光纖傳輸以及數(shù)字化在變電所圖像監(jiān)控中的應(yīng)用

【摘要】 隨著電力設(shè)備的智能化提高，光纖和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，無人職守變電站的增多使視頻監(jiān)控技術(shù)已逐步成為保障無人值守變電站安全運(yùn)行的重要自動(dòng)化項(xiàng)目之一。說明了實(shí)現(xiàn)變電站視頻監(jiān)控的必要性，本文介紹了變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用光纜傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，證明利用光纖傳輸技術(shù)將保證監(jiān)控質(zhì)量，同時(shí)對一種技術(shù)新穎的數(shù)字化遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和解決方案進(jìn)行了探索，對新技術(shù)在圖像監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)變電站相關(guān)系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】 光纖傳輸 圖像監(jiān)控 數(shù)字化

隨著視頻壓縮技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻技術(shù)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，其中監(jiān)控系統(tǒng)正是其主要的應(yīng)用領(lǐng)域。它的目的是為了解決變電所自動(dòng)化“遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等四遙”以外新的“遙視”問題。

近年來，電力系統(tǒng)對通信模式的數(shù)字化改造，特別是對局、廠、站之間的光纜鋪設(shè)，使信息數(shù)字化綜合傳輸能力大大提高?；诠饫w傳輸方式，采用靈活多變的組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)了一種技術(shù)新穎的數(shù)字化遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控管理系統(tǒng)，可完成對各級變電站監(jiān)控和監(jiān)視，用圖像記錄變電站的安全和設(shè)備運(yùn)行情況，大大提高了變電站管理水平和安全水平。

一、視頻監(jiān)控發(fā)展史

視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展了短短二十幾年的時(shí)間，從最早的模擬監(jiān)控到前些年火熱的數(shù)字監(jiān)控再到現(xiàn)在方興未艾的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。在IP技術(shù)逐步統(tǒng)一全球的今天，我們有必要重新認(rèn)識(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。從技術(shù)的角度出發(fā)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展劃分為：第一代：模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）；第二代：基于“PC+多媒體卡”的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)（DVR）；第三代：基于“智能視頻監(jiān)控管理軟件+芯片及的嵌入式視頻編碼器”的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（NVS）。

二、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻跟模擬視頻的比較

1、視頻信號可分為模擬視頻信號和數(shù)字視頻信號兩大類。模擬視頻是指每一幀圖像是實(shí)時(shí)獲取的自然景物的真實(shí)圖像信號，具有成本低和還原性好等優(yōu)點(diǎn)。但它的最大缺點(diǎn)是不論被記錄的圖像信號有多好，經(jīng)長時(shí)間的存放或者多次復(fù)制之后，信號和畫面的質(zhì)量將大大的降低。

2、在傳輸過程中，模擬信號跟數(shù)字信號也存在著很大的區(qū)別。模擬視頻信號的傳輸對距離十分敏感，當(dāng)傳輸距離大于300米時(shí)，信號容易產(chǎn)生衰耗、畸變、群延時(shí)，并且易受干擾，使圖像質(zhì)量下降；其次，有線模擬視頻監(jiān)控?zé)o法聯(lián)網(wǎng)，只能以點(diǎn)對點(diǎn)的方式監(jiān)視現(xiàn)場，并且使布線工程量大。數(shù)字信號通過網(wǎng)線與局域網(wǎng)連接，使處在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電腦主機(jī)都可以訪問，這就大大擴(kuò)展了監(jiān)控的范圍，網(wǎng)絡(luò)能及的每一個(gè)角落都成監(jiān)控中心。

3、變電站內(nèi)采用光纖作為信號主傳輸介質(zhì)。在市局變電所圖像監(jiān)控一期項(xiàng)目建設(shè)中，采用的以模擬信號為主的設(shè)備方案，在模擬視頻的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)碰到或多或少的干擾，達(dá)不到正常工作的標(biāo)準(zhǔn)。造成干擾的原因有很多，但基本上可以歸結(jié)為三部分：接頭、設(shè)備跟傳輸。其中，由于變電所特殊的場內(nèi)特征，傳輸過程中所產(chǎn)生的干擾是最常見也是最難以處理的。

視頻信號傳輸質(zhì)量的好壞，直接取決于信號強(qiáng)度與干擾（背景與線路RI的綜合干擾）場強(qiáng)的比值（即信雜比）。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國220kV線路的無線電干擾（RI），標(biāo)準(zhǔn)條件（晴天，1MHz，距邊線20m處）的實(shí)測統(tǒng)計(jì)值為43.9 dB，而視頻輸出一般的信噪比為50dB。

綜上所述， 變電站內(nèi)的電磁干擾相對于攝像機(jī)的視頻信號傳輸還是有著相當(dāng)大的影響。但是電纜傳輸從根本上是無法解決易受電磁干擾的困境，在部分前端設(shè)備上仍然需要通過增加抗干擾傳輸器來降低圖像的條紋干擾。

在二期視頻監(jiān)控?cái)U(kuò)建工程上，在視頻信號傳輸上， 采用將視頻信號在單芯光纖上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步、無失真、高質(zhì)量地傳輸，取得了很好的工程建設(shè)效果。無需繁瑣的現(xiàn)場調(diào)節(jié)， 穩(wěn)定性高，適用于不同的工作環(huán)境，不受環(huán)境干擾影響、傳輸質(zhì)量高、能長期穩(wěn)定工作。因此光纖傳輸?shù)姆绞酵耆蓜偃坞娏ο到y(tǒng)各電壓等級變電站在長距離下、強(qiáng)磁場干擾下等情況的視頻監(jiān)控任務(wù)。

4、用光纖打造數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。將現(xiàn)在成熟的光纖通信技術(shù)與數(shù)字化圖像監(jiān)控技術(shù)結(jié)合，找到一種最適合電網(wǎng)的模式來建設(shè)變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)，既方便施工維護(hù)，又能最大程度地利用新技術(shù)來打造更好的監(jiān)控系統(tǒng)。將光纖傳輸技術(shù)引入到變電站的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)勢必會(huì)成為一種新的方向，這將大大提升變電站的安全監(jiān)控及事故分析能力，數(shù)字化、光纖化、智能化、集成化將成為變電站視頻監(jiān)控的一個(gè)重要發(fā)展趨勢，有助于提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化的安全性和可靠性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成工程設(shè)計(jì)；碩士；湖南大學(xué)；20071018

[2] 新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究；碩士；北京工業(yè)大學(xué)；20040501

[3] 基于網(wǎng)絡(luò)的變電站數(shù)字化IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)

[4] 數(shù)字視頻監(jiān)控和模擬視頻監(jiān)控方案比較表

[5] 高清監(jiān)控時(shí)代：NVR必然取代DVR提供全高清解決方案