變電站數字化遠程視頻監控系統

端悅民 李人杰

國網山東利津縣供電公司 山東東營 257400

摘要：隨著無人值守變電站技術的不斷改革完善，電力系統自動化程度也得到了很大的提高，實現了對遠方變電站遙測、遙信、遙控、遙調功能，遠程圖像監控系統主要是對這四遙進行補充，進而實現方便地監視和記錄變電站的環境狀況以及設備的運行情況，以保證電力系統自動化運行的安全、可靠。下面就對變電站數字化遠程視頻監控系統進行分析，希望可供相關從業者參考。

關鍵詞：變電站；數字化；遠程視頻；監控系統

前言：在智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術的日趨成熟，計算機高速網絡在實時系統中的開發應用，數字化變電站才可得到快速的實現，然而監理系統則是數字化變電站的重要組成部分。本文主要對變電站數字化遠程視頻監理系統進行分析。

一、數字化遠程視頻監理系統分析

遠程圖像監控系統設備一般可分為前端（現場）設備、通信設備和后端設備三大部分。

前端設備由一臺監控主機和其它相關設備組成。云臺鏡頭控制器用于控制攝像機的轉動及鏡頭的變焦和聚集，同時具有視頻切換和報警接收功能，燈光控制器用于控制照明燈光，從而保證在光線不足時或晚間也能獲得清晰的圖像。前端監控主機將切換后的視頻數字化，并進行圖像壓縮編碼，再將壓縮后的視頻、報警等數據復合后通過信道發送到監控接收主機。同時將音頻數據進行編碼，復合在一起傳輸，實現聲音通信。另一方面，前端主機接收來自監控中心控制主機的控制信號，實現云臺、鏡頭和燈光等控制，以及進行報警的布防和撤防。

后端監控設備由視頻監控服務器和若干監控主機組成，來自不同前端的數據，通過通信接口輸入視頻監控服務器，由監控服務器將其轉發到以太網上，采用TCP/IP或組播技術。這樣，在以太網上的計算機均可配置成監控主機，可由多個用戶同時進行監控，每個用戶可同時監控多個前端，不同用戶也可同時監控同一前端，具有很大的靈活性。

二、視頻監控系統的主要功能

（1）視頻監控主機可對所有的接入信號進行全天24小時的監控，并把采集的視頻數據保存到監控中心的主機中，其視頻數據保存時間為30天。在視頻顯示窗口中將顯示站名、地點命名、時間和日期等信息。

（2）系統能夠對采集的圖像數據進行分析，以及對監控區域的物體運動進行偵測。如果采集的圖像數據在變化或者物體在運動，將分析圖像中物體的變化程度，如果超出限定值將觸發警報。

（3）根據變電站設備的特點，監控系統中可以制定相應的巡檢表。監控人員可以按照操作要求進行巡檢監控，并且一臺設備可以監視多個目標區域。檢測多個區域時設備能預置多個監控位置的云臺和鏡頭參數，能方便快速地轉到相應預置點，并自動調整好鏡頭的變焦和圖像清晰度。

（4）系統配置有溫度探測傳感器、濕度探測傳感器和煙霧探測傳感器等設備。這些裝置能自動檢測監控區域內的溫度、濕度和煙霧，如果檢測值超出范圍，立即發出報警。

三、變電站數字化遠程視頻監控系統硬件設計與實現

1、前端系統的構成

前端系統的硬件由一臺監控主機、數字式視頻壓縮卡、視頻切換矩陣、編解碼器、攝像機、云臺控制器、傳感器等報警設備和其它相關設備組成具有多畫面處理、錄放像、矩陣控制、探測報警、遠程傳輸等多種功能。目前，這些設備生產廠家很多，其品牌、型號、功能各異。因此，合理選擇這些設備，對提高視頻監控系統圖像質量頗為重要。隨著流媒體規模的擴大，網絡視頻前端的性能成為制約流媒體服務擴展能力的重要因素。網絡視頻前端性能的關鍵指標是流輸出能力和能同時支持的并發請求數量。影響網絡視頻前端性能的因素很多，硬件方面包括CPU能力、I/O總線、存儲帶寬等。

2、視頻采集壓縮卡

在視頻監控系統中我們一般會選擇模擬式CCD攝像機，因此需要相應的硬件將模擬的視頻信號轉化為數字的視頻信號，這樣才能由計算機處理并進行遠程傳輸。因此，人們選擇高性能的視頻采集壓縮卡，它直接安裝于監控主機的主板上，可實現逐次從多路輸入中選出一路進行A/D轉換，并壓縮成MPEG標準數據后予以存儲，對于16路圖像掃描輸入速度，每秒25幀，圖像畫面大小和清晰度有320×240、640×480及720×580等多種可選。

3、視頻切換矩陣

變電所的監控現場一般設有4臺攝像機，多則近10臺，有多路視頻信號需監控，故需要視頻切換矩陣。切換矩陣的輸入端與各攝像機相連，其輸出端與監控主機相連，其功能是通過軟件來控制攝像機輸入圖像的切換，通視頻切換矩陣視頻信號也可不經調制直接與現場的監視器相連。

4、編解碼器

在有云臺、電動鏡頭和室外防護罩的視頻監控系統中，必須配有編解碼器。監控系統通過串行通訊口向編解碼器發送控制指令，編解碼器負責解釋指令去控制云臺、攝像頭的各種動作，這樣在遠方客戶機或監控主機中操縱鍵盤相應按鍵即可完成對前端設備各動作及功能的控制。控制解碼器必須與系統主機同一品牌，這是因為不同廠家生產的控制解碼器與系統主機的通信協議、編碼方式一般都不相同，除非某控制解碼器在說明書中特別說明該設備與某個品牌的主機兼容，否則絕不可選用。

5、監控主機

由于視頻監控系統需要長期運行，且處理的數據量比較大，這就對監控主機的性能提出了很高的要求：系統穩定性好，運行速度快，有較大的數據處理和存儲能力。因此，監控主機的配置要高、CPU的主頻也要很高、內存和硬盤容量也要足夠大，一般選擇嵌入式服務器以提高運行的穩定性。

四、組網方式的選擇及實現

變電所遠程數字視頻監控系統，由于變電所分布的區域比較大，一般有數百至數千平方公里，直線距離最大近百公里，因此，從網絡結構上看遠程視頻監控系統屬廣域網。由于我們已選用155M ATM光纖通信網作為視頻系統的傳輸系統，因此，遠程視頻監控系統網絡的拓撲結構是星型的環網拓撲結構。

在ATM網上專辟一個2M的帶寬作為傳輸視頻監控系統的信息，組成一個封閉的專用的視頻監控網。前端視頻監控主機經2M帶寬的路由器通過ATM網與公司本部的視頻專用網段的后端客戶機相連，再經網橋與局域網相連。

本組網方式的最大優點是ATM網上有專用的帶寬給遠程視頻監控系統使用，因此視頻監控系統的運行不受ATM網通信狀況的影響，因此視頻監控系統運行比較穩定，傳輸的圖像質量得到了保證，可靠性較高。

根據實驗系統的運行情況分析后，認為確保遠程視頻監控系統穩定運行是第一位的，同時確保監控中心具有最高的優先操作權，即在ATM主干網開辟一個專用的帶寬給視頻監控系統，以保證視頻監控系統運行的絕對可靠。

結束語

總而言之，變電站數字化遠程視頻監控系統在變電站中的應用，能夠有效的提高設備遠程監控的水平，減少管理的費用。在現階段，限于網絡視頻傳輸效率，在未來還有較大提升空間。隨著網絡質量的提高，變電站遠程視頻監控系統將越來越完善，并將發揮重要功用。

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