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電力行業監控方案
變電站數字網絡視頻監控系統方案
時間:2011-09-26 13:49來源:未知點擊次數[field:click/]次

一、項目概述
       隨著我國電力生產和技術以及電網的不斷發展,涌現出越來越多的無人值守變電站,主要依靠電力綜合自動化對各無人值守變電站進行管理。為了適應電力綜合自動化的發展,更加全面直觀、及時、真實地了解遠方無人值守變電站現場的實際情況,加強對無人值守變電站的監視,就需要建立一套完整的網絡視頻監控系統,對各變電站全站現場進行監視,視頻監控系統將變電站的各個監視點,如主控制室全貌,設備情況、斷路器、隔離刀閘現場實際狀態等,通過遠程圖像監控系統傳輸到地方調度中心,以彌補變電站取消值班人員而直觀性不強的弱點,同時加強了對變電站的安全、保衛、火警監視,提高了變電站安全運行水平。
本項目為某供電局的網絡視頻監控系統,供電局下設9個變電站,均為無人值守,每個變電站需要實時監看控制室、電抗室、電容器室以及主變壓器、500KV高抗、35KV低抗和隔離開關、接地刀閘的合分狀態等;另外在變電站的周界、控制室等安裝報警系統,可以將報警信號接入到網絡視頻監控平臺,實現報警聯動功能。各個變電站到供電局都有專用的光纖網絡,可以通過光纖網絡將視頻及報警信號傳回到供電局的網絡視頻監控中心。
二、設計思路
      電力是國民經濟的命脈,隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高,保證供電系統的安全運行是電力管理部門的首要任務,本項目需要在供電局看到各個變電站的實時圖像,即實現無人值守變電站的“遙視”功能。其設計思路就是在各個變電站的適當位置安裝凱威系列的高清攝像機,將現場采集到的實時圖像接入到凱威網絡視頻編碼器,再通過原有的光纖網絡將視頻信號傳回到供電局,接入網絡視頻綜合管理平臺,實現遠程監看、遠程錄像、遠程回放、遠程控制、遠程配置管理、遠程接收前端主機的報警信息和報警圖像和對講等功能。
三、設計方案
      為了盡快建立一套集防、控、管于一體的現代化變電站安防監控系統,加強電力部門管理和決策的科學性,提高工作效率,保證無人值守的變電站安全運營,為管理人員對臨時突發事件提供科學的決策依據,特針對此項目需求,作出一套完整的網絡視頻監控管理方案。
     本套方案是基于凱威的網絡視頻綜合管理平臺,利用現有的電力網絡資源而設計的一套網絡視頻管理系統,它主要分為視頻采集、編碼傳輸、網絡視頻集中管理和報警聯動四個部分。
     3.1、視頻采集部分:
      視頻采集部分就是指安裝在前段的凱威高清攝像機,他們安裝在各個變電站的適當位置,可以采集現場的實時畫面,主要監看控制室、電抗室、電容器室以及主變壓器、500KV高抗、35KV低抗和隔離開關、接地刀閘的合分狀態等,根據各現場的實際情況,選擇不同的攝像機,以達到最理想的監看效果。
      根據各個變電站的實際情況,我們設計每個變電站安裝8個攝像機,包括凱威的紅外半球攝像機、紅外槍機和紅外高速球機。其中在控制室、電抗室、電容器等室內位置,安裝凱威的紅外半球攝像機,650線高清,配4mm鏡頭,可以看清室內的整體情況;吸頂安裝,美觀大方;自帶15米紅外燈,白天為彩色,晚上自動轉為黑白,同時啟動紅外燈進行補光,可以實現24小時實時監控;紅外燈采用聚光燈和散光燈混合應用,實現了紅外燈的照射距離和角度的互補,補光效果更好。
      在室外安裝凱威的紅外一體攝像機或紅外高速球機,主變壓器、隔離開關、接地刀閘等位置,這兩款設備都自帶紅外等,晚上自動啟動,給攝像機進行補光,從而達到24小時監控的目的;IP等級為66,防塵、防水,可以直接用于室外安裝;通過遠程可以控制球機的上下左右以及鏡頭的變倍等,便于進行追蹤或看清遠處的物體等。
      所有的攝像機輸出的均為模擬信號,需接入網絡視頻編碼器轉為數字信號,進行網絡視頻遠程傳輸。
3.2、編碼傳輸部分:
      編碼傳輸部分也就是視頻信號由模擬轉為數字,通過網絡傳輸到網絡監控中心的部分,在此項目中,由于變電站的電壓比較高,電磁干擾比較大,因此要盡量少的用視頻線纜傳輸。在模擬攝像機旁邊放置一臺凱威的單路網絡視頻編碼器,將攝像機輸出的模擬視頻信號直接轉換為數字信號,通過局域網絡接入本站的交換機,再通過各站到供電局的光纖網絡接入到網絡監控中心的凱威網絡視頻綜合管理平臺。
      網絡視頻編碼器本身具有字符疊加功能,在攝像機將實時圖像接入到網絡編碼器的時候,編碼器便可以針對此路視頻的信息進行手動標注,并以字符疊加的方式,將帶有字符的畫面通過網絡傳回到網絡視頻綜合管理平臺,這樣在網絡監控中心所顯示的圖像,可同時顯示相應的必要信息,如變電站名稱,攝像機編號、通道名稱、日期及時間等字符,并可用簡體漢字顯示。
3.3、網絡視頻集中管理部分:
      網絡視頻集中管理軟件是整個系統的“心臟”和“大腦”,是實現整個系統功能的指揮中心。所有的網絡視頻信號機報警信號通過網絡接入到網絡監控中心,通過凱威的網絡視頻集中管理軟件納入到網絡管理平臺中,本套系統平臺主要包括以下幾個部分:
1)、認證服務器:
      認證服務器也就是資源管理數據庫服務器,它是整個視頻管理平臺的核心,主要包括其他各個服務器的登錄認證,各前端設備和用戶的接入認證等,有專門的一個配置管理中心程序進行配置管理,可以在同一臺機器上,也可以在其他機器上進行遠程配置管理。有了認證服務器,其優勢如下:
    (1)、網絡安全性提高
    外界通過平臺訪問設備,首先訪問的是認證服務器,只有通過認證服務器認為是合法用戶后,才能根據其相應權限轉到相應的流媒體服務器或設備。
    (2)、設備便于管理
      如果需要添加刪除前端網絡設備的話,只需要通過配置管理中心在認證服務器中添加或刪除就可以了,其他都不需要改動,各個用戶根據自己的權限,自然就可以看到或看不到新增加的設備。
    (3)、用戶便于管理
    如果想增加一個用戶,刪除一個用戶或者更改一個用戶的權限或密碼,只需要通過配置管理中心在認證服務器中直接更改就可以了,不會涉及到其他操作,即使原有用戶離職,本套系統還是非常安全。
2)、流媒體服務器
      流媒體服務器具有轉發和存儲功能,它主要負責轉發前端合法的設備給合法的網絡用戶,它還具有組播功能,就是把前端的同一路圖像分成幾份,轉發給多個用戶,不會增加前端設備到中心的帶寬。如果需要的話,還可以實時存儲。
3)、報警服務器
      報警服務器是用于接收、管理、轉發前端設備發送過來的開關量報警或移動偵測報警信號的,通過報警服務器的設置,可以分配各個用戶接收、處理報警信息的權限,設置接收到報警信息之后的聯動功能,例如:當接收到一個報警信號后,可以將相應的現場畫面彈出到指定的一個或多個用戶的客戶端窗口,同時可以啟動報警聲音,啟動備份錄像,打開現場燈光等操作;值班人員雙擊報警信息,便可以顯示出預先設置好的防區信息,包括報警等級、緊急預案、相關負責人的聯系電話等,方便值班人員迅速作出反應。
4)、客戶端軟件:
      凱威集中管理平臺客戶端軟件分為三個模塊:一個是用戶瀏覽前端圖像,同時也可以遠程監聽、遠程監看、遠程錄像、遠程回放、遠程控制、遠程配置管理、接收或上報報警信息、打開電子地圖等功能比較全的客戶端軟件,最多可以同時顯示100個畫面;還有一個是專門用于接收報警的客戶端軟件,平時不瀏覽前端圖像,只是前端有報警的時候,彈出報警畫面,啟動報警聲音等;另外一個就是電子地圖客戶端,用于報警的時候,彈出電子地圖,顯示監控點的實際位置。此三個客戶端模塊功能各不相同,可以根據用戶的時間需求,選擇啟動相應的客戶端模塊。
5)、WEB服務器:
      有的用戶覺得走到別處,安裝客戶端軟件不方便,那么啟動WEB服務器,便可以隨時通過IE登錄認證服務器就可以了,權限和客戶端是一樣的,可以瀏覽、回放任意通道畫面。還具有電子地圖功能,看到各個監控點位的具體位置。
6)、數字矩陣服務器
      數字矩陣服務器就是將前端的任意畫面可以自由切換到電視墻上放大顯示,可是實現手動或自動切換,方便值班人員更直觀的了解到現場的情況。
3.4、報警聯動:
      由于各個變電站為無人值守,因此,其安全性能比較重要,包括設備的運行安全和非法入侵者的人身安全,這就需要在變電站安裝一套入侵報警系統,當有人非法闖入時,可以及時向網絡監控中心發出報警信號。
      針對此項目,設計在變電站的周界安裝4對對射,防止有人翻墻而入;另外在各控制室、電抗室、電容器室等安裝一些雙鑒探測器,當有人闖入時,即時觸發報警信號,在此方案中所選用的網絡視頻編碼器都帶有報警輸入功能,可以直接接報警設備的報警信號,通過網絡便上傳到網絡監控中心,從而觸發一系列的聯動報警功能:
      1)當有人、動物或其他不明物體企圖翻越圍欄進入地鐵區域內時,及時發出報警信號,可以以聲音的方式提醒值班人員,同時可以觸發啟動錄像、打開燈光、打開電子地圖等一系列操作。
      2)系統在安防室設置聲光報警提示,可以通過多媒體電子地圖功能,前端發生報警時電子地圖提示報警區域。
      3)可以聯動視頻監視系統接收報警信號,并迅速采集報警位置的圖象信息。
      4)報警系統采用常閉信號傳輸,具有防拆、防破壞功能。
四、系統功能特點
4.1、各變電站端功能
    (1) 可對變電站圍墻、大門、控制室、變電站室內和室外設備進行實時監視。
    (2) 可以在各種氣象條件下,對變電站重點設備如主變、場地設備、高壓室設備、電容器等進行晝夜監視。
    (3) 能觀察隔離開關的分合狀態,甚至可以看清表計。
    (4) 可與燈光控制、消防、防盜等系統的告警實現聯動,當出現異常情況,系統可打開燈光、報警器、各種開關,攝錄系統即時轉向對焦,并啟動錄像系統進行記錄。
    (5) 多個告警同時發生,系統將告警事件送入到事件隊列并按時間優先和報警類級進行處理。
    (6) 網絡視頻編碼器本身可以實現手動錄像、定時錄像、報警觸發錄像,畫面異動錄像,錄像時間可設定。
4.2、監控中心功能
    (1) 監控界面采用中文WINDOWS的通用操作界面,提供了在線中文幫助。能對系統各監控對象命名和編號,并能通過對象名稱對對象進行操作。
    (2) 運行維護人員可對任一路攝像機進行控制,實現對攝像機視角、方位、焦距、光圈、景深的調整;對于球形攝像機或帶預置位的云臺,操作人員可對預置位進行操作,預置位可定義。
    (3) 能夠通過計算機鼠標遠程控制攝像機鏡頭、云臺、雨刮器動作,以及燈光照明設備開和關。
    (4) 一機同屏顯示多路畫面。可以實現1路、4路、9路、16路,最高可到100路的一機同屏顯示。
    (5) 可以實現按站輪巡、按站內攝像機輪巡、按預置位輪巡等多種輪巡方式,用戶可自定義輪巡方案,輪巡時間可設定。能夠自動巡查各站端,及時發現站端故障。
    (6) 幀速率、碼流、圖像分辯率可通過軟件操作界面手工設定其參數,也可按預先設定的方案自動調整幀、分辯率等參數以適應網絡帶寬的變化。
    (7) 可以選取任意變電站進行通話和監聽,可實現與站端的語音對講(全雙工),無需占用額外帶寬,無需另外布線。
    (8) 通過軟件方式實現視頻通道的字符疊加,疊加字符可靈活設定。
    (9) 具有多種錄像方式,錄像方式可自定義。錄像時將告警點信息與圖像后進行存放,回放時將顯示上述信息;進行圖像歷史查詢時,可根據告警點信息檢索與之相關的圖像。
    (10) 在并發告警時,系統能夠全部接收,依次報警,不會丟失報警信息。
    (11) 實現當前告警查詢、告警歷史查詢、錄像歷史查詢、操作歷史查詢等。
    (12) 可遠程設定布防、撤防策略,并按預先設定的策略自動進行布防或撤防。
    (13) 在電子地圖上可直觀地顯示攝像機、球機、防盜報警等設備的位置及有效范圍及報警狀態。
    (14) 提供了時間同步功能,系統各部分時間以服務器時間為準,實時校對,保持了時鐘的同步,精確度為毫秒級。
    (15) 能夠預先設定或保存各站端信息于監控中心的服務器上,方便施工和維護。
    (16) 支持軟件遠程升級。
    (17) 監控系統具有基于權限概念的分級監控功能,高優先級權限的操作員能搶占低優先級權限的控制權,但不影響后者的瀏覽權。操作控制具有唯一性,同一時刻只允許一個操作人員控制同一控制對象。
    (18) 具有嚴格的密碼驗證機制以及用戶權限管理功能,根據工作性質可對每個用戶賦予不同的權限等級,權限可設定。
    (19) 系統能對用戶登錄、操作控制等所有重要的操作進行記錄,可對操作記錄進行查詢和統計,所有操作記錄具有不可刪除和不可更改性。
五、系統拓撲圖:

系統拓撲圖


六、設備清單:

變電站數字網絡視頻監控系統設備清單
  產品 型號 品牌   數量
1 高清吸頂半球攝像機 KV-C6052R-A6 凱威 27
2 高清30m紅外一體攝像機 KV-C3053-A6 凱威 9
3 高清50m紅外一體攝像機 KV-C3055-A6 凱威 18
4 紅外攝像機專用支架 KV-F4302 凱威 27
5 150米紅外高速球攝像機 KV-C8807R/S-A1 凱威 18
6 單路網絡視頻編碼器 KV-N8301F 凱威 72
7 集中視頻監控管理軟件 KV-NVMS/V2.0-MIS 凱威 1
8 數字流媒體管理軟件 KV-NVMS/V2.0-IPS 凱威 1
9 客戶端管理軟件 KV-NVMS/V2.0-WEB 凱威 1
10 臺式客戶端管理服務器 揚天A8000K  聯想 1
11 數字矩陣控制軟件 KV-NVMS/V2.0-LCD 凱威 1
12 數字矩陣  KV-LCD04M 凱威 1
13 顯示器 EX1920NW 三星 3
14 IPSAN KV-M24A-IPSAN 凱威 1
15 硬盤 WD10EVDS 西數 24
16 22寸高清液晶監視器 KV-YH220CM 凱威 12
17 42U標準機柜 國產 國產 1
18 KVM切換器 國產 國產 1
19 操作臺 3聯 國產 1
20 電視墻 4聯 國產 1
21 電源線 RVV2*1.0 國產 現場
22 控制線 RVV2*1.5 國產 現場
23 視頻線 SYV75-5 國產 現場
 

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