水电站多维智能远程巡检管理平台建设方案.docx

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水电站多维智能远程巡检管理平台建设方案

水电站多维智能远程巡检

管理平台

1、项目背景

在水利水电领域，水电站是一种生产型的企业，电厂的一切设备都是服务于生产。

视频监控系统也一样，其主要的目标也在于辅助安全生产，其目标是监测电厂各设备的运行状态，以减轻现场人员的劳动量和劳动强度，及时发现各种危险状况，制止事故的发生，且随着我国许多水电站及变电站实现了“无人值班、少人值守”的运行管理模式，在较少运行人员的情况下，为了有效的保障电站安全可靠的运行，运行管理人员借助计算机监控系统进行水利水电工程内设备监视控制的同时，能够观看远方稳定而且清晰的现场图像信息的愿望更为迫切。

但是，水利电力行业视频巡检系统一般运行在安防监控模块，且设备分辨率不能满足对主设备、大坝的实时观看及夜视功能，从而对组建的视频巡检设备要求较高，建立一个能够长期可靠稳定运行、能够远程传送清晰的图像且操作有十分便捷的多维智能远程巡检系统就显得十分重要。

2、现状分析

目前的巡检系统普遍存在以下问题：

1）主要用于安防，监控以区域为主，对设备的监视力度不够，在生产调度运行中发挥的作用还远远不够；

2）以传统模拟摄像机为主，清晰度不高，看得见，但看不清现场细节（如刀闸触头、仪表读数、大坝水位等）；

3）夜间基本看不见，相当于只有一半时间起作用。

随着无人值班的深化及调控一体化的推进，迫切需要一套为电力生产调度定制，能够为生产调度服务的监控系统。

3、建设目标及意义

3.1建设目标

通过安装高清网络摄像机建立水电站多维智能远程巡检管理平台，将设备运行的状态信息、视频图像信息进行整合和集成，实现水电站巡视工作的可视化、智能化，从而达到延长巡检周期或取代人工巡检的目的。

1）安装高清视频设备，通过深度图像识别技术，解决仪表、设备远程读数读取，并结合自研算法，做到事前预判，预警功能；

2）安装大坝水位设备，监控水电站水位情况，结合图像视频分析系统，实现远程数据采集；

3）利用前端站点设备，结合后端智能分析设备，以及多年的图像识别技术累计，实现站点多种巡视模式，24小时点位随意切换回放，多点位对比，做到多维度智能管理。

3.2建设意义

1）推动无人值班建设：

平台可进行远程设备巡视，并有助于增加遥控操作比例，运维人员不用在站间来回奔波，极大提高工作效率。

2）降低操作事故机率：

系统有助于大幅增加遥控操作的比例，降低现场操作次数。

同时可远程监控现场操作全过程,对减少操作事故作用明显。

因为统计数据表明，85﹪的事故是由于操作人员违章违规操作导致的。

3）提升电网安全水平：

系统为电网生产运行提供了“眼见为实”的保障。

无人值班带来的效率提高，遥控操作带来的事故减少和操作速度提升，切实提高了水电行业整体安全水平。

4、平台结构

系统前端采用网络高清夜视摄像机，后端采用网络视频录像机（NVR），并加入智能视频分析功能，所有设备由一台多维可视监控综合主机统一管理。

同时，通过多维可视监控综合主机，系统可完全独立运行。

智能多维可视监控系统结构图

前端图像采集设备可由网络高清白光灯云台、网络高清球机、网络高清枪机组成，可视安装环境与监测要求自由选型；NVR主要用于对将视频信号和实时的数据存储到一起；管理平台主要用于对图像及NVR进行管理，提供全方位的图像智能分析功能；客户端主要部署在集控站或调控中心，用于对现场一次设备监测情况的实时呈现及报警，还可查阅历史记录。

针对一次设备、保护设备，根据实地情况勘测最佳布设点位。

为保证数据稳定性，本方案采用有线光纤进行网络部署；建设在上游电站，通过专网光纤送至下游电站集中监控，网络高清摄像机采集的图像；通过图像智能分析技术，自动判断仪表读数（压力表为主）、自动识别分合指示、自动识别大坝水位等，所有部署点位的视频支持24小时随时切换（预置位名称可命名，支持数据导入导出），且数据存储可根据需求进行周期性覆盖。

设备布设调试灵活，可根据项目实地勘测情况，针对刀闸、仪表、水位合理安排点位，做到360°全方位可控。

5、平台功能

通过高清摄像机，在运维操作站和调控中心可远程监视绝大部分设备、仪表及指示（如主变的油温、油位及中性点刀闸，有载调压指示，主变保护和母差保护的数据显示、大坝水位等）。

5.1远程智能巡视

1）由系统定期自动发起、自动执行、不需要人工干预；

2）按照巡检作业卡自动逐项巡视；

3）提供多维度、多角度的巡视视角；

4）巡视标准采用水电站对一次设备、保护设备的巡视规范；

5）通过图像智能分析技术的应用，自动判断巡视结果；

6）自动生成巡视报表；

5.2远程人工巡视

1）执行“远程智能巡视”时，系统判断存在缺陷或隐患的巡视项；

2）执行“远程智能巡视”时，系统无法准确判断结果的巡视项；

3）通过大数据分析，系统判断为存在运行风险的一次设备或巡检项；

4）满负荷运行的一次设备；

5）需要重点保障的线路及设备

5.3特殊巡视

主要内容包括，鸟瞰巡视、鸟巢巡视、仪表巡视、渗漏油巡视、已发缺陷设备巡视、恶劣天气前后巡视等；

5.4实时监控巡视

系统实现以一次设备为基本单元的应用模式，用户不需要对摄像机进行任何操作，就可对主变、隔离开关等进行全方位、多角度的实时监控；

5.5巡视操作模式

1）手动巡视：

值班人员按照预先设定的巡视路线，逐个画面手动进行巡视，巡视一个，记录一个。

2）自动巡视：

值班人员启动巡视后，不需干预，系统自动按照巡视路线切换画面。

3）定时巡视：

值班人员不在，设定时间，系统到时自动启动巡视，并将巡视过程中所有画面录像。

值班人员可随时调阅。

5.6基于大数据的异常智能预警功能

在执行远程智能巡检是，利用图像智能分析技术，自动记录所有仪表读数、油位、大坝水位等基本数据，这些数据在一段时间内科自动形成数据曲线。

再利用大数据分析技术，系统可智能判断数据发生规律及趋势，自动判断存在隐患的设备、场景，作为远程人工巡视或人工巡视的重点巡视项。

6、图像识别技术

1）可视化多维综合管理平台内部建立了一次设备与摄像机预置位的映射关系。

当用户通过主接线图或树状菜单，任意选取某一个设备时，该设备自身的所有图像信息、仪表读数、分合状态、水位等信息自动组合显示；该设备自身的所有重要监视目标可以多角度、多维度的自动组合显示，确保工作人员可以对该设备的运行状态进行整体的、准确的判断。

2）应用图像智能分析技术可以自动计算出相应数据，是实现远程智能巡视、设备故障预警等高级功能的基础技术、系统实现的图像智能分析技术主要包括：

A自动判断仪表读数；

B自动识别分合指示；

C自动识别漏渗油；

D自动识别漂浮物；

E自动识别鸟巢；

F自动识别压板投放状态；

3）为满足水电站现场全天候监视、强电磁干扰、预置为准确性要求高、快速运维等时机需要，可实现：

A白光灯夜视技术，实现在夜晚无光照条件下获取彩色图像；

B对预置位名称的OSD设置和显示，可对每个监控场景的画面进行命名和定义，保证监控目标的准确性、做到每一个画面的内容与名称一致；

C支持预置位信息导入导出功能；

D支持自动纠错和恢复功能；

E支持监视画面中标识重点目标；

夜视效果-刀闸触头

识别效果-仪表读数

夜视效果-主变中性点刀闸

4）以大坝水位监测为例，前端摄像机主要完成影像的采集，并执行控制命令，如转动，或者镜头变焦等。

视频服务器实现了视频信号的数字化及网络化传输。

 同时，视频监控系统起到了实时的现场影像传输，但视频监测系统无法将水位信息进行量化，也无法在液位高，或低时能够在信息中心主动发出告警，以提醒相关人员进行处理，因此，在视频监测点建设液位采集，考虑现场环境，及网络化传输，可采用RS485输出的超声波液位计。

这样在传输视频影像的同时，可传输当前的液位信息，在信息中心可实时查看当前液位，软件平台也可以根据设置，进行水位高限或者底限的告警，也可以将水位告警与图像识别监测画面进行联动，起到了很好的现场监视效果。

7、平台特点

1）可视：

采用高清网络摄像机，看得清；同时辅以LED白光灯，夜视效果好，真正实现24小时可视。

2）多维：

每个摄像机都有上百个监控点，可实现对主变、断路器（开关）、隔离开关（刀闸）、接地刀闸（地刀）、水位等设备的全方位、多角度监控。

3）智能：

（1）智能视频分析技术：

系统自动判断刀闸分合状态、翻牌器指示、控制柜指示，自动读取仪表读数和水位监测等;

（2）设备巡视的智能化：

包括设备关联性图像的组合巡视和自动定时巡视等;

4）夜视功能：

在夜间操作及巡视时，也能看到清晰的彩色图像，可清楚地分辨刀闸触头分合情况及仪表的读数。

设备关联性组合巡视—隔离开关

8、主设备列表及功能特性

8.1白光灯高清网络云台摄像机

功能特性:

-云台内置两百万数字高清一体机机芯，高清SENSOR实现高清图像画面采集

-采用最新H.264视频压缩算法和DSP处理芯片和平台，压缩比高，图像质量好，集内置云台和数字解码器于一体

-采用全数码控制，编程灵活，传动系统设计精巧简单，可任意迅速定位及连续追踪扫描，实现了真正意义上的全方位、无盲点监视

-最高支持1080P@30fps

-支持双码流及高清抓拍

-支持多种高清平台接入

-云台采用全天候环境设计，高强度铝合金精铸外壳，带遮阳罩，带雨刷

-彻底解决黑夜无照明条件，快速捕捉目标，白光夜视距离大于60米

-工业级电源电路设计，供电电压AC24V

-水平360°无限位旋转，仰视（+90°～-90°）无盲点

-水平预置位速度100°/S,垂直水平预置位速度80°/S

-可设置256个预置位，6条巡视轨迹

-可设定自动巡航、水平扫描、摄像机模式和标题显示等

8.3网络高清球机

功能特性

-最的的高分辨率可达1920×1080@30fps

-支持旋转模式,背光补偿,自动电子快门功能,适应不同监控环境

-支持码流平滑设置,适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求

-支持H.265/H.264/MJPEG视频压缩算法,支持多级别视频质量配置、编码复杂度设置

-支持GBK字库,支持更多汉字及生僻字叠加

-支持OSD颜色自选

-支持3D数字降噪,支持120dB超宽动态

-支持全彩透雾

-补光功能

-高效阵列白光补光,使用寿命长,照射距离最的的远可达10米

8.4网络高清枪机

功能特性

-最大分辨率可达2592×1944，并可支持实时输出

-支持走廊模式，增加纵向狭长环境下监控区域

-支持区域裁剪，小带宽看清大细节

-码流平滑设置，适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求

-支持H.265/H.264/MJPEG视频压缩算法，支持多级别视频质量配置、编码复杂度设置

-支持GBK字库，支持更多汉字及生僻字叠加，支持OSD颜色自选

-支持透雾、电子防抖

-系统功能

-支持ONVIF（profileS/profileG）、CGI、PSIA、ISAPI、GB/T28181和EHOME协议接入

-支持三码流技术，双路高清，支持同时20路取流

-支持防雷、防浪涌、防静电

-支持宽压输入

-接口功能

-支持标准的128GMicroSD/SDHC/SDXC卡存储

-支持10M/100M/1000M自适应网口

-支持1对音频输入/输出，支持双声道立体声音频