視頻監控系統在山地光伏電站應用功能擴展的研究

田正陽

（國家電投集團壽陽清潔能源有限公司，山西 晉中 045400）

1 現狀分析

隨著光伏行業的發展，山地光伏項目的數量將會越來越多，但是山地光伏在后期運維過程中面臨光伏方陣更加分散、甚至部分光伏區沒有移動網絡覆蓋的實際情況。這使得運維人員即使通過視頻巡檢發現異常情況，也由于無法及時趕到現場處置，釀成悲劇。例如視頻巡檢發現不法分子正在偷盜或者破壞光伏區的電力設備，因為無法及時警告、阻止不法分子停止危險行為，可能導致電力設備被損壞、丟失，甚至不法分子觸電身亡等嚴重的后果；也可能發生當地村民放養的牛、羊等家畜沖破圍欄進入光伏區，由于無法及時提醒村民將牛、羊等家畜趕走，可能發生牛、羊觸電死亡，給村民造成損失，引起不必要的矛盾糾紛；也可能運維人員在光伏區進行檢修維護作業時，發生緊急情況，無法及時將求救信息傳遞給主控室，導致無法獲得緊急救援，可能最終造成人員傷亡等不可挽回的后果[1]。

2 監控系統建設新方案

2.1 常規視頻監控系統建設方案簡述

常規視頻監控系統建設，主要內容是在光伏方陣中，選取合適的地點（一般選在箱變附近），裝設網絡高清攝像機，通過光伏場區已經建好的光纖環網，將視頻信號傳輸回站內，然后通過硬盤錄像機實現視頻信號的存儲和管理，實現場站對光伏區的視頻監控。圖1為常規視頻監控系統現場實際圖。

2.2 視頻監控系統建設新方案

（1）設備選型

為實現光伏電站主控室值班人員對光伏場區相關人員的喊話及語音對講功能，擬利用高清網絡攝像機的音頻編碼和解碼功能，以較低的成本實現。為此，在視頻監控設備選型時要求高清視頻攝像機具備音頻輸入輸出功能，增加喇叭、麥克風和有源音響等設備的采購，同時在現有的箱變測控系統中，需開通一對備用遙控點（含遙合、遙跳），同時主控室的后臺監控系統需要能夠實現對該遙控點的遠程遙控，并完成調試[2]。

為使設計的新的視頻監控系統的方案更加符合實際情況，開展了廣泛的市場調研，收集了主流的網絡高清攝像機和硬盤錄像機主要參數，如表1所示。

（2）建設方案

為滿足山光伏項目對視頻監控系統建設的新需求，基于現有的高清網絡高清攝像機、硬盤錄像機自帶的音頻編碼解碼功能，實現光伏場站主控室與光伏場區語音信號的傳遞而不必新增音頻信號編譯設備及光電轉換設備。根據設備選型和功能需求，設計新的視頻監控系統建設方案系統圖，如圖2所示。

當光伏場站主控室需要對光伏區喊話時，音頻信號的流通路徑為：主控室麥克風、硬盤錄像機（視頻監控電腦）、網絡設備、網絡高清攝像機、光伏場區音響（網絡高清攝像機側的對講機、運維人員手持對講機）；當光伏場區運維人員需要呼叫主控室時，音頻信號流向為：運維人員手持對講機、網絡高清攝像機側的對講機、網絡高清攝像機、網絡設備、硬盤錄像機（視頻監控電腦）、主控室音響。

（3）主控室設備連接

為實現主控室能夠聽到光伏場區人員的喊話，同時也能向光伏場區人員喊話，需要在主控室配置拾音器和音響。主控室設備的連接有兩種方式，一種方式是將拾音器和有源音響接入硬盤錄像機，另一種是通過主控室的視頻監控電腦連接相關設備，直接使用相關軟件，實現語音對講。

連接方案一：主控室的核心設備為硬盤錄像機，硬盤錄像機的各接口定義如圖3所示。將拾音器的輸出端，通過RCA插口接入硬盤錄像機的IN端口，將有源音響設備的輸入端，通過RCA接口，接入硬盤錄像機的OUT端口。

表1 高清網絡攝像機和硬盤錄像機主要參數表

圖2 新視頻監控系統圖

圖3 硬盤錄像機各接口定義圖

連接方案二：將主控室視頻監控電腦通過網線，接入視頻監控系統核心環網交換機，將音頻設備接入電腦的相應的音頻接口，在電腦上安裝高清網絡網絡高清攝像機的控制軟件（一般主流廠家都會提供），使用該軟件的功能，可以更輕松的實現語音對講。

（4）光伏場區接線盒設計

接線盒的設置，主要實現信號轉換對接、控制回路、預留接口的功能需求。接線盒中主要分成兩部分：信號對接部分、控制回路部分。信號對接部分主要實現網絡高清攝像機與光伏區音響、拾音器以及對講機音頻信號的對接（需專用的對接模塊）。控制回路部分主要實現主控室對對講機的PTT按鍵的控制。相關回路以及接口預留，均采用端子排實現。各主要設備的接口定義如圖4、圖5所示，控制回路原理如圖6所示。將相關設備通過在接線盒內合理布置、安裝，即可形成完整的音頻數據傳輸通道的建立，實現音頻的雙向傳輸[3]。

（5）工作過程描述

當主控室值班人員通過視頻巡檢，發現光伏場區存在外來人員或家畜未經許可進入光伏場區，立即選擇相關視頻通道，啟動語音對講功能，通過安裝在視頻監控立桿上的音響，向相關人員喊話，發出警告，有效震懾不法分子，使其終止其行為，或提醒當地村民，將家畜趕出光伏區。

圖4 對講機耳機接口定義

圖5 網絡高清攝像機的音頻輸入輸出接口

圖6 控制回路原理圖

當運維人員到達光伏場區作業時，主控室值班人員選擇相關視頻通道，啟動語音對講功能，運維人員將對講機耳機線接入預留的端子，打開對講機，與隨身攜帶的對講機調至同一頻道。此時如果主控室值班人員需要與光伏區作業人員通信，遙控測控裝置的遙合點（即YH），閉合對講機PTT控制接點，此時光伏場區作業人員可以通過對講機聽到主控室人員的講話；當主控室人員講話完畢后，需要遙控測控裝置的遙跳點（即YT）斷開對講機PTT控制接點，此時隨時可以聽到光伏場區人員的呼叫[4]。

3 結 論

通過基于視頻網絡高清攝像機的音頻輸入輸出功能，在不大幅度增加外設、不獨立占用通信通道的情況下，擴展了視頻監控系統的功能，使其具備光伏場站主控室對光伏場區的喊話和雙向語音對講功能。這有利于保護光伏場區設備安全，減少被不法分子破壞的可能性，同時增加了光伏場區運維人員在突發不利情況下獲得救援的可能性，有助于光伏場站的安全穩定運行。