国家电网沿线保护方案.docx
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国家电网沿线保护方案
目录
前言2
第一章总体设计3
第一节设计思想3
第二节设计依据4
第三节总体设计目标5
3.1设计方向5
3.2设计内容5
第二章电网智能监控实施方案6
第一节系统组成原理6
1.1系统组成原理6
第二节视频监控智能分析7
2.1智能视频选型的依据7
2.1.1“眼睛”摄像机7
2.1.2红外线摄像机的使用7
2.1.3“大脑”TRK1智能分析服务器8
2.1.4trk1产品特性8
2.1.5trk1智能分析模块9
2.1.6全天候恶劣环境下使用10
2.1.6简单易用10
2.2图像传输10
2.3系统安全11
2.4联动报警11
第三节风力和太阳能混合发电系统12
3.1风力和太阳能发电系统的必然性12
3.2混合发电系统提供的保障性12
3.3控制器逆变器13
3.4风力发电机和太阳电池组合板13
3.5蓄电池使用13
3.6混合发电的应用14
第四节通信传输15
4.1采用3G网络传输15
4.2采用3G网络的优越性15
第五节综合管理平台16
前言
在国家电网的会议上，以转变经济发展方式是我国“十二五”发展的主线。
要转变经济发展方式，需要转变能源发展方式；要转变能源发展方式，必须转变电力发展方式。
转变能源发展方式的核心，是转变我国过度依赖输煤的能源配置方式和就地平衡的电力发展方式，推动能源生产和利用方式的变革。
转变电力发展方式的关键，是尽快形成交直流协调发展、结构布局合理的特高压骨干网架，在此基础上构建起资源配置能力强、抵御风险能力强、技术装备水平先进的坚强智能电网，加快形成现代电网体系，适应各类大型能源基地集约化开发和清洁能源大规模外送消纳的要求，满足经济社会发展和人民群众生活的用电需要。
本次方案是针对国家电网结构布局合理的特高压沿线铁塔而设计的电网沿线铁塔安全监控方案，来配合电力转变的发展主线。
本方案适合中国国情和本项目跨度长、环境复杂的特点，系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前电网视频监控系统最新发展水平，适应时代发展的要求。
监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。
第一章总体设计
第一节设计思想
Ø先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。
该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前电网视频监控系统最新发展水平，适应时代发展的要求。
同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
Ø经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
Ø可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
Ø可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。
并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
Ø追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。
Ø保留足够的扩展容量
该项目设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留新加入设备电源接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
Ø规范性
由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。
Ø提高监管力度与综合管理水平
本系统设备控制需要高效率、准确及可靠。
本系统通过综合管理平台对各子系统运行情况进行综合监控，时时画面撑握监视及报警情况。
视频监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。
第二节设计依据
本方案设计根据项目常规要求，并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。
主要包括：
GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》
GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》
GB4943-95《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》
GB50198-94《民用闭路电视监控电视系统工程技术规范》
GA/T75-94《电视监控工程程序与要求》
GB50198-96《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》
GA/T-T74-94《安全防范系统通用图形符号》
GB50189-94《民用安全报警系统工程技术规范》
GB10408.1-89《入侵探测器通用技术条件》
GA/T15-94《安全防范工程程序与要求》
GB12663-90《防盗报警监控器通用技术条件》
GB8898-88《电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求》
第三节总体设计目标
3.1设计方向
我公司将本着总体设计目标，并根据项目需求，以及所提供的相关资料，并接合项目的实际情况及未来的发展趋势，对该项目的智能行为监控进行方案设计。
整个项目以设计规范为原则，最终以管理平台控制单体摄像机来监控电网沿线铁塔的安全来保护国家和人民的切实利益。
3.2设计内容
首先要按照有关标准和技术规范，根据具体选用设备及安装的要求进行设计和规划，其次要尽量满足在采光、通风、无线信号能盖的条件下，营造合理的工作运行环境。
以国际领先的IVS智能视觉分析发现区域入侵发，由3G网络传输到中心管理平台；而且整套系统应采用环保的风力和太阳能蓄电技术来保证监控子项目的独立运行。
使得整个系统极具智能化，不仅实现了端到端全高清视频图像采集、传输、显示、存储和控制,兼容多种厂家的电网远程视频监控系同一平台和界面运行，来实现国家电网公司建设“一强三优”现代电网战略和“十一五”信息化规划项目。
第二章电网智能监控实施方案
第一节系统组成原理
1.1系统组成原理
智能视频监控系统发展到现在，对于传统的闭路电视监控可以说是日臻完美，而且近年来发展势头迅猛，在社会的各个领域几乎都能找到闭路电视监控系统的应用实例。
但随着时间的推移，传统的模拟闭路电视监控系统也逐渐显现出其不可避免的局限性，如传输距离不可能很远、无法远程监视、布线工程量大等，特别是和现在全社会的数字化趋势形成矛盾。
而我公司的智能视频监控系统恰好克服了模拟闭路电视的局限性，利用智能视觉分析人物行为来发送警讯；利用3G网络传输视频流解决了传输距离远、布线不重复；利用风力和太阳能发电来解决取电难和耗费大困难；且系统抗干扰能力强、查询方便、兼用性强。
本系统由若干个单体监控单位、IVS（智能视觉分析）、风力和太阳能供电、3G通信传输和中心管理平台五部分组成，系统集成了国际处于领先的智能视觉分析以及先进的3G通信传输和风力太阳能一体供电。
第二节视频监控智能分析
2.1智能视频选型的依据
2.1.1“眼睛”摄像机
电网铁塔沿线位置重要，需日夜不间断防护。
因此，作为整个系统前端的信号采集，具有智能化的视频监控的选择是必然的。
本项目采用的是一款完全适合日夜环境下使用的模拟摄像机，采用LG最新XDI数字处理芯片，配合使用1/3"lnterlineEX-viewHADCCD，最高可以获得彩色模式下480TV线、黑白模式下540TV线的水平分辨率，可以获得高达60dB宽动态使用范围，相当于普通摄像机的100倍，即使前后景物亮度差异极大，也能获得高质量的画面,内置了极强功能的超强光抑制功能,可以使夜间强光条件下的暗物体能够被看得更清晰，加上独有的3D-DNR技术和超强的Sens-UP功能，以及以上所有功能的内部高智能化控制系统，是在高要求监控领域内的应用首选。
同时，摄像机的尺寸也为多系统设备集中防水防尘减少了占用体积。
2.1.2红外线摄像机的使用
红外灯的选择最重要的问题是红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等成套性。
目前市场上大多是摄像机和红外线投射器分开的，这样我们在设计方案时就必须对所有的器材统一考虑，是选择黑白摄像机搭配红外灯呢，还是用彩色转黑白的摄像机？
还有安装方式和防水方面的考虑。
一般来说，黑白摄像机采用的CCD传感器有很宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延长到红外区域，利用辅助红外灯照明就可在CCD传感器上清晰的成像，而普通彩色摄像机其感光光谱只在可见光区，因此不能适用于红外灯泡照射摄像；日夜两用型摄像机采用两个CCD进行切换或者采用一个CCD传感器，利用数字电路的切换也可以实现红外灯泡照射摄像，但存在黑白照度偏高或对彩色有不利影响等缺点。
除此之外，还有一体化的红外线摄像机，就是将摄像机、镜头、防护罩、红外灯等集中在一起，采用优质的铝型外壳，通过一次成型的生产工艺，使产品的防水级别达到IP55等级，在室外使用效果良好，由于采用一体化的设计，就自然降低了施工和调试的难度。
2.1.3“大脑”TRK1智能分析服务器
bellsentboxtrk1是一款内嵌了视频编码和强大智能视觉分析功能的嵌入式服务器。
它可以直接连接在普通摄像机后面，使摄像机具有自动检测入侵、盗窃或其他威胁的智能监控功能，从而减轻保安人员的工作负担，提高他们的工作效率。
同时支持传统模拟（同轴电缆）和IP网络两种连接方式，提供自动检测和实时报警确认功能，支持基于报警事件触发式的录像机制和视频确认机制。
采用完全嵌入式的即插即用智能检测架构，不需要外部软件支持，而且支持通过网络浏览器来配置，因此从安装、配置到正式工作，只需要不到5分钟的时间。
是针对用户安装简易操作方便来设计和封装的，并且它内嵌了智能视觉监控功能，因此无论检测率还是降低误报方面的功能都要比现有的视频运动侦测（VMD）和点式传感器优秀得多。
可以广泛适用于各种规模的安防工程中，特别是在电网沿线铁塔监控优势尤其突出。
2.1.4trk1产品特性
基于DSP的单路视频编码器，同时内嵌了bellsent公司久经考验的智能视觉监控功能，其自动检测入侵、即时报警通告和即时视频确认等功能可以大幅提高安全监控水平；通过web浏览器或者管理软件进行远程设置和监控，5分钟完成；具有环境自适应的自动灵敏度调整功能，无需手动调整参数；MPEG-4网络音视频流媒体输出，CIF分辨率，全实时帧率（PAL25fps、NTSC30fps）。
叠加目标跟踪OSD的模拟视频输出；连接输入/输出报警器；连续录像、定时录像和报警触发式录像三种模式，通过软件或者DVR进行录像；智能图像传输和联动报警。
2.1.5trk1智能分析模块
trk1内嵌了目标威胁检测智能视觉分析技术中的区域入侵检测、绊线穿越检测、围栏攀爬检测、异常检测4大分析模块模块。
区域入侵检测
绊线穿越检测
围栏攀爬检测
异常检测
入侵检测模块，可以自动检测非法定向运动并自动报警。
支持以下几种配置模式：
●绊网穿越检测模式——自动检测单向或双向穿越单条或多条绊线的行为，针对每一条绊线的检测还可以指定穿越绊线的非法方向（两个单向或者双向）；
●围栏入侵检测模式——自动检测单向或双向穿越直线或多线段的围栏线的行为（包括从围栏下面爬过、围栏缝隙中间穿越和从围栏上方攀越），可以指定穿越围栏的非法方向（两个单向或者双向）。
通常，由于摄像机监视的围栏上下沿存在高度差，因此攀上围栏的入侵者看起来会比在地面上时要大，而围栏入侵检测模式针对这种情况做了特殊调整，可以有效识别这种攀越方式的入侵。
●区域入侵检测模式——自动检测各种独立入侵或联合入侵的人或者交通工具，支持设定多个任意形状的防区，多个防区位置可以重叠，互不影响。
针对每一个防区，还可以指定该防区内入侵者的类型（人和交通工具）、尺寸大小、入侵速度、最短入侵时间和运动方向等参数，各防区内各类型的参数可以独立设定，互不影响。
防区设定后，只有符合指定特征的入侵行为才会引发报警，而其他不符合条件的入侵将会被忽略。
利用以上功能，可以在同一场景中检测不同特征的运动目标。
例如，当在某一场景中检测闯入铁塔设防区域的车辆时，还可以同时检测该设防区域周围即将入侵的人。
2.1.6全天候恶劣环境下使用
trk1具有强大的检测能力——无论是在室内还是室外，甚至是在各种恶劣的天气环境中，trk1在保持极高的检测率的同时只有极低的误报率。
即使是在诸如强光、低照度、强风、暴雨、大雪、浓雾、冰雹等等极端恶劣的环境中，它的表现也非常出色。
内嵌以太网供电功能（PoweroverEthernet，简称PoE），支持通过以太网线来供电（符合IEEE802.3af协议），可以减少外部电源和电源走线的部署费用以及随之而来的施工麻烦（尤其是在大型工程中）。
由于的功能强大和简单易用，因此它非常适合用于电网沿线铁塔监控的安防工程。
2.1.6简单易用
非常容易安装和设置，只需要几分钟就可以完成设置过程。
自动根据现场环境进行全天候的最佳自调节，不需要根据环境做额外手工配置。
内嵌HTMLweb服务器，可以通过web浏览器（如IE等）通过网络进行远程的访问、配置管理、观看视频和软件升级等功能。
完全嵌入式的独立设备，不需要外部软件支持。
2.2图像传输
系统采用3G无线传输，根据沿线的重要性的不同可使用一张或者二张3G卡传输图像。
保安人员在管理中心管理平台来查看图像监控，可以根据沿线铁塔的环境、人流量等因素来决定时间段来传输图像。
环境复杂和人流量得地方建议使用3-5秒传输画面，相对比较下的其他地方可以设置8秒及其它。
2.3系统安全
用户名和密码在网络传输，如果是明码传输，被窃听获取的可能性很大，帐户被盗用的可能性就很大，系统的任何一次用户名和密码在网络上传输都是经过加密的。
即便被盗用也无法破解。
DES加密方式理论上没有破解的可能。
DES加密的原理是：
在传输用户名和密码之前，系统随即生成32位随机数，对用户名和密码进行后再传输，每次生产的随机数都是不一样的，虽然可能是相同的用户名和密码，但是每次传输出去的加密后的代码都是不同的。
传输就一次，被截获的可能小，截获后破解的可能性更小，即便有能力破解，帐户下次的加密格式已经变化，不知下次加密的随机数也无法正常登陆系统。
这也就是DES加密理论上都无法破解的原因。
独有的网络传输协议，视频数字流在视频服务器中打包发送到IP网络中的时候，打包的格式，以及流媒体的压缩编码格式都是独有的。
只有专有的解码软件才能解出正常的图像，否则只是乱码而已。
2.4联动报警
视频监控内嵌高性能自学习、自适应的智能视觉监控功能。
“告警触发”式的视频传输和录像，可以极大地降低码率，节省网络带宽和存储空间。
而且，在这种方式下，保安人员不再需要持续地监视枯燥的现场画面，大幅降低了疲劳程度，可以长时间地保持高度的警惕性和高效的工作效率。
由wdc100dn构建成的监控防区，相当于创建了一道隐形的周界围栏，不但省却了传统围栏的材料成本和施工费用，而且不会影响环境的美观。
提供事前的安全预警能力，以及事中的即时威慑和及时处理的能力，可以防止事态扩大或恶化。
提供大范围的自动检测能力，当周界内外两侧附近的区域有可疑人物出现时能够自动报警。
对于报警事件，可以提供即时的视频/图像确认和额外的评估信息，避免保安人员收到报警后进行盲目行动。
第三节风力和太阳能混合发电系统
3.1风力和太阳能发电系统的必然性
鉴于电网沿线铁塔环境复杂，去电难，同时又结合我国风力和太阳能混合发电系统的优势，来设计了一个科技化的供电系统。
它为前端摄像机采集信号，3G网络传输图像监控和联动报警提供不可缺少的电力保障。
如果把智能视频监控比作人的大脑和眼睛，那么风力和太阳能发电就是人的心脏，为项目所有子系统提供最根本，也是最重要的电力。
风能、太阳能利用受地理环境、气象条件影响很大，很多地区夏季风力资源贫乏，造成风力发电量下降，而冬季太阳能辐射量降低，太阳光伏发电不足，难以满足负载要求。
因此采用单一的风能或太阳能发电，往往出现某些月份供电不足。
同时，由于供电不足，常常造成蓄电池过放电，严重影响蓄电池的使用寿命。
根据风能和太阳能在冬季和夏季的互补特性，克服由于风能、太阳能所特有的季节变化而造成供电不均衡的缺陷，采用风能和太阳能混合发电，不仅可以保证一年四季均衡供电，使蓄电池使用寿命延长，同时可以使离网型小型户用发电系统的发电成本降低，使自然资源得到充分利用。
3.2混合发电系统提供的保障性
由于地理环境条件、气候条件影响，所以不同地区的风能、太阳能资源各不相同，准确的系统匹配计算是设计风光混合发电系统的关键。
小型户用风光混合发电系统的匹配计算是根据用户所在地区的太阳日辐射、风频分布以及地理环境条件，并根据项目子系统设备对用电的要求和用电保证率，来设计系统的各部分最佳匹配，使系统在最合理、最经济的条件下运行。
风力和太阳能混合发电系统主要由以下部分组成：
3.3控制器逆变器
控制器逆变器具有防止蓄电池过充电及过放电、短路、过载、泄荷和自动恢复的保护功能，采用了新型的电路和新型器件，使控制逆变器的保护速度提高到微秒级，提高了保护功能的可靠性。
因此，我们改变了变流方式，首先通过高频斩波器频率，将输入逆变器的不可控直流低电压变流为可控的直流高电压，然后再通过变换桥电路，实现方波或正弦波交流输出，取消了工频输出变压器。
由于变流方式的改变，使逆变器实现了小型化、高频化，提高了技术指标和降低了成本，并采用器件和非晶（微晶合金材料制作斩波升压线圈的磁芯。
由于采用了二步逆变法，所以输入电压适用范围被大幅度展宽了，逆变器的超压均能在额定值以上。
配有泄荷器的控制逆变器，可承受风力机的悬浮电压和光伏电池的开路电压，当电能足够时，可脱离蓄电池组，直接实现变流转换，并向用电器正常稳定供电，解决了风力发电机对控制逆变器的要求。
该控制逆变器提高了感性负载的启动与运行能力，改善了感性负载的运行状态，使控制逆变器的安全使用寿命达到10年。
3.4风力发电机和太阳电池组合板
采用风力发电机作为系统中所配置的风力发电机，风轮直径为0.9M，额定转速为200r/min，启动风速为3m/s，工作风速为3-40M/S，额定功率为240W。
风力发电机具有稳压功能，对风力发电机的叶片和轴承等易损坏部件进行了改进，使风力发电机的无故障运行时间大大提高，可达到15年使用保证期。
太阳电采用晶体硅太阳电池组合板。
每个组合板标称功率为，组合板采用高透光率钢化玻璃抗腐蚀铝合金边框、防水、防沙接线盒结构，使太阳电池组合板具有抗大风、抗冰雹、抗潮湿、抗紫外辐照的能力，可达到25年使用保证期。
3.5蓄电池使用
蓄电池的使用寿命，直接关系到本项目的可靠性、持久性、适用性。
我们采用了储能专用蓄电池，蓄电池极板采用低锑耐腐合金，严格控制合金元素配比，并采用超级厚极板，极板厚度为3.5mm，提高极板抗腐蚀能力，因此使用寿命较长。
由于采用特殊多元合金，提高负极析氢过电位，控制负极析氢速度，水损耗小，正常使用半年以上才需要补加蒸馏水。
蓄电池排气口处安装酸雾过滤装置，使蓄电池在过充电情况下产生的气体经过过滤排出，确保无腐蚀气体析出，避免腐蚀家用电器和污染环境。
采用超厚极板和特殊极板配方，提高了蓄电池的耐过充电能力。
蓄电池的使用寿命可达到5年，为电网沿线铁塔监控系统提供了良好的供电保障。
3.6混合发电的应用
通过该系统的利用，为地处偏远、分散的草原牧区及无电地区提供新型供电模式，该系统能满足主要设备的工作用电和部分维修产生的用电要求，并能达到四季均衡供电。
风能—太阳能混合发电系统每日提供的电能不低于设备供电的实际需求、，通过该供电系统的建立，使无电网地区的设备用电初达到设备要求
以下就是风力和太阳能混合发电的原理图：
第四节通信传输
4.1采用3G网络传输
3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。
相对第一代模拟制式（1G）和第二代GSM、TDMA等数字（2G），第三代一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。
它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。
为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆字节／每秒）、384kbps（千字节／每秒）以及144kbps的传输速度。
因此我们也需根据沿线铁塔环境来决定不同单体的传输速率。
4.2采用3G网络的优越性
基于3G网络视频编解码器的视频监控系统，是传统的模拟图像监控系统与现代计算机信息技术的有机结合，它是集中了数字视频技术，尤其是数字图像处理及3G网络传输视频的新一代监控系统。
该系统主要是将视频信号和控制信号转换成IP信息，通过3G网络进行传输。
项目中的各个站点都能发送到实时图像和根据智能视觉分析后的报警信号，管理平台能根据其所授权限及优先级别进行控制。
这种开放式的网络架构，正符合3G网络图像监控系统的必然发展趋势。
第五节综合管理平台
整个系统除了视频监控外还要处理大量的报警信息，如何有效地将这些信息利用起来，对于及时发现处理问题至关重要。
贝尔信综合管理平台提供了电子地图双屏显示的功能。
在一台管理主机上可以接入两个显示器，一台显示实时的监控画面，另一台显示电子地图。
在电子地图中用户可以随意选中某个监控点，使其在另一个显示器上显示出来。
同时在电子地图上用户还可以实时获得报警信息，准确定位报警地点。
通过调用预案的方式，实现对某个铁塔区域的封锁功能。
例如，保安人员可以设置一组封锁某个铁塔区域的预案，该铁塔区域附近的一组摄像机将自动地将监控角度调整到铁塔区域周围的5米范围内，这样当发生事件的时候，系统可以快速的捕捉到宝贵的监控信息和案件证据。
现场操作指示。
国家电网的各种操作要严格遵守操作规程，但是各种操作也比较繁琐，因此必须要有相应的保证措施──一般都采用系统的"五防"闭锁结合操作人员使用"五防"钥匙的方法来达到这一目的。
在视频监视技术出现后，可以利用远程实时监视功能，由管理中心的值班人员对远方变电站操作人员进行操作指导，如果发现不正确的操作，可以通过电话、手机及时提醒操作人员，从而确保操作的万无一失。
另外，也可以发现一些在施工现场不容易观察的遗留工作物品，这时可以利用高空摄像机来发现这些遗留物品，从而消除安全隐患。
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