基于監控組態軟件的變電站智能視頻監控系統設計

高源 閆韜 滿成 鄭華

摘? 要： 為了實現變電站智能視頻監控，提出基于監控組態軟件的變電站智能視頻監控系統設計。在嵌入式的Linux平臺中進行系統的總體設計構架，系統主要功能模塊有視頻信息采集模塊、監控組態軟件模塊、交叉編譯模塊、程序控制模塊、遠程信息傳輸模塊、人機交互模塊等，采用專家系統引擎控制的方法進行變電站智能視頻監控的程序加載，在智能輔助控制系統中進行變電站智能視頻監控的監控組態軟件設計，在設備布點和線纜敷設過程中進行變電站智能視頻監控識別，提取變電站智能視頻特征量，采用可視化的運維信息管理方法進行變電站智能視頻監控系統的人機交互設計，在集成DSP中進行變電站智能視頻監控系統的信息傳輸控制，提高變電站智能視頻監控能力和智能控制能力。仿真測試結果表明，設計的變電站智能視頻監控系統可靠性較好，自適應控制能力較強。

關鍵詞： 變電站; 視頻監控; 系統設計; 監控組態; 特征量提取; 系統測試

Abstract： A substation intelligent video monitoring system based on monitoring and control configuration software is proposed to realize the substation intelligent video monitoring. The overall design framework of the system is realized on the embedded Linux platform. The main functional modules of the system include video information acquisition module， monitoring configuration software module， cross compilation module， program control module， remote information transmission module， human?computer interaction module， etc. The program load of the intelligent video monitoring of substation is conducted by means of the expert system engine control method. In the intelligent auxiliary control system， the monitoring configuration software of intelligent video monitoring of the substation is designed. The intelligent video monitoring and identification of substation are carried out in the process of equipment layout and the cable laying to extract the intelligent video characteristic quantity of substation. The human?computer interaction design of intelligent video monitoring system of the substation is performed by means of the visual operation and maintenance information management method. The information transmission control of the intelligent video monitoring system of substation is conducted in the integrated DSP to improve the intelligent video monitoring ability and intelligent control ability of substation. The simulation testing results show that the designed intelligent video monitoring system of substation has good reliability and strong self?adaptive control ability.

Keywords： substation; video monitoring; system design; monitoring configuration; feature quantity extraction; system testing

0? 引? 言

變電站是實現高壓變電的重要設備，在進行輸電和配電控制中，需要對變電站進行智能視頻監控，以提高變電站智能運維管理水平。采用嵌入式的控制技術可以提高變電站智能視頻監控系統的優化水平，其相關的設計方法研究在輸電配電和電網優化設計中具有重要意義[1]。

本文進行變電站智能視頻監控系統設計方法研究，首先進行變電站智能視頻監控系統的總體結構設計，然后進行系統的功能模塊化開發設計，結合嵌入式開發技術，實現變電站智能視頻監控系統設計，最后進行仿真測試分析，得出有效性結論。

1? 系統的總體設計構架

為了實現變電站智能視頻監控系統設計，首先分析變電站集成智能監測系統結構模型，并結合嵌入式交叉編譯方法進行系統的軟件開發[2]。采用監控組態軟件設計技術，進行變電站智能視頻監控系統的程序開發控制。建立變電站智能視頻監控系統的嵌入式控制模塊，通過功能模塊化分析和集成視頻信息處理方法，進行變電站智能視頻監控系統的集成設計，變電站智能視頻監控系統建立在嵌入式的控制平臺上，采用嵌入式的B/S構架方法，進行變電站智能視頻監控系統的程序控制，提高變電站智能視頻監控系統的智能控制和集成信息處理能力[3]。系統主要功能模塊有視頻信息采集模塊、監控組態軟件模塊、交叉編譯模塊、程序控制模塊、遠程信息傳輸模塊、人機交互模塊等。根據上述總體設計構架，得到系統的總體構架如圖1所示。

根據變電站智能視頻監控系統的總體結構分析，監控組態軟件進行底層控制，視頻信息采集器進行變電站智能視頻監控的視頻信息采樣，在Buffer中執行交叉編譯控制，在Cache組件中進行變電站智能視頻監控的緩存控制，提高變電站智能視頻監控的過程控制能力[4]。

2? 系統的功能模塊分析

在完成變電站智能視頻監控系統總體設計的基礎上，進行變電站智能視頻監控系統的組件設計和硬件開發環境分析。變電站控制信息采集的多通道數據記錄動態范圍設定為-10～10 dB，Linux內核配置的放大量為120 KB，采用ISA/EISA/Micro Channel擴充總線進行變電站智能視頻監控的指令加載，采用集成控制方法進行變電站智能視頻監控的硬件模塊化設計，采用專家系統引擎控制的方法進行變電站智能視頻監控的程序加載[5]，采用電壓沖激響應控制方法進行變電站智能視頻監控系統的輸出總線控制，構建人機交互接口模塊[6?7]。在數據存儲中心進行變電站智能視頻監控和人機交互設計，建立輸出總線控制模塊，進行變電站智能視頻監控系統的人機交互和交叉編譯[8]。系統的功能模塊結構組成如圖2所示。

3? 系統開發設計與實現

通過變電站智能視頻監控系統的總體構架設計和功能模塊化分析，對變電站智能視頻監控系統的組件進行設計。本文提出基于監控組態軟件的變電站智能視頻監控系統設計方法，主要功能模塊有視頻信息采集模塊、監控組態軟件模塊、交叉編譯模塊、程序控制模塊等[9]。

3.1? 視頻信息采集模塊

視頻信息采集模塊實現變電站智能視頻監控系統的數據信息采集，視頻信息采集器采用傳感器裝置，在嵌入式總線中進行視頻信息采集。采用ADSP?BF537BBC?5A實現變電站智能視頻監控的集成信息處理，利用繼電保護控制方法進行視頻信息采集過程中的中斷保護控制。根據直流輸電性能，結合電容、電阻及電感的耦合性補償方法，進行視頻信息采集過程中的誤差擾動抑制[10]，得到視頻信息采集模塊的硬件設計，如圖3所示。

3.2? 監控組態軟件模塊

監控組態軟件模塊實現變電站智能視頻監控的底層控制功能。在設備布點和線纜敷設過程中進行變電站智能視頻監控識別，提取變電站智能視頻特征量。在智能輔助控制系統中進行變電站智能視頻監控的三維ICAD平臺設計，根據系統各前端設備特性進行監控組態軟件控制[11]，得到監控組態軟件模塊的程序，通過ZigBee傳輸至ZigBee路由節點。通過GPRS上傳至服務器，系統采用ADM706芯片設計門限檢測器。通過上述設計得到的監控組態軟件模塊的系統構造如圖4所示。

3.3? 網絡組網和人機交互

在嵌入式的Linux平臺中進行變電站智能視頻監控的成像控制和信息傳輸。采用專家系統引擎控制的方法進行變電站智能視頻監控的程序加載，使用GPRS模塊進行嵌入式人機交互設計。安裝Windows Server 2012 R2系統進行人機交互和接口設計[12]，在遠程服務器中進行云存儲，得到變電站智能視頻監控的網絡組網及人機交互設計，如圖5所示。

綜上分析，實現了對變電站智能視頻監控的硬件開發和軟件設計[13]。

4? 實驗測試分析

在三維 ICAD 平臺上進行變電站智能視頻監控系統的硬件測試[14]，結合嵌入式的Linux程序加載方式，進行變電站智能視頻監控的輸出總線控制[15?16]。在Visual C++軟件平臺中進行系統開發，得到變電站監控系統的主界面如圖6所示。

分析圖6得知，設計的變電站智能視頻監控系統具有很好的人機交互性。測試變電站智能視頻監控的截止頻率，得到的結果如圖7所示。

分析得知，設計的變電站智能視頻監控系統輸出截止頻率穩態性較好，說明輸出穩定性較高。

5? 結? 語

本文對變電站智能視頻監控系統設計方法進行了研究，變電站智能視頻監控系統建立在嵌入式的控制平臺上，采用嵌入式的B/S構架方法，進行變電站智能視頻監控系統的程序控制，進行系統的視頻信息采集模塊、監控組態軟件模塊以及網絡組網及人機交互設計。實驗結果表明，設計的變電站智能視頻監控系統輸出穩定性較好，可靠性較高。

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