变电站监控系统技术方案51页Word格式.docx
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“技术先进，实用可靠，扩展性好，有利管理，投资合理”的原则。
先进性系统的规划一定要兼顾眼前和未来的应用需求，要用长远的眼光，以保证规划的科学性、先进性，保证所选用的硬件设备和软件系统的实用性和先进性，并具有较长的生命周期和先进水平。
充分发挥我公司的技术优势，通过系统的二次开发和整体集成，使建成后的系统在国内居于领先水平，并在系统实际运行过程中，建立紧密结合XX电业局管理实际的科学化、现代化管理运行机制。
稳定性和可靠性无论从系统从结构上、产品性能上、设备的选型上还是到具体的实施方案，都要考虑到系统的稳定性和可靠性，并且在系统集成过程中对硬件设备安装、操作系统应用、网络连接、数据库设计将尽可能完善的做出故障检测、诊断及处理策略，以保证系统的稳定性和可靠性，确保系统正常、稳定、可靠、连续地运行。
开放性
系统设计应充分系统的开放性，除了保证系统内部之间的有机协调和开放性之外，应留有面向外部系统的标准接口，以实现与其它子系统之间的数据交换，保证系统的不断扩展。
系统设备选型遵循有关国际标准、国家标准和行业标准，使系统具有高度的开放性和技术上的兼容性，系统间应具有良好的互联、互操作能力。
可操作性
界面友好，充分考虑操作人员的特点，使数据处理工作简单、方便、快捷，
业务流程清晰，符合常规业务处理习惯。
系统数据维护方便，备份及数据恢复快速简单。
可扩展性
系统设计不但要保证目前系统容量的要求，也要考虑今后系统的发展，便于向更新技术的升级与衔接。
要留有足够的扩充余量，考虑到今后业务的发展，系统在设计时必须考虑扩展性需求。
本方案设计的系统可扩展性体现在以下几个方面：
数据的可扩展性：
随着系统功能的增加，原有数据和新增数据可以无缝融合，无需对原有数据结构作重大修改。
功能的可扩展性：
未来系统增加的功能可以和原有功能紧密结合，无需对现有系统结构重新设计。
性能的可扩展性：
当系统负载增加时，可通过对系统现有设备增加硬件数量或升级系统以提高系统的性能，无需更换现有设备。
系统结构易于扩充，以适应今后可能出现的较大任务负载。
系统设备及软件向下兼容，以保护系统的原始投资。
易维护性
具有强有力的系统管理手段，可方便地对系统资源进行集中配置与调整。
系统应支持集中、统一的管理视图和图形化管理界面，能够实时监视设备的工作状况。
系统各部分均采用模块化结构，各自具有相应的软硬件自检、故障诊断和安全保护措施，并有利于用户从事简单的现场维护。
安全性和规范性
系统设计应充分考虑信息资源的共享，考虑信息的保护和隔离，对不同的应用和不同的环境，采取相应的措施对系统和数据进行保护。
系统建成后，除提供详尽的用户手册和操作手册外，在技术上提供先进的、可靠的、全面的安全保密方案和应急措施，从人机界面设计、应用软件参数变更、系统设备自动检测、拒绝非授权访问、系统恢复能力等方面，确保系统万无一失。
设计的规范性主要体现在系统的接口规范、数据规范、服务规范和操作的规范性，这些规范可对前期建设系统的数据结构、发布方式提供一个统一的规范，为未来的业务模块留有转换接口和软件。
良好的性能价格比
整个系统应能够在先进性、高效性、可靠性和稳定性方面进行考虑，在满足用户总体需求的前提下，充分体现设备资源的共享性，最大程度地降低系统造价和安装成本。
2.3设计依据
本设计方案除了有关用户需求及规范外，还遵循或参考以下规范和标准：
IEEE—国际电气与电子工程师协会
IEC—国际电工委员会
ISO—国家标准化组织
ANSI—美国国家标准委员会
ITU—国际电信联盟电报电话咨询委员会
EIA—电气工业协会标准
UL—美国保险商试验标准
NFPA—美国国家防火协会标准
ASCII—美国信息交换标准码
OSI—开放系统互联
《火力发电厂与变电所设计防火规范》
（GB50229-96）
《电力设备典型消防规程》
（DL5027-93）
《安全防范工程程序与要求》
（GA/T75-94）
《工业企业通信设计规范》
（GBJ42-81）
《工业电视系统工程设计规范》
（GBJ115-87）
《民用闭路电气设计规范》
（GB50198）
《电业安全工作规程》
工业企业调度电话和会议电话工程设计规范》（CECS36:
91）
GB856688）
计算机软件开发规范》
3设计方案
3.1系统建设内容
XX电业局变电所图像监控系统建设内容主要包括以下几方面：
1、变电所摄像机、视频编码服务器的安装设计。
2、变电所摄像机、视频编码服务器的布线、供电、防雷、防干扰设计。
3、传输系统与监控系统接口、带宽分配设计。
4、监控管理中心的设计。
5、监控管理软件的开发设计。
3.2系统构成
整个变电所监控系统由变电所前端系统设备，网络传输及监控中心系统设备三个部分组成。
前端系统主要指变电所的图像采集与处理，设备主要包括摄像机系统（摄像头及其辅助设备如护罩、云台、解码器等）、红外/烟雾报警器、视频编码服务器等。
前端从摄像机到视频编码服务器间采用的是传统的模拟信号处理方式，即根据监控场所环境和安装位置要求，有室内安装和室外安装两种形式，以及摄像头的控制类型包括固定（不可控）式和云台/镜头可控式两种形式。
前端摄像头的视频（音频）信号通过模拟音视频线缆接入视频编码服务器（XX）,由视频编码
服务器对模拟信号进行编码压缩（采用MPEG4）后编码为数字方式的IP信号，并通过TCP/IP网络向远端的监控中心传输。
对可控的云台/镜头的控制，通过从视频编码服务器接出的RS485的控制线来实现，发出控制信号命令的可以是由远端的分控或主控中心通过TCP/IP网络发出的控制命令。
如果需要，可以在视频编码服务器上接入拾音器（驻极体话筒）和喇叭（有源音响），用于语音对讲；
接入红外报警探头以及门磁等设备，用于入侵检测报警；
接入声光报警器，一旦发现有非法入侵，即予发出声光报警信号。
同时，可以将报警信号与摄像机的预置位关联，联动控制摄像机的云台/镜头到相应位置，自动捕捉需要的画面。
变电所监控系统与监控中心系统之间采用TCP/IP网络传输方式，利用已建的光传输网，组成从站场到监控中心二级监控形式的TCP/IP监控专线网。
监控中心为系统的维护和管理中心，是整个系统的核心，主要负责视音频信息的处理，包括远程监视、录像、回放等；
系统的控制，包括对前端的云台、镜头控制等；
系统的管理，包括系统设置/配置、用户管理等。
监控中心系统的设备主要包括服务器、监控工作站以及控制软件、存储设备和介质、图像显示电视墙等。
系统构成如图所示。
前端摄像机告警信号前端摄像机
局域网任意监视
3.3系统工作原理
音视频监控是一个上行的过程，即从变电所摄像机传输到图像监控中心或
MIS网上监控服务器的过程。
首先，在变电所，来自各摄像机的视频信号，输入
XX视频编码服务器；
然后，视频编码服务器将视频信号转换为25帧/秒的高清晰数字图像，并完成MPEG-4图像压缩，将经压缩后的视音频数据流通过通信网络发送到监控中心或MIS网；
最后，监控中心或MIS网上的监控计算机对收到的来自前端的图像和声音数据，进行解压缩并通过计算机显示屏幕和声卡进行回放。
报警信号的传输与视频传输一样，也是一个上行过程，但必须确保信号的及时到达。
发生报警时，远程数字图像编码器自动控制和切换摄像机以获取报警点的图像，监控中心的监控主机接收到报警信号后立即发出声音信号、记录报警事件、进行硬盘录像。
摄像机控制、灯光控制、布防等控制信号是下行传输的，由监控中心或MIS网上的监控主机发出各种控制信号，视频编码服务器收到控制信号后，直接控制云台、镜头、摄像机，或完成布防操作。
系统采用硬件压缩软件解压技术，在相关科室的MIS网计算机终端上增加相应的软件或者通过Windows自带的IE浏览器的Web功能就可实现远程图像监控功能，设置成图像监控工作站。
图像监控工作站的显示分辨率根据显示器可调，图像质量达到优良水平，图像传输率达到每秒25帧实时传输。
网络通信采用TCP/IP和网络组播（Multicast）技术，即图像传输以“点播”的方式发送，即当有用户发出请求时才发送图像，没有用户观看时，不占用网络资源，从而使最大限度地利用了网络的传输性能和网络带宽，避免网络的拥塞。
3.4前端子系统
变电所监控现场设备通常是一个前端现场，主要由摄像机、云台、网络视频编码器等组成。
对重要的地点（主变压器、副变压器、各个刀闸开闭合情况、变压器开关的油位情况、主控室、开关室，电容室及变电所的周围人员出入情况）进行监控。
各监控摄像机采集的模拟图像信号汇聚到视频编码服务器压缩编码成数字
IP信号流，经电业局SDH通信传输网送往监控管理中心进行解压还原成视频图像。
当监控管理中心需调用或控制摄像机时，即可通过监控主机发出的控制信号（如云台控制、镜头控制）任意控制前端的摄像机。
变电所组成结构图如下图：
1•结构图
视频线
RS422线
编码器服务器
图3-2变电所组成结构图
传输系统采用SDH的方式传输，前端摄像机采集到视频编码器，经视频编码器处理后转成IP数字流信号，再通过通信传输网传送到监控中心。
同时编码器接受指挥中心监控服务器从传输网上发来的控制命令，可修改编码器的参数，如
果命令是用来控制一体化摄像机的，则编码器将控制命令转发到低速接口去控制相应的设备。
2.摄像机
因为摄像机的选型对本工程图像是否清晰至关重要，在本方案全部摄像机均采用性能可靠，图像质量较好的进口知名品牌摄像机，分辨率大于480线，全部摄像机均具有咼抗干扰性、咼信噪比，内置亮度抑制电路等优点，能在夜间与低背景光和强光物体时仍能看清目标物的特点，采用高速电子快门技术，使图像效果达到最佳。
3.机柜的设置
变电站监视系统设备机柜（含19”标准机柜、视频编码器、交换机、电源、
接口等）设于变电站通信设备用房内。
其中，典型变电站视频输入按8〜15路考虑；
为保证视频图的可靠、高质量、实时编码，本方案要求使用每个编码器单独对一路视频进行编码；
然后把多个编码器通过交换机汇聚成百兆口传输到SDH
设备。
3.5视频传输系统
监控前端和监控中心之间的传输网络在监控系统尤其重要，没有良好的传输通道再好的数字摄像和显示设备都不能完整地展现多媒体数字监控系统的优势。
随着光纤通信的迅速发展，越来越多的监控系统采用了光纤传输设备作为监控信号的传输通道。
其中早期的点对点模拟或数字视频光端机由于没有保护功能和组网能力，系统可维护性差，随着节点数的增加占用大量的光纤资源和光传输设备，费用昂贵，因此已经越来越少的作为监控系统的传输手段了。
而具有自愈功能的基于SDH的光纤传输设备已经普遍应用到数字监控系统中了，目前可归结为三代
产品，即⑴基于E1通道的SDH/MST设备E1-SDH/MST、
（2）透明以太网通道的SDH/MST设备Ethernet—SDH/MST、3）基于IP的RPR多业务传输平台Ethernet—RPR/MSTP
本方案图像传输系统是使用XX电业局已建成的SDH多业务传输通信平台。
SDH传输系统能对延时和抖动严格保障、提供可靠的时钟和小于50ms自愈环网
保护特性。
具体的配置是在每个站点划出一个百兆数据端口，这样可以节约了成本，大大减少了系统维护工作量。
传输带宽计算:
XX电业局变电所图像监控系统目前设计为13个变电所，每个变电所按最多3路摄像机，每路视频流量按300Kbps~1.5Mbps计算，需占用1~5M的带宽，监控中心按最大13*3路计算，需要15M~60Mt宽。
另外,在网络运行方面，由于采用multicast（组播）技术和先进的网络管理技术，网络资源最大限度减轻负担，避免造成网络堵塞。
即MIS网上的图像监控用户可按地址分组，若组内没有用户调用某一路图像，则该路图像数据不会发送到这一组用户的网络上，只发送给有人调用的组，从而大大减少网络阻塞的可能性。
3.6监控中心系统
第三部分是集控中心部分，主要由图像监控服务器，监控管理系统和监控客户终端组成。
主要完成图像接收，图像解码，用户登陆管理，优先权的分配，控制信号的协调，图像的实时监控，录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。
具体是监控中心负责管理各远端或近端的监控现场设备，监控中心与变电所一一对应设置的解码设备将图像及报警信号还原后送到主控计算机，通过主控计算机显示图像和记录变电所的各设备、仪器仪表的情况，同时图像也可以在单独配置的大屏幕上显示。
监控中心能够随意切换控制各变电所所有摄像机，当某变电所发生告警时，通过前端的网络服务器就可产生联动控制，如联动声光报警，并自动将摄像机切换到告警现场，监控中心可以自动启动录像。
在电力局本部局域网内，可以通过安装客户端，根据权限的不同供局本部其它网络用户操作或浏览。
管理中心结构如图3-4。
监控中心设备完成的功能:
监控管理服务器:
监控管理服务器起着对整个系统的管理和服务作用。
包括系统配置，如视频编码器、摄像机、报警探测器等设备的配置情况及编号或名称；
监控终端和用户的管理，如操作权限、优先级等等；
还可对系统事件，如用户登录和退出，布防和撤防，报警等等进行记录；
自动监测网络流量，根据网络上的负荷，自动控制上网图像数据流。
监控主机:
图像监控主机以以太网方式与前端图像编码器相连接，是图像监控系统的操作主机，用于实现图像监控的各种功能。
它基于Windows操作系统，界面友好，操作方便，可对远程前端实现监视、控制、布防等功能。
与大屏幕之间通过AV或VGA方式连接。
其它MIS监控终端:
任一台MIS网上监控终端均支持多任务工作方式，图像存储、监察、远程控制及系统管理（仅限系统管理员）可同步进行，而不用增加任何硬件卡。
监控软件:
KB-5600网络远程监控系统强大功能的实现出依靠性能完善、技术先进、稳定可靠的硬件设备外，还依赖强大的软件平台。
KB-5600nDVR监控管理软件是我公司根据电力系统的要求专门开发的图像监控软件，该软件平台可完成图像解压、图像控制、报警联动、数据统计、数据查询、操作维护、网络
控制等功能，具有界面友好、功能完善、操作方便等特点
监控管理服务器
电力局域网
图3-4管理中心结构
4系统的功能
4.1系统特色与主要技术手段
4.1.1系统特色
整个系统是一个开放系统，兼容性强，能与现有电力MIS网和其他监控系统
互融，提供完整的维护业务监控平台。
本系统场外摄像机全部采用球型摄像机和一体化摄像机，使的图像更加清晰。
监控软件根据摄像机带预置位的特点，采用电子地图设计，工作人员只需按预先设计好的循检顺序点击电子地图即可，操作非常方便。
可多级灵活组网、任意组合。
采用国际最新的MPEG-4图像压缩处理技术，图像清晰，画面质量高，占用带宽小，实时性强。
在低带宽或者多次路由的条件下，传输每秒30幅画面的高质量图像，不会出现“马赛克”的现象。
图像切换延时小于0.5秒。
具有设计独到的视频流量管理功能和功能完善的图像数据存储、查询、报表、打印等管理体系。
具有强大的数据和告警的采控和处理功能。
系统稳定性高，体积小，便于安装。
有专为电力系统监控设计的红外测温和门禁管理功能和报警与OA传输接
口。
系统具有很强的安全性，适合电力系统的要求。
系统支持基于浏览器技术的网络浏览功能，可以方便的使用。
系统设备先进，五年内不会因技术陈旧造成整个系统性能不高和过早淘汰。
4.1.2主要技术手段
4.1.2.1流媒体管理技术
对于一个基于TCP/IP网络的图像传输系统，如果仅仅满足于图像能在网络上传输，那是远远不够的。
由于视频源众多，情况各异，图像监控所需的视频传输数据往往会彼此或和其他系统争用带宽。
若只有一、二个视频源，情况尚可忍受；
若视频源超过一定数目，需要调看图像的用户又多的话，局面就会混乱不堪。
其后果就是图像质量下降、延迟、停滞，甚至造成系统瘫痪。
无疑这是用户所不能接受的。
变电站视频监控系统采用强大的流媒体软件技术专门设计了适合变电站视频监控系统所使用的视频服务器软件。
它的主要作用是根据网络带宽、流量和用户的请求合理地分配各个视频流数据的传输，并可以依据用户网络的实际情况采取网络多播（MutilCast）技术以降低多个用户请求同一视频流数据时的网络流量。
从而保证了图像质量，有效降低了在多用户并发操作下的图像延迟和带宽占用。
同时也保证了高级别用户可以及时有效地获取所需信息。
并且使变电站遥视
警戒系统的采用不会影响在同一网络上用户其他系统的正常运行
4.1.2.2数据采控技术
包括所有模拟信号、开关信号、电压电流的采集及设备远程控制等。
通过视频编码服务器的485总线方式，可以很方便接入各种数据采集设备。
4.1.2.3数据传输技术
TCP/IP网络协议是目前最流行也是最稳定的网络协议。
变电站视频监控系统在TCP/IP网络协议之上开发了专用通讯层，针对图像数据的混合传输做了优化处理，适合多点视频和数据的并发传输，降低了系统资源的占用率。
同时设计了专用文件传输协议，用于录像文件的传输。
该通讯层支持多种TCP/IP协议的传输，包括TCPUDR多播等。
在网络运行方面，由于采用multicast（组播）技术和先进的网络管理技术，网络资源最大限度减轻负担，避免造成网络堵塞。
即MIS网上的图像监控用户可按地址分组，若组内没有用户调用某一路图像，则该路图像数据不会发送到这一组用户的网络上，只发送给有人调用的组，从而大大减少网络阻塞的可能性。
4.1.2.4数据存储、处理、分析技术
为了对告警数据进行分析处理，变电站视频监控系统使用了Microsoft公司的SQLServer数据库系统。
并成功地实现了数据库的分布存储和访问，有效地降低了系统负担，大大提高了系统的稳定性。
同时，系统支持对数据的多种查询和分析方式。
同时系统提供了各类数据库。
主要有告警数据库、历史统计值数据库、实时曲线数据库、系统事件数据库。
从而为整体数据的存储、处理及分析提供了强有力的依据。
4.2系统功能
XX电力局变电所图像监控系统本次工程，采用我公司自行开发的视频编码
服务器作为前端核心设备，本系统基于SDH通信系统传输图像数据与其它相关信息至局大楼监控中心，并最终接入局MIS网。
整个系统清晰度高（DVD品质）、带宽占用小、扩展性好、配置灵活、网上传输流畅，并且便于管理和维护。
系统功能结构图
接口驱动模块
4.2.1图像监控功能
1、远程图像监视：
任意一个监控终端经授权，都可监视来自前端摄像机的图像，不受距离限制，只要有通信网络相连。
2、图像清晰：
通过合理设置摄像机的位置，任意一个监控终端能清晰监视户内、户外各场地环境，包括出入口、道路、设备区；
能清晰监视户内外设备，如主变压器及其它充油设备是否漏油，油位指示、各类高压电器等，主闸刀的分合状态，线路及设备的接地情况以及操作人员的操作情况等；
能清晰监视控制室内的环境，能清楚地看到室内设备、控制盘、仪表。
满足大范围、
远近距离监视的要求。
升级会员 