观冰站实施方案.doc

观冰站系统实施方案上海欣影电力科技发展有限公司2012年5月目 录1、观冰站设备构成32、系统实施方案32.1、系统组网示意图32.3、装置传感器接口配置42.4、设备整体结构： 设备结构图62.5、机箱内部的连接72.6、中心站光交换机设备安装72.7、光终端网络交换设备主要特性72.8、可靠性设计考虑102.9、系统扩展性能103.设备简介及技术指标103.1、等值覆冰厚度在线监测(MSRDT-A)及图像/视频(MSRDT-V)设备简介103.2、装置特点113.2.1、主要部件1+1冷备提升可靠性113.2.2、“专用芯片”的独家技术应用提升智能降低能耗113.3、高速球机主要技术指标133.4、拉力传感器技术指标143.5、倾角传感器技术指标153.6、气象传感器163.7、服务器配置参数194、设备供货清单及价格201、观冰站设备构成观冰站监测装置使用我公司生产的两类输电线路监测装置组成：MSRDT-A型等值覆冰以及MSRDT-V型输电线路图像/视频；采用光纤组成通讯通道，两端使用光纤交换机作为网络光信号调制与解调。光纤采用8芯自承重架空单模通讯光缆；后台中心站采用服务器与前置机为一体的中心站配置，操作系统平台采用windows-2003/2008。数据库采用MY-SQL数据库。应用软件采用我公司研发的输电线路状态监测系统；装置电源采用交流供电。视频摄像机采用高速摄像机。具体设备构成表如下：设备配置清单序号设备名称型号单位数量1等值覆冰装置主机MSRDT-A套12图像视频装置主机MSRDT-V套13高速摄像机XY-SXJ-9618台14光纤交换机OPABX-8台25光纤接头盒XY-GT-408个16自承重单模8芯光缆GYXTW-8米11007输电线路状态监测服务器PowerEdge R710 机架式服务器台18交流电源适配器XY-KDC-12台19交流电源电缆YZ-0.75-4米100米10工业电源连接器DCHLB-3个211路由器XY-LYQ-208台1导线覆冰应力（拉力）传感器个2杆塔倾斜倾角传感器个2六要素气象传感器（国产）套12、系统实施方案2.1、系统组网示意图 2.2、装置主机组装示意图2.3、装置传感器接口配置接口排列图：主机箱接口定义示意图：接口定义：序号应用航空头类型针脚定义123456789CON1电源4PIN_针VIN1+VIN1-VIN2+VIN2-CON2拉力15PIN_孔VOUT+GND485A485BPGNDCON3倾角15PIN_针VOUT+GND485A485BPGNDCON4雨量2PIN_孔雨量输入GNDCON5调试口9PIN_针RXD_RS232GNDTXD_RS232N.C.PGND音频输出1/RX-MIC输入+/TX+音频输出2/RX+MIC输入-/TX-CON6日照2PIN_针日照输入GNDCON7拉力25PIN_孔VOUT+GND485A485BPGNDCON8倾角25PIN_针VOUT+GND485A485BPGNDCON9温、湿度4PIN_孔VOUT+GND485A485BCON10摄像机19PIN_孔VOUT+GND485A485BPGND视频信号输入视频地AGNDN.C.N.C.CON11泄漏电流7PIN_针泄漏电流输入GND泄漏电流输入GNDPGND泄漏电流输入GNDCON12拉力25PIN_孔VOUT+GND485A485BPGNDCON13倾角35PIN_针VOUT+GND485A485BPGNDCON14风向风速7PIN_孔VOUT+GND485A485BPGND加温电源+GND保护地PGNDCON15高速球机29PIN_孔VOUT+GND485A485BPGND视频信号输入视频地AGND升降电机电源P升降电机电源N说明： CON5做装置采集数据与光纤交换机数据通讯使用。CON7做为视频输出引脚，1、2、3、4分别对应TX+、TX-、RX+、RX-CON10为复用接口，作为光纤交换机电源使用。主控机箱顶部的2个小孔的定义如下：POW为电源工作指示灯。Open为主备用控制模块工作指示灯。以上端口全部打开，为今后系统增加功能使用。2.4、设备整体结构： 设备结构图 机箱尺寸:高500mm,宽340mm,厚240mm 机箱实物图机箱内上端为监控主机箱，负责外接传感器数据采集。机箱内下端是通讯机箱，安装有光以太网交换机。以太网交换机引出五个网络接口。光接头盒安装与通讯机箱并列安装；铁塔的光接头盒融接后使用光缆敷设到终端箱与光接头盒连接。光接头盒密封等级达到ip66 标准。光接头盒带耦合器接口。机箱左侧为传感器进线槽。主机箱安装为背挂式安装，并有保险带防止脱落。交流电缆进入机箱后连接交流开关，交流开关输出端与主机箱侧面交流输入插座连接。2.5、机箱内部的连接通讯箱与主控箱的连接：1）、通讯箱带5芯航空插头的电缆连接到CON7。负责视频网络传输。2）、通讯箱带5芯航空插头的电缆连接到CON5；负责监测数据的网络传输。3）、通讯箱带4芯航空插头的电缆连接到CON12；负责通讯机箱的电源引入。通讯箱与光接头盒光纤的连接：通讯箱引出4根带有标号的尾纤，与光接头盒的耦合器连接。2.6、中心站光交换机设备安装在中心站光缆接入点融接后，使用光缆尾缆铺设到安装光终端交换机箱位置，连接在光接头盒的耦合器上。光交换机电口与路由器的电口连接，连接数率可达100MBPs。2.7、光终端网络交换设备主要特性l 支持冗余环网保护EAPS（切换时间50ms）,RSTP/STP（IEEE802.1w/d）冗余协议；l 灵活的组网方式，可组成环网、链网、星型网、相切环网；l 采用先进的散热技术，独特的凹凸表面，保证内部元件在无风扇条件下的最大热扩散；l 采用高标准密封设计可以使设备在恶劣的环境和EMI干扰严重的情况下正常工作；l 通过网管软件支持网络拓扑自动生成，可以集中网管；l 可以通过控制口，Telnet，Web，SNMP等多种方式管理；l 提供继电器告警输出端口，提供失电告警功能；l 自动检测并抑制广播风暴，支持IGMP报文的侦测，有效限制广播报文的泛滥；l 支持全双工模式和半双工模式的流量控制；l 支持以太网接口以最小64K为步长的速率限制；l 支持IP组播和QoS。设备主要技术参数：闪存容量8MB内存容量64MB转发率线速转发误码率10-23背板带宽32Gbps交换方式存贮转发地址表8K队列缓冲64MB电源特性双路电源输入，输入电压：12VDC功率最大3W；正常工作时12V250mA环境温/湿度-40-70运行，-40-85保存，10%85%无冷凝设备工作协议及主要技术特点冗余协议环网冗余协议EAPS（切换时间50ms）IEEE 802.1D STP、IEEE 802.1w RSTP、IEEE 802.1S MSTPVLAN支持基于端口的VLAN802.1Q 标记VLAN、Private Vlan、GVRP动态VLAN配置流量控制半双工采用背压，全双工采用IEEE802.3x支持CAR功能，百兆端口以64K步长限速，千兆端口以8M步长限速广播控制抑制广播风暴，达到临界点停止发送组播控制IGMP Snooping组播报文自动监测，IGMP v1/v2/v3端口捆绑每组最大8个，同时支持6组，动态LACP或者静态聚合端口镜像支持端口镜像系统光交换设备接收功率计算：序号损耗/增益规定值单位1光端机标称发射功率（Pout）-6dBm2连接器插入损耗（2个）光纤耦合损耗接头插入损耗（2个）最大链路损耗（0.3dB/KM，按1公里考虑）其它附加损耗2dB33dB40.5dB51.5dB62dB7总损耗Ltot（2-5项）9dB8接收机正常接收功率（Pin=Pout-Ltot） -15dBm9接收机额定最低解调门限（灵敏度）Pth-32dBm10系统接收电平储备（P=Pin-Pth）17dB11系统设计指标判定：合格P3dB网络数据流量计算：状态监测装置采集的数据中流量最大的是高速摄像机所拍摄的视频数据，其它各种类型传感器采集的每次上传数据量不足1K字节，在以下计算中忽略不计。由视频服务器检测的数据得出：摄像机最大码速率为2Mbps，系统采用100M光纤网络，同时按照IEEE 8.3协议规定，系统设备将具有信道侦听、碰撞暂停、重新发送等特有功能与要求，不会造成传输信道拥堵。即使系统扩容到50台，也可以通过调整码率达到D1/24fps效果。由于背板带宽高达32GBPs，因此可以保证视频网络实现线速数据传输。2.8、可靠性设计考虑 电源系统采用双电源隔离工作模式，热备份。 系统主控单元采用双模块冷备份工作模式。所有外接传感器接口均采用严格的防高压、防雷击、防强电磁干扰等保护措施，防止外界干扰。光纤网络通讯是目前较为稳定的通讯网络。一般情况下基本不会发生通讯中断的情况。2.9、系统扩展性能 光纤交换机具有环网功能，为今后继续串接光纤交换机提供了冗余。光交换机有5个电口可供使用，本实施方案仅使用了两个电口，为今后在铁塔上安装新的装置提供了预留通讯通道。我公司的装置可以在一个装置上实现多种数据采集功能：有等值覆冰、杆塔倾斜、图像视频、微气象、导线风偏、导线弧垂、导线温度、铁塔防盗等工作数据采集功能；实施方案设计中已经把所有端口引出，为将来扩充功能做了充分的准备。3.设备简介及技术指标3.1、等值覆冰厚度在线监测(MSRDT-A)及图像/视频(MSRDT-V)设备简介等值覆冰综合在线监测装置具有以下特点：（1）可取代造价高、维护困难的观冰站；（2）随时掌握沿线气象条件；（3）在线监测等值覆冰状况和覆冰发展趋势，提高监测精度；（4）完善的预报警系统；等值覆冰综合在线监测系统可以在线提供未知气象区域内的气象数据、导地线等值覆冰状况、覆冰发展预测、杆塔所承受的垂直下压力和纵向不均衡张力等,并可实现上述各种数据对应设计值或运行设定值预、报警，大大降低覆冰事故对电网造成的冲击和损失，同时为校核线路设计参数的合理性、防冰改造提供真实的现场数据。等值覆冰装置工作原理：在铁塔绝缘子串与横担之间安装拉力传感器、角度传感器，监测绝缘子串拉力、风偏，并结合现场风速、风向及温度等气象状况分析计算覆冰厚度，预测覆冰发展趋势。输电线路图像视频监控装置以动态视频实时监控的直观方式，可使管理人员第一时间了解监测点的现场信息，可针对突发的异常情况采取适当的手段予以人工干预，将事故的发生率或事故危害降至最低。并可通过人工请求方式（无人值守时通过定时和条件触发两种方式）实现异常状况下的图片抓拍或视频连续摄像，达到24小时全天候监测的目的，大大减轻巡视人员的劳动强度，提高线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线路安全信息。图像视频装置构成及工作原理：装置内部由中心处理单元（Video server)、视频前端（VIDEO-DECODER)、网络传输模块（Network transmission module）及供电单元（Power Supply)等部分组成。装置内部功能结构示意图3.2、装置特点3.2.1、主要部件1+1冷备提升可靠性国内首创在不增加设备功耗的情况下，对设备中央处理单元、数据采集单元、供电单元、控制单元、通信单元等按1+1主备冗余配置和智能切换（GPRS通信时为单SIM卡）工作方式，其优点在于有效的克服了设备安装点的恶劣环境、强电磁干扰，检修不便等困难，使设备在线运行率得到明显的数量级提高。3.2.2、“专用芯片”的独家技术应用提升智能降低能耗国内独家开发并已申请专利技术的“输电线路状态监测专用芯片”，采用ARM机内核的嵌入式技术在单一芯片上完成数据集成、数据存储、数据分析处理、图像采集处理、多方式通信等复杂工作，极大降低了装置功耗。可在前端建立数学模型计算，进行数据预处理和加工，从而保证了系统能够以“熟”数据的方式提供给后台，如：覆冰预警条件阀值设定智能判别、导线覆冰计算、覆冰趋势预测、导线增容、极端气象条件预警等。主控装置主要技术指标和参数序号内容说明1工作指示灯IO2个2通讯串口（RS485）12个3A/D检测通道6个/12位4SIM卡座互用自动切换5语音输出1路6麦克输入1路7视频输入2路8红外检测2路图像/视频采集接口标准1视频接入制式：PAL、NTSC 2图片压缩格式： JPAG3图片大小：640X480 320X240 160X120 4视频分辨率PAL：752582；NTSC：7684945视频压缩格式H.264部分主要技术参数：1工作电压： DC-12V2工作电流：静态 65mA3发射电流： 200mA4发射功率：600mW5GPRS工作频段：900MHz/1800MHz6无线通讯工作方式GPRS网络通讯和GSM短信通讯兼容7系统支持通讯协议国网、南网输电线路状态监侧装置通讯规约；并可根据要求进行修改3.3、高速球机主要技术指标型号VT-NET9006W-S36图像传感器1/4 inch Sony CCD扫描系统2:1隔行扫描分辨率PAL：752582；NTSC：768494镜头视角广角57.8 远角1.7光学变倍18镜头焦距f=4.173.8mm F1.43.0最低照度彩色0.5Lux，黑白0.01Lux，F 1.6（50IRE）聚焦自动/手动白平衡自动/手动电子快门自动/手动1/4s1/10000s光圈自动/手动增益控制自动/手动逆光补偿启动/关闭感红外移动式红外滤波镜片（IR-CUT）旋转范围水平：360连续旋转，垂直：92旋转速度水平：0.1280/s，垂直：0180/s自动翻转功能二级分段控制（一级水平180二级水平垂直90）变倍自动限速六级，根据摄像机焦距的大小自动调节运动速度，可打开或关闭该功能预置位数量256个巡航组数量8组，每组支持16个预置位A-B两点扫描任意设定，速度164级可设自动归位功能支持预置点、巡航扫描、花样扫描、随机扫描花样扫描支持3D点击放大支持遮蔽区2个球机底盒存储模块储存球机的参数；（掉电、更换球机不丢失参数）通信方式RS485透明通道通信协议支持Videotrec，Pelco-D，Pelco-P， 通信波特率1200/2400/4800/9600bps可选RS485接口RS485透明通道电源电压DC12V至DC24V最大输出功率20W防雷等级6000VESD防护空气放电：15000V 接触放电：8000VEFT防护4000V尺寸376mm 251mm（高直径）重量4770g风扇及加热自动温度控制，低于0开始加热，高于20停止加热，高于45风扇启动，低于35风扇停止防水等级IP66温度/湿度-40+60，0%95%RH（非凝结）3.4、拉力传感器技术指标技术参数：l 量程：750t（根据实际需要定制）；l 测量范围：5%100%FS（线性工作区间）；l 准确度级别：0.5；l 零点与最大方位偏差：拉力传感器的示值指示装置应有零点（或作为零点）的调节功能，调节范围应大于由自带附件重力引起的零点变化及不同工作方向引起的最大零点方位偏差。技术指标：l 分度数n1000；l 回零误差Zr（%FS）：0.25；l 示值误差（%FS）：0.50；l 重复性R（%FS）：0.50；l 滞后H（%FS）：0.15；l 长期稳定性Sb（%FS）：0.50；l 线性度5.0%。环境适应能力：l 适用范围：在110kV1000 kV输电线路电磁环境下正常工作；l 外壳防护等级：符合GB/T4942.2-93中IP66标准；l 环境温度：-25+45范围内正常工作；l 工作环境：-25+70；l 在相对湿度：5%100%；l 在大气压：86kPa106kPa；l 在阵风：60m/s条件下正常工作；l 除特殊线路，接地电阻不大于20；l 平均无故障时间：50000小时。3.5、倾角传感器技术指标倾角传感器技术指标项目参数单位说明测量范围(160度双轴分辨率(20.001度精度(30.1度25零点温度漂移(40.5度以25度为基点，在-40到85度范围内响应时间1秒工作电压(5924V（dc）工作电流(660mA工作温度(740 +85注释1：测量范围是指器件的输出以水平面为零点，前后左右各个方向上所能测量的最大有效倾斜角度。注释2：分辨率是指器件所能分辨的最小输入角度。注释3：精度是指器件在测量范围内多点（16）误差的均方根值。其计算公式为：式中n为测试次数,应16，为每次测量的误差。注释4：零点温度漂移是指室温下固定输出角度为零度时，当环境温度改变后的角度偏移。注释5：推荐使用直流12V供电，以便减小器件内部损耗。当电源电压大于28V时，将可能导致器件损坏或寿命缩短，正常使用时应尽量避免该情况的发生。注释6：静态电流是指当供电电压为12V，无信号输出时，器件的输入电流。注释7：当环境温度超出该温度范围时，将导致器件寿命缩短或永久损坏，正常使用时应尽量避免该情况3.6、气象传感器主要技术参数风向风速传感器l 测量参数：风速、风向 ；l 风速范围：0 60m/s ；l 测量精度：2%分辨率 0.01 m/s ；l 方向范围：0 360全方位，无盲区 ；l 测量精度：2分辨率 0.1 ；l 电源：DC 1230V ；l 信号输出：RS485/4-20mA模拟输出 ；l 防护：IP66 ；l 工作温度：30 70 ；l 存储温度：40 90 ；l 工作湿度：R 5% 100% ；l 结构材料：陆地使用：铝材（表面氧化) ；海洋使用：不锈钢316L ；l 尺寸大小：高宽170200mm ；l 重量：1.0kg ；l MTBF：20年；l 有自动和远程控制加温选择配置。温湿传感器（瑞士原装进口）1）基本要求：温湿传感器应耐低温、抗干扰并能在冰雪天气正常工作。2）温湿传感器技术参数温度监测范围：-40+80； 温度测量精度：0.5湿度监测范围及精度：080，精度：4%；80100，精度：8% 雨量传感器1）基本要求：雨量传感器应能准确测量雨量信息。2）雨量传感器技术参数传感器类型：翻斗式雨量测量范围：08mm/min；雨量测量精度：0.25mm/min。气压传感器（进口）1）基本要求： 气压传感器应耐低温、抗干扰并能在冰雪天气正常工作。2）气压传感器技术参数测量范围：600百帕-1100百帕。测量精度：0.4百帕。另外公