无人值守变电站安全监控解决方案

无人值守变电站平安监控解决方案自无人值守变电站概念提出以来，不同专业的人们从不同的角度为“无人值守”这一概念努力着，平安监控行业也不例外，很多厂家在变电站“四遥”的根底上提出了“遥视”这一个概念。但“遥视”这一个概念不能完全覆盖平安监控，变电站平安监控的内涵应该更广，它不仅仅涵盖视频监控还应包含环境量的检测以及对视频数据和环境数据所表达内容的分析。然而这些努力的目的只有一个：让我们的“无人值守”变电站运行的更加平安，这也是平安监控的初衷。现在，智能变电站的建设中也更加突出对变电站的平安监控，这也是建设“智能坚强电网”和有关能源平安的一个组成局部。系统特点监控对象类型复杂多样在变电站中为了平安目的需要监控的对象类型较多，包括人、物和环境。设备和建筑物就其监控而言最大的特点是“它们是固定的”，人大局部时间内是活动的，工具有时候是动的。根据这个特点在视频上处理会采用不同的技术。1、对人的监控虽然变电站是“无人值守”的，但总要有工作人员去巡检、安检、维修或施工等正常的工作，另外还有不请自来盗贼和恐怖分子，这都需要对“人”这个活动的目标进行监控。对工作人员的监控主要是防止误操作、误入区域和其他不标准的行为。对盗贼主要是防盗、防人为破坏。2、对物的监控被监控的物主要包括站内设备、建筑物、工具等，设备的监控主要是从平安运行和其表观方面进行，比方运行是否正常，外观是否完好、有无破损等;对建筑物的监控主要用于防盗，门窗围墙是否有平安漏洞，是否有翻越非法入侵等。3、对环境的监控与环境有关的监控主要包括自然环境中的风、霜、雪、雨、雷电以及建筑物内的气体。有关的量包括环境温度、湿度，风向风速等。这局部监控主要起到预防作用，监控如雷雨大风、台风、龙卷风、冰雹等恶劣天气给室外设备可能造成的危害。建筑物内的气体颜色变化、是否有害、温湿度是否正常等。监控环境相对恶劣由于变电站的选址要求，变电站多数建在荒郊野外，所处的雷击、电晕、噪音、电磁场干扰等复杂环境，对监控设施要求较高，尤其是高压场地，对摄像机等核心设备的电磁兼容性要求很高，有的设备EMC指标要满足《远动终端设备》GB/T13729-2002规定中4级的要求。空间范围大且分散变电站的分布相对分散，距离监控中心远，从几公里到几百公里不等。整个监控网络覆盖范围很大，必须分层级、分块进行监控管理。带宽限制技术要求高本钱、距离、环境和所承载业务较多因素，分配给监控系统的带宽有限，一般只有2M。所以应用时对压缩技术、网络传输技术的要求较高，诸如H.264编解码标准、IP组播、RTP/RTCP、SIP等已经成了根本要求。拓扑结构通常，在变电站平安监控系统中，摄像机不再是几百几千了，而是几万甚至几十万个，完全的集中管理平台不具有可行性，必须采用多层级分布式架构的视频环境监控系统，以下以某系统为原型介绍变电站平安监控系统的拓扑结构。视频环境监控系统有两个类型：一个是主站系统，一个是站端系统。站端系统部署在变电站或集控站，主站系统部署在地市级供电局或省级供电局。部署在地市级供电局的主站系统也可称为地市级监控中心，部署在省局的可称为省级监控中心。在全网范围内能够监控所有站端的中心可称为总控中心，其他监控中心为分控中心(图1)。站端系统由站端处理单元RPU、视频监控设备、通信电源信息采集设备、环境量采集设备、报警控制设备、门禁管理设备、网络设备、存储设备等组成，实现对变电站现场视频、通信电源信息及各种环境及门禁信息采集、处理、监控等功能。站端设备通过三层交换机组网，满足站端对光口接入和电口的接入要求。通过三层转发功能接入到电力专网。站端处理单元RPU由一组设备组成，包括：站端通信控制器、站端存储单元、站端动力环境处理单元。1、站端通信控制器：负责集中管理站端视频监控、环境告警、门禁等子系统，双向转发地区级主站与站端其他子系统设备的通信命令。通信控制器支持主备方式，支持堆叠方式，负责与地区级主站、站端设备的通信、控制，当主通信控制器发生故障时，备设备可以自动接管;2、站端存储单元：负责对前端摄像机视频数据的存储、点播回放等，支持网络方式叠加扩充存储容量。3、站端动力环境处理单元：负责集中采集环境、告警、门禁等子系统的数据，并对所采集数据按照配置进行存储，并转发至地区级主站。站端系统构成最低层级，各地市供电局监控中心构成第二层级，省电网监控中心构成第三层级，监控范围逐步放大(图2)。整个网络的通信由电力综合业务数据网络作为支撑，所有接入网络的设备都支持了IP网络，包括前端的摄像机、传感器和收敛采集设备，便于设备管理。冗余设计由于电力用户对系统稳定性要求较高，系统采用冗余架构，以保证不间断运行，这里主要采用的技术有效劳器冗余和网络冗余技术。效劳器冗余采用基于“心跳”和“数据库共享”的双机热备方式，在Cluster系统根底上由两台效劳器组成，对客户端来讲他们是一个整体(图3)。存储设计存储总体上有以下可选的两种设计方案：1、分布式存储站端处理单元RPU能以系统定时录像、报警启动录像、用户手动录像等多种方式启动录像功能，对所有摄像点的长时间循环录像。在录像存储容量需求比拟大时，可以通过配置多个模块来满足视频监控和录像需求。该存储方案可满足对录像功能及性能无特殊要求的常规变电站的录像要求。当某个监控点图像需要进行存储时，IPC与站端存储设备建立TCP连接，然后将视频流按照录像协议封装，采用磁盘预分配技术。2、集中式存储可在站端或主站配置IPSAN存储设备。对前端设备进行存储方案管理，可以根据存储方案动态调整存储空间。可支持多项RAID策略，为数据存储提供冗余保护。并可作为VOD点播效劳器为历史图像回放提供支持，可进行快进、快退等各项RTSP播放控制。该存储方案能够满足对录像功能、性能及平安级别要求较高的应用需求。当某个监控点的图像需要进行存储时，IPC与IPSAN设备建立iSCSI连接，然后将存储视频流进行iSCSI协议封装，直接采用数据块的方式将视频数据写入IPSAN存储设备中。通过这种方式，监控视频数据的存储不需要转换为视频文件，也不需要流媒体效劳器。从而有效的躲避了文件系统问题和流媒体效劳器性能瓶颈问题，具备良好的可扩展性。基于ISCSI编解码器直接写入IP存储系统的集中监控模式下，需要专门的视频监控数据，管理软件，实现监控录像数据的集中管理、检索与调阅(图4)。系统功能变电站平安监控系统可用“监”、“控”、“查”、“管”、“报”五个字来概括。具体如下：1、“监”包括监视和监听，即视频与语音功能。·实时视频浏览：对监控范围内的设备实现实时视频监控;在可设定的间隔时间内对站内摄像机进行视频巡检，参与巡检的对象可以任意设定，包括同一站端的不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，巡检间隔时间可设置;具备视频自动跟踪、移动检测等功能。·语音功能：变电站端场景录音、传输和播放;实现实时与省级主站和地区级主站的双向语音对讲及语音播送;实现双向语音录音功能，播放、保存、回放语音。2、“控”即控制功能，包括PZT,预置位操作，云台锁定，支持云台看守位。·支持对站内精密空调进行状态读取、开启、关闭、升温、降温、调整出风等操作。·支持对站内门禁系统进行数据读取、开关控制及权限配置操作。3、“查”即查询功能，包括：各类信息的检索和查询，诸如告警信息查询、录像查询及点播、查询地图、人员的登入登出、操作信息、事件调查和用户审计、设备在线信息、用户在线信息等，主要就是对数据的查询操作。4、“管”即管理功能，包括：设备管理、报警管理、用户权限管理。·设备管理主要表达在“系统配置”和“参数调整”上。系统配置实现对所有前端设备(RPU、IPC)、与流媒体效劳、存储效劳、数据库效劳、web效劳的逻辑关系建立。参数调节主要起到对系统性能和适应性进行调节，诸如分辨率、帧率、码流、图像参数、联动关系、报警参数、网络参数的调整。·报警管理表达在报警参数预设、队列和通知处理上。将报警分为站端系统软硬件异常告警和监测告警，其中监测告警包括环境信息异常告警、消防告警、非法闯入告警、视频异动告警(变化率的设置);告警可设置为严重告警、一般告警级别。·用户权限的管理通常分为“用户操作权限的分配”和“用户有限控制权限的分配”。设备操作权限是根据用户职能划分的，以确定特定用的操作范围。优先权是对同一设备而言不同用户的有限控制权。权限管理主要表达密码保护、同级别先来先控、高级别高优先、功能性权限和是提醒权限分开的原那么。5、“报”即报表分析及报表定制开发功能，包括：操作报表、运行日志报表、环境信息报表、告警信息报表等功能。通过报表可迅速实现数据统计和分析，以辅助领导决策。同时，结合用户实际应用要求可进行报表的定制开发。企业标准一个产业的开展标准的制定非常重要。变电站平安监控系统从上世纪末期开始实际应用以来，先后发布的企业标准有广东电网2002年发布的《广东省广电集团电力远程视频监控系统技术标准(试行)》Q/001-123.01-2002、铁越公司2006年发布的《电力数字图像远程集中监控系统》Q/TWE001-2006和广东电网2009年发布的《广东电网变电站视频及环境监控系统技术标准》S.00.00.05/Q106-0001-0909-6098。文中所提到的站端处理单元RPU、视频处理单元RVU、主站、站端、前端等术语在标准中均有定义，标准还对视频编解码标准、通信控制协议、级联协议提出了具体要求，便于系统的互联互通，标准了企业竞争行为，有力的促进了行业的健康开展。开展方向变电站平安监控系统十一五期间随着电网建设的提速得到了快速开展，其开展方向主要是智能化、高清化、平台的集中统一和联动。1、智能化随着视频智能分析技术的开展和智能电网概念的提出，变电站平安监控系统越来越向智能化的方向开展。智能化就是让系统具有人类的思维，有判断能力，利用模式识别和智能分析技术，将值班员长期盯屏幕的监控状态解脱出来，为监控系统增加智能识别、预告警及智能检索功能。具体分析模式有入侵探测、滞留、违规动作识别、危险行为识别等·技术难点：区域不规那么、应用环境复杂，特别是场地设备都是长条杆状成三维立体网结构，动作方向也各不相同，动作时间没有规律性。·应用模式：采用对景深预先设置、勾画区域绊线和定义行为来完成实际应用。·构架方式：目前多采用集中后端效劳器方式，但随着智能分析技术大量应用越来越多的人倾向于前端DSP方式，即分布式智能分析。2、高清化系统能够呈现出来的图像如果不清楚，它能提供的有效信息就会大打折扣。高清化是视频监控永恒的主题，高清化就是要看得清(轮廓)、看得准(色彩不失真)。目前市面上能支持高清(1080P)摄像机，变电站中都有应用，只是囿于带宽等条件的限制还没有普遍高清华，随着数据网络技术的开展普遍高清应用是必然的趋势。3、平台的集中统一因为电力数据网络承载的业务繁多，各个系统管理起来不方便，需要集中统一管理平台，用统一的人机界面呈现给工作人员。特别是业务相近的系统诸如消防系统、门禁系统、安保系统、机房动力环境、杆塔监控和应急指挥等不管是以那个平台为根底进行整合，目的都是通过平台的集中统一，方便用户管