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电力行业监控方案
变电站数字网络视频监控系统方案
时间:2011-09-26 13:49来源:未知点击次数[field:click/]次

一、项目概述
       随着我国电力生产和技术以及电网的不断发展,涌现出越来越多的无人值守变电站,主要依靠电力综合自动化对各无人值守变电站进行管理。为了适应电力综合自动化的发展,更加全面直观、及时、真实地了解远方无人值守变电站现场的实际情况,加强对无人值守变电站的监视,就需要建立一套完整的网络视频监控系统,对各变电站全站现场进行监视,视频监控系统将变电站的各个监视点,如主控制室全貌,设备情况、断路器、隔离刀闸现场实际状态等,通过远程图像监控系统传输到地方调度中心,以弥补变电站取消值班人员而直观性不强的弱点,同时加强了对变电站的安全、保卫、火警监视,提高了变电站安全运行水平。
本项目为某供电局的网络视频监控系统,供电局下设9个变电站,均为无人值守,每个变电站需要实时监看控制室、电抗室、电容器室以及主变压器、500KV高抗、35KV低抗和隔离开关、接地刀闸的合分状态等;另外在变电站的周界、控制室等安装报警系统,可以将报警信号接入到网络视频监控平台,实现报警联动功能。各个变电站到供电局都有专用的光纤网络,可以通过光纤网络将视频及报警信号传回到供电局的网络视频监控中心。
二、设计思路
      电力是国民经济的命脉,随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,保证供电系统的安全运行是电力管理部门的首要任务,本项目需要在供电局看到各个变电站的实时图像,即实现无人值守变电站的“遥视”功能。其设计思路就是在各个变电站的适当位置安装凯威系列的高清摄像机,将现场采集到的实时图像接入到凯威网络视频编码器,再通过原有的光纤网络将视频信号传回到供电局,接入网络视频综合管理平台,实现远程监看、远程录像、远程回放、远程控制、远程配置管理、远程接收前端主机的报警信息和报警图像和对讲等功能。
三、设计方案
      为了尽快建立一套集防、控、管于一体的现代化变电站安防监控系统,加强电力部门管理和决策的科学性,提高工作效率,保证无人值守的变电站安全运营,为管理人员对临时突发事件提供科学的决策依据,特针对此项目需求,作出一套完整的网络视频监控管理方案。
     本套方案是基于凯威的网络视频综合管理平台,利用现有的电力网络资源而设计的一套网络视频管理系统,它主要分为视频采集、编码传输、网络视频集中管理和报警联动四个部分。
     3.1、视频采集部分:
      视频采集部分就是指安装在前段的凯威高清摄像机,他们安装在各个变电站的适当位置,可以采集现场的实时画面,主要监看控制室、电抗室、电容器室以及主变压器、500KV高抗、35KV低抗和隔离开关、接地刀闸的合分状态等,根据各现场的实际情况,选择不同的摄像机,以达到最理想的监看效果。
      根据各个变电站的实际情况,我们设计每个变电站安装8个摄像机,包括凯威的红外半球摄像机、红外枪机和红外高速球机。其中在控制室、电抗室、电容器等室内位置,安装凯威的红外半球摄像机,650线高清,配4mm镜头,可以看清室内的整体情况;吸顶安装,美观大方;自带15米红外灯,白天为彩色,晚上自动转为黑白,同时启动红外灯进行补光,可以实现24小时实时监控;红外灯采用聚光灯和散光灯混合应用,实现了红外灯的照射距离和角度的互补,补光效果更好。
      在室外安装凯威的红外一体摄像机或红外高速球机,主变压器、隔离开关、接地刀闸等位置,这两款设备都自带红外等,晚上自动启动,给摄像机进行补光,从而达到24小时监控的目的;IP等级为66,防尘、防水,可以直接用于室外安装;通过远程可以控制球机的上下左右以及镜头的变倍等,便于进行追踪或看清远处的物体等。
      所有的摄像机输出的均为模拟信号,需接入网络视频编码器转为数字信号,进行网络视频远程传输。
3.2、编码传输部分:
      编码传输部分也就是视频信号由模拟转为数字,通过网络传输到网络监控中心的部分,在此项目中,由于变电站的电压比较高,电磁干扰比较大,因此要尽量少的用视频线缆传输。在模拟摄像机旁边放置一台凯威的单路网络视频编码器,将摄像机输出的模拟视频信号直接转换为数字信号,通过局域网络接入本站的交换机,再通过各站到供电局的光纤网络接入到网络监控中心的凯威网络视频综合管理平台。
      网络视频编码器本身具有字符叠加功能,在摄像机将实时图像接入到网络编码器的时候,编码器便可以针对此路视频的信息进行手动标注,并以字符叠加的方式,将带有字符的画面通过网络传回到网络视频综合管理平台,这样在网络监控中心所显示的图像,可同时显示相应的必要信息,如变电站名称,摄像机编号、通道名称、日期及时间等字符,并可用简体汉字显示。
3.3、网络视频集中管理部分:
      网络视频集中管理软件是整个系统的“心脏”和“大脑”,是实现整个系统功能的指挥中心。所有的网络视频信号机报警信号通过网络接入到网络监控中心,通过凯威的网络视频集中管理软件纳入到网络管理平台中,本套系统平台主要包括以下几个部分:
1)、认证服务器:
      认证服务器也就是资源管理数据库服务器,它是整个视频管理平台的核心,主要包括其他各个服务器的登录认证,各前端设备和用户的接入认证等,有专门的一个配置管理中心程序进行配置管理,可以在同一台机器上,也可以在其他机器上进行远程配置管理。有了认证服务器,其优势如下:
    (1)、网络安全性提高
    外界通过平台访问设备,首先访问的是认证服务器,只有通过认证服务器认为是合法用户后,才能根据其相应权限转到相应的流媒体服务器或设备。
    (2)、设备便于管理
      如果需要添加删除前端网络设备的话,只需要通过配置管理中心在认证服务器中添加或删除就可以了,其他都不需要改动,各个用户根据自己的权限,自然就可以看到或看不到新增加的设备。
    (3)、用户便于管理
    如果想增加一个用户,删除一个用户或者更改一个用户的权限或密码,只需要通过配置管理中心在认证服务器中直接更改就可以了,不会涉及到其他操作,即使原有用户离职,本套系统还是非常安全。
2)、流媒体服务器
      流媒体服务器具有转发和存储功能,它主要负责转发前端合法的设备给合法的网络用户,它还具有组播功能,就是把前端的同一路图像分成几份,转发给多个用户,不会增加前端设备到中心的带宽。如果需要的话,还可以实时存储。
3)、报警服务器
      报警服务器是用于接收、管理、转发前端设备发送过来的开关量报警或移动侦测报警信号的,通过报警服务器的设置,可以分配各个用户接收、处理报警信息的权限,设置接收到报警信息之后的联动功能,例如:当接收到一个报警信号后,可以将相应的现场画面弹出到指定的一个或多个用户的客户端窗口,同时可以启动报警声音,启动备份录像,打开现场灯光等操作;值班人员双击报警信息,便可以显示出预先设置好的防区信息,包括报警等级、紧急预案、相关负责人的联系电话等,方便值班人员迅速作出反应。
4)、客户端软件:
      凯威集中管理平台客户端软件分为三个模块:一个是用户浏览前端图像,同时也可以远程监听、远程监看、远程录像、远程回放、远程控制、远程配置管理、接收或上报报警信息、打开电子地图等功能比较全的客户端软件,最多可以同时显示100个画面;还有一个是专门用于接收报警的客户端软件,平时不浏览前端图像,只是前端有报警的时候,弹出报警画面,启动报警声音等;另外一个就是电子地图客户端,用于报警的时候,弹出电子地图,显示监控点的实际位置。此三个客户端模块功能各不相同,可以根据用户的时间需求,选择启动相应的客户端模块。
5)、WEB服务器:
      有的用户觉得走到别处,安装客户端软件不方便,那么启动WEB服务器,便可以随时通过IE登录认证服务器就可以了,权限和客户端是一样的,可以浏览、回放任意通道画面。还具有电子地图功能,看到各个监控点位的具体位置。
6)、数字矩阵服务器
      数字矩阵服务器就是将前端的任意画面可以自由切换到电视墙上放大显示,可是实现手动或自动切换,方便值班人员更直观的了解到现场的情况。
3.4、报警联动:
      由于各个变电站为无人值守,因此,其安全性能比较重要,包括设备的运行安全和非法入侵者的人身安全,这就需要在变电站安装一套入侵报警系统,当有人非法闯入时,可以及时向网络监控中心发出报警信号。
      针对此项目,设计在变电站的周界安装4对对射,防止有人翻墙而入;另外在各控制室、电抗室、电容器室等安装一些双鉴探测器,当有人闯入时,即时触发报警信号,在此方案中所选用的网络视频编码器都带有报警输入功能,可以直接接报警设备的报警信号,通过网络便上传到网络监控中心,从而触发一系列的联动报警功能:
      1)当有人、动物或其他不明物体企图翻越围栏进入地铁区域内时,及时发出报警信号,可以以声音的方式提醒值班人员,同时可以触发启动录像、打开灯光、打开电子地图等一系列操作。
      2)系统在安防室设置声光报警提示,可以通过多媒体电子地图功能,前端发生报警时电子地图提示报警区域。
      3)可以联动视频监视系统接收报警信号,并迅速采集报警位置的图象信息。
      4)报警系统采用常闭信号传输,具有防拆、防破坏功能。
四、系统功能特点
4.1、各变电站端功能
    (1) 可对变电站围墙、大门、控制室、变电站室内和室外设备进行实时监视。
    (2) 可以在各种气象条件下,对变电站重点设备如主变、场地设备、高压室设备、电容器等进行昼夜监视。
    (3) 能观察隔离开关的分合状态,甚至可以看清表计。
    (4) 可与灯光控制、消防、防盗等系统的告警实现联动,当出现异常情况,系统可打开灯光、报警器、各种开关,摄录系统即时转向对焦,并启动录像系统进行记录。
    (5) 多个告警同时发生,系统将告警事件送入到事件队列并按时间优先和报警类级进行处理。
    (6) 网络视频编码器本身可以实现手动录像、定时录像、报警触发录像,画面异动录像,录像时间可设定。
4.2、监控中心功能
    (1) 监控界面采用中文WINDOWS的通用操作界面,提供了在线中文帮助。能对系统各监控对象命名和编号,并能通过对象名称对对象进行操作。
    (2) 运行维护人员可对任一路摄像机进行控制,实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整;对于球形摄像机或带预置位的云台,操作人员可对预置位进行操作,预置位可定义。
    (3) 能够通过计算机鼠标远程控制摄像机镜头、云台、雨刮器动作,以及灯光照明设备开和关。
    (4) 一机同屏显示多路画面。可以实现1路、4路、9路、16路,最高可到100路的一机同屏显示。
    (5) 可以实现按站轮巡、按站内摄像机轮巡、按预置位轮巡等多种轮巡方式,用户可自定义轮巡方案,轮巡时间可设定。能够自动巡查各站端,及时发现站端故障。
    (6) 帧速率、码流、图像分辩率可通过软件操作界面手工设定其参数,也可按预先设定的方案自动调整帧、分辩率等参数以适应网络带宽的变化。
    (7) 可以选取任意变电站进行通话和监听,可实现与站端的语音对讲(全双工),无需占用额外带宽,无需另外布线。
    (8) 通过软件方式实现视频通道的字符叠加,叠加字符可灵活设定。
    (9) 具有多种录像方式,录像方式可自定义。录像时将告警点信息与图像后进行存放,回放时将显示上述信息;进行图像历史查询时,可根据告警点信息检索与之相关的图像。
    (10) 在并发告警时,系统能够全部接收,依次报警,不会丢失报警信息。
    (11) 实现当前告警查询、告警历史查询、录像历史查询、操作历史查询等。
    (12) 可远程设定布防、撤防策略,并按预先设定的策略自动进行布防或撤防。
    (13) 在电子地图上可直观地显示摄像机、球机、防盗报警等设备的位置及有效范围及报警状态。
    (14) 提供了时间同步功能,系统各部分时间以服务器时间为准,实时校对,保持了时钟的同步,精确度为毫秒级。
    (15) 能够预先设定或保存各站端信息于监控中心的服务器上,方便施工和维护。
    (16) 支持软件远程升级。
    (17) 监控系统具有基于权限概念的分级监控功能,高优先级权限的操作员能抢占低优先级权限的控制权,但不影响后者的浏览权。操作控制具有唯一性,同一时刻只允许一个操作人员控制同一控制对象。
    (18) 具有严格的密码验证机制以及用户权限管理功能,根据工作性质可对每个用户赋予不同的权限等级,权限可设定。
    (19) 系统能对用户登录、操作控制等所有重要的操作进行记录,可对操作记录进行查询和统计,所有操作记录具有不可删除和不可更改性。
五、系统拓扑图:

系统拓扑图


六、设备清单:

变电站数字网络视频监控系统设备清单
  产品 型号 品牌   数量
1 高清吸顶半球摄像机 KV-C6052R-A6 凯威 27
2 高清30m红外一体摄像机 KV-C3053-A6 凯威 9
3 高清50m红外一体摄像机 KV-C3055-A6 凯威 18
4 红外摄像机专用支架 KV-F4302 凯威 27
5 150米红外高速球摄像机 KV-C8807R/S-A1 凯威 18
6 单路网络视频编码器 KV-N8301F 凯威 72
7 集中视频监控管理软件 KV-NVMS/V2.0-MIS 凯威 1
8 数字流媒体管理软件 KV-NVMS/V2.0-IPS 凯威 1
9 客户端管理软件 KV-NVMS/V2.0-WEB 凯威 1
10 台式客户端管理服务器 扬天A8000K  联想 1
11 数字矩阵控制软件 KV-NVMS/V2.0-LCD 凯威 1
12 数字矩阵  KV-LCD04M 凯威 1
13 显示器 EX1920NW 三星 3
14 IPSAN KV-M24A-IPSAN 凯威 1
15 硬盘 WD10EVDS 西数 24
16 22寸高清液晶监视器 KV-YH220CM 凯威 12
17 42U标准机柜 国产 国产 1
18 KVM切换器 国产 国产 1
19 操作台 3联 国产 1
20 电视墙 4联 国产 1
21 电源线 RVV2*1.0 国产 现场
22 控制线 RVV2*1.5 国产 现场
23 视频线 SYV75-5 国产 现场
 

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