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1、第 29卷第 1期2010年 3月青海电力QINGHA IELECTR IC POWERVo.l 29 No.1M ar.,2010作者简介:范杰(1972-),女,河南范县人,高级工程师,从事电气设计及施工技术指导工作。收稿日期:2009-11-16;修回日期:2010-01-31视频监控技术在无人值班变电站中的应用范杰1,孙永花2,房启超2(1.青海省电力设计院,青海 西宁810008;2.西宁宁光工程咨询有限公司,青海 西宁810008)摘要:视频监控系统是安全防范系统的组成部分,视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。随着电网技术的飞速发展,变电站的综合自动化技术在不
2、断 进步,越 来越多的 变电站正在 逐步实现无人值班变电站,视频监控系统已成为变电站无人值班不可替代的自动化项目。文章 针对这一技术在无人值班变电站的应用,介绍了视频监控系统中的摄像机、网络视频服务器、灯光控制器等主要部件以及未来技术的发展趋势。关键词:视频监控;无人值班;摄像机中图分类号:TP391:TM63文献标识码:B文章编号:1006-8198(2010)01-0029-04Applicati on of V ideoM onitor Technology in Non-attended SubstationFAN Jie1,SUNYong hua2,FANG Q i chao2Abs
3、trac t:V ideomon itor syste m is part of security protection syste m,and it hasbeen extensively applied in lots ofsituation becauseof its vis ualization,convenience and abundant infor mation.A longw ith rapid develop ment of powergrid techno logy,the integrate automation technologyhasbeen constantly
4、 advanced,andmoreandmore substationhasbeen progressively realizednon-attendedmode,thusvideomonitor system beco mes irreplaceable autom atic item ofnon-attended substati on.The paper introduces i mportant co mponent of video ca mera,network video server andlighting controller ai m ing at the applicat
5、ionof this technology in non-attendedsubstation,aswell as its developingtendencyof the future techno logy.K eywords:videomonitor;non-attended;videocamera1 概述视频监控系统将现场摄像机摄得的图像,通过一定的通讯通道实时传送到监视中心,监控中心通过现有的电力通信网,对所属变电站实现远程故障和意外情况告警接收处理,可提高变电站运行维护的安全性及可靠性,并逐步实现电网的可视化监控和调度,使电网调控运行更为安全、可靠。2 视频监控的组成视频监控系统由
6、3部分组成:前端设备、传输设备、监控中心设备。前端设备包括:摄像机、云台、编码器、网络视频服务器等。传输设备包括:同轴电缆、光纤或其他通信介质。监控中心设备包括:视屏监控终端、显示器及网络交换机等。摄像机、同轴电缆等前端设备放置在变电站内,视频监控终端等安装在监控中心。另外,视频监控系统还需与照明系统和防火、防盗系统相结合,成为一个完整的监控系统。2 1摄像机摄像机可分为:一体化球型摄像机、一体化彩色摄像机、普通彩色摄像机、黑白摄像机等,适用于不同情况,技术参数也各不相同。彩色摄像机适用于物体细部辨别,可以观察设备的红绿灯等情况,信息量一般是黑白摄像机的10倍。黑白摄名师资料总结-精品资料欢迎
7、下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -青海电力第 29卷像机适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区,可选的分辨率通常高于彩色摄像机。变电站一般采用彩色摄像机,门厅可采用一体化彩色摄像机,主控室、开关室、主变区及户外配电装置区宜采用一体化球型摄像机。一体化球型摄像机是将摄像机、光学镜头、云台、解码驱动器以及附属的底座和防护罩集成在一个单元中,可嵌入天花板吸顶安装或支架安装。室外摄像机可内置自动温感排风和自动防霜装置,可进行64点全方位预置,随时对2 3台主变油位、中性点刀闸、电容器以及围墙外场景进行监控。2 2 网络视频服务器网络视频服务器有以下特点:1)网络视频服务器支持IP
8、、TCP和 HTTP 等各种标准网络协议,可与各种不同类型的网络设备无缝连接;2)网络视频服务器采用嵌入式架构和工业标准设计、生产,系统性能优于工控机的监控设备,系统采用MPEG-4实时压缩,稳定可靠且效率高;3)网络 视频服 务器 的安装 快速简 单,通过BNC接口连接1 4个视频源,通过 RJ45接口接入以太网(用户 只需设置一个IP地址后 即可使用),或内置DDNS直接在广域网中访问;4)监控可直接采用IE浏览器界面,也可使用与网络视频服务器配合使用的监控软件;5)现场设备可通过网络远程管理和设置(包括软件升级),在现场无须人工维护和操作,方便系统运营维护。2 3 灯光控制器无人值班变电
9、站需要夜间监视或现有灯光不足的室内,可通过灯光控制器对多路大电流触点进行本地/远程灯光控制,提高了无人值班变电站的安全系数。2 4 编解码设备及相应的图像数据压缩技术远程图像传输涉及到图像的压缩和解压缩,一般编码器放置在变电站的控制室内,解码器放置在监控中心,将现场的图像数据压缩为数字信号,传送到监控中心,解开压缩数据。编码器和解码器是互相对应的,有一对一的配置方式,也有一对多的配置方式。目前最新技术是采用MPEG-4格式,M PEG-4是国际互联网络上或移动通信设备(例如移动电话)上实时传输音/视频讯号而制定的最新 M PEG 标 准,MPEG-4 采用ObjectBased方式解压缩,压缩
10、倍数为450倍(静态图像可达 800倍),分辨率输入从320240到 1 2801 024,这是同质量的M PEG1和 M JEPG的 10 倍多。M PEG-4使用图层!(layer)方式,能够智能化选择影像的不同之处,可根据图像内容,将其中的对象(人物、物体、背景)分 离出来分别进行压缩,使图文件容量大幅缩减,从而加速音/视 频的传输,这不仅提高了压缩比,也使图像探测的功能和准确性得到更充分的体现。在网络传输中,可设定MPEG-4的码 流速率,清晰度可在一定范围内作相应的变化,这样便于用户根据自己对录像时间、传输路数和清晰度的不同要求进行不同的设置,提高了系统使用的适应性和灵活性。也可采用
11、动态帧测技术,动态时快录,静态时慢录,从而减少平均数据量,节省存储空间。当传输有误码或丢包现象时,MPEG-4受到的影响很小,并且能迅速恢复。2 5监控中心监控中心由视频监控终端、显示器、网络连接设备、远程监控/图像传输/硬盘录像软件等组成。主要完成站端图像接收、用户登录管理、优先权的分配、图像的实时监控、录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。为方便监控中心监控系统的安全管理,系统实行操作权限管理,按工作性质赋予每个用户不同等级权限,系统登录、操作也应进行严格的权限监测。3视频监控的功能和特点1)在无人值班变电站,监视变电站的设备运行和操作状况、发热情况,将采集到的图像信号经过编码器压缩后变成
12、数字信号,经过一定的通讯介质传输至电力网,使图像信号在网络上共享,监控中心再经过解码器解压缩后,便可实时调用变电站内的图像信息;2)解决防火、防盗问题,逐步与操作人员现场操作的远方监视相结合。当变电站内发生异常30名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -第 1期范杰等:视频监控技术在无人值班变电站中的应用情况时,安装在变电站的烟感探头或红外报警探头等会向报警控制器发出报警信号,同时联动相关设备,如启动现场照明、警笛等。报警发生后,站内视频监控设备向监控中心发送报警信息,并同时启动录像;3)变电站设备的图像监视以静态物体为主,动态物体为辅(如操作、防盗等)。监视平
13、时需登高或带电位置的设备情况,如渗油、发热、冒烟等状况;4)变电站有人员工作时,要撤防,以 免误报警。变电站处于无人状态时,要布防;5)控制功能的主要对象是云台和镜头,包括云台的左右旋转、上下俯仰、镜头聚焦、光圈调整和变焦变倍功能。可灵活、方便、快速地对摄像机预置位进行查询、修改。4 图像监控系统方案的比较4 1 监控与通讯4 1 1 监控方式1)由调度或监控中心(在公司大楼内)统一监视、控制,适用于变电站数量不多、分布较集中的电力公司;2)由若干监控中心分别监控变电站,再将图像上传到公司大楼的方式,此三级结构适用于变电站数量较多,分布较广的地区;3)监控中心与M IS网终端应有一定的优先级,
14、一般监控中心优先控制和操作,M IS终端只能监视和切换画面,两者不能有冲突。4 1 2 通讯与传输方式图像视频信号的传输途径有一点多址小微波、音频电缆扩频通讯传输、光纤2 M 数据口传输、电话电缆传输等方式。从实际效果看,光纤传输效果最好。用电话线传输图像容易产生断续现象,不利于观察防火、防盗现象,但观察静态事物尚可应用。信息传 输通 常采 用 TCP/IP和 组 波(M ulticast)技术,最大限度利用了网络传输性能和网络带宽,避免了网络的拥塞。4 2 控制界面操作主站软件在控制云台方面的操作有 2 种方式:1)界面提供专业控制面板,用鼠标点击相应的方向进行控制;2)直接在图形界面上引导
15、云台的转动方向,鼠标指针向哪个方向滑动,云台就朝相应方向转动。第 2)种方式对于监控人员来说,非常方便,易于操作,可在地图上直接用鼠标双击获得远程终端图像和对应摄像机切换和控制。地图可完全模拟相应变电站环境,方便操作人员寻找摄像机和快速切换。4 3发热报警装置变电站设备发热是常见问题,容易造成事故。可采用以下2种方式监视无人值班变电站的发热状况:1)用红外摄像机进行监视报警,成本较高;2)用金属片发热变色,摄像机自动巡回检测后自动报警,比常规的红外测温仪方便很多。金属片一般装设在开关或变压器的端头位置。4 4无线摄像机和无线对讲设备采用无线摄像机和无线对讲设备,当变电站有人巡视或操作时,随身携
16、带以便于远方监视,防止走错间隔或误操作,为今后变电站单人操作监视的运行方式做好技术准备。无线摄像机体积小,镜头和发射天线均包含在其中,发射功率小,传送距 离较近,大多在100m 之内能接收。无线接收接口必须配置在适当的位置(一般在主控室),以保证信号畅通。5其它辅助系统的接入5 1防火、防盗装置在没有考虑变电站图像监控时,防火、防盗装置也是作为无人值班变电站的必要条件提出的,它结合综合自动化输出2 个综合信号,存在的缺点是经常出现误报,由于综合信号无法得知什么区域发生火警和盗警,工作人员赶到现场,可能为时已晚。目前绝大多数厂家生产的火灾、防盗报警控制器不具备报警规约的输出功能,或只有一个开关量
17、接点输入,因此防火、防盗设备与图像监控的结合需要合作开发,火灾报警控制器须经消防产品质量认证,控制器可采用RS232标准接口与上31名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -青海电力第 29卷位机通讯。与防火、防盗设备相连,探测报警信号源有烟感探测器、热感红外线探测器、微波物体移动感知器、开关、玻璃破碎感知器等。无人值班变电站大多采用前2种探测器。若条件较好,可采用多种探测器相结合的方式。为减少单一探测原理装置易产生的误报,可将红外、微波、超声等探测方法组合成双鉴式,即基于2种原理的复合式报警器。5 2 变电站照明系统图像监控装置启动变电站照明有2种方案:1)摄像
18、机上安装射灯,可随摄像机的转动而转动,远方控制,灵活性高,但亮度范围有所限制;2)启动变电站的照明电源,当有警情或远方控制时,可开启变电站相应位置的灯光,亮度范围广、效果好。5 3 通讯协议通讯 协议 对变 电站 的技术、通 讯接 入以 及M IS联网都有影响,一旦主站方案选定后,再采用另一厂家的产品,很难兼容和接入,对系统的图像质量也有影响。如果有多个监控中心,虽然不同监控中心各自可采用不同的系统,但要联入M IS网,将会互相冲突。因此在考虑安装图像监控系统时,须制定一个总体的方案。6 图像监控系统的发展方向前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是图像监控系统公认的发展方向,而数字化
19、是网络化的前提,网络化又是系统集成化的基础。所以,图像监控发展的最大2个特点就是数字化和网络化。6 1 数字化数字化是21世纪的特征,是以信息技术为核心的电子技术发展的必然。图像监控系统的数字化,是系 统中信息流(包括视 频、音频、控制等)从 模 拟 状态 转 为 数 字 状态,这 将 打 破?经典闭路电视系统以摄像机成像技术为中心#的结构,从根本上改变图像监控系统信息采集、数据处理、传输、系统控制等方式和结构形式。信息流数字化、编码压缩、开放式协议,使图像监控系统与安防系统中其它各子系统间实现无缝连接,并在统一操作平台上实现管理和控制,这是系统集成化的含义。6 2网络化图像监控系统的网络化意
20、味着系统结构由集总式向集散式系统过渡。集散式系统采用多层分级的结构形式,具有微内核技术,实时多任务、多用户、分布式操作系统,以实现抢先任务调度算法的快速响应。组成集散式监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计,系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化,系统运行互为热备份,容错可靠等功能。系统网络化可使整个网络系统硬件和软件资源共享及任务和负载共享。7结语变电站视频监控系统解决了变电站现场的可视化及环境监控问题,是对?四 遥#功 能的补充,为实现无人值班变电站提供了可靠保证。参考文献:?1%孔 俊 宝数 字 会 议 电 视 系 统?J%电 视 技 术,1998(6):7-12?2%JohnEnck&M el Beckman 局域及广域 互联网络设计基础?M%电子工业出版社?3%钟玉琢,王琪,赵 黎,杨 小 勤运动 图 像压 缩编码国际标准及MPEG的新进展?M%北京:清华大学出版社,2002?4%黄孝建,门爱东,杨波数字图像通信?M%北京:人民邮电出版社,1998利用先进技术,推进现代化管理32名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -