錄象的某一窗口，在彈出的菜單中選擇“單個錄象”軟件自動把此窗口的圖象記錄到當前設(shè)置盤符的文件夾中。關(guān)閉的時候直接在彈出的菜單中單擊“停止錄象”即可。

　　· 預(yù)置點錄象 是在軟件中預(yù)先設(shè)定攝象機的觀測點，當服務(wù)器接受到報警信號時觸發(fā)攝象機快速準確的回到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)。一臺球機一般最多可以設(shè)定 63個預(yù)置點。

　　3、 獨有的短信功能。可以通過專用的手機短信息發(fā)送設(shè)備將報警信息發(fā)送到指定的郵箱關(guān)聯(lián)的手機號碼上。

　　4、 動態(tài)IP功能 。當用戶使用 ADSL等動態(tài)IP接入INTERNET時，我們可給用戶提供的相對靜態(tài)的“IP”地址，我們將提供域名解析的地址，用戶只要在我們的軟件中輸入我們提供的設(shè)備ID號，即相當于輸入此用戶名相對應(yīng)的視頻服務(wù)器的公網(wǎng)IP地址。(此功能相當于為用戶提供一個免費的靜態(tài)公網(wǎng)IP，目前只有本公司的視頻服務(wù)器具有此功能)

　　5、 斷電后自動連接功能 。當軟件處在播放或者錄像狀態(tài)時，如果此時視頻服務(wù)器停止供電，那么軟件將停止播放圖象同時也停止錄像，但是如果視頻服務(wù)器正常供電后，軟件將自動連接服務(wù)器，同時恢復(fù)原來的播放及錄像，無須人工干預(yù)。

　　6、 遠程控制 。遠程控制云臺的上下左右轉(zhuǎn)動，鏡頭光圈、焦距、變倍的調(diào)節(jié)，也可以控制遠程燈光的控制。

　　7、 遠程配置 。遠程登錄到服務(wù)器上，配置服務(wù)器的各項參數(shù)，如修改用戶名，密碼， IP地址，調(diào)節(jié)碼流等。對服務(wù)器，遠程升級，遠程重啟等。

　　8、 狀態(tài)查看 。通過軟件可以查看某一服務(wù)器上有多少用戶在線，分別在觀看哪些通到的圖像，當前圖像的碼流是多少等信息 。

　　9、 調(diào)節(jié)碼流 。根據(jù)實際需要設(shè)定視頻服務(wù)器的輸出碼流大小，支持定碼流和變碼流。

　　10、 雙向語音對講 。 即通過電腦可以與遠程視頻服務(wù)器的現(xiàn)成進行雙向的語音交流。

　　11、 報警功能 。視頻服務(wù)器可以輸入4個報警信號開關(guān)，如紅外報警，煙感報警等，輸出2個報警信號開關(guān)，如警笛等。

　　12、 多播功能 。在LAN環(huán)境下或者建立中轉(zhuǎn)服務(wù)器時，每一路視頻允許無限多用戶同時訪問，并且只占用一個通道的帶寬。 [nextpage]

　　變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要用途

　　變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要用途：即用于安全防范、環(huán)境狀況和對付自然災(zāi)害等;視頻監(jiān)控系統(tǒng)與具體的生產(chǎn)設(shè)備無關(guān)，而監(jiān)測的只是變電站的環(huán)境和圖像參量，因此它的應(yīng)用范圍相當廣泛。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)對變電站存在大量的常規(guī)儀表、計量設(shè)備和室內(nèi)外設(shè)備，在調(diào)度或集中監(jiān)控中心對其進行直觀監(jiān)視。過去由于沒有可視手段，對于常規(guī)儀表、計量設(shè)備的讀數(shù)以及設(shè)備外觀狀況無法進行觀測、比較以及校驗。有了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，上述工作將成為可能。這些都有助于無人值班變電站的安全生產(chǎn)工作。

　　對于變電站的設(shè)備檢修工作或事故處理過程，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可以提供視像通信和錄像記錄手段，對設(shè)備檢修或事故處理過程可以提供遠端指導(dǎo)，并對事后分析事故原因和事故處理過程，提供可靠的依據(jù)。

　　對于每一次大型的設(shè)備檢修標準化作業(yè)，其過程都是一部很好的生產(chǎn)培訓(xùn)資料。有了變電站網(wǎng)絡(luò)遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，培訓(xùn)工作可以在任何一個遠程終端實時收看以及進行研討，增強了生產(chǎn)培訓(xùn)效果，提高培訓(xùn)工作效率。并可將其錄像保存，制成多媒體培訓(xùn)教材。

　　變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

　　變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由三個互相銜接的部分組成：變電站現(xiàn)場設(shè)備(或簡稱分站設(shè)備)、通道傳輸設(shè)備和調(diào)度/集控站、供電公司集中監(jiān)控終端(或簡稱主站設(shè)備)。現(xiàn)分別加以介紹。 分站設(shè)備

　　主要由前端設(shè)備和視頻編碼壓縮服務(wù)器組成。前端設(shè)備，如監(jiān)控攝像機(彩色或黑白、固定或活動云臺、定焦或變焦)、各類報警輸入/輸出裝置與傳統(tǒng)工業(yè)電視所使用的設(shè)備完全一致。因此分站設(shè)備的核心是視頻編碼壓縮服務(wù)器，它主要完成將變電站攝像機攝取的視頻信號數(shù)字化并壓縮，經(jīng)通信通道傳輸?shù)街髡径恕Ｍ瑫r它還完成對攝像機控制信號的輸出、報警信號的采集、處理和對行動輸出的控制。

　　通道傳輸設(shè)備

　　遠距離傳輸起到連接變電站和監(jiān)控中心的橋梁作用，也是系統(tǒng)最關(guān)鍵的組成部分，傳輸系統(tǒng)的性能直接決定著系統(tǒng)監(jiān)控中心圖像和數(shù)據(jù)的質(zhì)量。這部分設(shè)備要根據(jù)通信通道選取。眾所周知，現(xiàn)場攝象機采集到的模擬信號是不能直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)?，必須先?shù)字化;而每秒25幀的彩色活動圖象在數(shù)字化后約需67Mbps的傳輸帶寬，目前只有在光纖上才能實現(xiàn)傳輸，其浪費是顯而易見的。在有限的帶寬下(通常為2M)實現(xiàn)遠程圖象實時監(jiān)控，就必須對圖象進行壓縮。 現(xiàn)對常用的數(shù)字傳輸方式和在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸作簡單介紹。

　　目前，遠程圖象監(jiān)控領(lǐng)域的傳輸方式有三種：

　　·局方提供由各監(jiān)控站到監(jiān)控中心的直接光纖接口，1條光纖對應(yīng)1個監(jiān)控站;

　　·局方提供由各監(jiān)控站到監(jiān)控中心的2M E1(G.703)接口，1個2M接口對應(yīng)1個監(jiān)控站 ;

　　·局方提供各監(jiān)控站到監(jiān)控中心的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接 前兩種對線路都有獨占性，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，城域網(wǎng)、寬帶網(wǎng)等建設(shè)步伐的加快，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)將以其高速、共享、資源豐富等特征成為未來各行各業(yè)信息傳輸?shù)慕橘|(zhì)。

　　主站設(shè)備

　　簡單的主站僅僅由一個或數(shù)個監(jiān)控終端組成，它們往往以分時形式完成一對一或一對多的視頻監(jiān)控任務(wù)。復(fù)雜的主站設(shè)備包括報警數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)字錄像數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及多個監(jiān)控終端和大量的輔助監(jiān)控終端，這種構(gòu)造更符合集中式(對于變電站來說)和分布式(對于監(jiān)控終端來講)的原理并且可以方便地建立分級監(jiān)控體系，是變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)未來的主流發(fā)展方向。

　　結(jié)束語

　　總之,變電站的無人職守監(jiān)控系統(tǒng)的性能提升在于網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展,跟其也行業(yè)一樣都面臨著網(wǎng)絡(luò)化帶來的便捷的同時也面臨著網(wǎng)絡(luò)帶寬成本的高居不下的困繞,所以我們網(wǎng)絡(luò)化進程的步伐還要看網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的發(fā)展如何.

　　本文作者任職于深圳景陽股份有限責任公司