凯信电力变电站远程图像监控系统解决方案.docx
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凯信电力变电站远程图像监控系统解决方案
前言
随着无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，在巡检中心、集控中心（集控站）等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高压变电站运行和维护的安全性和可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。
在电力系统，这种监控系统也被称为“遥视系统”。
西安高压供电局是随着电力体制改革和发展的需要，于1999年4月组建而成，主要负责西安地区110kV及以上电网（含市区35kV电网）的规划、建设与改造、运行、维护和管理工作，是陕西省电力公司下属的一个大型供电企业，所辖的西安电网是陕西最大的供电枢纽和负荷中心，负荷及年供电量占全省电量约三分之一。
目前，拥有35千伏及以上变电站72座，主变146台，总容量696.19万千伏安；35千伏及以上线路170条，线路总长2336.124千米。
本技术规格书适用于西安高压供电局72座35千伏以上变电站各变电站的安全视频监控系统建设、各个/各级变电站的视频监控/报警信息的网络远程传输、以及西安高压供电局监控中心的建设。
该安全系统的主要作用在于：
解决西安高压供电局分布在西安地区各变电站的视频监控、火警、防盗系统的有机结合，并且通过网络实现远程监控，远程响应，远程处理的网络化管理，在高压供电局建立监控中心，对管辖区域内的变电站进行统一管理、统一调度、实时监控。
管辖区域现场有人值班时，能够现场管理和立即解决安全方面的问题，即使现场无人值守时，管理中心能够有效掌握现场情况，发出响应指令。
对西安高压供电局于技术现代化和管理现代化建设提供可靠的技术保障手段。
第一章、系统功能
针对西安高压供电局远程图像监控系统的特点，根据本公司黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机在电力行业工程应用实施的经验，结合我公司在虚拟现实领域的技术优势，参考广东省广电集团公司就电力远程图像监控系统应用制订的《广电集团电力远程图像监控系统技术标准》，特提出基于黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机和凯信虚拟现实技术（3维电子地图）的电力变电站远程图像监控系统解决方案。
基于黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机和凯信虚拟现实技术（3维电子地图）的电力变电站远程图像监控系统实现以下基本功能：
1监控中心功能
监控中心主要由软件组成，是系统功能和管理上的一个组织。
由于视频信号已全部入IP网，IP网任一台计算机，可通过权限控制的方式实现无级监控。
多级电子地图：
利用虚拟现实技术做出3维电子地图，第一级为整个系统图，可以方便查找到需要的变电站，点击某站图标进入第二级该变电站的具体设备分布图，包括所有的摄像机、报警器等的分布。
报警发生时，报警地点以醒目的标记闪烁在电子地图上，准确判断报警类型和地点；
监控中心的功能概念包括区域监控中心和主控中心。
主控中心以权限管理的方式管理监控各区域监控中心，主控中心的功能和区域监控中心的功能要求基本相同。
1.1实时图像监控
*区域监控中心与变电站端监控系统之间的远程图像实时传输的实际带宽250kbps，减少了带宽资源的占用；
*在监控中心可实时监视各变电站的所有图像信息,完成远程变电站图像的实时显示、监控、存储等功能，通信方式为IP单播、组播方式。
*在监控中心可实时监视同一变电站多路（1、4、9、16）实时图像信息并实现一机同屏同时监视；也可同时实时监视多个变电站（1、4、9）；监控中心和MIS网图像用户中的多台终端可以同时监控任一变电站；以上方式可混合应用；
*轮巡，即系统应具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全站的监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同变电站的图像、同一变电站的不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，轮巡间隔时间可设置；
*实时图像自动复位，即可对变电站的摄像机设定默认监视位置，正常状态下摄像机保持默认位置；在控制完成的可设定的时间段内恢复默认监视位置；
*多级电子地图（为三维立体图），第一级为整个系统图，可以方便查找到需要的变电站，点击某站图标进入第二级该变电站的具体设备分布图，包括所有的摄像机、报警器等的分布。
报警发生时，报警地点以醒目的标记闪烁在电子地图上，准确判断报警类型和地点；
*电子地图显示设备分布和布防、撤防、报警状态。
1.2语音功能
*实时的语音半双工对讲及语音广播功能；
*采用IP语音时，系统内单方呼叫，被呼叫方应自动应答（指系统IP应答）；
*可在不同的用户之间进行在线工作交流；
*可向低等级的用户发出工作指令；
*变电站端场景录音；
*可与站内的维护操作人员对讲机进行远程对讲。
1.3远程控制
*远程控制监控设备（包括云台、镜头和灯光等）；
*远程变电站现场照明控制，实现全天候监视；
*可进行当地或远程布防/撤防控制，可以事先确定布防/撤防策略，由系统按照制定的策略自动进行布防/撤防；也可以通过电子地图进行布防或者撤防控制；
*高优先级的用户根据等级优先的原则可无条件获得低优先级用户的控制权，同级别用户根据时间优先的原则获得控制权。
控制权的等级可设定；
1.4告警管理
*报警可根据需要进行分为两级：
严重报警、一般报警，报警级别可设定；报警信号、报警内容可在任何画面自动显示；
*可根据报警信号位置切换指定摄像头画面，操作指定设备（照明、警铃等），并自动录像（录像时间可设），实现报警联动；
*接收变电站监控系统的报警信息，并指定相应摄像机进行录像，以备进行事故调查；
*所有报警信息均应自动保存，有需要时可打印输出。
1.5图像管理
*监控中心可显示、存储、检索、回放各变电站的所选摄像机实时图像；
*监控中心可远程回放站端的任一摄像头的历史图像（时间可设）及报警录像；回放方式有逐帧、慢放、常速、快速等放大/缩小等多种方式；
*监控中心可远程控制站端视频处理单元实现手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测；
*区域监控中心应使用系统服务器，作为告警联动录像和日常选择录像（变电站在进行重大检修时手动录像）的载体；
*能够将任意一副回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像，供数据交换使用。
1.6安全管理
*系统实行操作权限管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级，系统登录、操作应进行权限查验；
*系统所有重要操作,如登录、控制、退出、报警确认等，均应有操作记录，系统可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录具有不可删除和不可更改性；
*应有必要的网络安全保护，保证系统数据和信息不被窃取和破坏；
*系统保存的所有重要数据，包括用户信息、报警信息、操作记录、日志等，应具有不可删除和不可更改性；
*系统应具有抗击计算机病毒和非法入侵的能力。
1.7系统管理
*系统具有较强的容错性，不会因误操作等原因而导致系统出错和崩溃；
*系统应具有自诊断功能，对设备、网络和软件运行进行在线诊断，发现故障，能显示告警信息；
*对操作人员设置权限管理；
*系统应具有数据备份与恢复功能；
*系统应具有对站端设备远程配置、远程维护、远程启动的能力；
*提供对系统操作的在线中文帮助;
*应自动生成系统运行日志，可查询及以报表方式打印输出。
1.8网络浏览
*系统需提供图像的Web服务，Web服务器宜设在区域监控中心（SC）；
*可通过标准Web浏览器浏览实时和历史图像，也可采用系统提供的客户端浏览软件实现此项功能；浏览历史图像数据时，可以根据时间、事件等信息分类进行；
*在Web浏览方式下，应同样能控制摄像机和云台等控制对象，也可以同时实时监控多个变电站的图像；
*系统可使用网上办公电脑作为分控工作站（配适当软件）；
*系统能够通过网络远程备份指定时间的录像数据到本地硬盘上；
*在通用Web浏览器浏览Web服务器时，登录过程应充分考虑到安全性。
2变电站端系统功能
2.1实时图像监控
与变电站安装在监视区设备进行配合，对环境进行防盗、防火、防人为事故的监控，对变电站设备如主变、场地设备、高压设备、电缆层等监视。
通过通信网络通道，将被监视的目标动态图像以IP单播、组播方式传到监控中心，并能实现一对多（一个远程终端同时连接监控多个变电站端视频处理单元），多对一（多个远程终端同时访问一个变电站端视频处理单元）的监控功能。
报警信号、站端状态信息、配置和控制信息以TCP/IP方式与监控中心实时通信。
运行维护人员通过视频处理单元或工作站对变电站设备或现场进行监视，对变电站摄像机进行（左右、上下、远景/近景、近焦/远焦）控制、也可进行画面切换和数字录像机的控制。
2.2报警功能
*报警类别：
变电站事故报警、电力设备状态变化及故障报警、消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警、图像设备故障报警等；
*当发生报警时，变电站视频处理单元或数字录像机能自动进行存盘录像，同时传送报警信息和相关图像，并自动在地理图上提示报警位置及类型；
*当发生报警时，能联动相关设备，如启动现场照明、警笛等，相关设备启动后，应在设定的时间内自动关闭，且现场照明在白天（时间段可设）可不打开；
*能与站内各自动化系统实时连接，接收报警信息，联动相应报警目标的图像监视（变电站事故、设备状态变化及故障、保护动作、遥控操作、消防报警等）；并指定相应摄像机进行录像，作为事故追忆和调查的辅助手段；
*视频处理单元应能对站内摄像机进行自检和故障报警；
*画面异动报警的变化率可设置；
*变电站内同时发生多点报警时，按报警级别高低优先和时间优先的原则显示存贮，先上传严重报警点的图像，同等级别的报警按时间优先上传报警点的图像，其它报警点上传报警信息，报警信息不得丢失和误报；
*对移动目标具有自动跟踪功能，该功能应能随时启动关闭；
*报警信息应该和录像数据相结合，可由报警信息检索回放相应的图像录像。
2.3控制功能
*操作人员能对任一摄像机进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整；对于带预置位云台，操作人员能直接进行云台的预置和操作；
*应具有可控制设备的机械保护措施，在控制雨刷、云台等设备时（自动状态），系统应具有定时功能，即设备在运行后，应在设定的时间内自动停止，以防止人为的忘记关闭动作，以保护机械结构；
*保证控制的唯一性，同一时刻只允许一个操作人员控制同一控制对象；
*具有操作联动功能，当运行人员对某一电力设备进行操作时，摄像机应可自动调整到该设备处，并启动数字硬盘录像机进行录像。
2.4图像录像管理
站端的视频处理单元或数字硬盘录像机可对非重要区域的监控点（即摄像机）实现事故前（至少10分钟）、事故后（至少10分钟）循环录像存贮，对重要区域的监控点可设定长时间（至少7天）的自动循环录像存贮，所有监控点级别可设定。
实现对变电站区域内场景情况的远程监视、监听；
监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观运行状态；
监视变电站内CT、PT、电缆接头和绝缘子等高压设备的外观状态；
监视变电站内隔离开关和接地刀闸的分合状态；
监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态；
监视变电站内主要室内环境（主控室、高压室、电容器室、独立通信室等）的情况；
实现变电站站内关键部位防火、防盗自动监视，可进行周边报警联动。
第三章、系统设计依据和原则
主要依据电力行业对电力远程监控系统的需求，以及本产品在电力系统多次应用过程中实际经验，电力远程监控系统招标文件技术部分中所提出的整体建设目标、系统功能、技术性能指标等，在设计时着重参考《工业电视系统工程设计规范》、《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）》、《100BASE-TX快速以太网接口标准》、《广电集团电力远程图像监控系统技术标准》等标准。
本解决方案以满足实际应用为出发点，在视频传输方面尽量利用电力现有的通讯网络以求最大程度降低系统造价。
系统设计原则如下：
系统稳定性、可靠性；所选硬件均选用先进、成熟、可靠的产品，且具备良好运行业绩。
系统先进性；采用目前最先进的软硬件组合，使系统兼容性、升级、扩展更容易，并采取模块结构维护简单化。
系统易操作性和实时性；所有操作均采用WINDOWS标准窗口操作，并使信号实时上传，真正做到实时性。
免维护性；通过模块化、层次化的设计可基本实现系统的免维护。
可扩容性；可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类站级前端设备等。
第四章、系统网络结构
基于黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机和凯信虚拟现实技术（3维电子地图）的电力变电站远程图像监控系统，对于纳入遥视监控范围的变电站的数量没有限制，主要视其应用环境的网络状况，因此基本上系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量自由组合定义。
同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。
根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站远程图像监控系统基本上分为主控中心、区域监控中心和站端系统的三级网络结构方式。
系统在各变电站站端装备一台或多台黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机（具体数量视变电站内配置的监控摄像机数量）执行视频处理单元RVU功能，完成对视音频信号的数字化及编码压缩处理，将其和报警等数据信息一起打包成IP数据包在IP网络上传输；各集控中心（包括巡检中心）设区域监控中心，利用中心与变电站之间的10/100Mb/s（10/100BASE）光/电接口通道或2Mb/s（G.703）电路通道，接收各变电站站端网络视频服务器上传的视音频、报警信息，同时通过“黄金视迅CMS中心管理系统软件”进行远程实时监控；在条件成熟的前提下可在调度中心设立主控中心。
系统的分级拓扑简图如图一所示。
此外，可将监控网络单独划为一个VLAN子网，只通过FE或GE与中心交换机或路由器建立连接，这样，变电站内的设备运行信息可直接进入电力单位的MIS网络，即将图像、语音、报警信息送到MIS系统，使得MIS上的被赋予权限的工作台式电脑都可获得图像、报警等信息而无需额外建设投资。
图一、电力远程图像监控系统分级拓扑简图
第五章、系统组成及各部分配置要求
1．电力变电站远程图像监控系统的组成
如前所述，根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站远程图像监控系统由主控中心（调度中心）、区域监控（巡检）中心和前端变电站站端部分（监控前端）以及传输网络设备构成。
其中，主控中心和区域监控中心的功能基本一致，主要包括监控管理服务器、中心值班员工作站、录像资料存储设备以及网络视频集中监控系统应用软件。
变电站监控前端部分包括摄像机及配件、语音设备、网络视频服务器（视频处理单元RVU）、矩阵控制器（可选）、告警处理单元等。
视频、音频、告警信息，由网络视频服务器压缩编码后，通过通信网络，上传到监控中心，完成实时监控，掌握站内设备运行情况。
监控中心可实施对变电站监控设备的管理、告警信息的查询、图像浏览和控制等功能。
考虑到电力系统建设的阶段性特点，基于黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机和凯信虚拟现实技术（3维电子地图）的电力变电站远程图像监控系统具备良好的可扩展性。
各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。
在系统加入新的变电站时，只须建立站端监控前端系统并建立和监控中心的连接即可；
系统各项功能和运行状态不受扩建影响；
系统具备多级组网能力以组建全省的监控网络。
2变电站监控前端部分
变电站监控前端部分设备安装在变电站现场，完成变电站现场各种信息采集、处理、上传，主要可分为网络视频服务器（视频处理单RVU）和外围监控设备两大部分。
设备应符合变电站自动化设备设计要求及有关标准，各部分的配置和要求如下：
2．1黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机
黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机是电力变电站远程图像监控系统中的核心设备，执行电力有关标准规范中所谓的站端视频处理单元的功能，主要包括：
采集变电站各监控对象的视频图像和背景声音，经过压缩编码后上传到监控中心；
在需要时，通过现场网络连接解码器，根据本地或监控中心操作发出来的命令控制视频切换、控制镜头聚焦、近景/远景、光圈调节，控制云台上下、左右和自动巡视动作；
根据告警处理单元、报警探测器采集到的各种状态信息和报警信息，实现警视联动录像功能，自动启动告警照明灯、警铃等受控设备，自动以字幕、声光提示报警加以说明；
与变电站相关自动化系统（即综合自动化系统或RTU、门禁系统等）互联互动，根据预先设定信息实现和所连接的自动化系统之间的联动；
需要特别指出的是，由于黄金视讯GEV0116系列硬盘录像机的独特性能和强大功能，在变电站站端和监控中心之间网络带宽允许的情况下，它可以将变电站站端所有监控对象的视频图像实时上传到监控中心并同时显示。
技术特点：
压缩方式：
Mpeg—4压缩算法，系统软件对录像文件进行加密，只能使用专用的播放程序回放录像资料，最大限度的保证录像资料的安全性。
主要型号列表：
产品型号
显示路数
音频
路数
显示
总资源
压缩
总资源
实时同时
传输路数
GEV0116-04P
4路
4路
100帧
100帧
4路
GEV0116-08P
8路
8路
200帧
200帧
8路
GEV0116-16P
16路
16路
400帧
400帧
16路
基本功能：
压缩算法：
黄金视讯GEV数字网络监控系统是基于先进的H.264硬件
压缩算法的主机，可充分利用有限的资源最大限度的节省
硬盘空间。
操作界面：
全中文操作，黄金视讯GEV数字网络监控系统主机采用WIN2000简体中文版为平台，所有操作和设置为全中文设计。
系统组成：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机支持1-16路视/音频输入，具有多画面显示，1、4、9、16画面切换显示，在实时多画面监视和录像资料回放时均可进行画面抓拍，有利于打印分析，便于取证，每路图像分辨率PAL制下不低于352*288，高端型号分辨率704*576。
图像调节：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机每路视频的亮度、对比度、色度、饱和度均可根据实际情况进行多级连续调整，取值范围从0-128。
码流祯率设置：
黄金视讯GEV数字网络监控系统每路视频在录像即压缩图像时均可根据实际需要采用不同帧率（0—25祯）和不同图像记录大小即存储图像时所占硬盘空间。
实时监视监听在实时监视图像时可实时监听该路视频的声音，用于银行柜录像录音：
员制监控时音视频实时同步录像和回放。
动态检测：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机采用移动图像智能感知技术，实现影像移动识别记录功能，即动态检测功能。
包括全屏幕动态检测和区域动态检测（单路图像可最大分99个检测区域）两种，真正实现动则录不动则不录的功能，有效节省磁盘空间。
视频移动报警：
当主机发生动态报警即当系统发现移动物体时动态检测功能生效，此时可设置联动声音提示和预录像功能，即延时录制，延时时间为5—30秒。
回放与检索：
黄金视讯GEV数字网络监控系统为全双工设计，即回放视频文件时进行视频同步录像；回放时可选单帧回放、连续回放、逐帧前进和逐帧后退、变速回放等，并可进行图片抓拍存盘。
权限设置：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机具有多用户权限设置，用户的权限由管理员自行设定，级别低的用户只能看到授权画面，管理员和经过授权的高级用户可看到各自权限内的画面。
水印功能：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机除在视频卡叠加时间日期和地点等信息外还采用数字加密对比技术，防止人为对资料的修改。
远程传输：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机进行远程传输在实时的情况下单路占用的带宽为512kbps。
接口及协议：
黄金视讯主机自带RS485、RS232接口，支持TCP/IP、单播UDP协议、多播协议可在多种介质下传输。
输入输出控制：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机具有多组I/O、2个USB接口，10M/100M网卡等输入输出接口，可进行多种形式的资料备份，主机最小支持16路报警输入8路报警输出（选件）。
死机恢复：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机带有硬件看门狗，死机后可自动重新启动恢复到正常运行状态。
扩展功能：
图像备份：
为防止数据丢失，可通过硬盘、刻录机、网络备份等方式对重要图像进行备份。
联网功能：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机支持TCP/IP、单播UDP协议、多播协议等可在多种介质下传输，为了保证系统的稳定性，黄金视讯主机出厂时均经过严格的测试并安装杀毒软件和网络防火墙，以保证联网时整个系统对电脑病毒入侵的防范，从而使系统更加稳定可靠的运行。
完善措施：
为了不断适应技术的不断进步和不断满足客户长期稳定使用的要求，黄金视讯公司会不断的更新产品技术和定期推出软件的升级版本。
工作日志:
系统的工作日志详细记录系统工作状态，提高系统管理。
丢失报警:
当某个视频丢失时会有相应的提示同时会记录在工作日志里。
矩阵功能：
即电视墙功能，黄金视讯GEV数字网络监控系统主机独有的软矩阵功能，即把电视墙功能集成在硬盘录像主机内，无须在另外配置矩阵主机。
报警联动：
当有报警情况发生时可联动音视频同步录制，打开遥控开关、发出声音警告，联动声、光、灯等提示。
电子地图功能：
主机报警时可弹出虚拟现场电子地图，可用分层分组的方式对电子地图进行各种编辑，报警点一目了然，
网络传输：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机的网络客户端软件安装在监控中心的普通计算机上就组成了监控服务器主机，该主机可以实时监控、远程录像、接受报警、设置声光报警提示、处理警情。
传输方式：
黄金视讯GEV数字网络监控系统主机支持音/频信号同时传输，远端监控图像的同时可同时监听声音；TCP/IP、单播UD协议、多播协议既支持支持ISDN/PSTN/DDN等有线传输也支持微波等无线方式传输；支持/LAN/WAN多级联网，并可设置多级权限；为了确保数据安全，黄金视讯主机不以广播方式传送数据。
2．2外围监控设备
由于各变电站规模、电压等级、变电站形式（室内、室外）的不同，外围监控设备的类型、构成和组织结构，尤其是摄像点的布置和摄像机的类型数量差异较大，总体上以满足图像监控基本目标和要求为原则进行配置。
3、监控摄像机及配件
应用于变电站监控的摄像机类型有一体化球形摄像机、彩色摄像机、黑白摄像机等，加上配套的云台、防护罩、支架和云镜解码器等，一般要求指标如下：
一体化球形摄像机，可预设64个以上位置，视频输出VBS1.0Vp-p/75欧，20倍光学焦距，8倍数字焦距，清晰度480线，逆光补偿功能，自动/手动聚焦，遥摄全景旋转（360度连续），倾斜旋转-5°～90°，环境温度：
-10°～+50°，最小照度1LUX，RS485/232接口，功耗≤50w，信噪比≥40db。
彩色摄像机，光灵敏度值<2Lux,清晰度>470线。
黑白摄像机，光灵敏度值<0.5Lux,清晰度>400线,背光补偿功能。
云台、防护罩、支架，室内型云台、防护罩、支架要求具备防锈防腐功能；室外型云台、防护罩、支架应具备防雨、防尘、防锈、防腐能力，对高低温环境条件特别恶劣的摄像点，应采用具备高低温防护能力和雨刮器的防护罩以保护摄像设备。
云镜解码器，具备RS485/232接口，通过网络线和网络视频服务器透明通道相连接，直接受控于网络视频服务器（视频处理单元RVU），按预定程序或监控中心工作人员的操作指令，执行对云台和镜头等控制对象的
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