水利水電視頻監視體統設計簡析

次仁曲杰

摘要：視頻監視系統為水利水電工程運行管理實現“無人值班，少人值守”創造了條件，筆者根據水利水電工程規模大、監視點分散、能要求多等特點，提出相應的設計方案，鑒于目前視頻監視系統設計相關問題進行探討，希望能將成熟的設計與技術引入到水利水電行業中。

關鍵詞：視頻監視系統；水利工程；水利水電行業

水利水電工程尤其是大型水利樞紐，具有規模大、監視點分散、距離遠、功能要求多等特點。在視頻監視系統設計中經常遇到一些實際問題，如設計標準、系統結構、監視范圍等，按常規的設計思路往往達不到理想的效果。筆者多年從事水利水電工程設計，在視頻監視系統有效地應用于大型水利樞紐的設計實踐中總結了一些經驗。在此，就相關問題提出一些建議，與同行共同探討，就水利樞紐視頻監視系統設計做詳細介紹

一、研究問題

1.1系統名稱

國標對工業電視系統的定之是：應用于工業生產過程監視、調度管理等方面，從攝象到圖象顯示獨立完整的電視系統一這里的關鍵詞應該是“工業生產過程監視”，在實際應用中，監視范圍常擴大到保安監視等方面，尤其是水利樞紐，一套電視系統往往包含了電站設備監視、水上建筑物及閘門運行監視、保安監視等，成為綜合性的電視監視系統為此，建議將“工業電視系統”名稱改為“視頻監視系統”，以避免名不符實。

1.2設計標準

目前尚無水利水電工程視頻監視系統的設計規范，僅有的《工業電視系統工程設規范》也是1987年版，10多年來，電子技術發展很快，設備也已更新換代，進入計算機時代現在新建或改造的大中型水電丁一基本都要求設置視頻監視系統，但系統規模、監視范圍、技術要求、設備選擇、運行方式等差異很大，實際使用中效果井不理想，造成資源的閑置和浪費因此.出臺針對水利水電工程的視頻監視系統工程設計規范，對從事設計、安裝、運行各方面提出指導性意見是十分必要的。

1.3系統結構

水利工程中近期設計或安裝的視頻監視系統基本采用兩類結構，一類是矩陣切換外掛多媒體監控系統，其視頻信號的控制和切換采用專用功能的矩陣切換裝置，輸出一路視頻信號至多媒體計算機，系統核心設備為矩陣切換系統；另一類是計算機多媒體監控系統，它則完全基于計算機，沒有矩陣系統，實現了視音頻數字化、系統網絡化、應用多媒體化和管理智能化，系統結構簡潔，便于聯網和擴充第二類技術先進.方便靈活，但運行實例較少；第一類有較成熟的運行經驗，實際使用較多，但筆者預言它只是傳統的矩陣切換系統，向全計算機多媒體系統發展進程中的過渡產品。

1.4監視范圍

由于沒有針對水利水電L程的視頻監視系統設計規范，具體工程設計中監視范圍的確定隨意性很大若按功能要求組成多個監視系統，似乎不經濟，也不合理但將不同功能要求的監視點混合組成綜合監視系統，則在實際運行中與目前水電廠運行體制不適應發電分廠負責電站設備運行，水工分廠負責閘門運行，保安部門監視樞紐區人員活動情況而一般監控中心都布置在水電站中央控制室，造成發電分廠運行人員要兼顧其他部門的相應的職責，在實際工作當中缺少可操作性。

二、設計方案

2.1前端設計

前端部分與常規視頻監視系統差別不大，完全可以參照民用建筑視頻監視系統的前端布局，選擇相應的設備。水利水電工程監視點分散，監視對象特殊。有些監視范圍較寬闊，為了美觀和隱蔽性，可選用全方位球形攝象機；監視對象在平時只有燈光照明的廊道內時光線較弱，應選用黑白攝象機；有些要求監視大場面的部位，可選用彩色全方位帶云臺和變焦鏡頭的攝象機，以便看得更清晰、更遠；監視單一設備時，可根據生產運行要求，選擇彩色或黑白固定攝象機。另外，水電工程現場存在一定的電磁干擾，但就實際使用情況看，對前端設備的影響不大，不需要選用特殊的設備和防護。

2.2網絡傳輸

傳輸網絡設計是水利水電工程視頻監視系統設計的關鍵，大多數系統運行效果不理想的主要問題出自傳輸網絡，其現象是系統不穩定、圖象閃爍或變形、信號傳輸及反映遲緩等。

監視點分散是水利水電工程的又一個特點，在視頻監視系統設計中，可采用根據監視點實際位置，將控制設備分散布置到現場，然后聯網或通過光纜傳輸到主機的方法。這是將計算機控制網絡中分布、分散概念引人到視頻監視系統設計的一種嘗試，筆者在實際工程應用中取得很好的效果。需要說明的是，采用這種方法應根據工程實際情況，在經過詳細技術經濟比較后確定。

2.3控制中心設備

為解決綜合監視系統與各部門管理的矛盾，系統設計可采用設置分控站的方法解決，即在電站中央控制室設置主控站，在水工分廠值班室、保安值班室等處設置分控站，而系統的運行維護則應統一由專業技術部門負責。

當下，隨著全計算機多媒體視頻監視系統的開發，通過軟件設置使綜合系統中多個分站監視不同范圍將成為現實，這是大中型水利水電工程視頻監視系統的發展方向。

三、設計范例

3.1主要任務

根據小浪底水利樞紐的規模和重要性，并與工程運行管理水平相適應，將小浪底視頻監視系統主要任務定義為：實時監視電站及樞紐主要設備的運行及建筑物、交通洞等現場情況；記錄事故、故障狀態及異常情況發生的位置和時間并報警，以便加快事故、故障處理，便于設備安全運行、維護和檢修，為事后分析事故、故障原因提供實時資料，為電站實現“無人值班、少人值守”創造條件。

3.2系統組成

小浪底工程視頻監視系統主要由控制中心設備、信號傳輸系統及前端設備組成，屬矩陣切換外掛多媒體監控系統，詳見小浪底水利工程視頻監視系統圖。由于小浪底工程規模大，且地下洞室多，而監控中心設在地面副廠房，故在設計中采用了按監視點分布相對集中，組成多個監控點并聯網的方案。方案實施中在信號傳輸質量、電纜敷設等方面均顯示出明顯的優勢。

3.3大壩、進水塔

大壩、進水塔共設11個攝象點。其中3個為全方位攝象機，用于監視進水塔189m高程廊道，由于廊道內僅有燈光照明，光線較弱，選用黑白攝象機。對于大壩北岸及進水塔1號橋頭和7號橋頭，由于監視的范圍較寬闊，為了美觀和隱蔽性，選用全方位球形攝象機。在壩頂控制樓頂安裝1臺彩色全方位帶云臺的攝象機，選用7.5一120mm的鏡頭，以便看得更清晰、更遠。對于3個明流洞工作閘門室各安裝1臺彩色快球，監視明流洞弧形工作門的運行情況并大壩南岸崗哨路口，安裝1臺全方位攝象機，監控南岸周圍的環境利用1對光端機傳輸，送到監控中心的CM9740監控主機。

3.4傳輸系統

對于傳輸距離小于500m的監視點，采用同軸電纜傳輸，超過500m的采用光纜傳輸。大壩南岸（1路）、進水塔（10路）由2對光端機將信號傳輸到地面副廠房的C M9740主機。用1對光端機將地面副廠房CM9740監控主機的信號傳輸到壩頂控制樓多媒體分控站。尾水部分（5路）由1對光端機將信號傳輸到地下副廠房的CM9740主機。

四、結語

目前，在我國，水利水電工程規模尤其龐大，因此，視頻監視系統設計中經常遇到一些實際問題，如設計標準、系統結構、監視范圍等等，筆者借鑒小浪底水庫監控系統的設計，在盡量減少人力工作有注重監控密切程度的前提下做了簡要分析，洗出了一些自己的簡介，望同業人員參考、共勉。

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