變電站遙視系統中門禁接入的方法與應用

陳 皓，高 雅，黃 偉，葉 軍

(1. 廣東電網公司 電力科學研究院 智能電網所，廣東 廣州510080;2. 南京南自信息技術有限公司 系統開發部，江蘇 南京210012)

0 引言

在視頻及環境監控系統 (下面簡稱遙視系統)的定義中，通常是將門禁系統作為其子系統來看待［1］;但是在實際應用中，絕大多數變電站門禁系統與遙視系統來自不同的廠家，獨立運行，互不相通。對于現場工作人員來說，需要同時負責管理維護兩套不同的系統，不僅增加了工作量，還會造成監控設備的冗余。

隨著無人值守變電站的大量增加和減人增效工作的大力實施，變電站的智能化管理已經成為一種必然趨勢。這要求必須改變過去的傳統管理模式，提升科技含量，提高管理效率，以實現運行管理現代化為手段，確保變電站無人值班或少人值班后安全生產的“可控、在控”，不斷提高運行管理水平［2～3］。

針對門禁系統與遙視系統無法互通的現狀，將門禁控制器接入到遙視系統，由遙視系統實現門禁控制器的整體管理。這樣，操作者可以通過遙視系統對站內門禁控制器進行遠程集中管理操作，實時輔助變電站的安全生產，從而起到提高變電站設備的可視化監控水平，加強變電站安全防范力度的作用。

1 變電站視頻及環境監控系統與門禁系統介紹

1.1 門禁系統簡介

門禁管理系統是新型現代化安全管理系統，它集微機自動識別技術和現代安全管理措施為一體，它涉及電子、機械、光學、計算機技術、通訊技術、生物技術等諸多新技術。它是解決重要部門出入口安全防范管理的有效措施。人們常見的門禁系統主要有:磁卡門禁、IC 卡門禁及指紋門禁等［4］。

門禁系統的主要功能是:人員出入權限管理;管理人員遠程控制門的開關及設定門的常開常閉;實時顯示、記錄所有事件數據，實現告警上傳;門禁告警與遙視系統之間的聯動。

1.2 變電站視頻及環境監控系統簡介

廣東電網變電站視頻及環境監控系統，采用電力行業新一代大型的分布式視頻及環境監控解決方案，匯集眾多創新技術，實現了對分布在網絡中跨越不同區域的大量視頻及環境監控設備的統一管理、統一監控［5］，其系統結構如圖1 所示。

圖1 廣東電網變電站視頻及環境監控系統結構圖

1.4 變電站視頻及環境監控系統與門禁系統的集成

本文的做法是，將門禁系統作為從屬于變電站遙視系統的一個子系統并與遙視系統中的攝像機、周界防范、火災報警及環境監測等子系統實現雙向聯動。

站端處理單元作為中間橋梁，實現門禁控制器和變電站遙視系統平臺的對接;站端處理單元對電網控制協議和電網門禁協議進行雙向轉換，使得門禁控制器和變電站遙視系統平臺無需對自身進行修改就可以互相通信。門禁系統資源信息采取主動推送方式，實現設備端與平臺中資源信息的同步。事件聯動則采用雙聯動模式:不論是遙視系統中的其他系統或是門禁子系統本身檢測到告警事件，都可以快速定位設備當前運行情況;當出現人員進出重點防范區域時候，可以聯動攝像機并主動錄像記錄人員出入及區域情況［9］。

本文所述的遙視系統依據廣東電網變電站視頻及環境監控系統技術規范而完成［6］。目前和門禁相關的功能主要有:省、市電力公司遙視系統統一管理所轄變電站的門禁系統，可以按站方式監視及控制，可以對各變電站門禁控制單元的門禁編程，編輯電子地圖，查看進出數據或相關事件;可以在各變電站平面布置圖上監視和控制其門禁系統所有受控門并可直接查看相應視頻;對門禁進行控制時，自動聯動相應視頻。

1.3 站端處理單元簡介

站端處理單元 (Remote Process Unit，簡稱RPU)是由廣東電網協議首創定義的中間設備。它通過對接口協議的清晰定義，解決了站端處理單元向上與主站平臺之間的互聯互通互換問題;向下則統一了與數字攝像機(IPC)之間的協議，實現了數字攝像機與站端處理單元的互聯互通互換;同時通過協議封裝，將門禁、環境變量采集等子模塊接入到系統中［7～8］。它是對站端視頻處理單元(RVU)、遠程控制單元 (RCU)等站端控制設備的合稱，是變電站綜合監控系統的核心設備，可實現視頻、語音及環境信息實時處理、傳輸、存儲等功能。

2 變電站門禁系統的集成實現

2.1 門禁系統集成設計

如圖2 所示，視頻及環境監控平臺與門禁控制器的信息交互采用站端處理單元網絡透明通道傳輸方式，站端處理單元負責協議的轉換及定位協議的接收方，系統結構圖。當門禁控制器或者視頻及環境監控平臺出現告警的時候，會由站端處理單元來負責發送控制命令聯動門禁控制器及其他的監控設備。

圖2 視頻及環境監控平臺集成門禁系統結構圖

廣東電網變電站視頻及環境監控系統技術規范規定了廣東電網變電站及環境監控系統構成、配置、功能及性能，視頻及語音解碼標準、通信控制協議、設備命名及編碼規則等方面的具體要求，使用于廣東電網公司新建、改造的變電站遙視系統。圖3 與圖4 為電網控制協議的格式說明。制訂本協議的目的是為了實現遙視系統的開放性和兼容性及系統間各種信息的交互通信。

圖3 電網控制協議格式

圖4 PG 屬性說明

系統通訊流程如下:

(1)門禁控制器向平臺傳送消息:門禁控制器向站端處理單元發送根據電網門禁協議生成的門禁控制器原始消息;站端處理單元根據電網門禁協議解析接收到的門禁控制器原始消息后，根據電網控制協議進行轉換得到門禁控制器轉換消息，并發送給視頻及環境監控平臺;視頻及監控平臺根據電網控制協議解析接收到的消息并作相應的處理。

(2)平臺向門禁控制器發送消息:平臺向站端處理單元發送根據電網控制協議生成的包括指定門禁控制器信息的消息;站端處理單元根據電網控制協議解析接收到的消息后，根據電網門禁協議進行轉換，并發送給由視頻及環境監控平臺指定的門禁控制器;門禁控制器收到消息后根據電網門禁協議來進行相應的處理。

上述的電網控制協議(Power Grid Control Protocol，PGCP)和電網門禁協議 (Power grid Door Access Control Protocol，PDACP)是電網系統的標準協議。本文采用通過RPU 對協議進行轉換，使得門禁控制器與視頻環境監控平臺實現了透明無縫接入。

2.2 門禁控制器注冊及推送資源流程

門禁控制器采用主動注冊方式將資源配置信息推送到視頻及環境監控平臺，通訊流程如圖5所示。

圖5 門禁控制器主動注冊資源推送通訊流程示意圖

(1)站端處理單元 (RPU)根據接入配置，連接視頻及環境監控平臺的網絡地址(IP)、注冊監聽端口(Port)，與視頻及環境監控平臺建立連接，并向視頻及環境監控平臺發送站端處理單元注冊請求。注冊信息包括:RPU 的名稱、RPU 的設備編號、RPU 的IP 地址、RPU 的監聽端口、設備類型等。

(2)視頻環境監控平臺認證通過后，響應站端處理單元注冊請求，向站端處理單元返回站端處理單元注冊通過信息;雙方在此連接上進行各種命令收發，若連接斷開，則需要重新進行連接和注冊。

(3)門禁控制器根據接入配置，與站端處理單元建立連接，并向站端處理單元發送包括門禁資源信息的門禁控制器注冊請求。門禁資源信息包括:門禁控制器編號、設備類型、控制器型號、門鎖編號、讀卡器編號、開門按鈕編號、門磁編號等。

(4)站端處理單元響應門禁控制器注冊請求，向門禁控制器返回門禁控制單元注冊通過信息，并在此連接上進行門禁報文的收發，RPU 連接斷開后，需要重新注冊。

(5)站端處理單元向視頻環境監控平臺發送所述門禁資源信息。

當注冊成功后，視頻環境監控平臺通過站端處理單元與門禁控制器進行后續的信息交互。

2.3 門禁系統雙聯動模式

變電站門禁系統采用雙聯動模式:門禁控制器或視頻及環境監控平臺向站端處理單元發送所檢測到的強制開門告警事件，或者消防告警事件等告警操作。站端處理單元從預先設置的門禁聯動配置中選取與告警操作對應的監控操作請求，并發送到視頻及環境監控平臺和/或相應的門禁控制器。視頻及環境監控平臺和/或相應的門禁控制器響應該監控操作請求，執行響應的監控操作。比如，當檢測到強制開門告警事件，聯動視頻環境監控平臺控制一個或多個視頻錄像操作;或者當檢測到消防告警時，可聯動門禁控制器進行門開操作。

3 工程應用

3.1 工程應用

圖6 視頻及環境監控平臺及站端設備連接圖

如圖6 所示，門禁控制器與視頻及環境監控平臺實現了透明無縫接入。從用戶和工程人員的角度來看，門禁控制器和其他的站端設備一樣，可以很方便地集成到原有的視頻及環境監控平臺中，和系統中已經有的一些設備接入方法基本一致，不需要對現場的工程人員進行額外的培訓，從而節約了成本。

在監控設備上，由于站端處理單元是通過網絡來集成門禁控制器，所以不需要再增加新的設備;對于系統平臺來說，所做的改動工作也很小，大量的工作是在站端處理單元處完成。

如圖7 所示，在工程應用中，通過變電站平面圖上門禁設備圖形化信息的疊加鏈接，用戶可以直觀地監視門禁系統的狀態并進行開關門等操作。門禁設備的告警集成到遙視系統中統一管理，用戶可以很方便地查詢管理告警信息。同時，視頻門禁雙聯動設置增強了兩個系統之間的耦合性，方便用戶對設備運行狀態的監視和門禁安全隱患的排查。

圖7 變電站平面圖上門禁設備圖形化信息的疊加鏈接示意圖

3.2 系統特點

與現有技術相比，本文提到的集成方法具有以下特點:

(1)將門禁控制器通過站端處理單元集成到變電站視頻及環境監控平臺中，資源配置信息采取主動推送方式，將大大減輕系統配置維護工作，較好地實現了設備資源配置信息的同步。

(2)采用門禁系統雙聯動模式。當遙視系統發生告警事件時，便于對設備運行狀態的監視和門禁安全隱患的排查，降低用戶使用過程中的操作難度，有效地輔助了變電站的安全生產運行。

4 系統應用情況

廣東電網變電站視頻監控系統的應用和推廣使電力遙視系統真正走向了標準化，使遙視系統的建設有了共同遵循的標準。同時，免維護方法大大減少了系統的維護量與維護成本。本系統滿足了廣東電網公司對變電站視頻監控系統專業化、標準化、科學化的建設要求，以先進的技術手段保證系統的建設質量和投資效益，確保了巨額投資建設的視頻監控系統及設備的資源可延續和重復利用。

目前，在廣東省內已成功建成1 套變電站視頻及環境監控省級主站系統，21 套地區局變電站視頻及環境監控地區級主站系統，300 多套站端系統。2010 年廣州亞運會、2011 年深圳大運會保供電工作的順利完成進一步證明了系統的實用性。

5 結束語

本文主要介紹一種變電站視頻及環境監控系統與門禁系統的集成方法。利用站端處理單元將門禁控制器集成到變電站視頻及環境監控平臺中。門禁控制器采用主動注冊方式將資源配置信息推送到視頻及環境監控平臺，可較好地實現設備資源配置信息的同步。門禁系統具備雙聯動模式，降低用戶使用過程中的操作難度，可有效地輔助變電站的安全生產運行。該方法在廣東電網得到了廣泛應用，取得了良好的使用效果。

［1］黃科文．變電站視頻及環境監控系統的設計與實施［D］．廣州:華南理工大學，2010．

［2］尉鑌，楊希斌，郭懷東．智能生產輔助控制系統在變電站中的應用［J］．電力科學與工程，2011，27 (6):37-41．

［3］侯思祖，田新成，陸旭，等．變電站視頻監控系統設計研究［J］．繼電器，2007，35 (9):60-64．

［4］王汝琳．智能門禁控制系統［M］．北京:電子工業出版社，2004．

［5］王向兵，陳偉浩．變電站視頻及環境監控系統的設計［J］．廣東輸電與變電技術，2010，12 (5):61-63．

［6］S．00．00．05/Q106-0001-0909-6098，廣東電網變電站視頻及環境監控系統技術規范［S］．

［7］賈浩，王哲．物聯網技術在變電站輔助系統中的應用［J］．電力科學與工程，2011，27 (4):53-57．

［8］陳皓，高雅．變電站視頻監控系統的高效視頻壓縮方法研究［J］．廣東電力，2012，25 (3):52-56．

［9］楊錄田．門禁防區與視頻監控系統聯動設計［J］．重慶文理學院學報，2012，31 (2):58-61．