监控系统在瀑布沟水电站建设中的实施与应用(终).doc

监控系统在瀑布沟水电站建设中的实施与应用罗伦武1 邹联1 李箭2（1国电大渡河流域水电开发有限公司，四川成都 610016；2成都市中建联科技实业有限公司，四川成都 610000）摘 要 监控系统已经逐步应用在水电站建设过程中，由于水电站建设环境的复杂性，对监控系统的实施和应用提出了更高的要求。本文详细介绍了监控系统在瀑布沟水电站建设中实施、应用的方法和经验，以及存在的问题、解决办法和探讨。关键词 监控系统 实施 应用一、 工程概况瀑布沟水电站施工区监控系统于2004年5月开始施工，6月底全部建成投入使用，2005年10月完成改造和扩容。该系统共有17个监控点，其中在大坝左、右岸共设置9个远端监控点，在建设营地周围及工程档案库房共设置8个近端监控点。摄像机输出的模拟视频信号，送入前端各通讯接入点的DVR，由DVR压缩成为加密的MPEG4格式，就地存储，并经过坝区左岸上游觉托和下游毛头码通讯接入点的ADSS光纤（全介质自承式光纤）传回到建设营地计算机房的中心视频服务器，各客户端（含远程客户）可以实时调看或回放施工现场图像。图像信息连续保存时间长达3个月，并随日期滚动和自动更新。该系统中的图像信息传输和记录均采用先进的数字传输技术，并充分应用丰富的计算机网络资源，使用基于计算机网络的多媒体监控技术，将多媒体监控的控制和管理，及监控视频图像的处理全部纳入计算机网络统一管理。施工区监控点及接入点布置图如下：施工区现场监控点及接入点布置图毛头码通讯营地机房营地机房左岸点二三左岸点一左岸点三觉托通讯接入点右岸点六右岸点一右岸点二右岸点三右岸点四图例：左岸点一右岸点五工区布置点接入点毛头码通讯接入点二、 监控系统的实施瀑布沟水电站建设工区具有范围大、变化快、干扰多、地势险峻等特点，为确保监控系统顺利有效地实施，业主和承包商反复研究确定了切实可行的技术方案和措施。1、综合利用通讯和网络传输通道，降低投资。工区至建设营地中心机房视频服务器的传输，利用已建设的通讯ADSS光纤。建设营地的各监控点就近接入前端DVR，再利用建设营地局域网将信号传输至中心机房的视频服务器。该方案不仅充分利用了现有通讯和网络资源，加快了施工进度，而且直接节约投资约50万元。2、合理选择工区监控点。业主和承包商结合电站建设总体施工进度安排，考虑各点的覆盖范围、施工区信息的总体需求，满足防盗、防破坏等实际要求，多次踏勘现场确定了左、右岸各监控设置点。如：其中一个点选择为钢索桥桥墩顶部的小平台上，其观测效果和防盗性非常好。在左、右岸监控点各预留20m线路，必要时满足监控点小范围移动。3、前端分散存储信息。在通讯接入点安装嵌入式网络数字硬盘录像机，采用前端图像信息保存方式，避免由于光纤传输中断，造成系统无法记录保存图像资料，给管理工作带来不便。整个系统共设置7台嵌入式网络数字硬盘录像机，17台前端摄像机摄录的图像数据，在避免因为数据传输量过大造成网络传输瓶颈的同时，也避免因为设备故障造成整个系统崩溃的概率。系统可靠性大大增强。采用前端硬盘录像机图像保存模式除了具备上述优点之外,还具有传输方式多样化的特点。由于DVR本身具有压缩功能,能将图像压缩成MPGE4格式,DVR自带RJ45接口,因此在不方便架设传输线路的地方,可以采用无线传输的方式。在瀑布沟工区，右岸高线毛日依地隧道口图像采集点属于比较远的采集点，架设传输杆路需要通过重要施工区域，不仅施工困难，而且干扰非常严重，因此在此点采用了无线传输方式。使用一对思科的无线网桥，并架设一对24db高增益天线。将该点的信号接入距此点1KM左右的坝左开关站信息接入点解决了该点的通讯问题。这种方式传输，只需要满足有电源、无大功率2.4G频段微波干扰、与信息接入点在视距范围（微波不能绕射）的条件即可。经实际测试，该点在传输速率为5Mbps的情况下，两点间的通讯可达到数据包无丢失的效果。从实际使用测试来看，效果非常好，值得在后续施工中推广使用。4、前端摄像机信号转换为光信号后传输。由于从现场到中心机房的距离较远，现场监控点相对分散，因此传统的视频传输已不能满足实际需要。在通讯接入点设置光纤收发器，监控点摄像机信号通过光缆传输至通讯接入点后，由光纤收发器将电信号转换为光信号，通过ADSS光纤传回建设营地主机房，接入网络交换机上网。5、择优组成优化系统。（1）、雷击少发区的备选方案。原施工中采用的8芯屏蔽阻水电缆，因瀑布沟现场雷暴过于频繁，曾导致视频转换器遭受感应雷击而损坏，为了保证系统稳定运行，一期工程已经放弃使用，重新敷设了光缆代替电缆传输，并经受了2005年雷期考验，运行安全可靠。（2）、电力传输介质使用橡导电缆。普通电源电缆虽然成本低廉，但不适合野外条件下使用，由于自身材料的特性，在野外日照、风吹、雨淋的特殊环境下，其老化速度加快，容易造成供电线路中断，系统使用瘫痪。因此，选择采用橡导电缆，作为前端摄像机及其他设备的电力传输介质，其特殊的结构材料使其具备强度高、抗老化能力强、寿命长等特点，极适合在野外环境下使用。（3）、采用进口的高性能摄像机及记录设备。经过综合比较，选择采用美国先讯美咨电子公司的AD高速智能快球摄像机以及日本SONY公司的彩色摄像机作为前端设备。记录设备选择采用英国DM公司的DVR产品，做到了先进性和经济性的有机结合。三、 监控系统的应用监控系统的建成使用，为各级领导了解工地施工情况提供了方便快捷的通道，提高了瀑布沟水电站建设的指挥协调能力和管理水平。1、方便管理者了解、协调工程现场施工，提高工作效率。管理者在各自计算机上可以随时查看现场施工情况，及时发现有关问题，指挥施工生产。如：检查是否有不戴安全帽、高空作业不系安全带、乱弃渣等违规现象，了解各工作面设备、人员等资源是否满足施工强度要求等。2、实现异地远程了解施工现场情况。有两个途径可以实现异地远程时时查看现场视频图像，及时了解现场施工形象进度面貌。一是利用到成都大渡河公司的电力微波专线，直接查看现场图像，相当于在一个大的局域网内工作。二是利用已租用的专用宽带网通道，对已有网络设备进行必要的配置，在任何可以上网的地方均可查看工区图像。其中又有两种方式：一是直接借助internet通过客户端软件查看工区图像，二是通过虚拟专用网通道（VPN），访问视频服务器查看工区图像。3、讨论施工技术方案提高直观视图平台。电站参建各方经常在讨论重点部位施工技术方案时，在会议室里调看现场实际地形地貌，讨论非常直观。如：咨询有关专家“关于导流洞进口和出口围堰拆除及边坡处理技术方案时，通过视频变焦和旋转反复调看现场图像，效果非常好。4、为解决现场重要事件提供信息资料。现场图像是24小时不间断存储，记录了监控区域内实际发生的所有情况。受控区域一旦发生重要事件，尤其是突发事件，管理者可以迅速查看视频图像了解最新情况，及时进行指挥协调解决，同时事后调阅发生过程中的录像资料，是解决事件的最有力证据。如：交通事故、导流洞进出口等重要部位的防洪度汛监控等。该系统在2004年工区发生有关事件中，对控制、处理该事件发挥了关键性作用。四、 存在的问题及解决措施该系统本身具有先进性、实用性、可扩展性、经济性等诸多优点，在实际应用过程中发挥了较好的作用，但仍然存在一些需要进一步改进的问题。1、远程访问通道及安全限制。建设营地是通过移动宽带上internet，远程访问用户如果也是使用移动宽带来调阅工区图像，基本上能达到局域网内的效果，图像非常流畅，几乎没有延迟。如果是使用电信宽带来调阅，相对较慢，在公用网相对空闲时能达到每秒5帧,忙时只能达到每分钟10帧,而使用GPRS更慢,约为每分钟1帧。这些问题有望在移动公众网开通3G服务后得到解决,另外，远程访问是通过安装客户端软件、配置协议和用户密码实现访问，图像本身也具有一定加密功能，但通过internet仍然存在安全风险，所以在特殊情况下，应关闭此通道。2、同时访问人数限制。视频服务器是PC机，受处理能力和网络速度的制约，同时访问总人数不宜超过15人，对同一监控点图像同时调用人数不宜超过5人，否则系统会提示“超过在线人数”，不能正常浏览。DM软件本身存在在线人数的限制。因此，在必要的时候，应对使用用户进行干预。拟定升级视频服务器和软件解决此问题。作者简介：罗伦武（1968-