智能电网全景展现系统建设方案.docx
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智能电网全景展现系统建设方案
智能电网全景展现系统
建设实施方案
正文目录
1总述
为了加强变电站的综合管理水平，越来越多的电力企业正在考虑建设或者已经建设集中式远程视频监控系统，即除了遥测、遥信、遥控、遥调外，增加了另一内容：
遥视。
变电站无人值守是电网调度智能化发展的必然趋势，而变电站视频监控系统则是实现无人值班变电站的重要基础性系统，也是智能变电站建设中的一项重要的可视化技术，目前“无人值守”已成为考察电力企业达标创一流的一个重要指标。
而早期建设的简单图形化的监控系统更多定位在安全防护上，传统的模拟监视设备已经越来越不能满足现代化无人值守变电站的建设需求，例如常出现回放的清晰度低、远距离的监控效果差、图像受电磁场干扰严重等现象。
随着多媒体压缩技术、高清摄像机技术、网络传输技术的发展以及各种通信媒介的铺设，为“五遥”－遥视提供了必要的前提条件和技术保证，因此越来越多的电力局把远程图像监控系统作为自动化变电站管理的新手段，特别是智能变电站的建设需要，将视频监控系统从安全防护功能向自动巡视功能转变，是推动变电站向全数字化、网络化、智能化的发展的必然趋势。
随着ABC经济的快速发展，尤其ABC国际旅游岛建设上升为国家战略，充分满足ABC国际旅游岛“超稳定”的供电需求是建设ABC良好经济运行环境和国际形象的重要举措，因此社会各界对供电企业的供电质量和供电服务水平提出了更高的要求。
按照一体化建设思路，建设一体化电网信息平台，打破专业间的信息和业务壁垒，是提升电力信息化应用水平和供电运营管理素质的重要方向，随着ABC电网公司创先的进一步深入，“以客户为中心”的管理理念对信息系统的要求越来越高，这也就要求信息化管理必须更加精细、更加完善。
为了实现ABC电网公司输变电的统一、规范、精细化管理，本项目提出了建设ABC电网公司“全球眼”电网全景展现系统的方案。
1.1建设目标
本项目实现的具体目标如下：
1）建设全省220kV变电站统一视频监控系统；
2）搭建综合展现平台框架；
3）实现电网综合信息、各类设备运行状况、环境及气象状况信息的监视和可视化展示。
1.2建设原则
按照统一规划、统一标准、试点先行、分步实施，结合ABC电网公司现状和特点，由点及面，稳步推进“全球眼”电网全景展现系统的建设实施，达到技术先进适用、运行安全可靠、投资经济合理、管理统一规范。
1）按照四统一原则进行建设
坚持南方电网公司信息化建设“统一规划、统一标准、统一建设、统一管理”的四统一原则进行建设，紧紧围绕公司发展战略和信息化规划的建设蓝图，从全局出发，制定适应于“十二五”期间公司建设企业级的视频监控系统和综合展现平台。
2）先进性原则
密切跟踪国际国内电力信息化的最新成果，对系统的各项技术应用、各个组成模块的设计，都要经过充分的调研，最大可能地确保系统所用的各项技术的先进性，不会在未来若干年内落后淘汰，使投资得到最大程度的保护。
3）集中化原则
以往的信息孤岛现象是由于缺乏全面的规划，造成信息分散、难共享的情况，本系统建设将采取集中管理、分层控制的方法建立企业统一的视频信息共享平台，做到在一定规则的基础上，在企业内部信息互访的无障碍。
4）可扩展性
系统应具有良好的可扩展性和强大的二次开发能力，可接入的客户端数量、数据库容量等不受限制，同时系统的功能亦可方便扩充；满足可扩展性要求，能够对外提供接口和服务，使系统与其他新增业务可以进行整合、对接。
5）易用性和易维护性
界面友好，信息全面，能提供丰富的图形、视频、地图等多种展现方式；易维护性：
系统能进行方便有效的维护和诊断，可通过远程登录实现系统异地维护、升级、故障诊断排除等工作。
1.3项目建设主要内容
1）全省220kV变电站统一视频监控系统
2）搭建综合展现平台框架；
充分分析各类电网数据，结合监控视频，搭建一个综合性的展现平台框架，将各类信息资源接入进来，并提供可视化服务。
3）实现电网综合信息、各类设备运行状况、环境及气象状况信息的监视和可视化展示
通过与主网生产系统、远程监测诊断、视频监控、准实时平台等系统的整合，建设对各种电网综合信息、各类设备运行状况、环境及气象状况信息的监视和可视化展示系统。
2项目总体解决方案
2.1变电站视频监控系统解决方案
如今无人值守变电站视频监控系统除了监视系统外，还集成了报警系统、环境监测系统、智能分析系统、对讲系统、门禁系统等多个子系统，并与变电站自动化系统形成联动。
通过站端处理单元（RPU）接入视频信号、音频信号、报警信号、模拟量、语音对讲、网络摄像机等，然后通过一台设备完成上述各类系统的采集和接入。
2.1.1设计思想
2.1.1.1分级负责、综合协调、统一指挥
视频监控系统是为ABC省电网公司各级部门共同使用的，其设计要满足共同使用需要。
视频监控系统从技术角度分析，是一种闭路电视监控系统，用于采集前端图像的摄像机安装于各个需要监控的区域。
视频监控系统覆盖区域广，设计中采用“资源共享、分级负责、综合协调、统一指挥”的思路。
资源共享——指电网公司各级部门根据自身的需求，建设监控点，接入同一监控平台，共享视频图像资源。
分级负责——指以一定的地理区域来划分监控范围，各个基本单元对所辖范围内实现分级负责机制。
综合协调——指各级监控中心对所辖的各个区域进行资源协调，实现不同区域之间的信息沟通、衔接，便于处理特殊情况。
统一指挥——指在一个地市设置监控中心，便于收集辖区内的各个基本单元信息，逐级汇总，实现集中管理功能，便于对重要事件实现统一指挥。
2.1.1.2整体规划设计并具备分步实施及功能扩充空间
采用“整体规划设计”的思想，从长远、宏观的角度来构建视频监控系统。
由于各个区域的现状及特点不同，系统需具备“分步骤、分阶段”实现方式。
总体规划设计到位、管线敷设留有余量，视频监控系统要充分和有效地应用系统集成综合信息平台，并具有分步实施和功能扩充的条件，建成后的系统可以满足未来新的需求增长。
2.1.1.3提供图像存储、实时监控、预警联动功能
视频监控系统随着建设的需要，其将发挥越来越大的作用，同时实现越来越多的综合处理能力。
目前，结合国内的建设现状及远期的需求，可以归纳为以下三点：
图像存储：
视频监控系统中必须实现图像存储功能，以便于事件的查询、分析、判断等。
在基本单元内采用嵌入式数字硬盘录像监控系统（DVR），DVR系统在图像质量、界面显示、保存日期、检索回放、网络访问以及多种先进的新增功能等诸多方面都比较优越，传统模拟录像方式绝对无法与其相比。
实时监控：
视频监控中心设置大屏幕显示墙，采取直观、简洁的操作方式，实现对图像的实时监控、操作功能。
此时一般需要视频矩阵主机来实现该功能，不借助于其他系统而独立运行，具有实时性高、操作简便、稳定性好、可靠性高的优势，避免了IP网络传输方式中时延、滞后、系统稳定性依赖于网络系统的弊端。
预警联动：
随着电网的综合化管理需要，视频监控系统不但发挥其基本的视频监控、图像存储功能，还可以提供预警分析、跨系统联动等功能。
举例如可以对特定区段、通道进行行为分析，发现行迹异常及时提供预警信息；对重要出入口的人员面部特征进行分析，一旦有可疑人员出现，提供系统联动处理措施。
2.1.1.4采取分区存储、实现快速查询功能
视频监控系统的建设规模将越来越大，一般各级监控中心采用分区本地化存储的方式。
以变电站为参考点部署视频汇聚接入点，每个汇聚点接入变电站内的前端视频监控点图像。
市/区/县二级视频监控平台部署的IPSAN存储除用于保存直接接入的前端视频监控点图像外，还对辖下变电站的视频图像进行二次存储。
省级视频监控平台部署的IPSAN存储除用于保存直接接入的前端视频监控点图像外，还对重要的视频监控图像进行保存。
2.1.1.5发挥网络化平台优势、适合不同用户的管理需求
随着城市数字化、网络化的高速发展，越来越多的应用及管理功能将依赖于网络，并充分发挥网络平台的优势来为城市综合管理提供综合服务。
视频综合管理平台是一套基于网络的系统，集用户管理、电子地图、设备管理、存储管理、故障管理、性能管理等为一体的数字视频集中管理系统。
同时支持模拟视频矩阵主机可通过软件联入系统，并通过客户端软件对其进行操作。
因此，对于内部网络上的任意一点，根据其用户权限均可调阅视频监控系统中的相关图像及信息资源（授权范围内），以适合不同级别用户的管理需要。
数模混合视频集中管理系统，可以满足重要领导可以随时、随地建立“虚拟监控中心”的需要，充分发挥领导的决策指挥作用，实现视频监控系统的综合价值。
2.1.2系统架构
视频监控系统的架构应采用视频流/控制命令流/网管信令流三流分离和模块化的设计思路，可以方便地对各个部分进行扩展及多级管理。
软件平台应基于linux操作系统开发，安全性、稳定性和可靠性得以保证。
平台核心设备网元管理器，支持对全网包括前端视频服务器、平台服务器、矩阵等所有网元的管理，提供了符合ITU－T规范的完备的配置管理、故障管理、性能管理、用户管理等网管功能。
性能管理完整，能以图形化的方式提供对平台CPU、内存、视频流量及前端数量的观察。
视频监控系统主要包含以下功能模块：
管理服务器：
负责视频监控系统的各种管理功能，包括告警管理，存储管理，用户管理，设备管理，设备管理，性能管理，系统管理等。
数据库服务器：
安装系统数据库。
Web服务器：
实现web用户的监控业务。
认证服务器：
完成用户认证和鉴权功能。
GIS服务器：
实现GIS矢量电子地图功能
告警服务器：
负责接收前端和系统的各种告警信息，并根据定制触发相依的告警。
根据需要，系统还包括短信网关、手机转发服务器、视频解码器、指挥中心电视墙和大屏幕、局域网上相关部门的多台监控终端、管理终端、GIS地图终端等。
视频监控系统应采取模块化设计，适应了不同规模的系统需求，不同的功能模块可单设，亦可合设，比如在系统规模不大的情况下，可以将数据库服务器、管理服务器、认证服务器和web服务器进行合设，大大节约了硬件投资。
视频监控系统不仅具有强大的业务功能，同时亦为这些业务提供了强大的保护机制，对系统重要的模块支持双机冗余机制，对流媒体服务支持负载均衡机制。
同时整个系统的设计均采用双链路机制。
一条链路的故障不会导致整个系统的瘫痪。
2.1.2.1中心管理服务器（CMS）
负责视频监控系统的各种管理功能（包括告警管理，存储管理，用户管理，设备管理，设备管理，性能管理，系统管理等）。
告警管理的作用是管理前端设备和各种服务器的告警信息，包括告警配置、查询、过滤、统计等；存储管理的作用是管理用户在视频服务器本地和中心平台的各种录像计划，并提供相应的查询功能；用户管理的作用是为用户按分组、分区域、分任务分配权限；设备管理的作用是管理业务网络中的摄像机、视频服务器、视频矩阵和各平台服务器，包括增加、删除、修改、启用/禁用设备等操作；性能管理的作用是实时监测系统中各平台服务器的性能，包括服务器的CPU、内存等参数，并产生相应的性能统计报告；系统管理包括数据库管理、用户鉴权认证、用户和设备的注册管理、业务策略控制（设备路由选择）等。
2.1.2.2流媒体网关（SMG）
主要负责视频分发功能。
当多个远程监控用户访问同一台网络视频服务器时，均需要向流媒体网关发请求，然后流媒体网关再向网络视频服务器发出请求，当流媒体网关收到网络视频服务器的数据后再负责分发给远端的多个监控用户。
这样保证网络视频服务器和流媒体网关之间只有一路媒体流，有效地节约视频服务器上传的带宽。
流媒体网关在视频监控系统中的位置和数量可根据具体的网络状况来部署。
同时流媒体网关也是认证管理原始信息的采集点。
2.1.2.3控制信令网关（CSG）
负责转发从客户端发送过来的监控命令给相应的网络视频服务器，如云台控制命令等。
同时负责接收从网络视频服务器采集来的各种告警信息并传送给中心管理服务器（或者告警服务器）。
2.1.2.4存储服务器（SA）
存储服务器管理中心平台磁盘阵列，负责执行中心管理服务器发送过来的由用户配置的各种录像计划，存储空间管理，抓拍图片存储管理等。
存储服务器还提供录像文件下载和录像文件在线回放功能。
存储服务器支持FCSAN,IPSAN和NAS等多种磁盘阵列类型。
2.1.2.5告警服务器（AS）
告警服务器处理与告警相关的功能，包括监测网元的在线状况、接收告警、触发告警业务逻辑、预案处理等。
2.1.2.6认证服务器（RA）
认证服务器要求能与全市统一认证和授权管理系统进行对接，定期或不定期地进行数据同步，从该系统处获得用户认证和授权信息，并保留在本地为本系统内的接入用提供认证和授权，以到达“局部自治”要求。
认证服务器提供本系统内用户认证和权限管理功能。
客户端在首次访问中心管理服务器、控制信令网关、流媒体服务器时，中心管理服务器、控制信令网关、流媒体服务器都会到认证服务器鉴权。
只有成功通过鉴权后，客户端才能进行相应地访问。
2.1.2.7视频访问及转码单元（VAU）
视频访问及转码单元负责固网侧与移动侧系统进行交互，并响应处理移动侧业务平台的流媒体请求，主要功能有：
监控视频控制：
响应移动终端设备（MoblieClientUnit）的控制请求，通过与视频监控系统的交互来实现监控视频的控制。
实现移动域的类SIP控制信令转换成视频监控系统的VAP控制信令。
媒体服务：
响应移动域流媒体系统的请求，通过与视频监控系统进行交互，获取监控视频并转换成移动域流媒体系统支持的视频流；转发移动域的RTSP信令到前端设备。
视频访问及转码单元模块中包含转码模块和分发调度两个模块。
它能智能识别前端是否支持3GPP码流的直接输出。
转码模块将不支持输出移动视频流的前端的CIF/D1固网内部大码流转换成采用QCIF或者QVGA、H.264baselineprofilelevel-1b标准，3GPP26.234封装的码流。
在2G的网络下用户可以选择观看QCIF的视频流，以取得视频的流畅度和清晰度的平衡，在3G的网络下用户可以选择观看QVGA的高清视频流，享受高带宽带来的更加清晰的视频。
2.2以企业服务总线（ESB）架构软件体系
企业服务总线（EnterpriseServiceBus：
ESB）是基于SOA思想的软件架构的具体实践，是企业应用集成的基础软件架构，为支持异构环境中的服务、消息以及基于事件的交互和数据交互提供可靠高效的支持，解决不同接口之间的同步交互问题，通过ESB能让企业实现跨系统的信息同步和信息实时查询。
2.2.1实现稳定的软件集成平台
采用SOA的体系框架设计，将应用程序的不同功能单元定义为服务，并通过这些服务之间定义良好的接口和规范按松耦合方式整合在一起，实现各系统间服务的通用访问。
这类服务接口是独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，构建在这样系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互，整个系统架构具有很好的开放性和扩展性。
系统设计采用界面与数据分离、业务与数据处理分离的原则，服务功能（业务逻辑）的实现和企业数据支持逻辑的实现在关系上的明确分离。
企业数据服务有效地创建一个抽象层，使业务功能避开数据存取细节，通过将非常稳定的数据存取代码从服务实现中分解出来，获得更佳的实现划分。
将企业数据存取当作第一级的业务服务。
在这种方式下，业务服务的一种特殊类型——数据服务——封装了所有企业数据存取、同步、验证、转换需要的逻辑。
具体技术实现：
在总线范畴内对服务的注册命名及寻址管理功能，服务接口定义，服务实现的置换，服务消息模型，服务目录和发现等；
2.2.2实现标准化的数据交互
采用SOA的体系架构使业务数据交换标准化成为可能，建立基于CIM的统一的状态数据存储模型和统一的模型参数服务，为各种平台业务系统有机地集成在一起打下坚实基础，实现基于标准化的数据转换平台。
系统设计掩盖底层数据源的差异、特质和实现，用户无需知道数据存储在哪里（位置透明）；无需知道数据源支持何种语言或编程接口（调用透明）；不需要知道数据是以哪种物理方式存储的；无需知道使用何种网络协议（网络透明性），用户看到的是一个统一的接口。
2.2.3基于算法插件、服务注册的软件功能扩展
所有算法采用“插件”方式，允许动态地装配、替换、拆卸，做到“即插即用”，更新和维护简单方便，对某个功能的升级和修改不会影响系统的整体框架，保证了系统的稳定性，新算法挂接，以目录注册的形式，加入组件目录中，接入外部新系统通过标准接口实现，从而使整个系统可以无限扩展，并具有高度的一致性和开放性。
2.3标准化可伸缩的数据交换平台
为了保证信息集成的灵活性、扩展性和可持续性，在本方案中引入了基于EAI的数据交换平台。
EAI的核心提供也基于同步、异步、出版/订阅的消息代理中间件，来实现全网的灵活的信息共享方式。
同时利用消息代理中间件之间的路由或集群的能力，实现分层的信息集成和汇集。
2.3.1基于消息中间件的数据交换平台
数据交换平台应采用可扩展的架构，支持应用适配器的接入，并方便未来其它部门应用系统适配器的接入。
提供XML消息的在应用系统之间的双向接收和发送服务。
内置消息队列机制，支持消息的存储转发。
实现大数据量实时、定时、批次数据传输，自适应低带宽数据传输的要求。
各个部门之间异构、同构、结构化数据和非结构化数据的交换。
消息代理支持消息队列和HTP等多种传输方式。
支持消息的安全通讯。
实现交换数据的永久存储。
支持与OA系统的接口，实现政府电子公文的交换。
2.3.2应用适配器
实现主网GIS系统与其他各应用系统交换数据格式与统一的XML消息格式之间的转换，实现数据中心数据库数据格式与统一的XML消息格式之间的转换，并提供标准端口，实现与数据交换平台的对接。
各部门通过前置机接入交换平台，由前置机中的应用适配器完成与交换中心和各部门的数据交换。
应用适配器根据用户数据交换需求，图形化配置数据交换的传输要求和数据交换方式，自动完成根据源数据库变化，产生交换数据，自动发送的功能；自动完成数据接收和将获取数据按规定格式更新到目标数据库的过程。
具备预处理功能，具有大容量数据分割功能和数据压缩与解压功能支持大数据量的数据交换。
应用适配器支持对主流数据库的访问，如ORACLE、SQLSERVER、MySQL等，同时支持文本数据库、桌面数据库的访问。
提供统一数据访问的构件。
应用适配器可以集成MQ、JMS、EMQ等异构消息服务。
交换数据的安全、自动、实时和分布式传输，遵循XML标准。
2.3.3数据交换平台总体规划
在数据源和数据交换平台之间建立业务系统的应用适配器层。
通过可视化的建模工具来定制业务系统的应用适配器，通过模型来定义数据抽取策略，以及过滤、转换、出版和订阅的业务规则。
通过应用适配器模型的部署，和模型到EAI构件的映射，实现信息的集成。
这样终端用户无需编程，根据业务的需求变化，可以自己改变和增加应用适配器。
目前首先安排建设以下适配器：
远程监测诊断
视频监控
准实时平台
2.4基于ESRI产品的GIS图形支撑平台
经过了解国内应用的实际情况，上海电力公司、天津电力公司、沈阳电力公司多家电力公司均使用美国资源环境研究所（ESRI）的GIS产品作为开发平台。
本项目使用ESRI公司ArcSDE作为空间数据库引擎、使用ArcGISEngine作为客户端开发平台、使用ArcIMS9进行WEB发布，建立GIS图形支撑环境，为客户端提供通用图元编辑服务、GIS图形服务。
2.4.1WebGIS技术架构
整个WebGIS系统采用目前流行的四层结构方式搭建；图形数据格式采用：
矢量地图和栅格图像相结合；考虑目前的技术储备与开发周期，采用ActiveX，胖客户（从分布式计算概念）方式构建。
四层结构：
第一层：
浏览器端（浏览层）
第二层：
IIS（表示层），服务代理（事务层）
第三层：
地图服务（事务层）
第四层：
空间数据库（数据层）
DIMapCtrl:
浏览器端，地图控件。
完成地图的装载、显示，图形管理[包括：
线形、符号，图层控制，显示状态（如带电状态）控制，图形选取管理，]，人机交互控制（用户请求、响应）
DIMapAgent:
服务器端，地图服务代理。
负责响应所有客户浏览器端的请求，并根据各DIMapServer的负荷情况，分派请求处理任务，实现了多服务器调度功能，同时屏蔽了客户浏览器对后台地图服务器的直接访问，提高了系统的可扩充性和安全性。
另外，具有管理客户端连接的功能（如切断连接）。
DIMapServer:
服务器端，地图服务程序。
负责处理DIMapAgent分派的浏览器端的请求任务。
同时，负责与SDE或其他GIS工作站的空间数据同步。
SpatialDBEngine：
可以为不同GIS基础平台的空间数据，经过格式转换引擎，转为DIMapServer应用格式。
2.4.2基于ArcIMS的webGIS应用环境
通过我们的应用，认为ESRI公司的ArcSDE适用于本系统的的需要，同时，其客户端产品MapObjects（简称MO）由于其价格低廉、GIS基础功能强大、扩充性极强，因此在本项目的GIS图形支撑环境建设中我们推荐采用MO和ArcSDE作为GIS图形支撑平台。
该方案采用MO+ArcSDE，利用ArcSDE将所有的空间数据以对象的形式存储在数据库中，客户端采用MO+DotNet进行开发；WebGIS的服务器端采用MOIMS+DotNet。
在系统的建设成本和系统的扩充性方面具有无可比拟的优越性。
MO提供一组制图与GIS对象，具有强大的GIS基本功能，同时MO提供了对ArcSDE的直接读写功能，处理海量数据库轻松自如。
因此充分利用MO的优点能满足对系统进行深层次的开发的要求。
以下为基于GIS的可视化平台的整体架构，其中ArcIMS做为互联网或企业内部网通过浏览器访问GIS服务的支持。
ArcIMS使网站能够提供GIS数据、交互式地图、元数据目录以及特定的GIS应用。
2.4.3图形应用支撑实施内容
（一）图元服务
提供电网资源各类对象的图元编辑功能，包括各类电网设备、跨越、污秽图等地理资源对象矢量符号与三维模型的编辑支持。
输配电线路和设备图形数据的输入
在地理图上输入杆塔、架空线路、电缆、配变、开关、配电房、开闭所、开关站等图形信息，使用系统提供的接线图编辑器软件输入变配电站、开关所内部的设备和线路。
对图形数据实行分层管理
分为地理图和电网图形两类，地理图分为建筑物、道路，电网图形分为中压电网、低压电网、电站模拟图等。
图形数据和属性数据实现一体化存储
可用ArcSDE的CAD客户端对图形进行编辑、修改。
（二）GIS图形服务
提供对系统内二维GIS和三维GIS图形，如地理图、结线图、相序图等图形的编辑、显示和转换支持，可以在分布式异构、多源、复杂网络情况下，为网省公司和公司总部门户Portal提供电网图形和地理矢量数据、影像数据、三维数据的实时显示、查询、分析的WEB应用服务支持。
图形显示
显示的图形类型
1）地理接线图
配电网的地理图应提供配电网的运行参数和与该配电网相关的设备参数和用户参数的地理信息，在配电网结构比较稠密的区域应能访问变电所和开关点的示意图画面。
2）电系图
显示电网结构，包括主变电所母线段的布局，馈线连接关系，带有开关和负荷的配电变电所，和其它的线路设备，例如分段开关、联络开关、熔断器和分支线及运行参数等。
3）平面图
显示交配电站图、开关站内的设备布置和仓位布置。
4）截面图
显示架空线路和电缆沟、电缆排营的截面分布情况。
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