变电站遥视系统解决方案朗驰.docx
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变电站遥视系统解决方案朗驰
220KV变电站遥视系统解决方案
朗驰欣创售前支持部经理：
张兵
前言
近年来，随着电力组网规模的迅速扩大，变电站的数量越来越多，使各大电力集团公司对集中管理的要求越来越高。
传统的监控防盗、安全管理需要电力公司支出庞大的人力、物力。
不仅耗费了巨大的资源，而且无法作到中心管理，不能第一时间下达警讯，起不到事故防范的作用。
所以对电力系统的远程监控、统一管理也就成了必行之势。
网络技术飞速发展，使得网络搭建愈显方便，网络使用成本也大大降低，一种新的技术——网络视频监控也就孕育而生。
它是一种对音视频数据进行编码处理并完成网络传输的高端技术。
不仅保持了传统安防系统实时监看的特点，而且其丰富的网络功能使中心管理更加方便高效。
项目描述
1.1、项目名称：
XX省电力公司XX供电公司220KV变电站遥视系统项目
1.2、项目条件要求：
1.2.1环境条件：
①环境温度:
最高温度：
55℃;最低温度：
-25℃
②环境相对湿度：
5%～95%（年平均）（无冷凝）
③抗震能力：
水平加速度：
0.2g;垂直加速度：
0.2g
④海拔高度：
小于1000m
1.2.2工程条件：
①安装地点
图像监控子站视频管理服务器群、图像监控主站视频管理服务器群等组屏布置在各集控站点主控室。
网络视频服务器布置在各变电站主控室。
各监视点根据需要分别安置在室内或室外。
②系统接地
图像监控系统所有设备接地采用一点与变电站公用接地网连接。
系统接地电阻应满足小于等于0.5Ω的要求。
③防雷、抗干扰
图像监控子/主站系统的设备应装设防雷接地保护以防止过电压导致装置损坏。
满足变电站强电磁场干扰环境下使用的要求。
1.2.3总体技术要求：
①系统部件的选用充分体现先进性、实用性、智能性、兼容性、可扩展性等原则。
②系统具有开放性，硬件及软件均应符合国际工业标准，具有标准的对内对外接口，实现与其它产品进行互换或互通。
③系统的硬件、软件应能按规模大小灵活组合，并可分期实施。
④系统在硬件和软件上均应满足国家二次网络安全防护相关要求。
系统应建立有可靠的安全防护措施及网络安全隔离措施并对实时控制功能与生产管理信息实现安全分区。
与其它智能系统连接时应具有防火墙安全机制；与外部网络联接时，具有物理隔离，能抵御病毒、黑客等来自外部网络的攻击。
⑤遥视系统管理主机应具有友好的人机联系界面，易于操作、管理、维护和升级扩充。
需求分析
变电站遥视系统所要承担的任务主要有2个方面：
第一是从安全防范的角度，保障变电站空间范围内的建筑、设备的安全，防盗、防火，具体所要实现的功能有：
围墙、大门等通过摄像机、防盗探测器，防止非法闯入；
在建筑物门窗安装报警探测器，如门磁、红外探测器、玻璃破碎探测器；
重点部位安装的摄像机必须24小时不间断全天候录像，有些部位可采用红外摄像机，可报警联动录像；
声光电告警设备的联动；
消防设备的联动
第二个主要功能是保障变电站设备的正常运行，事故的报警录像，突发事件与主站的声像通讯等，具体有以下内容：
通过摄像机、灯光联动，监视主变压器等重要设备，监视场地和高压配电间设备的运行状态；
通过图像监控结合远程和本地人员操作经验的优势，避免误操作；
对主控室设备仪表盘进行监视；
操作刀闸位置的视频监控；
配合其他系统（如变电站综合自动化系统等）的工作；
突发事件应急处理的与主站的双向音视频交流；
总体方案设计
2.1、方案设计的特点
该变电站遥视系统无论在设计上、还是在结构上、或者是在应用上，均体现了现代网络视频监控的特点与特色，其具体内容如下：
、实用性强
根据用户需求，系统充分考虑了现场的实际应用情况，监控前端均采用模拟摄像机+网络视频编码器（采用H.264压缩标准），将数字化的视频信号通过网络传输到后端的监控电脑，并采用专用的视频监控平台与存储方案，其不仅保证了视频信号和控制信号的准确传输，更为重要的是在设计该系统时我们充分分析了用户的需求，从实际出发，为用户解决了众多的实际问题。
、性价比高
根据用户项目预算，在投资费用合理的情况下，采用了当今先进的技术，一方面使整个监控系统具有良好的性能，另一方面和教学录播系统资源共享，从而也有效的避免了二次新系统构建所造成投资浪费。
、可靠性强
整个系统均采用了模块化结构设计，嵌入式操作系统。
所用硬件产品与设备均符合工业标准，具有较强的抗干扰能力。
另外，系统在网络布线上采用的是星形拓扑结构，可防止在某一采集端或通讯线路故障时影响整个系统的运行。
同时，系统还具备自行诊断和自恢复功能，可靠性较高。
、扩展性好
整个监控管理系统基于开放式标准设计，方便系统功能的完善和扩展，系统容量不再依赖于传输及节点设备，而是可以任意扩容，随时接入，提供了监控点数无限升级的可能性。
同时系统还预留有第三方系统接入端口，能够与与其他系统进行对接。
、适应性强
整个网络监控系统在设计时均考虑到了未来系统的发展需求与升级需求，其无论在网络方面还是在兼容性方面均具有较强的适应能力。
、安全性高
对于安全防范系统，其本身的安全性不可忽视，该视频管理系统在物理环境、操作系统、网络、应用以及管理等方面提供了有效的安全机制。
、易于操作
设计人员在设计该监控系统的操作界面与操作菜单时，充分采用了大家熟悉的Windows界面风格，完全符合人们的使用习惯，
、易于维护
整个系统采用了先进的集中式管理与分布式处理机制，完全改变了以前模拟系统分散管理的弊端，用户通过任何一个操作终端就能够远程对系统进行维护与升级，使得系统维护变得及其简单。
2.2、总体架构
2.2.1、系统架构
根据变电站综合监控系统的硬件组成以，同时结合变电站综合监控应用的实际需求与特点，我们将整个变电站综合监控监控系统分为4个系统层次，既前端设备层、传输网络层、系统控制层与系统应用层，同时层与层之间采用标准的TCP/IP协议进行通讯，不受网络平台的限制。
其系统结构如下图所示：
2.2.2、视频监控子系统
在每个前端变电站根据现场需要，在变电站室外和门口处安装相应高速球型摄像机（保证报警时能够快速响应进行联动录像），实现对变电站区域内场景情况的远程监视、监听。
在变电站室内（主要是主变室、高压室、地压室等），根据实际情况，其中可选定点彩色一体化摄像机用于对进出变电站人员进行监视，可根据远程管理人员的命令改变摄像机镜头的方位、角度、焦距等，用于对变电站内设备运行情况、现场环境进行监视。
通过摄像机、拾音器采集来的音视频模拟信号接入网络视频编码器，网络视频编码器将摄像机采集的视频信号转化成数字格式的压缩码流后，通过以太网口接入其专用的网络进行传输。
前端编码采用目前主流编码压缩标准（H.264）,选用2M码率传输，以确保视频图像的清晰度。
2.2.3、安全防范子系统
由于大多数变电站都建在郊外或者比较偏僻的地方，变电站内的设备和线材都比较昂贵，所以有一些不法分子，在利益的驱使下，破坏变电站的设施，盗取相关器材变卖。
同时，变电站也是高压场区的所在，如果对相关区域未做严密防范，还会导致一些无知者误入其中，发生一些人员伤亡的事故。
该安全防范子系统的各种探测器将与视频监控子系统中的视频设备连接。
在发生触发报警的情况下，直接和视频设备联动，将报警信息上传至综合监控平台，同时促发其他声光报警设备。
在前端的变电站发生消防和非法入侵时，会实时在电力局监控中心服务器的电子地图上显示出来，并联动灯光开启，警号的提示、视频录像等功能。
2.2.4、综合监管平台：
ImagineworldStation管理软件用于实现对前端编码器的集中监视、控制、数据转发、录像存储、检索回放等功能，支持编码设备包括网络视频服务器、网络摄像机、嵌入式硬盘录像机等。
该软件可应用于针对百路左右前端网络监控设备的小型平台，也可扩展为数百上千路的大型监控平台；可对任意前端设备进行设置和控制，支持多屏同时显示，单屏可同时最多显示64画面；支持双向语音对讲、电子地图、日志记录、报警控制、远程检索回放等功能；界面友好、操作简便，可方便应用于多种网络视频监控系统的解决方案。
典型功能：
根据上述用户的实际需求与系统设计要求，该变电站遥视系统将具备以下十大功能模块（每个功能模块均含多项子功能），如图所示：
、用户管理功能说明：
■具有多种用户属性设定功能；支持用户组设置；支持用户等级、用户控制权限设定；支持用户账户密码保护、支持多用户同时登录。
、设备管理功能说明：
■支持远程控制与管理设备，支持远程设置云台预置位，支持软件远程升级与维护。
支持故障预警。
、实时监控功能说明：
■具有实时图像浏览（同时显示时间）功能，可自定义窗口浏览布局；支持1路/4路/8路/9路/16路/25路等多画面同时显示；支持鼠标拖拉显示与更换图像位置；支持图像抓拍。
■支持多屏显示（电视墙），多个屏幕之间可任意拖拽和设定显示器布局。
■支持屏幕锁定与视频轮循显示，同时可自定义视频轮循时间。
■具有图像效果增强功能，在恶劣天气条件下（如雨、雾、沙尘或夜间等环境），对应质量不佳的图像可通过图像效果增强进行效果处理，消除模糊，提升画面清晰度，加强画面质量。
■支持多种云台控制方式（PC键盘控制、PTZ控制等）。
、录像存储功能说明：
■支持影音同步录制存储；支持本地存储；支持远程网络录像存储；支持实时录像/计划录像/移动侦测录像/开关量报警录像；支持录像计划拷贝。
、录像回放功能说明：
■支持多录像文件异步回放（用户可同时观看多个录像文件在不同时间断的视频回放），同时也可逐帧回放（通过逐帧播放，可准备定位时间瞬间发生的影像）。
■录像回放支持前进、暂停、快进、快退以及基于时间进度的播放等。
■支持录像文件快照检索，可自定义录像文件的检索条件与检索范围（如录像时间），从而有效的节省了录像查询的时间。
、电子地图功能说明：
■具有多级电子地图联动功能，可准确定位每个镜头并查看其相关信息。
■电子地图可以与报警装置或报警设备关联，当发生警情时将给予报警提示，使得管理者能够及时掌握报警现场的地理位置与情况。
、移动侦测功能说明：
■具有多区域移动侦测功能，用户可同时自行定义多个侦测区域，同时可对物体的运动方向与速度进行分析判断，并触发报警联动。
、报警联动功能说明：
■支持报警设备输入与输出管理；可自定义报警联动工作时间；同时支持电子地图联动报警和移动侦测报警，支持第三方系统接入报警（如公安报警系统、急救系统、火警系统等）。
■支持多种报警联动方式，如客户端报警图像弹出、客户端报警信息提示、客户端报警语音提示、电视墙报警图像弹出、电视墙报警信息提示、触发报警开关量输出等。
同时支持报警信息共享，可实现多个客户端同时看到报警信息列表。
、日志管理功能说明：
■具有用户登录日志，设备状态日志、报警信息日志、子服务器日志等功能，同时支持日志客户端检索与查看以及管理。
、其他扩展功能说明：
■视频转发优先级调度；录像文件标识、格式转换与刻录；图像打印；语音双向对讲；E-mail信息与手机短信报警联动，等等。
2.2.5、总体架构如图所示：
2.2.6、系统联动：
220KV变电站监控系统使用电子围栏实现防盗报警入侵监测，将变电站的周界进行报警防范。
红外对射设备监测变电站周边情况，当出现紧急或报警情况时发生声光报警，可以以电子地图方式实时显示并记录周界报警位置，并联动视频信号调整到预先设置好的预制位并联动录像，同时还可联动声音以及设定好的解决方案（如：
联动事先设定好的报警器发出警号，夜间联动灯光打开等）；联动监控中心语音提示报警，联动手机短信发送给就近值班人员和相关职能领导。
变电站的进出采用联网门禁系统，要想进出变电站，必须具有相应的身份权限，并且联网门禁系统可对出入信息进行统计和分析。
若遇非法人员撬门或侵入，系统将启动定点摄像机并记录现场情况，同时启动报警信号远程传输，控制中心收到报警信号后即可第一时间查看现场状况，做出相应警情判断。
变电站内部安装紧急按钮和红外探测器，如遇紧急事件的发生，可人工触发报警通知监控中心。
由于变电站设施都是用电设备，所以防火是必不可少的防范措施。
通过连接烟雾探测器可对变电站内环境随时监控，当探测到有火警时，可通视频了解具体火警情况并联动电源控制开关，自动切断重要设备的电源，同时向远程控制中心联动报警，监控中心可及时判断报警信息的正确性，以便了解现场情况，并向有关部门求助。
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方案总结：
本方案对此次建设的智能监控系统进行了初步的技术分析和建议，阐述了我们对该系统的解决办法。
首先，整个方案注重的是成本与性能的合理分配，注重提高监控网络和监控中心的性能，从而使总体系统具有很高的性能价格比。
系统的监控模式是分布式的，各监控主机具有独立的监控能力。
当系统硬件或通信故障时，这种监控模式对整个系统功能的影响最小：
硬件故障：
只影响一个现场监控点。
网络故障或通信中断：
所有现场监控点仍能正常工作，大部分例行控制功能由各监控主机独立完成。
通信恢复保存数据自动上传监控中心。
另外，本方案整个系统每一个环节都十分重视系统的开放性。
整个监控系统，从监控中心到各监控点内部，其网络协议都采用标准的TCP/IP。
我们可以提供标准的Ethernet接口。
这样监控系统一旦建立，就等于拥有了一个将整个监控系统纳入其中的内部网络，可以在它的基础上开发各种其他业务。
TCP/IP到各需监控站点，还可以使监控中心与需监控站点的通信为并行通信而非轮询通信，在各类站点大量增加的情况下，系统响应时间完全不受影响。
第三，减少维护工作量是整个监控系统的最根本目的。
而本方案中不仅仅提供了一整套减少被监控设备和机房维护工作量的方法，而且也把尽可能地减少对监控系统本身的维护工作量作为一个重要目标。
最后，方案的各个部分中都非常重视系统将来的扩容和升级。
因为我们深知当前中国电力事业正在高速发展，保证充分的扩容余地和提供将来升级的可能是保证用户投资有效的唯一方法。
我们在设计时就充分考虑到可扩展能力的设备，这样为将来扩容留下了充分的余地；在监控网络和监控中心的配置中，我们也充分考虑到了这一点，并提出了比较超前的高性能设备配置方案和网络方案，以保证系统持久的生命力。
220KV变电站遥视系统，像其他任何系统一样对扩容升级能力的要求很高。
系统扩容升级能力的高低直接关系到这套系统的生命力，扩容能力好的监控系统，就可以适应来自站点增加、动力设备数量及种类增多、监控内容新增、监控范围扩大等方面对系统不断增加的需求，在长时间内满足客户对系统的需要，通过增补监控设备而不是更新监控系统的方法做到始终能够完全监控要求监控的动力设备及机房环境，从而最大程度的利用已经建设的资源，节约客户的投资。
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