光伏电站运维一体化管理系统解决方案Word格式文档下载.docx
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第四章站端系统设计 21
4.1站端系统概述 21
4.2视频监控系统 21
4.2.1监控点分布 22
4.2.2摄像机选型 22
4.2.3监控点配套 23
4.2.4智能出入口摄像机 24
4.2.5SMART摄像机 25
4.2.6视频处理单元 31
4.3入侵报警系统 34
4.3.1系统概述 34
4.3.2系统架构 34
4.3.3设备类型 36
4.3.4设备部署 38
4.3.5系统功能 38
4.4出入口管理系统 39
4.4.1门禁系统 39
4.4.2可视对讲门禁系统 41
4.4.3伸缩门 42
4.4.4系统功能 42
4.5环境监控系统 44
4.5.1动环监控报警主机 45
4.5.2环境监测子系统 45
4.5.3火灾报警子系统 48
4.5.4智能控制系统 49
4.6主控室系统 52
4.6.1管理服务器 53
4.6.2监控工作站 55
4.6.3高清解码器 55
4.6.4显示系统 56
第五章中心系统设计 61
5.1中心系统组成 61
5.2服务器 61
5.3工作站 65
5.3.1监控工作站 65
5.3.2配置工作站 66
5.4存储系统 66
5.4.1CVR存储模式 66
5.4.2存储配置 68
5.5解码系统 69
5.6显示系统 72
5.6.1产品介绍 72
5.6.2主要功能 73
5.7网络系统 77
5.7.1主干交换机 77
5.7.2防火墙 77
第六章平台软件设计 79
6.1平台总体架构 79
6.1.1基础平台层 80
6.1.2平台服务层 80
6.1.3业务层 80
6.1.4应用层 80
6.2平台关键技术 80
6.2.1中间件技术 81
6.2.2构架/构件技术 81
6.2.3工作流技术 81
6.2.4XML和WebServices技术 82
6.3平台模块 82
6.4平台功能 83
6.4.1通用业务功能 83
6.4.2基础管理功能 88
6.4.3扩展业务功能 92
6.5平台运行环境 95
6.5.1硬件环境 95
6.5.2软件环境 95
6.6平台性能指标 96
第一章 背景与需求
1.1行业背景
光伏发电是根据光生伏特效应原理，将太阳光能直接转化为电能。
目前全球大气污染日益严重，为了应对环境危机，加快清洁能源的应用势在必行。
光伏发电是清洁能源的重要组成部分，发展前景广阔。
2014政府工作报告：
提高非化石能源发电比重，鼓励发展风能、太阳能；
2015政府工作报告：
能源生产和消费革命中，要大力发展风电、光伏发电、生物质能。
从去年到现在国家所颁布的各类新能源政策来看，国家确实正在布局大力发展新能源行业。
2014年12月，国家能源局发布了三项与光伏建设相关的文件（《国家能源局关于推进分布式光伏发电应用示范区建设的通知》、《国家能源局综合司关于做好太阳能发展“十三五”规划编制工作的通知》、《国家能源局综合司关于做好2014年光伏发电项目接网工作的通知》），公布了30个国家首批基础设施等领域鼓励社会投资分布式光伏发电应用示范区，要求各地进一步督促协调有关各方做好光伏发电接网及并网运行工作，在2015年5月底前形成全国太阳能发展“十三五”规划初稿。
由此可见，新能源行业在2015年将迎来一个新的元年，光伏发电大有可为。
并网光伏发电系统是由光伏方阵、逆变器、升压变组成，不经过蓄电池储能，通过逆变升压后直接将电能输送到电网，由电网统一调配向用户供电。
其中集中式大型并网光伏电站，大多都是国家投资，投资大、建设周期长、占地面积大。
由于土地成本考虑，电站通常地处偏远地区，站内生产区域又广，给运维管理带来了诸多不便。
作为国内第一、世界第三的安防企业，海康威视应需而动，针对光伏电站运维管理中遇到的难点，开发出光伏电站运维一体化管理系统解决方案，开启了光伏电站运维管理新思维，助力电站“智能、高效、安全、可靠”运行。
1.2现状分析
光伏电站由于地处偏远地区，上下班极为不便，采用倒班轮休制度，站内日常值班人员有限，而且管理的生产场地占地又广，给运维管理带来了极大不便。
为了辅助日常生产管理，电站内需部署一系列辅助系统，包括视频监控、入侵报警、出入口管理、环境监测、火灾报警、智能控制等系统。
根据我司对部分光伏电站的调研以及和设计院的交流，发现大多数电站只实现了常规部署和功能，而且现有系统也没有有效应用起来，在系统功能、资源共享、业务整合上存在诸如以下各个亟待改善的方面：
l现有视频监控系统利用率低，智能化程度不高，且部分重点区域仍存在监控盲区；
l视频监控系统与生产监控系统没有信息交互，当操作或故障时没有视频复核；
l由于光伏电站的场地空旷，灰尘风沙较大，场地摄像机易附着灰尘，依靠人工维护非常不便；
l入侵报警、出入口管理、环境监测、智能控制等系统只实现了常规部署和功能，没有按照光伏电站的实际情况进行设计；
l各系统一般情况下均需要安装配置软件及操作软件，造成机房软硬件的冗余、系统管理员的业务不精或工作疏漏；
l没有统一的数据库，无法在内部实现信息共享，以及系统数据的统一管理与维护；
l各系统在功能实现上各自分工，系统联动多数局限于硬件联动，增加实施与维护的复杂度；
l电站没有统一平台，无法实现站端设备的集中监测，无法配置全局预案，实现统一平台下的业务优化，增加了系统运维成本及安全隐患；
l总部无法实现远程查看所辖电站的运行数据，大部分系统信息不离站端，不利于总部管理。
鉴于以上分析，如何对各系统资源进行有效整合，最大限度的挖掘现有辅助系统的潜力，最大程度的提高运维效率，增强系统安全性，已成为光伏电站管理中急待解决的问题。
1.3系统需求
结合系统现状分析及项目实际需求，光伏电站运维管理迫切需要一体化的管理系统，系统需求主要分子系统及一体化管理平台两方面。
子系统的部署及管理需求：
l电站内重要区域应无监控盲点、监控点能够正常输出视频信号，确保主控室、监控中心对电站的全面监视、监管，并能自动清洁摄像机；
l电站内重要区域监控点能够支持高清监控，看清进入区域人员的脸部，并支持行为分析，在布防情况下一旦发现异常情况（如非法闯入、徘徊、聚集），能够及时报警；
l电站内需根据现场实际情况部署入侵报警系统，重要区域还需部署手动报警按钮，并实现报警录像；
l除了在升压站电气设备楼及主控楼部署出入口管理系统，还需在电站进站大门部署出入口管理系统；
l在电站进站大门部署可视对讲设备，便于未认证进站人员和主控室进行对讲核实，核实后由主控室远程开启伸缩门；
l对于站内重要区域的环境量，通过传感器进行采集，并通过智能控制设备进行调节。
一体化管理平台的需求：
l运维一体化管理平台由电站平台和总部平台组成；
l电站运维一体化管理平台需全面集成电站内的辅助系统，实现了视频监控、入侵报警、出入口管理、环境监测、火灾报警、智能控制等子系统的完全接入；
l电站运维一体化管理平台需依托视频监控系统，实现与其他系统的联动，从而对辅助系统的报警处理、日常运行管理、突发事件处置等各种业务实现可视化管理；
l电站运维一体化管理平台需建立一套高效、智能的管理机制，满足统一的配置管理、数据共享、功能联动和业务优化等系统需求；
l总部运维一体化管理平台需建立一套安全、可靠的管理机制，实现对电站辅助系统的集中监控、统一管理、可靠运维。
第二章 思路与目标
2.1指导思想
在以生产自动化、高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命带来的技术理念的变革势必带来管理的相应改变，具体表现在新能源电站运维中，即通过电站系统与信息技术的完美融合，把设备以网络形式联接起来，形成更开放、更积极通讯的系统结构，通过设备与人或设备与设备之间的对话交互，使电站在不依赖于人甚至独立于人的情况下实现不同设备单元的灵活、动态监测和控制，并且系统能自我更新、智慧升级，以最优化系统各单元的性能，达到更高的系统效率、更方便的运维和监控以及更快捷的通讯和管理，从而增加资源利用率，提高发电效率和收益率。
2.2设计原则
随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。
光伏电站运维一体化管理系统，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：
1）规范性
设计将符合电力行业及安全防范相关标准规范，并结合项目实际建设现状。
2）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。
3）开放性
系统设计采用标准化设计，产品及管理平台严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互联互动，并充分考虑与其它业务系
统的连接。
在设计和设备选型时，将科学预测未来扩容需求，进行余量设计。
4）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。
5）易用性
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、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。
6）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。
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。
2.3设计标准
系统规划设计必须按照国际、国家和行业的有关标准和规范进行。
本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行，但不仅仅限于以下所列范围。
1）电力安全防范设计方面：
l《电力设施治安风险等级和安全防范要求》（GA1089-2013）
l《电力行业反恐怖防范标准（试行）（电网部分）》（2011）
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》（GB50198－2011）
l《工业电视系统工程设计规范》（GB50115-2009）
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/T980-1998）
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/T17963）
l《计算机信息系统安全》（GA216.1-1999）
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》（GB/T50314-2006）
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》（GB50348-2004）
l《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）
l《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）
l《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）
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/T16-2008）
2.4设计目标
截至2014年底，我国光伏装机总量达30GW，成为仅次于德国的世界第二大光伏应用大国。
面对如此庞大的装机规模，如何通过维护运营来提高光伏电站的发电效率、降低运维成本，确保光伏电站的收益最大化成了电站业主、投
资者们非常关心的问题。
为了开启光伏电站运维管理新思维，最终实现电站“智能、高效、安全、可靠”运行，需构建一套适应电站现代化管理的运维一体化管理系统。
系统以现代信息技术为支撑，网络互联互通、信息资源共享、应用功能完备，主要实现以下目标：
l建立覆盖所有光伏电站的运维一体化管理系统，对电站的运行、设备进行全方位管理，满足电站主控室现场管理、总部监控中心全局监管、管理人员移动办公的需求；
l建设运维数据业务专网，运维数据业务专网独立于生产数据业务专网，高带宽传输，实现高清图像及环境、报警信息传输；
l对视频监控、入侵报警、出入口管理、环境监测、火灾报警、智能控制等系统进行集成管理，通过统一客户端进行呈现，确保人员高效应用；
l结合事故响应机制部署预案，对突发事件快速做出响应和处置，有效对安全事件进行防范，降低和控制意外事故发生的风险；
l充分利用视频资源，监控发电设施运行环境，规范运行、维护及抢修过程，保障光伏电站稳定运行；
l通过现有信息资源，形成各类统计报表，供领导统筹决策；
l采用高科技手段，第一时间掌握设备不在线、工作异常等故障信息，及时排除故障，提高运维效率，减少运维成本。
第三章 系统总体设计
3.1技术路线
海康威视光伏电站运维一体化管理系统是集硬件、软件、网络于一体的综合监控系统，以iVMS-8800平台软件为核心，实现多业务融合监控，在主控室、监控中心即可对站端系统集中监控、统一管理，为光伏电站稳定运行保驾护航。
在系统设计过程中，除满足光伏电站的需求，还将适当技术创新。
海康威视光伏电站运维一体化管理系统，将按照以下技术路线：
1）高清视频监控：
全面接入720P及以上高清摄像机，提升视频质量和安防水平，满足细节监控（人脸、车辆特征）需求，支持高清录像存储；
2）智能分析识别：
行为分析、车牌识别、车辆特征识别；
3）球机自动清洁：
利用雨量传感器监测降雨量，根据平台预置规则，统一开启雨刷功能；
4）可视对讲门禁：
集门禁、对讲、视频功能于一体，并能配合主控室进行可视化人员认证，从而远程开启伸缩门；
5）辅助系统融合：
实现视频监控、入侵报警、出入口管理、环境监测、火灾报警、智能控制等系统的集成，各子系统根据预案进行联动；
6）立体监管模式：
实现电站、总部控制中心两级垂直监管，固定网络采用
C/S、B/S方式进行访问，移动网络通过手持终端（手机、平板等）进行监管；
7）系统运维管理：
IT基础设施管理、视频质量诊断、带宽优化及控制、资产管理、日志管理。
3.2系统架构
3.2.1系统拓扑
图1光伏电站运维一体化管理系统拓扑图
3.2.2系统组成
光伏电站运维一体化管理系统由站端系统（光伏电站）、传输网络、中心系统（总部监控中心）这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。
1）站端系统
站端系统对站内的视频监控、入侵报警、出入口管理、环境监测、火灾报
警、智能控制等系统进行了整合，主要负责对电站视音频、环境报警信息进行采集、编码、存储及上传，并通过站端平台预置的的规则进行自动化联动。
2）传输网络
运维一体化管理系统承载于运营商公网（ADSL、宽带或者3G/4G网络），用于站端与平台之间的通信。
站端系统的电站视音频、环境报警信息可上传至平台，供中心管理人员调用监管。
通过总部的网络安全隔离装置并经过身份认证后，在运营商的3G/4G网络，管理人员也可随时随地在手持终端查看现场情况。
3）中心系统
中心系统可管理电站内部的所有设备，接收由各区域上报的信息，满足中心系统用户视频、环境报警信息查看的需求。
3.2.3系统组网
由于光伏电站运维一体化管理系统部署在运营商公网，为了保障站端设施与平台的信息安全，需在运营商处申请虚拟专网（VPN）的服务。
VPN是通过公网建立一个临时的、安全的连接，可以对数据进行加密，达到安全使用互联网的目的。
VPN是对企业内网的扩展，可以帮助远程用户与公司内网建立起可信的安全连接。
由于运维数据业务网和生产数据业务网都承载于同一光纤传输网，需根据具体情况，合理分配带宽，并做好安全隔离措施。
3.3系统功能
3.3.1基础功能
1）实时监控
采用海康威视的高品质摄像机，具有防尘、防水等功能特性。
实时获得监控区域内清晰的监控图像，各种型号系统的摄像机可以满足不同区域监控点的监控需求，实现24小时不间断监控。
同时可以对带云台设备进行云台操作，对视角、方位、焦距的调整，实现全方位、多视角、无盲区、全天候式监控。
2）行为分析
通过SMART摄像机，对于重要区域采用智能分析技术，通过行为分析和智能跟踪的方式，实现安全防范监控；
本系统中主要对穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域等多种行为进行识别和触发报警。
3）车牌及车辆识别
通过电站出入口部署的摄像机，对进入车辆进行抓拍，识别车牌信息及车型、车身颜色。
4）录像存储
本系统支持前端存储和中心存储两种模式，前端的视音频信号接入视频处理单元存储数据，达到前端存储的需要，以供事后调查取证；
也可部署网络存储设备，适合大容量多通道并发的中心存储需求。
5）智能检索
通过支持SMART功能的NVR，支持基于智能侦测事件的快速检索；
支持基于区域入侵、越界侦测的录像后检索，可在回放中自定义智能规则快速检索，录像搜索随心所欲。
6）语音功能
通过语音对讲，总部监控中心客户端能够和电站主控室客户端进行沟通，主控室客户端能够和电站大门口的可视对讲门禁主机进行沟通。
7）处置预案
通过视频监控系统和其他辅助系统的关联，能够提供丰富的视频预案：
客户端联动、电视墙联动、报警录像等。
有助于相关部门第一时间发现事故点，迅速做出反应，把事故损失控制到最小范围。
8）巡检预案
系统支持可视化巡检预案，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，一旦发现问题可截图并标注问题，及时通知相关部门。
相较于人工巡检、手工纸质记录的传统巡检方式，该预案可大大提高巡检质量及到位率。
9）远程维护
通过平台软件能够对前端设备进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能。
设备提供远程访问功能，运维人员不必到达设备现场，就可
修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。
和雨量传感器相结合，还能开启球机自动清洁功能。
10）系统管理
通过平台软件能够进行全方位管理，提供中心管理、Web服务、认证授权、日志管理、资产管理、地图管理、流媒体服务、云台代理、存储管理、文件备份、设备代理、移动服务、报警管理、电视墙代理、网管服务等系统服务，提高整套系统的工作效率。
3.3.2扩展功能
1）黑白名单
对于授权放行的车辆，登记车牌并录入系统白名单，当车辆访问电站时，识别出车牌后和数据库已录入的车牌进行比对，判别是否为授权车辆如果是已登记的车辆自动开启门禁放行；
如果是未登记的车辆启动相应联动通知主控室，主控室可调阅视频来判别是否手动开启门禁。
2）视频质量诊断
采用轮巡方式检测设备工作异常，如清晰度异常（图像模糊）、亮度异常
（过亮、过暗）、偏色、噪声干扰（雪花、条状、滚屏）、画面冻结、信号丢失、云台失控等，及时系统的故障并报警通知，提高视频监控系统有效性。
3.4系统特点
多智能技术整合应用
系统运用多种智能分析技术，包括视频行为分析技术、自动跟踪技术、人脸抓拍识别技术、车牌抓拍识别技术、智能透雾技术、视频质量诊断技术、智能后检索技术等，对实时视频流和录像回放视频流进行逐帧分析，自动过滤无用的视频图像，让安保人员专注于有“价值”的视频。
智能技术的应用，相当于给电站配置了“永不疲劳”的保安，并变被动监控为主动监控，达到电站安防事件的“事前防范、事中处理、事后分析”的目的。
各技防系统深度融合
平台提供各类编解码设备管理、存储管理、网络管理、报警管理等基础设备管控功能。
同时对各子系统进行统一的监测、控制和管理，可以兼容视频监控、入侵报警、出入口管理、环境监测、火灾报警、智能控制等多个辅助业务应用子系统。
通过优化系统架构，提高系统的整体效能，使平台的管理更灵活、更人性化，为用户提供一站式的解决方案。
平台还支持智能预案，使电站在不依赖于人甚至独立于人的情况下实现不同系统间的智能联动。
有效的数据安全策略
系统具有有效的数据安全策略，通过身份认证和权限管理，确保用户认证后才可以进入系统，进入系统后还需严格执行访问权限和管理权限。
权限设置采用多层次、高加密技术，以确保系统各单元运行的安全，同时系统用户登录、操作、配置等功能都采用严格的传输加密机制。
对于数据存储，采用电站分布式存储+总部网络存储，并通过硬盘保护机制、RAID5技术，保证录像数据不会丢失。
完善的运维管理机制
平台能够提供完善的综合监控与运维管理功能，可实现对视频设备、报警设备、门禁设备、对讲设备、环境设备、网络设备、存储设备、服务器、中间件系统、数据库系统等各种资源的全面监控和管理，达到监控系统的可视化、可控化和自动化管理目的。
平台帮助各级运维部门快速定位故障，迅速恢复监控系统运行环境，并通过规范的流程化运维管理，将管理数据电子化、管理过程规范化，从而为全网运行环境构建统一
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