一、系統(tǒng)概述
    目前，國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)在建設(shè)以遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)，“四遙”技術(shù)為基礎(chǔ)的無人值班變電站時(shí)，由于調(diào)度無法了解現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況，無法解決現(xiàn)場(chǎng)防火防盜、防爆、防漬等問題，很多按“無人值班”建設(shè)的變電站采用了“少人值班”模式運(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)及通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像、聲音等多媒體信號(hào)的數(shù)字化處理以及遠(yuǎn)距離傳輸?shù)募夹g(shù)已日益成熟，“四遙”的基礎(chǔ)上增加的第五遙－遙視，較好地解決了上述問題，對(duì)于實(shí)現(xiàn)變電“無人值班”具有十分重要的意義。

    隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，隨著各個(gè)城市寬帶多媒體網(wǎng)的建設(shè)，采用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ脧V域網(wǎng)傳輸監(jiān)控圖像已經(jīng)成為圖像監(jiān)控系統(tǒng)新的發(fā)展趨勢(shì)。首先，隨著用戶逐漸由專線（光纖/E1/DDN/PSTN）轉(zhuǎn)向?qū)＞W(wǎng)（廣域網(wǎng)），用戶希望在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上傳輸數(shù)據(jù)和圖像，一方面是節(jié)省設(shè)備及傳輸線路投資，另一方面也便于管理。其次，網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加、計(jì)算機(jī)性能的提高及編解碼技術(shù)的發(fā)展也為網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸提供了可能。因此，我公司的開發(fā)基于IP的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有了更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

    遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以利用變電站現(xiàn)有光纖通道進(jìn)行高品質(zhì)的圖像傳輸，更集成了先進(jìn)的ISDN通訊方式，使得未通光纖的變電站也可以獲得良好的傳輸圖像，領(lǐng)略現(xiàn)代高科技所帶來的驚異品質(zhì)。遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)所采用的數(shù)碼壓縮技術(shù)、編程技術(shù)、硬件設(shè)備均與世界保持同步，是無人值班變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控的最佳解決方案。

    遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以對(duì)無人值班變電站現(xiàn)場(chǎng)操作進(jìn)行有效的監(jiān)視，還可以方便的集成安防功能，實(shí)現(xiàn)變電站多層次、立體化的安防自動(dòng)化系統(tǒng)。遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)具有優(yōu)越的系統(tǒng)功能，極高的性能價(jià)格比和可靠性，已經(jīng)成功的應(yīng)用于電力系統(tǒng)、郵電、銀行、交通、海關(guān)等領(lǐng)域。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與依據(jù)
1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
    XX發(fā)電廠工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是：建立以城網(wǎng)110KV變電站為對(duì)象，以監(jiān)控中心來實(shí)施監(jiān)視和控制，并服務(wù)于各級(jí)主要生產(chǎn)管理部門的多級(jí)視頻圖像監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并輔以適當(dāng)?shù)木涔δ芤詫?shí)現(xiàn)變電站“五遙”（遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視），為變電站實(shí)現(xiàn)真正的無人值守創(chuàng)造條件。在滿足需要的前提下，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，節(jié)省投資，使系統(tǒng)發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。具體如下：

可靠性：
硬件可靠性：系統(tǒng)采用高性能的工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)和視頻采集設(shè)備，同時(shí)配置專用的硬件加密，保證硬件的全天候不間斷運(yùn)行。
軟件可靠性：監(jiān)控系統(tǒng)操作系統(tǒng)采用Windows2000，具有良好的穩(wěn)定性。監(jiān)控圖像上通過軟件疊加時(shí)間和地點(diǎn)防止非法篡改錄像資料。
供電可靠性：圖像監(jiān)控設(shè)備由UPS供電，在市電電壓波動(dòng)的情況下仍能夠提供穩(wěn)定的交流電壓。
用戶管理：用戶等級(jí)管理和密碼管理相結(jié)合，不同的操作人員具有不同的權(quán)限，禁止越權(quán)操作。用戶操作有記錄，系統(tǒng)過濾用戶的錯(cuò)誤操作。
系統(tǒng)自檢測(cè)與自恢復(fù)：前端系統(tǒng)可以啟動(dòng)自運(yùn)行，無需現(xiàn)場(chǎng)人員維護(hù)。系統(tǒng)通過多種方式（軟件加密／硬件加密／遠(yuǎn)程定時(shí)自動(dòng)檢測(cè)）監(jiān)視所有工作站和編碼站的運(yùn)行，并在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警與恢復(fù)，保證系統(tǒng)全天候不間斷運(yùn)行。守護(hù)進(jìn)程自動(dòng)監(jiān)視圖像編碼站的運(yùn)行狀態(tài)并在故障時(shí)自動(dòng)恢復(fù)。用戶也可以在監(jiān)控中心通過圖像工作站重新啟動(dòng)圖像編碼站，或者通過遠(yuǎn)程控制軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。系統(tǒng)故障可以按照“變電站單個(gè)攝像機(jī)”／“單個(gè)變電站”／“單個(gè)監(jiān)控中心”三級(jí)進(jìn)行屏蔽，局部故障不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。視頻監(jiān)視系統(tǒng)的故障不會(huì)影響變電站的正常運(yùn)行。[nextpage]

先進(jìn)性：
先進(jìn)的視頻壓縮格式：采用H.264格式壓縮視頻流。在保證圖像質(zhì)量的前提下，帶寬占用大大減小。在圖像幀格式352×288,色彩24位彩色,幀速率25幀/秒下,占用帶寬平均為400kbps，在圖像幀格式768×576,色彩24位彩色,幀速率25幀/秒下,占用帶寬平均為1200kbps。圖像延時(shí)小于0.5秒。

靈活性：
可調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量與帶寬占用：由于采用了軟件編解碼，因此圖像質(zhì)量（幀數(shù)、分辨率、圖像質(zhì)量）可以調(diào)節(jié)以適應(yīng)用戶的需求。
靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞剑赫麄€(gè)系統(tǒng)建立在IP廣域網(wǎng)上，因此具有非常靈活的拓?fù)浞绞?。只要有足夠的帶寬和適當(dāng)之授權(quán)，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的用戶可以通過安裝客戶端軟件或WEB瀏覽器查看任何一個(gè)變電站的實(shí)時(shí)圖像。

可擴(kuò)展性：
靈活的組網(wǎng)方式，方便被監(jiān)控變電站的增加。
幾個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以作為子系統(tǒng)組成更大的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
可以方便的嵌入其它系統(tǒng)中。

三、電力系統(tǒng)需求分析
1.要點(diǎn)
變電站圖像監(jiān)控的功能具體來說，體現(xiàn)在以下方面：
通過圖像監(jiān)控、安防（防盜、防劫）系統(tǒng)、消防系統(tǒng)，保護(hù)無人值班或少人值班變電站人員和設(shè)備的安全；
通過圖像監(jiān)控結(jié)合遠(yuǎn)程和本地人員操作經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，避免誤操作；
通過圖像監(jiān)控、燈光控制、環(huán)境監(jiān)控（如：分合閘狀態(tài)，電壓、電流、頻率等）監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，起到預(yù)警和保護(hù)的作用；
配合其它系統(tǒng)的工作；
圖像監(jiān)控系統(tǒng)可以完成以上全部功能，可以做到完成圖像監(jiān)控的同時(shí)，做到手動(dòng)或自動(dòng)控制輸出。

2.用戶需求規(guī)范
（1）監(jiān)控對(duì)象
•變電站廠區(qū)內(nèi)環(huán)境。
•主變壓器外觀、油位及中性點(diǎn)接地刀的狀態(tài)。
•變電站內(nèi)的戶外斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘的分合狀態(tài)。
•對(duì)變電站內(nèi)各主要設(shè)備的監(jiān)視（包括大門、圍墻、控制室、繼保室、載波室、高壓室、電容器室、電抗器室、低壓交流室等）。
•出入口和圍墻的電子防護(hù)。

（2）系統(tǒng)功能
•音視頻的遠(yuǎn)程傳輸功能
    監(jiān)控系統(tǒng)具有在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)音視頻通信，占用不大于1.5Mbps帶寬進(jìn)行雙向壓縮數(shù)據(jù)的傳輸，帶寬可調(diào)。

•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(duì)生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和錄像。通過E1通道，將被監(jiān)視目標(biāo)的動(dòng)態(tài)圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心可將控制信號(hào)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)控中心或變電站運(yùn)行維護(hù)人員通過多媒體計(jì)算機(jī)、專業(yè)監(jiān)視器對(duì)變電站監(jiān)視范圍的目標(biāo)區(qū)域中設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)在多媒體計(jì)算機(jī)上完成對(duì)變電站攝像機(jī)的控制（左右、上下、遠(yuǎn)近景、調(diào)焦），畫面切換的控制和錄像控制。監(jiān)控中心可通過系統(tǒng)的瀏覽功能查看監(jiān)控中心或遠(yuǎn)程變電站的錄像或圖片。 [nextpage]

•報(bào)警功能
報(bào)警類別：消防報(bào)警、防盜報(bào)警、生產(chǎn)事故報(bào)警等。
當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，變電站監(jiān)控主機(jī)能自動(dòng)進(jìn)行存盤錄像，同時(shí)傳送報(bào)警信息和相關(guān)圖像，并自動(dòng)在地理區(qū)域圖上或相關(guān)的表格進(jìn)行提示，顯示報(bào)警的內(nèi)容和具體位置。
當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，能聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備，如啟動(dòng)照明燈光、警笛等。
能與消防報(bào)警主機(jī)及站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接口，并聯(lián)動(dòng)相應(yīng)報(bào)警目標(biāo)的圖像監(jiān)視。（包括火警、保護(hù)動(dòng)作、操作、設(shè)備狀態(tài)變化等）。
當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，能把報(bào)警信息發(fā)送到指定的移動(dòng)電話上。

•控制功能
被授權(quán)的網(wǎng)上任一操作人員能對(duì)任一攝像點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)視角、方位、焦距、光圈、景深的調(diào)整，進(jìn)行云臺(tái)的預(yù)置和控制。
應(yīng)保證控制唯一性，當(dāng)某個(gè)操作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，其它同級(jí)操作人員則不能控制。

（3）技術(shù)要求
產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

可靠性要求
圖像監(jiān)控系統(tǒng)的采用不應(yīng)影響被監(jiān)控設(shè)備的正常運(yùn)行。
圖像監(jiān)控系統(tǒng)的局部故障不應(yīng)影響整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作。
監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾功能。

可擴(kuò)充性
圖像監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于圖像監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)容和升級(jí)。
為適應(yīng)將來整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)多級(jí)監(jiān)控需求，圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有靈活的多級(jí)組網(wǎng)功能。
實(shí)時(shí)性：從告警發(fā)生到有人值守的調(diào)度中心接到信息的時(shí)間不超過500ms。
視頻信號(hào)制式：符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)視頻制式。
電源：不間斷電源，以滿足實(shí)際需求。
硬件：抗干擾、抗雷擊，能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。
軟件：操作簡(jiǎn)單、模塊化結(jié)構(gòu)，能應(yīng)用于WINDOWS等操作系統(tǒng)。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    xx電力公司變電站遙視系統(tǒng)由10個(gè)監(jiān)控中心、78個(gè)變電站遠(yuǎn)程站端構(gòu)成，變電站與監(jiān)控中心由E1方式連接，平均每個(gè)監(jiān)控中心監(jiān)控約7～8個(gè)變電站，監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)由100兆以太網(wǎng)組成。

2.系統(tǒng)組成說明
監(jiān)控中心：
    網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心設(shè)備由IDRS中心服務(wù)器，IDRS電子地圖/報(bào)警主機(jī)/數(shù)字矩陣主機(jī)（如需要可接電視墻），IDRS視頻工作站，打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。

（1）中心服務(wù)器由一臺(tái)工控機(jī)安裝IDRSNVMS軟件構(gòu)成。它是整個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心，通過中心服務(wù)器可以對(duì)系統(tǒng)中各變電站的PC式硬盤錄像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心視頻工作站等進(jìn)行配置，包括IP地址的設(shè)置，用戶權(quán)限的設(shè)置，解碼器的設(shè)置，連接通道的設(shè)置，畫面質(zhì)量的調(diào)節(jié)，手動(dòng)錄像和自動(dòng)錄像的設(shè)置等。通過中心服務(wù)器可以隨時(shí)根據(jù)需要添加，刪除，修改前端主控設(shè)備的設(shè)置參數(shù)。
（2）電子地圖/報(bào)警主機(jī)/數(shù)字矩陣主機(jī)是IDRS分布式網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控管理系統(tǒng)中的重要組成部分，結(jié)合電子地圖，能夠準(zhǔn)確的將監(jiān)控點(diǎn)報(bào)警信息反映在地圖上。另外，它可實(shí)現(xiàn)1-24路視頻信號(hào)的電視墻接入，通過軟件功能，直接進(jìn)行多種視頻切換。
（3）視頻工作站主要連接網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和硬盤錄像機(jī)等前端設(shè)備，視頻工作站將網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器所傳輸?shù)囊粢曨l信號(hào)和報(bào)警信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，并可根據(jù)需要對(duì)硬盤錄像機(jī)的視頻錄像進(jìn)行備分。同時(shí)，為用戶提供所有遠(yuǎn)程視頻圖像的顯示、錄像和云臺(tái)控制，也作為其他網(wǎng)絡(luò)客戶端的視頻源，負(fù)責(zé)音、視頻圖像轉(zhuǎn)發(fā)。 [nextpage]
（4）“E1／10BaseT轉(zhuǎn)換器”的功能是一個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)橋。通過“E1／10BaseT轉(zhuǎn)換器”將監(jiān)控中心的以太網(wǎng)擴(kuò)展到所轄的各個(gè)110KV變電站。整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建立在一個(gè)局域網(wǎng)中。
（5）監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)交換機(jī)，可以避免不同變電站的數(shù)據(jù)流互相干擾。
（6）路由器：負(fù)責(zé)將視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接到電力公司的IP網(wǎng)絡(luò)中，其中，路由器的以太網(wǎng)端口將監(jiān)控中心連接到地市電力公司的IP網(wǎng)絡(luò)中，使電力公司的主要生產(chǎn)部門可以直接查看變電站的實(shí)時(shí)視頻的存儲(chǔ)視頻。如果地市電力公司的IP網(wǎng)絡(luò)和上級(jí)電力公司相連，可以利用該IP網(wǎng)絡(luò)向上級(jí)監(jiān)控中心傳輸圖像，也可以利用路由器的廣域網(wǎng)端口（E1）直接與上級(jí)監(jiān)控中心相連。全省10個(gè)監(jiān)控中心，78個(gè)城網(wǎng)變電站組成一個(gè)IP廣域網(wǎng)，各個(gè)地市視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成一個(gè)省級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無縫連接。

遠(yuǎn)程站端：
    由IDRS-6000S硬盤錄像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、電子圍欄、門禁、報(bào)警輸入聯(lián)動(dòng)裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。IDRS-6000S硬盤錄像機(jī)負(fù)責(zé)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)視、錄像、云臺(tái)控制、報(bào)警信號(hào)（紅外／門磁）的采集以及網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸?shù)裙ぷ鳌?/p>

    報(bào)警輸入聯(lián)動(dòng)裝置、解碼器等都通過現(xiàn)場(chǎng)的RS485總線接入當(dāng)?shù)豂DRS-6000S硬盤錄像機(jī)，軟件完成編碼，達(dá)到相應(yīng)的控制功能。

供電電源
    系統(tǒng)所有裝置均通過自帶的UPS供電，提供斷電后的供電，采用防浪涌技術(shù)以隔絕外部電源的干擾。

系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的干擾源主要有來自內(nèi)外的電磁干擾、系統(tǒng)電源干擾、雷擊干擾。
采用直流電機(jī)的快速球型攝像機(jī)、合理布線，避免視頻線與交流電源線并行，解決了來自內(nèi)部的電磁干擾。
當(dāng)?shù)卦O(shè)備（IDRS-6000S硬盤錄像機(jī)、報(bào)警盒、網(wǎng)橋等）放置于接地良好的機(jī)柜內(nèi)，屏蔽了變電站內(nèi)部的電磁干擾。
采用防浪涌不間斷電源，解決了外部電源的電源干擾，同時(shí)采用防浪涌輔助通信接口，解決了來自通信線路的雷擊干擾。
視頻輸入端、報(bào)警輸出入端、通信裝置、485總線控制器均帶有防雷和過壓保護(hù)器件進(jìn)行防雷擊保護(hù)。