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         一、綜述

     隨著無人值守變電站管理模式的推廣，變電站巡檢制度的建立，在巡檢中心、集控中心（集控站）等相關部門通過現有的電力通信網對所屬變電站實現遠程實時圖像監控、遠程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運行和維護的安全性和可靠性，并可逐步實現電網的可視化監控和調度，使電網調控運行更為安全、可靠。在電力系統，這種監控系統也被稱為“遙視系統”。

    DAWOOD大屋DVR系列網絡硬盤錄像機是以數字壓縮及網絡傳輸技術為核心，采用目前最先進的視頻數字化技術H.264，符合工業標準并適應中國客戶需求的IP網絡視頻監控產品。該產品能夠充分滿足客戶對遠程視頻監控方面的需求，在技術性能上體現了目前視頻監控領域中數字化和網絡化兩大趨勢，具有高可靠性、高集成度的鮮明特點，可廣泛應用于諸如對電力無人駐守變電站、電信機房、銀行、道路交通、學校、海關、連鎖營業場所的遠程視頻監控以及本地局域網絡方式下的監控。

    基于DAWOOD大屋DVR網絡硬盤錄像機的電力變電站遠程圖像監控系統解決方案針對變電站內的如下目標實施實時監控：

    l 實現對變電站區域內場景情況的遠程監視、監聽及喊話；     l 監視變電站內變壓器、斷路器等重要運行設備的外觀運行狀態；     l 監視變電站內CT、PT、電纜接頭和絕緣子等高壓設備的外觀狀態；     l 監視變電站內隔離開關和接地刀閘的分合狀態；     l 監視變電站內其他充油設備、易燃設備的外觀狀態；     l 監視變電站內主要室內環境（主控室、高壓室、電容器室、獨立通信室等）的情況；     l 實現變電站站內關鍵部位防火、防盜自動監視，可進行周邊報警聯動。

        二、系統設計依據和原則

    主要依據電力行業對電力遠程監控系統的需求，以及本產品在電力系統多次應用過程中實際經驗，電力遠程監控系統招標文件技術部分中所提出的整體建設目標、系統功能、技術性能指標等，在設計時著重參考《工業電視系統工程設計規范》、《MPEG4視音頻編解碼標準-視聽對象的編碼（6部分）》、《100BASE-TX快速以太網接口標準》、《廣電集團電力遠程圖像監控系統技術標準》等標準。

    本解決方案以滿足實際應用為出發點，在視頻傳輸方面盡量利用電力現有的通訊網絡以求最大程度降低系統造價。系統設計原則如下：     l 系統穩定性、可靠性；所選硬件均選用先進、成熟、可靠的產品，且具備良好運行業績。     l 系統先進性；采用目前最先進的軟硬件組合，使系統兼容性、升級、擴展更容易，并采取模塊結構維護簡單化。     l 系統易操作性和實時性；所有操作均采用Linux標準窗口操作，并使信號實時上傳，真正做到實時性。     l 免維護性；通過模塊化、層次化的設計可基本實現系統的免維護。     l 可擴容性；可根據需要方便地進行網絡逐級匯接，增減各類站級前端設備等。       

三、系統網絡結構

    基于DAWOOD大屋DVR網絡硬盤錄像機的電力變電站遠程圖像監控系統，對于納入遙視監控范圍的變電站的數量沒有限制，主要視其應用環境的網絡狀況，因此基本上系統規模可根據電網區域范圍大小和變電站數量自由組合定義。同時系統可按多級組網的方式，形成大規模的監控網絡。    

　　根據電力行業的應用特點及管理模式，其電力變電站遠程圖像監控系統基本上分為主控中心、區域監控中心和站端系統的三級網絡結構方式。系統在各變電站站端裝備一臺或多臺DAWOOD大屋DVR網絡硬盤錄像機（具體數量視變電站內配置的監控攝像機數量），完成對視音頻信號的數字化及編碼壓縮處理，將其和報警等數據信息一起打包成IP數據包在IP網絡上傳輸；各集控中心（包括巡檢中心）設區域監控中心，利用中心與變電站之間的10/100Mb/s (10/100BASE)光/電接口通道或2Mb/s(G.703)電路通道，接收各變電站站端網絡硬盤錄像機上傳的視音頻、報警信息，同時通過“網絡視頻集中監控系統管理軟件”進行遠程實時監控；在條件成熟的前提下可在調度中心設立主控中心。           

四、系統組成及各部分配置要求

4. 1 電力變電站遠程圖像監控系統的組成     如前所述，根據電力行業的應用特點及管理模式，其電力變電站遠程圖像監控系統由主控中心（調度中心）、區域監控（巡檢）中心和前端變電站站端部分（監控前端）以及傳輸網絡設備構成。     其中，主控中心和區域監控中心的功能基本一致，主要包括監控管理服務器、中心值班員工作站、錄像資料存儲設備以及網絡視頻集中監控系統應用軟件。變電站監控前端部分包括攝像機及配件、語音設備、網絡型硬盤錄像機、矩陣控制器（可選）、告警處理單元等。     視頻、音頻、告警信息，由網絡型硬盤錄像機壓縮編碼后，通過通信網絡，上傳到監控中心，完成實時監控，掌握站內設備運行情況。監控中心可實施對變電站監控設備的管理、告警信息的查詢、圖像瀏覽和控制等功能。     考慮到電力系統建設的階段性特點，基于DAWOOD大屋DVR網絡硬盤錄像機的電力變電站遠程圖像監控系統具備良好的可擴展性。各功能部分采用模塊化結構，非常易于擴容、組網方便、配置靈活，并具有良好的用戶接口。     l 在系統加入新的變電站時，只須建立站端監控前端系統并建立和監控中心的連接即可；     l 系統各項功能和運行狀態不受擴建影響；     l 系統具備多級組網能力以組建全省的監控網絡。     其基本三級組網結構圖如圖二所示：    

4．2 變電站監控前端部分     變電站監控前端部分設備安裝在變電站現場，完成變電站現場各種信息采集、處理、上傳，主要可分為網絡型硬盤錄像機和外圍監控設備兩大部分。設備應符合變電站自動化設備設計要求及有關標準，各部分的配置和要求如下：    

4．2．1 網絡型硬盤錄像機     網絡型硬盤錄像機是電力變電站遠程圖像監控系統中的核心設備，執行電力有關標準規范中所謂的站端視頻處理單元的功能，主要包括：     l 采集變電站各監控對象的視頻圖像和背景聲音，經過壓縮編碼后上傳到監控中心；     l 在需要時，通過現場網絡連接解碼器，根據本地或監控中心操作發出來的命令控制視頻切換、控制鏡頭聚焦、近景/遠景、光圈調節，控制云臺上下、左右和自動巡視動作；     l 根據告警處理單元、報警探測器采集到的各種狀態信息和報警信息，實現警視聯動錄像功能，自動啟動告警照明燈、警鈴等受控設備，自動以字幕、聲光提示報警加以說明；     l 與變電站相關自動化系統（即綜合自動化系統或RTU、門禁系統等）互聯互動，根據預先設定信息實現和所連接的自動化系統之間的聯動；     需要特別指出的是，由于網絡型硬盤錄像機的獨特性能和強大功能，在變電站站端和監控中心之間網絡帶寬允許的情況下，它可以將變電站站端所有監控對象的視頻圖像實時上傳到監控中心并同時顯示。    

4．2．2 外圍監控設備     由于各變電站規模、電壓等級、變電站形式（室內、室外）的不同，外圍監控設備的類型、構成和組織結構，尤其是攝像點的布置和攝像機的類型數量差異較大，總體上以滿足圖像監控基本目標和要求為原則進行配置。     1、監控攝像機及配件    參考攝像機配置如下：         

應用于變電站監控的攝像機類型有一體化球形攝像機、彩色攝像機、黑白攝像機等，加上配套的云臺、防護罩、支架和云鏡解碼器等，一般要求指標如下：     l 一體化球形攝像機，可預設64個以上位置，視頻輸出VBS1.0Vp-p/75歐，22倍光學焦距，8倍數字焦距，清晰度480線，逆光補償功能，自動/手動聚焦，遙攝全景旋轉（360度連續），傾斜旋轉-5°～90°，環境溫度：-10°～+50°，最小照度1LUX，RS485/232接口，功耗≤50w，信噪比≥40db。     l 彩色攝像機，光靈敏度值<2Lux, 清晰度>470線。     l 黑白攝像機，光靈敏度值<0.5Lux, 清晰度>400線,背光補償功能。     l 云臺、防護罩、支架，室內型云臺、防護罩、支架要求具備防銹防腐功能；室外型云臺、防護罩、支架應具備防雨、防塵、防銹、防腐能力，對高低溫環境條件特別惡劣的攝像點，應采用具備高低溫防護能力和雨刮器的防護罩以保護攝像設備。     l 云鏡解碼器，具備RS485/232接口，通過網絡線和網絡硬盤錄像機透明通道相連接，直接受控于網絡型硬盤錄像機，按預定程序或監控中心工作人員的操作指令，執行對云臺和鏡頭等控制對象的控制。    

2、警探測器和告警處理單元     報警探測器包括煙感探頭、溫濕度感應探頭、微波雙鑒探頭、紅外線光束對射探頭等，用于監測變電站設備和環境的異動情況。所有報警探測器的告警限值可以通過軟件設定。     報警探測器采集的干節點告警狀態最先經過告警處理單元的處理，并完成一些邏輯關系，以數據的形式通過RS232/485串口上傳到網絡硬盤錄像機并最終到達監控中心。在監控中心，監控管理系統軟件根據事先的設定程序，執行一系列關聯操作，如對指定監控點圖像進行錄像，通過網絡硬盤錄像機啟動變電站相關位點照明、控制一體化球形攝像機到相關預置位點等等。     此外，變電站綜合自動化系統也可以和變電站遠程圖像監控系統建立鏈接，將有關告警數據發送到監控中心，并由監控中心執行如上所述的處理程序。    

3、其它設備     變電站監控前端可根據系統需要，配備變電站專用標準機柜放置站端設備，配備麥克風、喇叭等語音設備通過系統軟件實施廣播、對講等功能，配備防雷設施、直流供電電源、不間斷供電電源等等。    

4．3 遠程監控中心     遠程監控中心的概念包括主控中心（調度中心）和區域監控（巡檢）中心。主控中心以權限管理的方式管理監控各區域監控中心，主控中心的功能和區域監控中心的功能基本相同，所以在此以區域監控中心為例一并敘述。     遠程監控中心的基本功能是完成所轄變電站圖像的實時顯示、控制、存儲、管理等功能，其硬件系統主要由系統服務器、值班員工作站、網絡接口設備、存儲打印設備等組成。    

4．3．1 遠程監控中心網絡接口     根據電力通信網絡的具體現狀，為使監控中心和變電站站端建立IP網絡連接，網絡接口可采用下列三種接口方式：E1接口：G.703信號收發（ITU-T G.703建議）；10BASE-T標準LAN接口,符合IEEEE802.3/ETHERNET標準；100BASE-TX標準LAN接口, 符合IEEEE802.3U/ETHERNET標準。    

4．3．2 系統服務器     監控中心設系統服務器，安裝Windows操作系統以及網絡視頻集中監控系統管理軟件，并根據需要配備大容量硬盤或外置存儲設備。系統服務器硬件要求P4 2G以上CPU，256M以上內存，自帶32M顯存顯卡的工控式PC。     系統服務器作為監控中心的系統操作平臺，主要負責接收、存儲、分析、統計和查詢遠端變電站上傳的視音頻、告警、數據信號，同時執行強大的系統管理功能，包括管理系統用戶和設定用戶權限、管理和配置系統設備、對報警信息進行聯動處理、作為網絡服務器管理網絡用戶和網絡設備等等。    

4．3．3 值班員工作站     值班員工作站可根據需要集中或分散地設在運行班組、保衛部門、安監部門或值班領導處，對于監控變電站數量較少的系統可將系統服務器兼做值班員工作站。值班員工作站硬件要求P4 1G以上CPU，256M以上內存，自帶32M顯存顯卡的工控式PC。     值班員工作站安裝Windows操作系統，通過IE瀏覽器或網絡視頻集中監控系統管理軟件對下轄各變電站進行實時監控，包括：     l 啟停錄像功能，控制攝像機動作，控制雨刷、照明開關和變電站其他控制操作動作；     l 顯示系統和各變電站電子地圖，顯示布防和撤防狀況和進行布防和撤防；     l 對監控畫面進行各種分割顯示、輪巡顯示、全屏及縮放顯示；     l 監控設備工作狀態，自動生成運行日志，自動進行維護管理；     l 查詢報警狀況和記錄，歷史錄像記錄和管理；     l 打印輸出實時的和歷史的各種數據、報表、圖像。    

4．3．4 其它設備     監控中心可根據系統需要增設圖像打印機、光盤刻錄機、不間斷供電電源等設備以及避雷器、隔離變壓器等防雷抗干擾設備。       

五、系統總體功能、性能指標和特點     電力變電站遠程圖像監控系統基于DAWOOD大屋DVR網絡硬盤錄像機硬件設備，并以網絡視頻集中監控系統管理軟件為核心，執行強大的系統功能。    

5．1 系統總體功能     由于在電力變電站遠程圖像監控系統中，前端的視音頻信號通過DAWOOD大屋DVR網絡型硬盤錄像機編碼壓縮成IP數據包，會同前端數據信號經網絡硬盤錄像機網絡接口進入IP網絡，因此，包括監控中心的系統服務器、值班員工作站、變電站本地工作站，網絡上的任一臺計算機終端，通過權限控制的方式可以實現對前端變電站的無級監控。    

5．1．1 實時圖像監視     包括監控中心、電力MIS網上的任意監控終端，通過網絡視頻集中監控系統管理軟件或標準IE瀏覽器，可實時監視同一變電站或多個變電站的所有圖像信息，可以同屏顯示多路（1、4、9、16路）實時圖像信息。多臺監控終端可同時監視某一點圖像信息，通信方式為IP單播、組播方式。     監控終端可以輪巡監視多路實時圖像信息，在設定的間隔時間內對系統內的所有監控點進行圖像巡檢，參與輪巡的對象可以任意設定，包括不同變電站的圖像、同一變電站的不同攝像機、同一攝像機的不同預置位等，輪巡間隔時間可設置。    

 5．1．2 語音功能     本地變電站和監控中心值班員工作站之間，不同的監控終端用戶之間，可以實現基于IP的語音功能，包括：實時的語音半雙工對講及語音廣播功能；采用IP語音系統內單方呼叫，被呼叫方應自動應答（指系統IP應答）；不同的用戶之間進行在線工作交流；向低等級的用戶發出工作指令；變電站端場景錄音；與站內的維護操作人員對講機進行遠程對講。    

5．1．3 本地及遠程控制     本地變電站或遠程的任意監控終端，通過網絡視頻集中監控系統管理軟件或標準IE瀏覽器，可控制變電站的云臺、鏡頭等監控設備，布防/撤防設置，變電站現場照明等設備控制；也可以按照事先軟件設置的聯動策略，對變電站報警觸發執行一系列的控制程序。     自動復位功能，對于受控的前端設備，包括云臺、鏡頭、燈光等，按照事先軟件設置，在控制完成后的可設定的時間段后恢復到默認狀態。     控制權級別，監控中心的系統服務器可以設置不同終端用戶的控制權等級，高優先級的用戶根據等級優先的原則可無條件獲得低優先級用戶的控制權，同級別用戶根據時間優先的原則獲得控制權。    

5．1．4 錄像功能     系統默認的錄像速率為25 幀/秒（PAL制式），但用戶可對錄像速率進行調整，以減輕硬盤與系統的負荷。每一路視頻數據錄像參數均可以獨立設定，相互之間不會有任何干擾。錄像的磁盤容量空間可設置，并具備自動覆蓋功能，即設定的磁盤容量空間被錄像資料用完后，新的錄像資料將逐漸覆蓋最舊的錄像資料以循環利用磁盤空間。系統錄像功能包括實時錄像、定時錄像、運動檢測預觸發錄像及報警預觸發錄像。    

5．1．5 報警功能     電力變電站遠程圖像監控系統的報警種類可分為外圍報警和內部報警兩類。     外圍報警包括變電站事故報警、電力設備狀態變化及故障報警、消防報警、防盜報警、防火報警、電力設備水浸報警、門禁報警、非法闖入及畫面異動報警等，主要通過告警處理單元或變電站綜合自動化系統到達監控中心。報警事件發生后，監控終端將發出聲光提示并 顯示報警位置和類型。監控中心將人工或按預定程序發出控制指令，聯動相應報警目標的圖像監視，指定相應攝像機進行錄像，啟動現場照明、警笛等。相關設備啟動后，應在設定的時間內自動關閉，且現場照明在白天（時間段可設）可不打開。     內部報警主要包括前端視頻信號中斷報警和系統服務器磁盤容量空間報警。一旦因攝像機與網絡硬盤錄像機之間線路故障、網絡故障、設備故障等原因，導致視頻信號中斷丟失，或系統服務器的錄像存儲空間超過預定值，系統能夠立即檢測到并做出聲光報警提示和日志記錄等相應動作。     報警級別可根據需要設定為嚴重報警、一般報警兩級。報警信號、報警內容可在任何畫面自動顯示。所有報警信息均自動保存，可由報警信息檢索回放相應的圖像錄像，有需要時可打印輸出。發生多點報警時，按報警級別高低優先和時間優先的原則顯示存貯。