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1、智能变电站监控系统解决方案 目 录第1章 概述91.1 项目背景91.2 现状分析91.3 设计目标101.4 设计原则111.5 设计标准13第2章 系统总体设计152.1 设计思路152.2 系统架构162.3 系统组成172.3.1 前端系统172.3.2 传输网络172.3.3 平台182.4 功能设计182.5 系统特点202.5.1 符合电网技术规范202.5.2 采用应用整合技术222.5.3 采用高清监控技术232.5.4 采用智能分析技术242.5.5 采用热备冗余技术252.5.6 采用电力专用平台软件26第3章 前端系统设计273.1 前端概述273.2 通信控制器273
2、.2.1 接口概述273.2.2 设备概述283.2.3 主要功能293.3 视频监控系统303.3.1 监控点分布313.3.2 摄像机选型363.3.3 监控点部署373.3.4 监控点配套383.3.5 视频处理单元383.3.6 智能视频分析403.4 音频系统443.4.1 监听子系统443.4.2 广播子系统443.4.3 语音对讲子系统443.5 动环监控系统443.5.1 动环监控报警主机443.5.2 环境监测子系统453.5.3 入侵报警子系统483.5.4 火灾报警子系统523.5.5 门禁子系统533.5.6 智能控制子系统563.5.7 SF6泄漏报警子系统583.6
3、 传输系统593.6.1 网络交换机593.6.2 网络光端机603.7 站端客户端613.8 站端保障系统623.8.1 防雷623.8.2 抗干扰633.8.3 供电电源633.8.4 组屏与布线64第4章 传输网络设计654.1 E1专线方式654.2 以太网方式664.3 3G拨号方式66第5章 平台设计685.1 地区级平台685.2 省级平台685.3 硬件设备组成695.3.1 服务器695.3.2 客户端715.3.3 存储设备725.3.4 解码设备735.3.5 大屏显示设备735.3.6 主干网交换机755.3.7 防火墙765.3.8 时间同步装置785.3.9 短信报
4、警模块79第6章 平台软件设计806.1 平台架构806.1.1 基础开发平台816.1.2 平台服务816.1.3 业务逻辑子系统816.1.4 应用系统816.1.5 Web Service接口816.2 平台特点816.3 平台运行环境826.3.1 操作系统826.3.2 数据库826.3.3 双机切换软件826.4 平台模块826.4.1 中心管理模块836.4.2 存储管理模块846.4.3 存储模块846.4.4 流媒体模块846.4.5 报警模块846.4.6 网管模块846.4.7 云台代理模块856.4.8 客户端856.4.9 电视墙模块866.4.10 设备接入模块86
5、6.4.11 智能分析模块866.4.12 平台级联模块876.5 平台基本功能876.5.1 视频监控876.5.2 录像管理886.5.3 存储管理886.5.4 数据转发896.5.5 语音功能896.5.6 远程控制896.5.7 报警管理906.5.8 电子地图906.5.9 权限管理916.5.10 安全管理916.5.11 系统管理916.5.12 报表管理936.5.13 Web配置及监控936.6 平台扩展功能936.6.1 环境监控936.6.2 门禁管理946.6.3 大屏控制946.6.4 视频分析及智能后检索946.6.5 与调度自动化系统联动956.7 平台性能参数
6、95图 表图表 1 变电站综合监控系统拓扑图17图表 2前端系统拓扑图27图表 3 500KV变电站典型平面图32图表 4 220KV变电站典型平面图34图表 5 110KV变电站典型平面图36图表 6 地区级平台典型配置图68图表 7 省级平台典型配置图69图表 8 电力行业平台软件架构层次图80图表 9多域平台互联示意图83第1章 概述1.1 项目背景电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。其中变电站是电力系统的核心环节，担负着所在区域的高低压变换及供电任务。变电站具有数目巨大，地域分布广且很多地处人烟稀少区域的特点，给维护管理带来了诸多不便。随着电力系统管
7、理体制的深化改革，变电站自动化技术的不断进步，无人值班或值守模式已在电力系统得到大力推广。除了原有的变电站综合自动化系统（SCADA系统）“四遥（遥控、遥信、遥测、遥调）”功能外，无人值班或值守初期还引入了必要且不可替代的第五遥“遥视”。通过视频监控系统，监控中心可对各变电站进行远程视频监控，以便及时、直接地了解现场情况。生产管理固然非常重要，安全工作（防盗、防火等）也不容忽视，针对变电站的盗窃案件历来就有发生，由站内带电设备引发的火灾也屡见不鲜，所以在变电站投运前都会部署防盗防火系统。同时为了满足变电站现场运行和管理的需要，还会在站内分阶段、分批次部署环境监测、SF6泄漏报警、门禁、空调通风
8、、给排水等系统。目前国家电网公司的很多变电站都已逐步实现无人值班或值守，为电力部门节约了人力资源，提高了管理效率，提升了经济效益。随着智能电网建设的推进，智能变电站更成为了智能电网中一个不可缺少的重要组成部分。变电站的智能化全面升级，不仅需实现生产系统的全面升级，还需实现辅助系统的全面升级。如何最大限度的挖掘现有辅助系统的潜力、最大程度的节约成本、提高效率系统，都是变电站智能化过程中急待解决的问题。1.2 现状分析变电站智能化全面升级，对于变电站辅助系统提出了全新的要求，各地供电局纷纷着手辅助系统智能化改造。对于变电站综合监控系统的建设，我们需要有全局观，在“大集控”思想的指导下去考虑问题。根
9、据我们参与国家电网公司项目的经验，变电站辅助系统的现状如下：1) 由于视频监控系统在不同的建设时期选用了不同的技术和不同厂家的产品，导致了标准不统一、技术路线不一致。目前国家电网公司正在大力建设坚强的智能电网，对视频监控系统提出了新的要求，因此实现统一监控、统一存储、分级控制、分域管理，使不同的视频监视系统能够互联互通，满足视频监控系统全局化、整体化的发展需求已成为亟待解决的问题。为了规范视频监控系统建设，国家电网公司发布了电网视频监控系统及接口，以后新建的系统都会参照该标准执行。2) 传统的视频监控以“被动监控”为主，需要值班人员时刻监控，但显然不现实，大多数时间只适用于案件追溯的视频查阅；
10、随着视频移动侦测技术的应用，实现了局部智能化，但无法避免误报的现象，给值班人员“狼来了”的错觉。3) 现阶段的视频监控系统主要用于变电站防入侵和设备工作状态及运行环境的监控，作为辅助系统并没有和生产管理紧密联系；随着国家电网公司的发展趋势，视频监控系统作为可视化电网中的一个重要组成部分，将与生产紧密结合，从而实现可视化生产管理，视频监控系统除了与变电站SCADA系统实现联动外，还需提供数据接口供生产管理系统、应急指挥系统访问。4) 变电站除了视频监控系统外，还部署有环境监测、入侵报警、火灾报警、门禁、SF6泄漏报警、照明、采暖通风、给排水等辅助系统，之前这些子系统大多独立运行，很难做到多系统的
11、智能关联、应用集成，随着技术规范出台，系统的整合已成必然。5) 部分变电站的入侵报警系统、火灾报警系统通过开关量方式与视频监控系统进行关联，而报警主机输出的开关量有限，当系统发生报警时，只能显示防区信息，而无法精确到具体点位（比如某个烟感），通过协议方式接入第三方辅助系统。1.3 设计目标变电站作为电力系统中的重要一环，稳定运行的重要性不言而喻。利用电力综合数据网，建立覆盖全省变电站的综合监控系统，以视频监控为核心，推动可视化生产管理，是提高安全生产管理水平的一项重大举措。针对各地供电局的系统现状，我们将采用iVMS-8800电力平台视频及环境监控软件，建立一套适应变电站安全生产的现代化综合监
12、控系统，对前端的运行、业务、设备等进行管理，并满足上级平台集中管理、分层查看、分级监督的需求，主要实现以下目标：1) 对新建前端实现设备标准化，对已建前端实现技术改造，使前端系统都能按照国家电网公司电网视频监控系统及接口实现全省联网监控；2) 平台可以集中监控管理所辖变电站的视频监控系统；3) 前端采用智能视频设备，变“被动监控”为“主动监控”；4) 平台可以集中监控所辖变电站的环境监测、入侵报警、火灾报警、门禁、照明、空调通风、给排水、SF6泄漏报警等辅助子系统；5) 前端各辅助系统间可实现智能联动，当某区域发生报警时启动相应预案；6) 前端视频监控系统可与SCADA系统单向通信，当进行倒闸
13、操作或发生故障时，SCADA发送报警信号给视频监控系统，从而启动相应预案；7) 对进出变电站大门的人员、车辆进行管理，对进出变电站内各功能室的人员进行管理；8) 各级应急指挥平台通过Web客户访问方式分别接入各级平台，其权限由本级平台授权。1.4 设计原则随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。变电站综合监控系统，必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需要，从而保护投资。同时本方案以满足实际应用为出发点，设计时主要遵循以下原则：l 可靠性系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。本方案从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都
14、将持续秉承系统可靠性原则，均采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力。前端可采用双机热备方式，平台可采用双网双备方式。同时系统的使用不能影响站内被监控电气设备的正常运行。l 兼容性国家电网公司制定了技术规范，为了规范系统建设，以后的新建系统都会参照执行。但原有前端系统已投入使用，且未达到使用年限，大规模更换并不现实。本方案需要充分考虑对原系统的利旧，保护原有投资，最大程度地降低系统造价和安装成本。l 先进性在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，包括先进的传输技术、图像编码压缩技术、视频智能分析技术、存
15、储技术、控制技术，另一方面使系统具有强大的发展潜力，设备选型与技术发展相吻合，能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。l 扩展性系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准（国家电网公司技术规范），确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它系统的连接；在设计和设备选型时，科学预测未来扩容需求，进行余量设计，设备采用模块化结构，便于系统扩容、升级。系统加入新建变电站时，只需配置前端系统设备、建立和上级调度的连接，在管理平台做相应配置即可，软硬件无须做大的改动。l 易管理性、易维护性系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护，人机对话界面清晰、简洁
16、、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置；采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。l 安全性综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。在前端采用完善的安全措施以保障前端设备的物理安全和应用安全，在前端与监控中心之间必须保障通信安全，采取可靠手段杜绝对前端设备的非法访问、入侵或攻击行为。数据采取前端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式，对数据的访问采用严格的用户权限控制，并做好异常快速应急响应和日志记录。1.5 设计标准1) 电力系统设计方面：l 电网视频监控系统及接口（国家电网公司）l 智能变电站技术导则（Q
17、/GDW383-2009）l 变电站智能化改造技术规范（Q/GDWZ414-2010）l 循环式远动规约（DL 451-91）l 电力系统实时数据通信应用层协议（DL 476-92）l 远动终端设备（GB/T13729-2002）l 变电站通信网络和系统（DL/T860）2) 安防视频监控系统设计方面：l 中华人民共和国公安部行业标准（GA70-94）l 视频安防监控系统技术要求（GA/T367-2001）l 民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB50198-94)l 工业电视系统工程设计规范（GBJ115-87）l 入侵报警子系统通用图形符号（GA/T75-2000）l 建筑及建筑群综合布线
18、工程设计规范 （GB/T50311-2000）l 电线电缆识别标志方法（GB/T6995）l 全介质自承式光缆（YD/T 980-1998）l 建筑设计防火规范（GBJ16-87）l 入侵探测器通用技术条件（GB10408.1-89）l 防盗报警控制器通用技术条件（GB12663-90）l 报警图像信号有线传输装置（GB/T16677-1996）3) 视频监控图像质量方面：l 电视视频通道测试方法（GB3659-83）l 彩色电视图像质量主观评价方法（GB7401-1987）4) 视频系统网络设计方面：l 信息技术开放系统互连网络层安全协议（GB/T 17963）l 计算机信息系统安全（GA
19、216.11999）l 计算机软件开发规范（GB8566-88）5) 视频系统工程建设方面：l 智能建筑设计标准（GBT503142000）l 入侵报警工程程序与要求（GA/T75-94）l 入侵报警子系统验收规则(GA308-2001)l 入侵报警工程技术规范(GB 50348-2004)l 电子计算机机房设计规范(GB50174-93）l 建筑物防雷设计规范(GB50057-94)l 建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)l 入侵报警子系统雷电浪涌防护技术要求(GA/T670-2006)l 民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)第2章 系统总体设计2.1 设计思路
20、变电站综合监控系统是集硬件、软件、网络于一体的大型联网监控系统，以电力行业平台软件iVMS-8800为核心，在调度中心及集控站实现对前端变电站的全方位管理。为了实现全省的联网监控，我们严格遵守国家电网公司的电网视频监控系统及接口，开发了专用的通信控制器及平台级联模块。随着视频监控进入高清时代，模拟摄像机已无法满足智能变电站的需求，高清摄像机的应用不但满足了细节监控（设备状态、表盘刻度）的需求，还为设备的智能状态分析提供了精确的视频源。采用智能分析设备对各种行为进行分析并执行各种预案，变“被动监控”为“主动监控”。智能分析设备除了能进行行为分析外，还具有车牌识别功能，对进出变电站的车辆进行管理。
21、变电站内部分精密设备（继保设备、通信设备等）对运行环境有较高的要求，为确保环境量恒定在一定范围内，需要部署环境监测系统进行实时监测。对于设备运行环境，主要有温湿度、渗漏水情况的监测。传统环境监测设备通常采用有线方式接入，随着物联网技术的发展，无线传感器技术的应用引领智能变电站进入了物联网时代。在计算机技术和网络通信技术不断发展的今天，系统的整合是发展的必然。综合监控系统作为一种重要的现代化监测、控制、管理手段，以视频监控系统为核心，同时把环境监测、入侵报警、消防报警、门禁等系统整合进来，并把各系统有限关联起来配置成预案，增加系统的高效性，实现大集控的目的。综合监控系统不能仅满足于辅助管理，还需
22、为生产调度提供支持，视频监控系统可与变电站SCADA系统实现智能联动，实现变电站运行调度可视化管理，充分体现资源的共享性，而无需额外建设投资。作为智能电网的保障，各类基础通信设施被大规模建设，基于SDH、MSTP、EPON、3G等传输方式的电力通信网逐步完善，为远程联网管理奠定了通道基础，也为高清监控提供了带宽保障。变电站综合监控系统的数据需进入电力MIS网，除了调度中心，还可供生技部、安监部、保卫部等相关职能部门的用户调用，有效利用带宽资源，避免重复建设。用户可通过C/S、B/S方式模式对现场进行监控，C/S方式功能强大，需要安装软件；B/S方式操作方便，直接采用浏览器访问。平台软件按照业务
23、需求对监控资源进行逻辑划分，按照用户等级进行授权，并根据不同授权获得相应信息。调度中心、MIS用户可远程对现场进行实时监控，从而掌握现场情况，便于及时发现情况，大大减轻工作人员的工作量。授权用户可随时对所有视频录像进行检索、回放和下载，按需对变电站进行门禁、照明、采暖通风、给排水的远程控制，防火、防盗的布防/撤防，并能制定计划任务、巡检预案。2.2 系统架构根据电网公司的组织架构，变电站综合监控系统为分层、分区的分布，变电站综合监控系统主要由省级平台、地区级平台和前端系统三部分构成，配合传输网络组成一个完整的多级联网系统。为完成全省变电站综合监控系统联网监控的任务，首先需实现下图蓝色框图部份中
24、地区局的联网监控，对已建前端系统实现接入。同时在省公司部署省级平台，省级平台与地区级平台间通过通信服务器进行级联，实现省级平台对全省变电站的监控管理，如下图红色框图部分。平台除了完成对所辖前端系统的监控外，还需与其他业务系统进行系统对接，使综合监控系统满足电力生产的高级应用。图表 1 变电站综合监控系统拓扑图2.3 系统组成变电站综合监控系统由前端系统、传输网络、平台这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。2.3.1 前端系统前端系统对站内的视频监控、环境监测、入侵报警、火灾报警、门禁、照明、给排水和空调通风系统进行了整合，主要负责对变电站视音频、环境量、开关报警量等信息进行采集、编码、存储及上传
25、，并根据制定的规则进行自动化联动。2.3.2 传输网络变电站视频监控系统的网络承载于传输网络电力综合数据网，用于前端与平台、平台之间的通信。为保障平台的网络安全，平台与前端系统之间的网络通信应采用VLAN方式与其他业务隔离。平台及MIS网职能部门用户可以对前端系统进行监控，实时了解前端变电站的运行情况；前端系统的视音频、报警信息可上传至平台并进入MIS网，供平台及MIS网用户查看调用。2.3.3 平台平台分省级平台和地区级平台，各级平台的构架、功能基本一致。1) 地区级平台地区级平台可管理地区下属变电站的所有设备，接收由所辖变电站上报的环境、告警等信息，满足地区级平台用户视频、环境信息查看、变
26、电站设备控制的需求，同时也提供相关的视频、环境等信息给省级平台。2) 省级平台省级平台可管理全省变电站的所有设备，接收由所辖地区级平台上报的设备和环境信息，满足省级平台用户视频、环境信息查看、变电站设备控制的需求。2.4 功能设计变电站智能辅助系统除满足原有基本功能外，被赋予了许多新的要求，应具备如下功能：1) 实时视频监控通过客户端和浏览器可以实时掌握变电站现场的一切情况，对所辖区域的任一摄像机进行控制，实现遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦，并对摄像机的预置位和巡航进行设置控制应具有唯一性和权限性，同一时间只允许一个高权限用户操作。2) 智能视频分析通过智能视频设备，支持穿越警戒面
27、检测、进入离开入侵区域检测、物体快速移动检测、物品拿取放置检测、停车检测、徘徊检测、人物聚集检测等应用。针对监视目标进行实时检测并按照用户设置的预案触发报警，发生入侵行为后，系统能对非法目标实现移动跟踪。除了行为分析外，系统还可通过智能车牌识别功能对变电站的来访车辆进行识别，已登记车辆自动开启门禁放行，未登记车辆联动报警并抓拍记录。3) 环境数据监测变电站的稳定运行离不开站内一次、二次设备的安全运行，自然条件等因素影响着设备的安全运行，高温、雷雨、冰雪、台风天气设备的事故发生率特别高，同时设备周边的环境状况也能反映设备的运行状况。监控人员为全面地掌握变电站的运行状况，需实时对温度、湿度、水浸等
28、环境信息进行采集、处理和上传，生成曲线和报表，方便实时监控、历史查询、统计分析。4) 第三方系统整合变电站在建设时及投运后，会陆续部署一些系统，比如入侵报警、消防报警、门禁等系统，这些系统大都独立运行，给管理维护带来了不便。为了实现智能化控制，需对照明、采暖通风、给排水等系统进行改造后接入。第三方系统整合至变电站智能辅助系统，可实现远程控制功能，并制定联动预案，可以有效提高系统高效性，实现大集控、智能化。5) 预案系统通过现场设备和平台软件对各子系统进行关联，制定联动预案：当周界防御或消防报警设备被触发时，有预置功能的摄像机还能自动转到预置点，按需设置联动录像功能；预设的报警能弹出窗口，并配合
29、电子地图显示；当温湿度超标时，应能自动开启采暖通风系统。除了系统联动预案外，还支持变电站可视化巡检预案。传统巡检采用人工巡检、手工纸质记录的方式，部分可能会采用打卡记录的方式，但巡检质量及到位率无法保证。可视化巡检功能，按人工巡检的路线，把沿途多个监控点的多个预置位添加进预案，可保证巡检质量及到位率，一旦发现问题可截图并标注问题，发送给相关检修部门。6) 资源共享条件允许的话，可以与SCADA系统进行互联，倒闸操作时可以联动相应位置的摄像机，对整个过程进行全程管控。同时信息一体化平台可以调用变电站智能辅助系统的数据，为可视化、智能化运行调度提供保障。7) 语音功能客户端主要有语音对讲和语音广播
30、功能：通过语音对讲，上级管理部门和变电站工作人员可以进行沟通；通过语音广播，工作人员可对现场工作进行指导，对非法闯入人员进行警告。8) 电子地图支持JPEG、BMP格式位图的导入和显示，可导入变电站的平面图，在平面图上添加关联设备，并在电子地图上实现远程设备控制，报警图标闪烁等功能；也可导入变电站的一次图，并在一次图上添加监控点位，使监控更符合工作人员的习惯。9) 录像回放对监控视频进行实时存储，记录告警前后的现场情况，记录变电站内倒闸操作、事故检修过程；通过网络调用回放录像，提供事故发生时的资料，为事故分析和事故处理提供帮助，并为事故处理和标准化作业教学提供宝贵的资料。10) 远程配置维护系
31、统提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，实现校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能，提高的设备维护效率。11) B/S方式访问MIS用户通过B/S（Brower/Server）方式访问系统，B/S方式采用标准的HTTP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在电力系统现有网络中。通过标准的IE浏览器，相关负责人和管理人员可根据不同的权限对系统进行配置及监控，操作界面全部为中文可视化界面，使用非常方便。2.5 系统特点2.5.1 符合电网技术规范1) 通信控制器的协议转换为实现视频监控系统的标准化，设备需严格遵守电网技术规范，但对于标准制定前的前端系统，
32、全部替换电网变电站的DVR，工程浩大，且这些DVR大多还能正常运行，逐年逐步更换老旧DVR是个稳健可靠的方式。按照国网公司的技术规范，我们针对性的开发了通信控制器，满足B接口协议。对于部分站端的通信控制器，还可按需扩充A接口协议。通过海康威视通信控制器的协议转换，可以把电网前端设备协议解析成私有协议，只需发送控制信令给通信控制器即可实现对视频设备（如DVR、IPC等）及其他设备的控制，在最大程度保持前端原有状态、保护原有投资的情况下，实现前端系统的改造接入。对于前端视频设备，可能会采用国外品牌的网络摄像机，但国外品牌的可定制性不佳。这些国外产品可通过接入通信控制器实现平台预览和视频转存H-DV
33、R（混合型网络硬盘录像机，支持模拟摄像机、网络摄像机的接入，如海康威视的DS-9000系列）、NVR。但在海康威视通信控制器对原有设备的接入过程中，需设备供应商配合提供以下内容：正式版的设备SDK开发包和解码库；测试使用的Demo程序。通过通信控制器对设备SDK的接入，完成协议转换、功能完美呈现。SDK接口对接设备是业界主流的接入方式，此方法不但比较成熟，而且经济便捷。SDK开发包组成：l 监控操作：图像预览、文件回放和下载、云台控制、布防/撤防、语音对讲、日志管理等功能。 l 设备管理操作：远程升级、远程重启/关闭、格式化硬盘（存储卡）、参数配置（系统配置、通道配置、串口配置、报警配置、客户
34、配置）等功能。SDK可支持的功能：l 远程实时预览、抓图、录像；l 远程PTZ控制；l 远程回放与下载；l 报警的网络联动；l 远程设置、维护及核心软件升级；l 远程状态查询显示；l 实时性与流畅性的调整。2) 专用平台级联模块全省变电站视频监控系统联网项目，如果没有统一的通信协议，会给级联过程带来诸多不便。针对上述情况，电网公司专门制定了技术规范，对通信接口作了定义，采用A接口协议通信，实现联网过程中的控制命令和视频数据的传输和转换。我们海康威视根据A接口协议针对性的开发了专用平台级联模块，只需部署在服务器上，即可实现平台级联。2.5.2 采用应用整合技术变电站的视频监控、环境监测、入侵报警
35、、火灾报警、门禁等子系统，大多各自独立运行，通过不同通道上传数据，甚至每套系统都配有独立的管理人员，很难做到多系统的综合监控、集中管理，无形中降低了系统的高效性，增加了系统的管理成本。本方案采用了海康威视DS-9016HF-S系列多功能混合DVR+动环监控报警主机的方式。DS-9016HF-S兼容模拟摄像机和网络摄像机，充分利用现有模拟摄像机，保护已有投资；动环监控报警主机集成了各种报警、控制协议，可采集模拟量信号、串口信号、开关量信号，支持其他子系统的可靠接入，可以对环境监测、入侵报警、门禁、消防等子系统进行集成。该方案可以灵活应用，当变电站内已有视频监控系统时，可单独部署动环监控主机，减少
36、资源浪费。同时还提高了系统的稳定性，任意一个设备（DVR、动环监控报警主机）发生故障，都不影响整体系统的运行系统集成改变了各系统独立运行的局面，满足了电力系统用户“减员增效”的需求。该技术不单是对各独立系统功能的简单叠加，而是对各功能进行了整合优化，并进行了智能关联。用户可以根据需要对各功能进行关联，满足规则后可以触发相应功能。2.5.3 采用高清监控技术现有的视频监控系统，主要功能是记录事件的经过，在更多关键细节上做的还不够。随着视频监控技术的高速发展，用户对于视频监控产品的要求也在不断提高，“让我们看得更清楚”是许多用户提出的一个非常迫切的需求。在视频监控产品经历了模拟时代、数字时代、网络
37、时代的发展后，现在已经逐步走入了高清时代，高清监控已成为未来安防行业主要发展技术之一。关于“高清”的定义，最早来源于数字电视领域，美国电影电视工程师协会提出了高清电视（HDTV）标准，分辨率需达到720p以上。安防行业内部对于高清没有成文的标准，模拟摄像机超过480线就宣称为高清，经数字编码后分辨率可以达到D1或4CIF；当网络摄像机出现后，分辨率满足720p才能称为高清。完整的高清方案需要前端、平台、传输、存储、浏览、显示等各环节都满足高清标准。通过下图可以看到CIF、4CIF、720P、UXGA的分辨率比较，可以清楚看到高清摄像机（720P、UXGA）的分辨率远大于标清摄像机（4CIF），
38、分辨率的不同带来了清晰度的差异。下图为高清摄像机的显示效果，可以清晰的显示设备表盘读数。海康威视网络高清摄像机的使用（如DS-2DF1-672）可以大大提升综合监控系统的应用价值。通过上面的图例，高清视频监控相比标清视频监控具有明显的技术和应用优势：l 图像清晰度更高，在变电站的一些重要监控点（重要仪表的监视），应采用高清摄像机可以获取高清晰度的监控画面，能更清楚地呈现仪表读数。l 高清监控技术的采用，使场景覆盖范围更广，减少单位面积监控点的数量，可以提高监控效能，减少设备投资。l 使细节更清晰，大大提高智能视频分析的精度，有利于图像识别和智能视频分析的应用。随着电力系统变电站无人值班或值守模
39、式的推广，用户对高清监控提出了迫切的需求，如在变电站内看清被监控设备的细节（油位、温度计）是很重要的。2.5.4 采用智能分析技术上级平台管理着所辖变电站成百上千个监控点，单凭平台十几个电视屏和几个值班人员，是难以兼顾的。传统DVR的主要作用是事后调查回放，往往都是事故发生后，才去查阅相应的视频，仅仅作为案件的回顾。而不能防患于未然，在事件发生时就及时发现并进行控制，从而减少误操作，预防人身伤亡事故。由于变电站监控点位多、视频信息量大、无效视频信息多，通过智能视频分析过滤功能可减少无用视频信息，将大量无用信息过滤在前端，制定分析策略后将有价值的视频信息提取并存放到上级平台。早期的视频移动探测技
40、术（VMD）并不是真正意义上的智能视频分析技术，仅仅具备移动探测功能，在目标跟踪、分类、识别等方面功能较弱，还会产生大量误报。由于VMD技术的缺陷，就产生了基于背景建模和目标追踪技术的智能视频分析（IVS）技术， 这里的IVS技术是个泛指以示与VMD技术的区别。智能视频监控系统，与传统的监控系统相比，具有更优的有效性和持久性。海康威视iDS-6502HF(/B)智能视频服务器可以对多种行为进行视频分析，它能够识别不同的运动物体，能够实现全天候工作，大大减轻平台值班人员的工作强度，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，提高报警处理的及时性，从而能够更加有效的协
41、助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。车牌识别系统的白名单功能，可以有效杜绝无关车辆进入变电站。通常情况下，只有巡检车辆会周期性进出变电站；当事故情况下，检修车辆才会进入变电站。只需对这些工作车辆的牌照进行登记，输入系统白名单，当车辆访问变电站时，系统能进行自动识别放行，同时抓图存档，为以后追溯提供依据。2.5.5 采用热备冗余技术1) 通信控制器双机热备对于电网公司来说，部分枢纽变电站的稳定运行关系到整个地区电网，需对这些变电站的现场情况进行实时视频监控。而前端系统需依靠通信控制器实现协议转换，鉴于通信控制器的重要性，部分核心变电站可通过双机热备来确保前端系统的稳定运行，实现方
42、式如平台的服务器双机热备。在前端局域网中，主备通信控制器都有独立的对内IP（比如192.168.1.2、192.168.1.3），对内IP可实现双机定期互相备份数据。同时每个设备可配置多个IP，主备通信控制器都配置统一对外IP出口（比如192.168.1.4），对外IP只会在工作通信控制器中生效。2) 平台双网双备随着视频监控系统和电力生产管理紧密结合，为保障前端系统的监控质量，平台需具备完善的机房基础保障和先进的网络设备、丰富的网络带宽和光纤资源；为保障平台的稳定运行，平台的网络采取双网配置，所有设备都冗余配置在两个不同的网络中。同时平台的重要功能，平台的稳定运行可通过服务器集群方式来保障，
43、双机热备就是集群方式的典型应用。双机热备采用两台软硬件配置完全一样的服务器，当一台服务器出现故障的时候，另外一台服务器接替其工作，保证系统的稳定工作。海康威视iVMS-8800的服务模块可以分布式部署、独立运行，各功能服务器以应用集群方式冗余配置，具备在线扩充能力。热备服务器在部署双机切换软件后，均支持自动和手动方式下的无扰动切换，具备应用服务的相互接管能力。在正常运作情形下，服务器之间通过“心跳侦测”机制检测对方是否正常工作。一旦工作服务器发生故障，软件通过严谨的判断与分析，确认服务器出错之后，才完全启动备用服务器接管工作。在正常服务器代替故障服务器工作后，故障服务器可离线进行修复工作。在故
44、障服务器修复后，透过心跳通讯线与原正常服务器连线，自动切换回完成修复的服务器。为确保“心跳侦测”的正确性，防止错误的判断，可设定安全侦测时间（包括侦测时间间隔、侦测次数）以调整安全系数，通过以太网口和串口双重侦测机制，也可最大程度避免的误报。为确保双机切换过程中数据的同步性，平台选用的数据库需具备数据同步功能。2.5.6 采用电力专用平台软件电力系统由于前端变电站数量庞大，一般都分布在多个地域，综合监控技术的采用又增加了数据处理量，单级系统的部署已不能满足要求，需采用多服务器分布部署甚至多级级联的方式来实现。海康威视电力专用平台软件iVMS-8800，是我们根据电力系统的行业特点开发而成。软件
45、可以支持超大规模的部署，能满足电力系统多级综合监控的应用需求。软件采用模块化构建方式，可应需裁剪；采用Web Service作为对外的服务接口协议，方便二次开发商集成；方便的增值业务集成；统一的平台内部协议；统一的部署和管理。第3章 前端系统设计3.1 前端概述前端系统主要由通信控制器、视频监控系统、音频系统、动环监控系统、网络设备、站端客户端等组成，实现对变电站现场视音频及各种环境信息采集、处理、监控等功能；前端系统仅向地区级平台提供一个IP 地址供访问。整个前端系统以通信控制器为核心，实现协议转换等功能。视频监控系统包括常规视频监控及智能视频分析。音频系统包括监听、广播及语音对讲。动环监控
46、系统以动环监控报警主机为核心，可对环境监测、入侵报警、火灾报警、智能控制、SF6泄漏报警等子系统进行接入。图表 2前端系统拓扑图3.2 通信控制器3.2.1 接口概述国家电网公司的电网视频监控系统及接口定义了AB两种接口类型。A接口：提供视频监控系统与不属于本系统的前端系统之间、视频监控系统之间、视频监控系统与其他业务系统之间的监控资源、用户信息、管理信息、音视频数据、告警信息等的传送。B接口：提供视频监控平台与属于该平台的前端系统之间的音视频数据、告警信息、状态信息、同步信息、控制信息、管理信息等的传送。正常情况下，变电站内设备只需满足B接口，即可实现与地区级平台的通信；但对于某些地区电网枢纽变电站来说，需同时满足AB接口，以便同时与地区级平台、省级平台通信。3.2.2 设备概述随着智能变电站的推广，前端系统不仅仅是视频监控系统，还需要接入其他在线监测系统，实现前端辅助系统的综合监控。通信控制器所起的作用将至关重要，除了上文提及的协议转换、双机热备功能外，还能实现统一管理前端设备、接入其他在线监测系统、流转发及流控制、前端预案等功能。尤其是第三方系统的接入，由于变电站辅助系统众多，对于辅助系统电网公司目前还没有统一的通信协议，后期的接入过程中开发量较大。CPU指令集从主流的体系结构上分为精简指令集(RISC)和复杂指令集