一、前言
隨著電力系統(tǒng)改造和自動化建設(shè)不斷發(fā)展完善，電網(wǎng)公司大多已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對遠(yuǎn)程變電站/電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，即“四遙”功能。當(dāng)前，各公司為了提高勞動生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益，開始對電力生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無人值守或者遠(yuǎn)程遙控操作。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為“五遙”是對“四遙”的補(bǔ)充和完善，越來越廣泛地被電力用戶應(yīng)用到電力生產(chǎn)管理調(diào)度之中。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(guān)部門通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對所屬變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時圖像監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障和意外情況告警接收處理。將變電站的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由變電站前端的設(shè)備/處理機(jī)采集編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心接收編碼后的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)控，存儲、管理。電力遙視警戒系統(tǒng)的實(shí)施為實(shí)現(xiàn)變電站/所的無人值守，從而為推動電力網(wǎng)的管理逐步向自動化、綜合化、集中化、智能化方向發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。可提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的安全性和可靠性，并可逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行更為安全、可靠。
二、需求分析
變電站視頻監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的綜合應(yīng)用需求：
1.變電站內(nèi)各類設(shè)備(如：主控室控制屏顯示、儀表讀數(shù)、開關(guān)室設(shè)備、主變壓器和各主變風(fēng)扇運(yùn)行、電容器室等)運(yùn)行情況;
2.實(shí)時監(jiān)視變電站大門口和主要通道;
3.實(shí)時接收周界和室內(nèi)紅外報(bào)警信號;
4.實(shí)時監(jiān)測變壓器中性點(diǎn)接地刀、油位和火災(zāi)報(bào)警;
5.實(shí)時監(jiān)測電纜溫度;
隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)視圖像可作為對事故追憶的一種有效手段，幫助技術(shù)人員查看事故發(fā)生時變電站的狀況，從而盡可能地找到事故發(fā)生的原因;
現(xiàn)場操作指示變電站的各種操作要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，但是各種操作也比較繁瑣，因此必須要有相應(yīng)的保證措施──一般都采用系統(tǒng)的"五防"閉鎖結(jié)合操作人員使用"五防"鑰匙的方法來達(dá)到這一目的。在視頻監(jiān)視技術(shù)出現(xiàn)后，可以利用遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)視功能，由調(diào)度中心的值班人員對遠(yuǎn)方變電站操作人員進(jìn)行操作指導(dǎo)，如果發(fā)現(xiàn)不正確的操作，可以通過電話、手機(jī)及時提醒操作人員，從而確保操作的萬無一失。另外，也可以發(fā)現(xiàn)一些在施工現(xiàn)場不容易觀察的遺留工作物品，這時可以利用高空攝像機(jī)來發(fā)現(xiàn)這些遺留物品，從而消除安全隱患;
安全防范這里說的安全防范是指防火、防盜。系統(tǒng)通過分布在變電站的各種傳感器，如煙感傳感器、紅外微波探頭、門禁傳感器、玻璃破碎傳感器等，接收并及時地將報(bào)警信號傳送給調(diào)度中心，以做出相應(yīng)處理。
三、現(xiàn)狀問題
目前供電公司大部分的變電站都實(shí)現(xiàn)了無人值守，變電站遙視系統(tǒng)已經(jīng)成為重要的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控手段。目前無人值守變電站和二級機(jī)構(gòu)的遙視系統(tǒng)一般還是采用傳統(tǒng)的硬盤錄像機(jī)解決方案。該解決方案是在無人值守變電站配置一臺或多臺硬盤錄像機(jī)，通過硬盤錄像機(jī)對監(jiān)控點(diǎn)的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化編碼后存儲到本地硬盤錄像機(jī)的硬盤中進(jìn)行視頻資料的保存。
視頻圖像查看需要通過硬盤錄像機(jī)廠家提供的基于C/S模式的客戶端軟件連接到硬盤錄像機(jī)上進(jìn)行觀看或者通過硬盤錄像機(jī)內(nèi)置的WEBServer用B/S模式監(jiān)看(B/S模式只支持單路圖像瀏覽)。不同硬盤錄像機(jī)廠家提供的客戶端軟件雖然都能實(shí)現(xiàn)基本的實(shí)時瀏覽和錄像查詢等功能，但不同廠家的客戶端軟件無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，在不同的變電站之間進(jìn)行監(jiān)控切換時，需要更換不同的客戶端軟件才能實(shí)現(xiàn)監(jiān)看功能。
在無人值守變電站的承載網(wǎng)絡(luò)上，一般為每個變電站提供一路E1通道進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的混合傳輸，導(dǎo)致每個變電站只能并發(fā)觀看1～2路視頻圖像，超過2路時就非常容易出現(xiàn)藍(lán)屏、馬賽克、拖影等現(xiàn)象。
從當(dāng)前電力監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀可以看出目前無人值守變電站的遙視系統(tǒng)都是分散、孤立的，沒有形成一個統(tǒng)一體，沒有實(shí)現(xiàn)集中運(yùn)行、集中調(diào)度，造成這種情況的主要原因如下：
(1)兩種編碼方式不兼容
目前已經(jīng)在網(wǎng)使用的硬盤錄像機(jī)設(shè)備采用的編碼方式有H.264和MPEG4兩種，這兩種編碼所形成的流媒體文件無法兼容，不同的編碼方式需要采用不同的解碼控件才能實(shí)現(xiàn)正常解碼。而目前硬盤錄像機(jī)廠家提供的客戶端軟件還無法支持同時解碼兩種編碼的功能。
(2)各廠家客戶端軟件不兼容
目前硬盤錄像機(jī)廠家提供的客戶端軟件只能對本廠的產(chǎn)品進(jìn)行解碼，即使不同廠家的設(shè)備采用同樣的H.264或MPEG4的編碼方式，也無法實(shí)現(xiàn)不同廠家的客戶端軟件與不同廠家的硬盤錄像機(jī)的互通，導(dǎo)致在監(jiān)控中心的電腦上需要同時安裝多套不同廠家的客戶端軟件才能實(shí)現(xiàn)最基本的監(jiān)看功能。
(3)各廠家設(shè)備控制協(xié)議不兼容
雖然目前各廠家設(shè)備的遠(yuǎn)程管理協(xié)議都是采用SNMP協(xié)議，但是MIB庫的定義卻不盡相同，這樣就導(dǎo)致了無法通過某一個硬盤錄像機(jī)廠家的管理平臺對其他所有的硬盤錄像機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的遠(yuǎn)程管理。而且硬盤錄像機(jī)的設(shè)備故障也不能及時地反饋到監(jiān)控中心，無法實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)端設(shè)備的主動管理。
四、設(shè)計(jì)原則
為了解決上述問題，對現(xiàn)有變電站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，形成統(tǒng)一完整的視頻系統(tǒng)，視頻信息統(tǒng)一管理、統(tǒng)一存儲，遠(yuǎn)程監(jiān)控，是提高變電站無人值守水平的必然的選擇.
綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展，除實(shí)現(xiàn)基本的視頻監(jiān)控的功能外，還要實(shí)現(xiàn)與遙測、遙信、遙控、遙調(diào)“四遙”的智能化聯(lián)動監(jiān)控。
綜合遙視系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮以下幾方面：
?多級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持大系統(tǒng)平臺聯(lián)網(wǎng)，兼容主流監(jiān)控廠家前端產(chǎn)品;
?提供與電力“四遙”的接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級融合;
?中心平臺管理軟件實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一管理，支持GIS視頻監(jiān)控應(yīng)用，報(bào)警聯(lián)動多路視頻，有效布控追蹤;
?系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)可擴(kuò)展性，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平滑擴(kuò)容;
?支持分布式圖像存儲及中心IPSAN存儲模式，并統(tǒng)一由中心管理平臺統(tǒng)一進(jìn)行權(quán)限分配及資源調(diào)度;
?監(jiān)控中心采用大屏幕圖文顯示系統(tǒng)，實(shí)時顯示、切換豐富的圖文信息。
?系統(tǒng)提供開放接口，可根據(jù)電力應(yīng)用需要做相應(yīng)的定制性功能開發(fā)。
五、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
基于DVR網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)的電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，對于納入遙視監(jiān)控范圍的變電站的數(shù)量沒有限制，主要視其應(yīng)用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)狀況，因此基本上系統(tǒng)規(guī)模可根據(jù)電網(wǎng)區(qū)域范圍大小和變電站數(shù)量自由組合定義。同時系統(tǒng)可按多級組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)電力行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)及管理模式，其電力變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)基本上分為主控中心、區(qū)域監(jiān)控中心和站端系統(tǒng)的三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式。系統(tǒng)在各變電站站端裝備一臺或多臺DVR網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)(具體數(shù)量視變電站內(nèi)配置的監(jiān)控?cái)z像機(jī)數(shù)量)，完成對視音頻信號的數(shù)字化及編碼壓縮處理，將其和報(bào)警等數(shù)據(jù)信息一起打包成IP數(shù)據(jù)包在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸;各集控中心(包括巡檢中心)設(shè)區(qū)域監(jiān)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(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)上傳的視音頻、報(bào)警信息，同時通過“網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件”進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控;在條件成熟的前提下可在調(diào)度中心設(shè)立主控中心。
六、系統(tǒng)功能
(1)監(jiān)視和錄像功能
利用安裝在監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域的攝像機(jī)對生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和錄像，并將被監(jiān)視目標(biāo)的動態(tài)圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心可將控制信號發(fā)送到設(shè)在變電站的監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)各種控制。
監(jiān)控中心、變電站運(yùn)行維護(hù)人員通過業(yè)務(wù)臺或監(jiān)控主機(jī)對變電站監(jiān)控范圍的目標(biāo)區(qū)域中設(shè)備或現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視，同時在業(yè)務(wù)臺或監(jiān)控主機(jī)上完成對變電站攝像機(jī)的控制(左右、上下、遠(yuǎn)近景、調(diào)焦等)、畫面切換的控制和錄像控制。
(2)報(bào)警功能
報(bào)警事件觸發(fā)支持消防報(bào)警、防盜報(bào)警、動態(tài)檢測等。
1.入侵探測
在主控室等重要地點(diǎn)安裝紅外雙鑒/三鑒探測器，通過布防可有效發(fā)現(xiàn)外來非法入侵，探測器一般為標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)量信號，接入到現(xiàn)場監(jiān)控單元。前端數(shù)字監(jiān)控主機(jī)、中心管理服務(wù)器均可設(shè)置聯(lián)動策略，發(fā)現(xiàn)入侵報(bào)警時，聯(lián)動變電站內(nèi)燈光、警笛、攝像機(jī)預(yù)置位、錄像，并在監(jiān)控客戶端上推出報(bào)警畫面，發(fā)出聲光報(bào)警信息，提示值班員處理。
2.環(huán)境監(jiān)測
環(huán)境監(jiān)測主要為現(xiàn)場溫濕度監(jiān)測、煙霧報(bào)警、水浸報(bào)警。一般在主控室安裝溫濕度傳感器，接入到模擬量監(jiān)測單元。通過RS-485總線和數(shù)字監(jiān)控設(shè)備連接，監(jiān)控中心管理服務(wù)器通過循環(huán)采樣可得到溫濕度數(shù)據(jù)，軟件可設(shè)定溫濕度上下限，發(fā)現(xiàn)越限時可聯(lián)動報(bào)警。煙霧報(bào)警、水浸報(bào)警為開關(guān)量報(bào)警，出現(xiàn)報(bào)警時可聯(lián)動攝像機(jī)預(yù)置位，并在監(jiān)控客戶端上推出報(bào)警畫面，發(fā)出聲光報(bào)警信息，提示值班員處理。
3.前端報(bào)警輸出
前端設(shè)備支持開關(guān)量報(bào)警輸出，主要包括聲光電報(bào)警、門禁等。前端設(shè)備支持報(bào)警觸發(fā)錄像及圖片抓拍。
4.平臺報(bào)警聯(lián)動
中心平臺在收到報(bào)警信息后，根據(jù)用戶配置的報(bào)警聯(lián)動表信息進(jìn)行聯(lián)動處理。主要操作包括觸發(fā)報(bào)警錄像及圖片抓拍，發(fā)送報(bào)警短信給用戶，向用戶電話提供語音報(bào)警等。同時需要將報(bào)警信息傳送到該客戶正在進(jìn)行監(jiān)控操作的用戶處，并且傳送給指定的專用報(bào)警客戶端處。
5.客戶端聯(lián)動
處于接警狀態(tài)的客戶端在收到報(bào)警信息時，能將畫面切換到報(bào)警設(shè)備的聯(lián)動畫面，并放大顯示，發(fā)出報(bào)警信息，直到用戶做接警操作后方可返回正常狀態(tài)。
另外，系統(tǒng)應(yīng)支持專用接警客戶端，隨時等待接受報(bào)警信息，并可做出報(bào)警畫面調(diào)出以及觸發(fā)報(bào)警錄像或者圖片抓拍等聯(lián)動動作。
(3)控制功能
1.權(quán)限控制
系統(tǒng)通過其中心服務(wù)器可以對系統(tǒng)中所有硬件設(shè)備和用戶進(jìn)行集中管理，包括添加/修改前端主控設(shè)備、設(shè)置/更改設(shè)備工作參數(shù)、配置/更改設(shè)備所屬關(guān)系，添加/刪除用戶、設(shè)置/更改用戶管理權(quán)限等。
管理員只需要將這些系統(tǒng)信息在中心服務(wù)器上加以注冊，即可在整個系統(tǒng)內(nèi)生效，大大簡化了系統(tǒng)操作，有效提高了工作效率。
被授權(quán)的網(wǎng)上任一操作人員能對任一攝像點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對攝像機(jī)視角、方位、焦距、光圈、景深的調(diào)整，進(jìn)行云臺的預(yù)置和控制。
控制權(quán)限可設(shè)置為三種狀態(tài)：爭用模式、先來者占用模式、權(quán)高者占用模式。保證控制唯一性，當(dāng)某個操作人員對設(shè)備進(jìn)行控制時，其它同級操作人員則不能控制。
2.門禁控制
可以采用智能門禁系統(tǒng)或安裝門磁傳感器。各門禁系統(tǒng)或門磁傳感器應(yīng)在變電站的各直接入口處和各級重要入口處安裝。
系統(tǒng)采用非接觸式感應(yīng)卡，具備遙控開門功能。
自動記錄使用人的編號、開/關(guān)門的時間、使用地點(diǎn)等信息。
可以設(shè)置時間段，當(dāng)發(fā)生非法入侵時能發(fā)出告警信息，同時可以進(jìn)行聯(lián)動錄像。
七、系統(tǒng)特點(diǎn)
1.實(shí)施方便快捷：充分利用電力行業(yè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，易于日后系統(tǒng)擴(kuò)展。
2.適合構(gòu)建大型系統(tǒng)：系統(tǒng)支持三級/四級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)平臺。
3.高度兼容性：系統(tǒng)可以支持多種系統(tǒng)兼容，支持PC式監(jiān)控主機(jī)，支持嵌入式硬盤錄像機(jī)，支持矩陣級聯(lián)，支持網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器解決方案。
4.平滑過渡，節(jié)省資金：系統(tǒng)既可以一次投資搭建統(tǒng)一平臺，終身受益;也可以系統(tǒng)逐次添加，節(jié)省資金。
5.安全性能高，性價(jià)比高：分布式存儲同集中時存儲相結(jié)合，圖像資源分布式存儲，集中管理，提升存儲的穩(wěn)定可靠性，并降低存儲造價(jià)，極高的性價(jià)比。
6.調(diào)度中心大屏幕圖文顯示系統(tǒng)(DLP無縫拼接大屏+監(jiān)視器+LED)，實(shí)時顯示、切換豐富的圖文信息，適合指揮中心監(jiān)控、指揮、調(diào)度。
7.功能豐富全面：強(qiáng)大的綜合軟件管理系統(tǒng)提供了一個廣闊的控制平臺。不僅可以實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)客戶現(xiàn)有的需求，強(qiáng)大的研發(fā)隊(duì)伍可以保證針對電力行業(yè)的特殊要求及時定制相關(guān)功能模塊。一套專用平臺軟件統(tǒng)一管理所有設(shè)備，電子地圖雙屏顯示，報(bào)警聯(lián)動多路視頻，有效布控追蹤。
8.優(yōu)勢特色顯著：電力行業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜，需要監(jiān)控的點(diǎn)數(shù)量比較多，位置比較分散，而又要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理。電力變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)，成功解決了分散監(jiān)控，集中管理的難題。通過網(wǎng)絡(luò)將所有的監(jiān)控點(diǎn)連成一個系統(tǒng)，在監(jiān)控中心通過若干臺中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。
3G無線路由器F3434功能特點(diǎn)：
1.具有信號強(qiáng)度指示功能，實(shí)時顯示3G網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度，提升現(xiàn)場管理維護(hù)效率。
2.具有流量控制、流量記錄，實(shí)時網(wǎng)絡(luò)速度顯示功能，它能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的類型，按照預(yù)先定制的帶寬分配模式進(jìn)行管理，同時接多個設(shè)備時，能夠盡可能保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個設(shè)備的無線傳輸不受影響，使多設(shè)備無線傳輸應(yīng)用更智能更高效。
3.處理速度提升，內(nèi)置FLASH從4M提升至8M，RAM從32M提升到64M，處理器主頻從133MHz提升到380MHz，有效杜絕大流量數(shù)據(jù)丟包，大數(shù)據(jù)傳輸場合應(yīng)用更高效，更穩(wěn)定。
4.WIFI功能，采用內(nèi)置一體化設(shè)計(jì)，有效提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性。且WIFI傳輸速度從50Mbps提升至150Mbps，WIFI支持AP,CLIENT,中繼，中繼橋接等，系工業(yè)WIFI應(yīng)用的頂級配置。3倍速提升，自如應(yīng)對更復(fù)雜的無線傳輸需求。
5.內(nèi)置RTC,支持定時上下線，更好地根據(jù)客戶應(yīng)用定制上下線策略，最大限度地減小功耗。
6.支持更多的VPN鏈接方式，在原來的基礎(chǔ)上再加了對PPTP服務(wù)器，L2TP服務(wù)器，OpenVPN服務(wù)器，OpenVPN客戶端的支持，網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用部署方案選擇更豐富、更靈活。
7.延續(xù)四信一貫的豐富接口配置，F(xiàn)3X34系列產(chǎn)品支持RS232、RS485等多種工業(yè)接口，可以接入各種服務(wù)器和工控機(jī)，幫助用戶實(shí)時傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)。突出的性能，豐富的工控機(jī)接口幫助工業(yè)自動化企業(yè)甩開網(wǎng)線的束縛，輕松實(shí)現(xiàn)3G實(shí)時信息傳輸?shù)膲粝搿?/p>
8.支持多種WAN連接方式，包括靜態(tài)IP,DHCP，L2TP，PPTP，PPPOE，3G/HSPA/4G。
9.支持遠(yuǎn)程管理，SYSLOG、SNMP、TELNET、SSHD，HTTPS等功能。
10.支持本地和遠(yuǎn)程在線升級，導(dǎo)入導(dǎo)出配置文件。
11.支持NTP，內(nèi)置RTC。
12.支持國內(nèi)外多種DDNS。
13.支持VLAN，MAC地址克隆，PPPoE服務(wù)器。
14.WIFI支持802.11b/g/n,支持WIFIAP、APClient，中繼器，中繼橋接和WDS等多種工作模式(可選)
15.WIFI支持WEP,WPA，WPA2等多種加密方式，支持RADIUS認(rèn)證，MAC地址過濾等功能。
16.支持多路DHCPserver及DHCPclient，DHCP捆綁MAC地址，DDNS，防火墻，NAT，DMZ主機(jī)，QoS，流量統(tǒng)計(jì),實(shí)時顯示數(shù)據(jù)傳輸速率等功能
17.支持SPI防火墻，VPN穿越，訪問控制，URL過濾，等功能。
18.定時重啟等功能。
