變電站高清視頻智能監控平臺的應用與技術研究

胡東升

（安徽南瑞繼遠電網技術有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

隨著國家電網對于智能化技術要求的不斷提高，要整合變電站日常管理工作模式，確保視頻監控智能管理的及時性和規范性，實現綜合管理的目標，并完善高清圖像資料的共享模式，為調度系統可控化管理提供支持。

1 變電站高清視頻智能監控平臺功能

在科學技術不斷發展的時代背景下，電力系統變電站視頻監控系統逐漸向著基于IP的全數字高清視頻監控系統轉型，不僅能提升視頻圖像的清晰度，還能擴展監控范圍，打造可擴展性強和智能分析的管理模式，在提升清晰度和智能化程度的同時，可以及時獲取更加有效的信息，為行業物聯網融合發展提供保障[1]。

依據變電站常規化工作內容可知，其具體工作涉及范圍較多，因此在變電站高清視頻智能監控平臺設計的過程中，就要確保相關功能單元的規范效果滿足功能預期，具體功能內容如圖1所示。

圖1 系統功能

2 變電站高清視頻智能監控平臺的應用內容

2.1 整體布局

基于電力系統500 kV及以上變電站的實際應用需求，要結合國家電網公司相關標準和電網視頻監控系統接口要求等規范內容落實相應的布局處理，確保能建構基于IP網絡的應用模式，形成對應的高清智能視頻圖像監控平臺，分辨率為1280×720[2]。并且在220 kV開發變電站視頻監控系統協議轉換網關的同時，借助網關就能完成變電站視頻監控系統和監控設備接入管理，最大程度上解決了不同建設時期不同常見產品標準不一致以及技術路線不匹配的問題，真正意義上打造接口開放且電網調度系統等環節協同控制的目標[3]。也就是說，在建立新型網關模式后，就能將應急指揮中心、行政軟交換系統辦公自動化、輸電線路視頻管理、狀態監控系統等融合在一起，建立無縫對接的管理平臺，保證在信息聯動的基礎上維持監控效能。

另外，高清視頻智能監控平臺在構建和布局的過程中也要將國網公司、省公司以及地市級供電公司結合起來，打造三級視頻監控系統（見圖2）[4]。借助三級監控就能建立分區域管理模式，保證存儲數據圖像控制中心的應用效能，還能維持三級視頻圖像資源共享水平。在視頻監控平臺系統硬件體系中，能支持多路視頻終端，且能對視頻進行實時性管理，為大容量以及高可靠性視頻監控系統負載標準提供良好的保障機制。

圖2 3級視頻監控系統

2.2 平臺設計

在完成整體布局評估后，就要結合平臺的具體應用要求和規范開展具體工作，完善平臺細節的同時，維持設計結構的整體水平，并配合系統分層組織結構標準實現協同控制的目標[5]。

2.2.1 接口處理

結合國家電網公司電網視頻監控系統和接口標準的相關要求，在開展接口設計的環節中，要保證接口處理和設定工作都能滿足變電站的具體需求。在標準中對接口A、接口B以及接口協議結構進行了描述。

接口A主要是規定視頻監控平臺和不屬于本系統前端系統的互聯接口，還包括視頻監控平臺交互聯系的接口，從而實現業務系統的聯動管理，維持信息監督控制的合理性和規范性。接口B主要是視頻監控平臺和平臺所屬系統之間的接口。

在打造對應接口體系的同時，要確保同類型平臺之間能建立信令接口控制模式，也能遵循數據流接口和媒體流接口協同控制模式。這種接口處理和設計要求增加了開發的技術難度，開發商需要結合標準接口進行協議研發才能更好地應用對應接口，避免交互不當產生的影響，維持整體控制效果[6]。另外，要嚴格監管行業許可證，確保廠商平臺和前端互聯互通工作都能順利落實，最大程度上優化監控協同模式的應用效果。

2.2.2 應用框架處理

在明確接口要求和內容后，就要結合接口控制標準，開展后續的相關工作，維持框架結構運行的規范性和科學性，整合相關框架處理的基本資源體系。在框架結構中，主要分為以下幾個基礎層級。

（1）應用功能層。在功能層體系中，監控客戶端要在授權體系內對變電站進行實時性監督控制，并且配合使用G++技術進行網絡傳輸和視頻的實時性處理，維持相關技術層級結構的合理性。與此同時，視頻監控客戶端還能借助人機交互控制數字矩陣，保證視頻切換矩陣功能滿足應用要求，結合監控中心電視墻控制界面就能建立網絡傳輸，讀取視頻信息節點。另外，在應用功能層還能進行監控中心視頻工作站、監控中心維護工作站、應急指揮中心視頻工作站以及通用IE視頻工作站的協同管理，配合瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構組件進行人機交互管理[7]。

（2）基礎服務中間層，主要是子系統之間進行數據流的運行管理，保證系統和模塊接口的信息交互，維持基礎服務管理的平衡，為整體系統平臺提供較為合理化的技術支持。另外，在中間層還能借助會話初始協議（Session Initiation Protocol，SIP）軟交換服務、AAA認證服務、網絡錄像服務、數據存儲管理服務、Web服務、協議交換服務、網絡管理服務以及媒體轉發分發服務等開展不同服務單元的控制，維持統籌管理的平衡，并最大程度上提高服務效能和水平。

（3）網絡層，基于IP寬帶網絡，配合技術支持，就能建立系統的承載網絡監控體系。

（4）前端系統，主要指的是各個廠商視頻服務器、硬盤錄像機、網絡攝像機、監控攝像機以及各類基礎報警輸入/輸出裝置等結構，形成協同監測體系[8]。

2.3 組網設計方案

在完成基礎分級分層處理工作后，就要結合具體應用要求和標準開展組網設計工作，維持整體監控效能的合理性。對于變電站而言，高清智能視頻監控系統中，高清前端采集系統、高清傳輸模式、高清存儲模式以及高清顯示模式是主要組成部分，能形成相應的協同控制體系，而任何一個環節出現了標準不到位現象都會對高清智能視頻監控水平產生影響。因此，要結合軟交換高清視頻監控平臺的SIP協議軟交換技術，對業務、控制等進行合理性分離，確保形成靈活的組網結構，提升其開放性和互聯互通性，為大規模分層次分布式監控予以支持。

2.3.1 分級體系

一方面，省級高清視頻智能監控平臺基于網絡交換機實現軟交換服務器、認證服務器、數據庫、網管服務器、信息網核心層以及Web服務器等相關模塊的協同處理，確保平臺和客戶端能基于SIP協議開展后續工作。另一方面，地市級高清視頻智能監控平臺基于網絡交換機實現流媒體服務器、監控管理工作站、認證服務器、IP磁盤存儲列陣等工作模塊的協同處理，實現平臺和客戶端基于SIP協議接口的處理[9]。

2.3.2 組網內容

在高清視頻系統建立的過程中，高清視頻的效果要確保前端高清圖像采集工作的合理性和規范性。目前，較為常見的網絡高清攝像機感光芯片采取的是電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）和互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS），技術都較為成熟，結合高清領域應用要求，在產品批量生產的基礎上降低成本。其中，720p高清網絡攝像機的有效像素能達到100萬，1080p視頻監控的有效像素能達到300萬。

例如，在特高壓站點安裝高清攝像機和智能分析系統能進行輸電線路微氣象監測與輸電線路導線溫度在線監測等工作，配合系統評估，加之桿塔上輸電線路監測系統，就能及時進行數據采集，同時減少資源消耗，保證接入到站內局域網，并配合電力信息網落實平臺互聯，為實時性高清圖像評估分析提供保障。在組網模式中，高清視頻傳輸信息量較大，前端采集信息直接能回傳到監控平臺，配合監控交換設備和信息路由網絡的組網設計就能最大程度上提高應用水平[10]。

3 結 論

綜上所述，計算機技術和網絡交換技術支持下的變電站高清視頻智能監控平臺應用具有重要的實踐意義，能在建立前端一體化和接入多元化模式的同時為變電站規范化管理提供更加可控的支持，確保監控系統應用效能的最優化，也為變電站統一管理水平的優化提供保障。