桐柏抽水蓄能電廠工業電視從標清到高清的平穩過渡

朱海鋒

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

0 引言

當前發電廠都朝著“無人值班、少人值守”的方式發展，為了節省人力資源的同時對生產場所實現7×24h不間斷監視，在重要部位安裝工業電視，并設置中央控制室/集中監控室進行不間斷監控、錄像的方式已經被越來越多的交通、公安、企業、商業機構等接受。隨著計算機、網絡、存儲技術的迅猛發展，工業電視系統也朝著更高的清晰度、更快捷的傳輸、更大的存儲方向發展，從而使得從監控器中直接監視表計讀數、閥門/開關狀態等成為可能。為了滿足上述需求，桐柏公司對原有480線工業電視系統進行了高清化改造。

1 工業電視高清改造的必要性和愿景

現有的普通攝像機實時監控著電廠生產、辦公區域重要的設備和場所，但是由于這些攝像機清晰度不高，難以勝任看清楚開關/刀閘的狀態指示、表計的指針讀數、廣字牌的顯示、油水氣設備的滴冒跑漏等電廠運行人員特別關注內容的重任，無法滿足當前的監控需求。如果出現火警、重要開關量信號改變、溫度/流量/電氣值發生重大變化等情形時，必須派人到現場實地察看以確定實際情況，從中控室到廠房、繼保室、開關站等現場的平均時間在8～10min左右，上水庫、導流洞等偏遠地區甚至超過15min才能趕到現場，不利于事故及時控制，所以必須要更換為高清攝像機，實現工業電視監控系統“快速、準確、穩定”的目標。

改造后的高清工業電視系統將能夠實現清楚的看清開關/閥門的閉合情況、當前表計指針的位置、設備的運行狀況和重要區域的實時場景。并且經過改造后的高清工業電視監控系統本身形成一個獨立的監控局域網，不占用本來就已經捉襟見肘的SDH網資源，通過客戶端軟件和特定權限的賬戶，在局域網的任意一個節點能夠實現對全廠前端攝像機的實時畫面觀看、錄像回放、攝像機控制等功能。同時，在磁盤陣列中要保留不少于三個月的錄像資料，以方便出現問題后能夠通過錄像來回放當時情況。

2 舊的工業電視體系介紹

原有的桐柏電廠工業電視系統由前端的108個標清攝像機和8臺硬盤錄像機，若干個視頻分配器，中間傳輸的若干種光端機、光纖收發器和網絡交換機以及傳輸介質（光纜、尾纖、同軸線纜、光纖熔接盒），1臺監控服務器，1臺監控客戶主機，2臺視頻解碼器，4塊電視墻組成。從前端采集的圖像信號經由視頻分配器一分為二，一份發送給硬盤錄像機存儲，位于控制室的監控客戶端通過SDH網訪問分散在各個區域的硬盤錄像機獲得存檔的視頻文件；另一份發送給視頻切換矩陣，由解碼器解碼后，傳輸給電視墻實時顯示。這種系統結構較為復雜，既占用了SDH網的資源，又使用單獨的光端機傳輸信號，需要同時維護兩套網絡；它的另一個詬病是，由于前段攝像機分散且數量不一，需要配備種類繁多的視頻光端機，從2口、4口、到32口不等，需要維持多個型號的備品備件，否則會造成端口數不夠或者“大材小用”式的浪費。舊的系統結構見圖1。

圖1 原有工業電視系統結構圖

3 過渡階段方案

在逐步高清改造的2～3年內，桐柏電廠工業電視系統將以標清、高清并存的方式運行。新的系統結構舍棄了視頻切換矩陣和前端—后端環節的光端機，釋放了SDH網的通道，遠距離信號傳輸全部使用光纖收發器，主干網速率為1000Mbit/s,分支網速率為100Mbit/s。由于引入了大容量磁盤陣列，所有數據統一保存，借助磁盤陣列的大容量I/O能力，電視墻的信號直接由磁盤陣列給出。過渡階段的結構見圖2。

圖2 過渡階段工業電視系統結構圖

4 新的工業電視體系規劃

高清改造完成后的桐柏電廠工業電視系統由108個高清攝像機，6臺磁盤陣列和96塊大容量硬盤，2臺存儲主機，1臺專用客戶端電腦，2臺視頻解碼器，4塊電視墻，以及若干光纖收發器、交換機以及傳輸介質（光纜、尾纖、同軸線纜、光纖熔接盒）組成。改造完成后的工業電視結構見圖3。

圖3 改造完成后的工業電視系統結構圖

5 改造中的注意事項

桐柏電廠在工業電視高清改造中總結出幾點經驗規律。

（1）注意拉線、設備安裝過程中的施工安全。

在已經投產電廠中，工業電視的光纜、線纜往往與監控、保護、安全自動裝置等系統的線纜共用同一個線纜橋架，工業電視信號傳輸線路與通信系統共享SDH網，工業電視設備與其它設備安裝在同一盤柜中，設備共用一路電源，這給施工人員提出了更高的要求。施工的安全措施里必須格外強調不得誤碰、誤拔、誤踩、誤拉電，施工監護人員也需要格外注意，如果不小心碰落了保護、安全自動裝置等的端子、線纜，就會造成開關誤動這樣的嚴重后果。

（2）注意線纜的整理和標識。

標識不清晰的線纜會給今后的維護帶來巨大的困難，在施工過程中要注意及時標識線纜的兩端，標識的內容可以為：線纜唯一編號、所屬系統、去往何處等。線纜的標簽會因為老化而脫落、字跡模糊褪色，所以要選擇一款高品質的標簽。敷設新線纜的同時建議及時抽出并清除舊的線纜，廢棄的線纜不及時清除會占據橋架、孔洞的空間，對今后的線路敷設造成困難，而且數目龐大的廢棄線纜與標識不清晰這兩個因素相疊加將會是今后維護人員的噩夢。

（3）注意孔洞、橋架的防火封堵及時恢復。

2011年年底鄂溫克12.28火災事故的教訓令人記憶猶新，敷設線纜難免會拆開原有的防火泥、防火包等防火封堵材料，除了線纜的選材必須為阻燃線纜外，及時恢復防火封堵也是不可忽視的管理環節。

（4）注意線纜容量的冗余度。

工業電視施工的工程量有很大一部分是線纜的敷設工程，在線纜密集的橋架、孔洞、預埋管里穿線費時費力，而且存在較大的風險，所以在編制施工方案時就應當考慮線纜容量的冗余問題，光纜可以考慮增加芯數，雙絞線可以考慮超5類或6類雙絞線，部分環境惡劣、重要性較高的地點可以考慮敷設冗余線路，防止線纜出現斷點后因為需要重新敷設線纜而影響系統的正常工作。

6 結論

改造后，130萬像素/200萬像素的前端攝像機完全滿足了看清楚開關/刀閘的狀態指示、表計的指針讀數、廣字牌的顯示等要求，從此告別了“近視眼”、“老花眼”的情況。視頻分配器、視頻切換矩陣、硬盤錄像機等設備均不再使用，廉價的8口、16口交換機便于堆疊組合，代替了原有規格眾多的視頻光端機，備品備件的種類由原來的29種下降為17種，不到原先的60%，降低了使用和維護成本。

工業電視系統單獨組網，擺脫了對原本已經不堪重負的SDH網的依賴，千兆光纖的廣泛應用使得傳輸速率得以大幅提高，可以把數據集中存放在恒溫、恒濕的機房內，克服了原先數據分散的缺點，大大提高了數據的安全性，而且便于對數據進行集中管理。

在“三網融合”的大環境下，使用TCP/IP網絡使得工業電視網絡、辦公內網之間互聯成為可能，今后進一步的思路是，研究把工業電視信號引入到辦公內網，使得在新源公司范圍內，無論是在天臺廠區、杭州辦公樓，抑或是新源本部，只要有需要，立刻就能看到生產區域的畫面，為企業決策者提供了方便。