智能变电站多功能综合视频监控系统的应用

专题报告二十四智能变电站多功能综合视频监控系统的应用目录1.概述12.常态化巡视系统11)GIS室滑轨视频巡检系统12)二维码定位技术的应用13.故障检修会商平台13)平台的目标24)方案描述25)系统架构56)系统功能67)全站无线通信系统可行性分析91. 概述现在新建变电站大部分均为智能化变电站。作为重要二次辅助设施，视频监控系统是变电站中不可或缺的一部分。但就目前智能变电站运行情况来说，视频监控设备仅发挥了被动的视频信息采集与传输作用，其作为信息交互终端以及运维系统最贴近现场的触手的作用并没有得到充分的挖掘。在本次姚桥变设计中，对传统视频监控系统做出结构改进与潜力挖掘，将其从单一的图像采集者拓展为一个集常态化巡视功能与突发状况会商功能综合视频系统平台。2. 常态化巡视系统目前检修部门在远程监测变电站运行情况时，是通过现场传感器采集到的数据进行分析，而有许多故障特征是无法从数据中反映出来的，除了派人员到现场勘查巡视外，很难获得第一手直观的资料。将视频监控系统与人工巡视的需求结合起来，就促成了远程视频巡视系统的产生。设备远程智能巡视，利用图像监控摄像机和智能灯光控制功能及系统软件联动，系统可以根据变电站巡检路线对包括变压器、开关、刀闸、临时接地线等在内的运行设备进行远程定时或自动巡检。在巡检时电子地图即时闪烁显示当前巡视点，并若光线不足时系统自动打开巡视点处灯光，在巡视点转移到下一个巡视点后，能自动关闭已巡视点的灯光等。支持暂停功能，当发现某个点异常时，可以停留图像放大仔细察看，确认无误后可以继续巡检其他监控点。1) GIS室滑轨视频巡检系统站内GIS室平面布置如图2-1。得益于本次姚桥变二次设备下方GIS室的布置方式，所有二次柜屏处于同一平面，可将滑轨安装于GIS室墙面，利用滑轨实现高清摄像头的移动，将高清图像传输至监控端，实现远程巡视监控。同时可将红外测温装置整合入摄像装置，对就地布置于GIS室的二次屏柜进行实时测温，在温度超标时可发出警报或通知调度，防止二次设备过热损坏。需要与土建合作研究墙面滑轨的可行性。2) 二维码定位技术的应用通过柜面二维码进行定位，便于远程人工指令控制巡检以及方便今后扩建增减屏柜。不需要复杂的几何定位，只需要及时更新屏柜对应二维码库即可。作为室内视频自动巡检系统的补充。3. 故障检修会商平台虽然现在智能站一般采用无人值守方式运行，但是仍存在电缆老化断裂，设备产生物理故障等需要运维人员现场操作检修的问题。鉴于变电站智能化的发展，现场设备、电缆（尤其是二次设备）等安装布置复杂程度的提高，给现场操作检修人员的工作提出了新的要求。为进一步提升变电站故障抢修工作效率，提升信息共享与沟通水平，可以通过建立视频会商平台，在故障处理期间，实现市、区调控员、运维单位故障抢修人员在网络上进行联合会商办公，一方面加强纵向业务一体化管理，形成运维检修的会商机制，提高操作人员的运作效率和水平；另一方面强化区域内横向业务协同与沟通，强化电网故障集中研判指挥，形成电网故障信息的统一研判管理模式，避免物理距离带来的沟通不畅等问题，提高三方故障处理效率。3) 平台的目标（1）以经济实用为首要原则，充分利用现有系统，尽可能少增加新的设备，避免变电站建设成本的上升。（2）变电站故障抢修视频会商平台需保持持续可靠运行，在需要时能随时发起会议。平台使用管理简单，会议组织前不需进行相关系统调试，参会点打开设备、任何一方通过简单操作即可实现会议功能。（3）变电站故障抢修视频会商平台与现有平台可以相互对接，如应急指挥中心、调度视频会议、供电所视频会议等，以满足特殊条件下的需要。（4）为保证故障抢修指挥的连续性，建议流媒体平台系统给配网故障抢修指挥平台视频会商系统划分单独的系统资源与带宽。（5）变电站故障抢修视频会商平台容量有一定的冗余，满足后期扩容需要。（6）平台的会商模式：平台支持双流模式，可以同时并发多组会议。4) 方案描述变电站故障抢修视频会商平台采用软视频方案，仅需在调控中心配置平台服务器，主会场（业务主管单位）和分会场（变电站）均利用办公电脑作为终端。本期在姚桥变所属调控中心部署主备2台服务器以及1套服务器热备软件，形成双机热备，确保系统的可靠性。视频会议服务器安装在调控中心的信息机房，软视频平台承载在数据通信网上，开通专用VPN。在各业务主管单位（调度、运检、基建、信通等）办公席位的每个接入点分配一个会商平台终端软件许可licence，并配备音视频终端（麦克、摄像头）。前去变电站的现场操作人员分配登陆名及密码，每个登陆名与licence绑定，并一一对应。系统建成后，由系统管理员（信通公司）分配好各级人员账号及权限，有预定权限用户在会商召集前登陆平台预定好相应的会商室，参会的班组选择进入需要参加的“虚拟会商室”即可。具体做为远期的规划，可在镇江市调部署一级服务器，统一管理各区域调度的服务器（二级），并作为备用。在没有地区性会商的情况下，各区可以独立管理自己的服务器，召集本区的会商，当需要召开由全市多级会商的会议时，可以将二级平台交由镇江市公司管理，组成一个大型的会商平台，实现资源的有效利用。具体见系统拓扑图如下：11整个平台的功能架构见下图：5) 系统特征1、系统硬件主要基于站内视频监控巡检系统及主控室主控电脑。基本无需添加其他硬件设施，其功能由软件程序实现，属于现有资源的整合再利用，改造简单，经济性好。2、V2 Conference 基于先进的 IETF XMPP 标准协议，整合了在多媒体通讯领域领先的开发技术和丰富的产品经验，是一款分布式、模块化、大容量的纯软件网络视频会商平台。同时该系统充分考虑了对未来功能的延伸能力和扩展性。 3、支持双机热备功能，使用镜像模拟软件来实现共享存储功能，要求主备机必须有大小一样，盘符一致的分区做为镜像区。工作时主备机之间按照设定的时间间隔进行检测通讯（应用服务器或数据库服务器有一个变为非运行状态）来判断主机是否宕机。当一台工作主机宕机后，另一台备机会切换为工作机，原之前工作机将自动重新启动，启动后成为备机。4、支持多会商室结构。在同一个系统中可以并发进行多个不同资源需求的会商，而且各自独立、互不干扰。系统以稳健的架构和卓越的性能保证了长时间召开会商的稳定性。5、管理系统采用标准的 ODBC 数据库接口，支持 MySQL 和 ORACLE 等数据库，并可根据需求进行扩展定制。6、支持完全基于WEB的应用。用户参加会商时，如果系统检测出尚未安装客户端程 序，会自动提示用户安装。基于WEB的安装软件是通过专业的数字签名公司 VeriSign 签名认可的。通过这种方式可以保证用户使用软件的安全性，而不会被病毒或恶意软件所利用。7、系统提供智能升级技术。当用户进入会商系统时，智能升级模块能够自动判断用户端的哪些模块需要更新，哪些模块不需要更新，这样，通过减少网络传输的数据量， 简化用户升级系统操作，提高系统的友好性。智能升级功能支持重传，即如果某一次升级未完成，下次升级时系统会自动利用上次传输的文件，继续未完成的升级任务。8、系统提供一个测试会商室，用户在此会商室中可以听到自己的声音看到自己的视频（本地及远端），查看网络状况及更改音视频设置。该会商室是在 Master MCU 启动时创建，始终存在，且不占用加密锁资源。6) 系统功能（1）音视频功能1、采用 G.723.1、ILBC 和 ISAC 等音频压缩算法和先进的网络自适应算法，使得在各种网络带宽条件下均能保持声音的清晰连贯。2、采用业界领先的软件回音消除(AEC)技术、自动增益控制(AGC)算法、多路混音技术、噪声消除技术，实现较好的音频效果。3、系统引入了 H.263 及 H.264 视频技术，可实现标准客户端与 H.323 视频终端间基于 H.263 的视频通讯。系统提供了一整套旨在提高音视频质量的解决方案，可提供分辨率高达 1920X1080 的高清视频，适合从 56Kbps 拨号直至宽带的网络环境。4、系统支持同时显示多路远端视频，可提供16：9 和 4：3两种视频显示效果，支持视频窗口的横幅字幕功能。用户可根据网络带宽条件和实际需求，自行设定会商的视频模式和最大终端应用带宽，实现从低到高各种级别的视频会商方案。5、系统支持平板电脑自带摄像头、蓝牙耳机等无线远程通信设备。（2）双流功能1、用户在白板上可以自由绘制、书写信息。电子白板支持多人同时操作，方便所有的会商成员进行交流，荧光笔、激光笔等增强工具使操作更加灵活和方便。2、系统提供文件共享功能，协同浏览功能, 桌面共享功能,截图功能，文字交流和文件传输功能，会商录制功能。3、用户可以将本地媒体文件作为虚拟设备源，将媒体文件中的音、视频播放给会商中的其他用户如宣传片、培训视频等。4、主席可以创建会商议程，主席申请为数据控制人以后可以执行会商议程。会商进入某议程后会在数据操作区显示添加的附件。5、会商预定用户和管理员还可以设置会商评价功能，增加会商管理者和用户之间的交流。系统管理员还可以同时给会商室中的全体与会人员发送系统广播，将会商信息或通知及时的传递给每位用户。（3）会商用户的管理和控制管理系统提供了数据库配置、服务器的配置启动以及监控的功能，数据库配置主要包括数据库的初始化，以及对现有数据库的升级。服务器配置包括本地以及远程服务器的添加设置，以及生成配置文件配置文件生成后就可以通过WEB启动本地或者远程的服务器服务， 并且监测服务启动的状态。在多数应用场合下，多方会商都有一个预约过程。而会商管理系统可以为用户方便地实现会商的预定、管理和查询。系统管理员也可以通过该系统对所有的用户和会商进行管理。会商管理系统是基于 JSP、数据库以及 Web 服务器实现的，使用者只要通过浏览器打开相应的网页，输入用户名和密码即可登陆相应的会商室。（4）双机热备双机热备份就是一台主机为工作机(Primary Server)，另一台主机作为为备份机(Standby Server)，在系统正常情况下，工作机为信息系统提供支持，备份机监视工作机的运行情况(工作机也同时监视备份机是否正常，有时备份机因某种原因出现异常，工作机可尽早通知系统管理工作人员解决，确保下一次切换的可靠性)。当工作机出现异常，不能支持信息系统运营时，备份机主动接管(Take Over)工作机的工作，继续支持信息的运营，从而保证信息系统能够不间断地运行(Non-Stop)。当工作机经过维修恢复正常后，它会将其先前的工作自动抓回，恢复以前正常时的工作状态。双机热备份的切换时机（Take Over）包括：因断电等故障引起的服务器宕机；因网络故障或网卡故障等引起的服务器网络无法正常工作；系统软件或应用软件造成的服务器宕机；服务器内硬件损坏，造成服务器宕机；服务器不正常关机；V2 Conference的双机热备解决方案如下：1、如上图，服务器A与服务器B的配置完全相同，都安装了双网卡以及Windows 2000 Advanced Server操作系统；2、服务器A的一块网卡（我们称之为监控网卡）与服务器B的监控网卡通过一根心跳线进行连接。这跟心跳线可以是一根最简单的网卡对接线；3、服务器A与服务器B之间均运行监控软件，并利用心跳线监测对方状态；4、在正常工作时，服务器A处于工作机状态，服务器B处于备份机状态，服务器A通过工作网卡为连接上来的客户端提供服务；5、当服务器B的监控软件监测到服务器A没有处于正常工作状态时，此时通过监控软件将B的工作网卡设置为工作状态，并向外提供服务；此时根据服务器A的错误严重程度，或者自动重启动进入备份机状态或者通过服务器B的提示信息通知网管人员对服务器A进行人工处理；6、当客户端检测到网络连接出现异常断线时，将自动每隔一秒钟（此数值可以设置）试图重连回到原本所在的会商室，直到连接成功或者尝试多次（30次或更多，此数值可设定）未成功为止；7、根据错误的类型，从一台服务器出现故障到另一台服务器切换成功一般需要3秒钟到30秒钟时间。（5）服务器的整合拆分服务器的整合拆分功能是为了满足多个会商系统整合到一起成为一个更大的会商系统的需要而设计的。主要原理是原来的主服务器可以转换成一个从服务器，在注册到中心主服务器上后，需要把本地的加密锁信息报告给中心主服务器；而中心主服务器统一管理汇总上来的加密锁资源，形成一个支持更多人员更多会商室的会商系统；在必要的时候，从服务器还可以转换成一个主服务器，从原来的会商系统中脱离开来，形成一个独立的会商系统。目前视频会商系统的应用越来越广泛，对多个会商系统的资源共享的要求逐步提上日程，通过整合拆分功能，可以有效地管理多个会商系统的资源，实现资源的共享。（6）便携式视频终端功能基于全站通无线通信系统，可以将视频会议平台延伸至便携式可移动设备。通过将便携式摄像设备整合进会商平台系统，在现场维修人员进行户外维修及巡线等任务时，可进行实时的资料收集、意见咨询及措施协商。可提高故障维修协商的及时性、机动性与适应性。由于现有平板电脑等便携式操作系统一般均自带摄像头、扩音器等视频音频配件，无需另行设计便携式终端，可直接采购适合的此类设备，通过预装软件来直接作为会商系统移动