1 变电站消防安全面临的问题
1.1 项目背景
近年来，随着电力系统管理体制的深化改革，变电站的自动化技术在不断进步，电力自动化系统已经相当普及，目前很多变电站已逐步实现无人值守；
电力作为一种能源资源成为人类生产生活的命脉，电力系统一旦遭到破坏，给人类带来的危害和损失相当之大；
随着社会环境的日益复杂，全球反恐形势日益严峻，各种人为因素、自然因素破坏电力设施的可能性日益加大，救灾防灾的呼声越来越高；
传统的技术解决变电站消防安全问题存在很多缺陷，尤其是对室外设备区火灾报警、重要电力设备的全方位热点侦测都没有很好的解决方案。
鉴于以上严峻形势，本项目采用目前的尖端技术，开发了热点侦测、图像火灾报警、灾害事件侦测等特种产品，创造性的提出了图像火灾报警、热点侦测报警、灾害事件早期侦测报警与CCTV多合一整合系统解决方案，有效的解决了变电站消防安全问题，必将为保护国家产财产和人民生命安全作出新的贡献。
1.2 解决的实际问题
变电站室内（室内变压器、开关室、电容器室、主控室）火灾报警；
变电站室外（设备区、其它场区）火灾报警；
变电站电缆隧道温度异常、火灾报警；
变电站主要设备（变压器、断路器等）、开关、接头等老化、温度异常报警；
变电站周界有人翻阅、大门口人员/车辆/动物闯入报警；
变电站内隔离开关和接地刀闸的分合状态、指示灯状态等数据信息视频化报警；
变电站火灾等灾害事件报警产生后及时的灭火处理；
变电站火灾等灾害事件报警产生后启动远程IP广播系统实现应急指挥。
2 解决变电站消防安全问题的核心思想
2.1 系统整合的思想
视频监控是一种直观的监控方式，传统视频监控技术只有三个功能，即显示、控制、录像。传统的视频监控技术与模式识别技术、频谱探测技术等尖端技术相结合，称之为多频图像处理技术，能够实现一套系统完成多种功能。本次工程我们采用最先进的图像火灾探测器、热点侦测系统和智能编码系统，不仅能对现场的温度异常、火焰和烟雾早期侦测报警，同时输出视频图像，实现智能工业电视监控和消防安全监控，再整合远程IP广播系统、消防炮灭火系统，实现了“能看见、能听见、能侦测、能报警、能控制、能指挥、能管理”多合一整合系统。
2.2 智能化的思想
智能化是视频监控技术发展的必然趋势，尤其是整合了多频图像处理技术、模式识别技术，智能化是安全防范行业从人防向技防转变的第一次革命之后的又一次革命，如图所示。
技防革命以解放人类劳动为标志，第一次革命改变了人到现场的监控模式，只需要值班人员在监控中心观看现场，大大解放了人的劳动；第二次革命改变了值班人员守在监控中心，全部由计算机来完成现场情况的监视和判别分析，发现异常情况再通知值班人员，进一步解放了人的劳动。因此智能化的方向是尽量减少人的劳动和重复工作的疲劳，要求人参与的劳动越少越好。
2.3 早期侦测的思想
在工业生产过程中，任何异常事件都可能发展成重大的灾害事故，统计表明，灾害损失随时间呈快速增长的趋势，以火灾发生为例，一般遵循以下过程：过热—>烟气/烟雾产生—>火焰产生/发生爆炸/发生电弧闪等初期事件—>火灾或者灾害事件的扩展蔓延，因此能够尽早发现异常灾害事件是监控系统的要解决的重要课题之一，本系统将围绕“灾害事件早期侦测报警”这一主题进行设计和实施。
2.4 多频图像侦测的思想
电磁波谱不仅包括可见光图像，而且包括非常丰富的其它电磁波谱，不同频段的电磁波谱在航空航天、工业生产和人们生活中起作非常重要的作用，如下图所示：
多频图像技术采用可见光之外频段的特种传感器采集目标特征，然后与可见光图像进行融合叠加处理，给人一种直观的感觉，获取事物更多的特征信息。
3 变电站消防安全整合系统解决方案
针对变电站消防安全急需解决的问题，我们采用热点侦测模块、多频图像火灾探测器、智能跟踪球机、智能视频编码器、电缆隧道感温电缆报警器、监听与应急广播、自寻的消防炮（可选），以及与传统的安防系统和消防系统、电力自动化系统进行融合，将能有效的解决变电站所有的消防安全问题。
3.1 变电站前端系统结构
如图所示，在变电站内部署一套多合一整合系统管理平台，前端设备都通过网络接入管理平台，包括热点侦测模块、多频图像火灾探测器、智能跟踪球机、监听与应急广播、传统安防系统、传统火灾报警系统；其中多频图像火灾探测器采用分布式探测技术，输出火灾报警信号的同时，也能输出传统模拟视频信号，再通过智能视频编码单元接入网络；智能跟踪球机通过与之配套的智能视频编码单元接入网络，智能球机在没有被控制的时候回到初始预置位，能够实现智能侦测报警，报警后能联动跟踪报警目标；监听与应急广播系统不仅可以作为日常宣传安全生产所用，报警发生后作为应急指挥的有效手段；传统的消防系统如门禁系统等也能直接接入该管理平台；传统的消防系统如烟感、手报、灭火控制系统接入该平台，能实现报警后的联动响应；自寻的消防炮灭火系统根据需要选择。
以上系统中管理平台可以采用机柜式和琴台式两种结构，对于远程联网的变电站，无需管理平台，交换机直接接入IP网络，实现变电站集中监控联网管理系统。
1、 热点侦测模块
热点侦测模块采用经济型红外热电堆技术，红外感测波段为2~20um。从温度感测的角度讲，不同于焦平面技术较多地采用8~14um的波长，热电堆技术感测范围更宽，适用于较宽的温度感测范围；热点侦测模块可以独立使用，在计算机上与可见光图像进行融合，也可以在前端与图像火灾探测器进行融合，形成热点侦测、图像火灾探测一体化探测器。
2、 多频图像火灾探测器
分布式多频图像火灾探测器采用了IR，COLOR/BW多频图像分析技术；可独立工作，而不受其它探测装置或监控管理系统故障影响；可以同时侦测烟雾和火焰，全天候工作，自带红外背景光源，保证在全黑条件下探测烟雾；能输出火灾报警信息、火灾概率信息、火灾位置信息等；具有被遮挡、被偏转、被污染故障侦测功能，故障响应时间不超过2min；能在75%污染遮挡减光率条件下可靠探测火焰；最高灵敏度不低于0.1m2汽油火（或正庚烷火）探测范围100m。
3、 智能跟踪球机
智能跟踪球机配置了自带变焦镜头的高性能数字信号处理（DSP）摄像机，内置云台和数字解码器于一体，代表新一代高技术监控产品的发展潮流。可任意迅速定位及连续追踪扫描，实现了真正意义上的全方位、无盲点监视；可以自动适应环境明暗和目标远近的变化；它采用全数码控制，设计精巧简单，最大限度地减少了系统部件之间的连接，既提高了系统的可靠性又便于安装和维护。使用精密步进电机驱动，运转平稳、反应灵敏,定位准确。与智能视频编码单元配合使用完成智能侦测和报警目标跟踪。
4、 智能视频编码单元
智能视频编码单元支持多种编码方式，嵌入自主研发的先进智能图像处理算法，能很好的辨别不同环境中监控对象的行为，包含：目标穿越警戒线，进入、离开、出现、消失于预定区域；在预定区域内滞留、徘徊、停止、遗弃包裹；不按规定方向、速度行走；流量检测、尾随检测；工业数据信息视频化，阀门的状态、开关的状态、指示灯的颜色状态等。该产品的高级智能追踪引擎可以连续追踪移动或静止的物体，并且自动适应各种比较复杂的检测环境，例如场景光照变化、摄像机抖动、摆动的树枝干扰、水纹干扰等。系统设置简单，即插即用，用户可以方便快捷的添加多个检测区域，设置各种报警规则，系统会自动产生实时报警信号，极大的降低人力、财力、物力，实现视频监控智能化。
智能视频编码单元设计简单，使用便捷，而且拥有最好的检测率和准确率，智能分析系统在广阔的监视环境下分析移动或静止的人、车辆或其他物体，而且是在前端设备里进行视频分析，从而大大减轻了中心管理系统的带宽和中央处理的负担，满足大规模使用的需求。
3.2 变电站集中监控联网系统结构图
如图所示，各变电站消防安全前端系统通过电力公司已有IP网络传输到电力公司调度中心，在调度中心设置综合管理服务器、存储录像服务器、液晶拼接电视墙和专业客户端；对于前端有人值守的变电站，只需要设置一台客户端计算机即可，安装相应软件，分配管理权限，通过访问调度中心的服务器获取本站的所有监控管理信息。
1、 综合管理服务器
综合管理服务器对所有的网络设备和网络用户进行管理和服务，通过前台网管客户端进行参数的设置和报警联动的配置。
5、 存储录像服务器
存储录像服务器负责存储所有的视频信息和其它数据信息。
6、 综合监控客户端
综合监控客户端对前端的热点侦测图像、火灾报警图像、球机监控图像进行监控和管理，同时对传统安防系统、传统消防系统数据信息进行管理和监控。
7、 报警管理客户端
报警管理客户端专门针对各种报警信号进行联动处理，按照接警—>确认—>指挥处理—>警情档案管理的基本流程，使每一次报警都能及时的处理，每次处理都能总结经验。
8、 广播指挥客户端
广播指挥客户端在日常情况下能过播放声音文件，宣传变电站安全制度，在报警的情况下，立即联动报警声音进行疏散和制止，同时指挥人员在监控中心配合图像监控，能够实时喊话指挥前端进行救灾。
4 监控中心主要功能
监控中心平台软件是智能减灾防灾系统的人机交互界面，与同类网络视频监控平台软件相比，本平台具有以下创新点：
智能视频监控能够对专业的图像火灾探测器进行管理和控制，将安防视频监控和消防火灾报警完美的融合在一起。
具有过热侦测图像显示功能，能够与可见光图像进行融合，点击画面上任意一点能够立即显示其温度。
智能视频监控不仅能够对周界、大门口入侵进行报警，还能够针对生产现场的数据信息视频化管理。
智能视频监控具有智能控制、球机跟踪、布局复位等新功能，系统一旦报警，球机立即对目标进行跟踪，报警解除后，球机自动复位到初始位置。
发挥音频功能优势，结合前端广播硬件设备，建立了一套完善的应急指挥广播系统，具有广播喊话、播放文件、定时任务、报警联动播放等功能，与报警系统完美配合。
严格按照火灾等灾害事件报警处理流程建立一套专业的接警处理和警情档案管理系统。
专业的报警联动处理（消防炮管理与控制系统）。
将网络视频硬件解码控制和电视墙控制、LED配置完美的组合在一起，操作更方便。
4.1 变电站关键设备热点侦测功能
在监控客户端，热点侦测图像能够像可见光摄像机图像一样在画面中显示，同时能够和可见光图像融合，在可见光画面点击任意点，立即能显示相应的温度；设定相应点的温度上下限，超出其范围，立即显示报警；系统能够始终跟踪画面中最高温度点位置；根据用户的需要，针对关键位置的温度变化，形成历史曲线，定制各种温度检测功能。
4.2 变电站图像火灾报警功能
图像火灾报警是本系统的核心功能之一，与以往的火灾报警方式不一样，具有以下特点。
优良的性能。本项目产品可以同时侦测烟雾和火焰。系统探测的灵敏度很高，可以适应不同应用场所的要求。
火灾响应速度快。火焰探测响应速度一般在5~15秒，烟雾响应时间最快可达10秒。风速对火焰有增强搅动的作用，探测效果反而更好。
防误报能力强。系统采用红外、彩色/黑白多频图像进行分析识别，并具有自学习、自适应功能，对调制或非调制的自然和人工光源、水汽等有很好的防误报能力。
火灾定位准确。风速对火灾定位的影响很小，利于准确给出报警区域和位置。
环境适应能力强。系统参数无需随季节调整，火焰探测性能在75%以上减光率的高污染条件下，响应能力并未降低。
性能化设计更方便有效。探测器可以针对同一视场进行探测分区的划分，另外也可以屏蔽或针对不同的视场区域设置不同的灵敏度。
分布式智能架构。系统更可靠，使用更方便。
产品使用寿命长。主要基于红外、彩色/黑白视频图像进行模式识别，系统耐久性与CCTV的摄像机相同，目前看是电力、工业及特殊环境火灾探测产品中寿命最长的之一。
最先进的整合解决方案。可与视频火灾探测报警与灾害事件侦测监控管理系统和中央监控管理系统形成一套完整的系统，形成最具应用价值的火灾探测报警、灾害事件（过热、人为、自然灾害等）检测、CCTV三合一整合解决方案。系统安装、设定、使用非常方便，尤其是后期维护非常方便，只相当于原来一套CCTV的维护工作量。
综合性能价格比高。
4.4 变电站周界报警功能
传统的周界报警采用红外对射、电子围栏等技术，只能实现报警，但不能准确定位，报警时不能及时录像，本系统采用智能视频识别报警，只要在画面中设置报警区域，当有人、车、动物进入禁区时，系统能够立即报警。
4.5 变电站电缆隧道温度监测功能
变电站电缆隧道温度监测可以采用热点侦测模块、感温电缆等技术实现，主要针对电缆温度变化产生报警。
4.6 变电站应急广播指挥功能
监控中心能够选择一个或者多个前端进行实时广播讲话、播放声音文件(如安全宣传、通知、音乐等)，也能定时播放声音文件，报警时联动播放声音文件。
4.7 电视墻控制功能
电视墙控制将软件解码、画面拼接、LED显示控制完美的组合在一起，比传统的分离控制方式更方面，使用效率更改高。主要完成在网络视频通过解码器还原模拟信号在电视墙显示，以及拼接电视墙的控制，并通过模拟键盘控制云台镜头，或者直接在显示画面上操作控制云台镜头，另外还完成LED的显示配置。
拼接电视墙的选择：构建一个与实际电视墙对应的显示画面，选择单屏或者组合屏作为显示区。
解码显示：将需要显示的摄像机/探测器信号源或者VGA信号源拖入选择的显示屏。
LED显示控制：编辑LED显示内容，设置显示方式和时间，发送即显示。
模拟键盘控制：monitor：将单屏或者多屏预先编号1-n，camara：将摄像机/探测器信号源和VGA信号源预先编号1-m，就可以实现camara和monitor之间的切换，摇杆控制当前camara的云台镜头。
画面上控制云台镜头：在电视墙显示画面上直接用鼠标控制云台镜头。
4.8 传统安防与消防功能
本系统具有所有的传统的CCTV和传统消防系统功能，包括显示、控制、录像功能，同时能够与门禁系统、巡检系统、点式火灾报警系统和灭火系统进行联动和整合。
