流域水电站视频监控系统研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 西北水电・２００８年・第２期　文章编号：１００６－－２６１０（２００８）０２—０ｏ６３—Ｏ３　６３　流域水电站视频监控系统研究　陈　刚　（中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，西安摘７１００６５）　要：基于苏只水电站工业电视系统设计，提出流域水电站集控中心实现视频监控系统的宏观设计思想，并讨论　水电站前蹬设备的配置以及集控中心后置设备的配置。与现有的通信通道为视频监控系统地实现提供了良好的　基础，提出在设计中应注意的一些问题。　关键词：视频监控；远程监控；工业电视系统；自动化系统　中图分类号：ＴＶ７３６　文献标识码：Ａ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｖｉｄｅｏ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｎ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ＣＨＥＮ　Ｇａｎｇ　（Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｈｙｄｒｏ　Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，ＣＨＥＣＣ，Ｘｉ　ｈｎ　７　１　００６５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｉａｌｒ　ＴＶ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｓｕｚｈｉ　ＨＰＰ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｍａｃｒｏ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｆｏｒ　ｉｍｐｌｅ—　ｍｅｎｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｖｉｄｅｏ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｎ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｒｏｎｔ—ｍｏｕｎｔｅｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆ　ｆｏｒ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｒｅａｒ—ｍｏｕｎｔｅｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｃｏｎｔｍｌ　ｃｅｎｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｇｏｏｄ　ｂａｓｅ　ｆｏｒ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｉｄｅｏ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｓｓｕｅｓ　ｔｏ　ｗｈｉｃｈ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐａｉｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｄｅｓｉｎ　ｇａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｔｈ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｖｉｄｅｏ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｒｅｍｏｔｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｉｎｄｕｓｔｉａｌｒ　ＴＶ　ｓｙｓｔｅｍ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　０　引　言　目前中国很多流域的梯级水电站群经常集中于　一式设计，电站设计安装一套数字工业电视系统实现　对主要设备和场所的实时图像监视，为电站中央控　制室和远方集控中心运行人员提供了可靠的现场实　时视频信息。视频系统按全数字工业电视系统方案　设计，系统容量为４０路视频信号。主要前置设备配　置包括安装布置２　Ｘ１６　ｃｈ和１　ｘ　８　ｃｈ网络视频服务　器、１台视频监控主机及专用操作键盘、分布于现地　个发电公司管理，这就为流域水电站实现梯级调度　管理和集控提供了条件。新建的水电站基本按无人　值班（少人值守）的运行方式设计，并以无人值班的运　行方式作为电站的目标，目前国内真正具备实现无人　值班条件的水电站为数不多，且大都在发达地区。　随着多媒体技术、计算机通信技术的不断发展，　数字视频技术的日臻完善，现代传输技术的发展，使　得传输介质可用带宽及同等带宽的传输速率大幅提　高，可形成传输路数足够多、分辨率高、基本实现实　时传输的宽带网，为电站实现视频监控数字化提供　了必需的基础。　的一体化球形摄像机、一体化摄像机、电动云台、音　频监听等设备。系统结构简单，功能高度集成，所采　用的网络视频服务器可实现远程控制云台及镜头等　设备，集成视频切换矩阵、画面分割处理器、音视频　编解码器、硬盘录像和通信接口。　苏只水电站视频监控系统在设计时即考虑利用　电站已有配置的电力调度数据网以及电站端的光纤　笔者以苏只水电站工业电视系统的设计和实施　通道和通信设备。视频系统网络交换机通过监控系　统梯调通信工作站配置的路由器备用２　Ｍ　Ｅ１接口　与通信设备ＰＣＭ连接，经复用光纤通道实现同梯调　中心的视频传输。目前苏只水电站同梯调中心有多　条光纤通信通道，分别为在３３０　ｋＶ线路上架设的　的实践为基础，讨论建立流域水电站远程图像传输　控制与信息管理（即遥视系统）的课题，探讨如何在　一个流域水电站群建立全数字式视频监控系统。　１苏只水电站工业电视系统方案　苏只水电站按无人值班（少人值守）的运行方　收稿日期：２００７－１１－２１　ＯＰＧＷ光缆和１１０　ｋＶ线路上架设的ＯＰＧＷ光缆，容　量分别为６２２　Ｍｂｉｔ／ｓ和１５５　Ｍｂｉｔ／ｓ。提供了比较充　足的通信通道。　电站工业电视监视对象主要包括：电站机组、主　作者简介：陈刚（１９７３一），男，陕西省洛南县人，高级工程师，从　事水电站电气二次系统设计工作．　变、户内配电装置等高压电气设备、厂用变、公用系　维普资讯 http://www.cqvip.com 陈刚．流域水电站视频监控系统研究　统设备、进厂大门、中控室、户外开关站、上游库区、　下游库区等。工业电视各监视点摄像机按２种目的　设置，对于主要机电设备作为设备的辅助运行监视　手段，对于厂区、大门等部位摄像机主要以安全保安　为目的。　系统的主要功能包括：音视频信号的采集、压缩　和传送，实现远方自动、手动以及报警、视频切换控　制；通过网络可实现远程对电站音视频信号及前端　设备进行监视控制、视频文件的下载、查询；自动和　手动硬盘录像及回放、定格、剪辑和快速检索；串口　通信云台解码器，实现镜头自动聚焦，云台自动或手　动巡定位功能；联动报警以及摄像机预置功能等。　２流域遥视系统初步设计思想　基于苏只水电站工业电视系统的设计方案和实　施情况，为了提高梯级水电站控制和管理的水平，考　虑流域水电站在集控中心或梯调中心建立流域电站　遥视系统，且应在更高层次上统筹考虑和规划。　遥视系统主要是把电站现场的监视图像、声音、　报警信号和各种设备的数据进行采集处理，采用先　进的图像编解码压缩技术和传输技术，集设备监控、　图像采集、闭路监视、图像监视预报联动和视频图像　等功能于一体的综合自动化系统。研制该系统时，　应充分考虑用户的具体要求和当地的具体情况，建　立在高起点的技术之上，按无人值班方案进行设计。　首先，应以电站无人值班的运行方式作为基本　要求，每个电站的工业电视系统应具有高度的可靠　性和完善的可控性，应考虑同流域水电站集控中心　实现遥视备用必要的传输通道和接口。　其次，在集控中心建立初期就应该考虑监控中　心配置遥视系统远程终端的必要设备和功能。远程　终端可实现同多个电站的工业电视系统实现视频联　网，而且系统应保证图像清晰，画面流畅，彻底杜绝　马赛克、图像边沿锯齿及拖动现象；在保证高品质画　面的同时，降低传输码流，远程终端的视频管理服务　器应配置海量存储设备。　再者，系统应提供透明通道，满足多种高、低速　通信要求。　３遥视系统组成　遥视系统初步方案的系统结构如图１所示。　遥视系统由多个水电站电站端工业电视系统和　一个监控中心远程终端组成，在电站端和监控中心　之间通过电力调度数据网连接。电站端均按全数字　式工业电视系统设计，系统具备监控和远程传输的　所有基本功能。在监控中心可以任意监视各个电站　端，并收集各现场的报警信息。监控中心由多媒体　监控主机和网络分控计算机组成。　３．１电站端配置　包括摄像机单元、网络视频服务器、报警控制设　备、网络设备等，在需要值班的水电站可以设置监控　主机和视频管理服务器，配置专用控制键盘，这些控　制设备可以控制该现场的摄像机切换，镜头、云台动　作，并且可以处理报警信息。电站端在系统中的作　用是采集现场的各种视频、音频、数据等信息，并通　过网络视频服务器将模拟信号数字化并压缩编码，　以便于在可利用的数字通道上进行传输。同时电站　端还具有把集控中心传输过来的控制命令进行解码　后控制镜头、云台等设备的可控装置。　３．２网络通信配置　数字化视频信号可以在电力调度数据网上传输　图像数据，基本上不受距离限制，信号不易受干扰，　可大幅度提高图像品质和稳定性；利用电力调度数　据传输视频信号是实现遥视系统的最经济可行的方　法。电站端网络视频服务器支持ＴＣＰ／ＩＰ以太网和　网络通信协议。视频信号的传输需要保证实时性和　同步性，电站视频监控信号基本属于实时数据，必须　实时处理、同步传输，这样才使遥视具有实际意义。　在监控中心远程终端显示时必须保持与现场实况的　同步，另外，声音与视频也必须保持同步。因此网络　视频服务器需要支持丰富的网络协议以便选择，包　括同步传输协议，如实时传输协议ＲＴＰ，ＲＴＰ一般运　行在不可靠性协议层上如ＵＤＰ，虽然存在不可靠　性，但其解决了通信的实时性问题，而可靠性也达到　９９％以上。　在网络通信上还有一点需要注意的就是，电站　工业电视系统作为电站监控大系统的一个子系统，　应充分考虑其自身的网络安全和与之连接的电站计　算机监控系统、电站计算机管理系统ＭＩＳ以及电力　调度数据网的安全。工业电视系统如果作为电站独　立的一个局域网，配置有独立的路由设备、纵向隔离　设备，则不会对电站其它系统产生影响，而当采用计　算机监控系统已有的路由设备端口时，就应考虑同　计算机监控系统的的横向隔离措施。　３．３监控中心设备配置　集控中心的远程终端设备的配置应根据管理的　需要进行配置，基本的配置应该包括用于视频监控　的监控主机和配套的专用键盘、系统管理的视频管　理服务器以及网络视频服务器，其它如麦克风、音箱　等。全数字化视频系统的优点在于数字信号只需要　维普资讯 http://www.cqvip.com