电力综合监控平台系统设计方案.docx

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电力综合监控平台系统设计方案

电力综合监控系统

设计方案

6.1.有效提高电力系统的监督监管工作…………………………………………………..6

1.需求分析

电力供应是整个社会生产、人民生活的基本保证之一。

提供持续不断的电力供应服务和提高运营成本是一对相互矛盾的问题。

变电站综合系统方案帮助电力维护部门进一步解决变电站高效维护、统一管理方面、远程监控的问题。

电力企业为保证供电系统的正常运作和集中管理，已对远程的变电站建立了“四遥”系统，即遥测、遥信、遥控、遥调。

变电站综合系统通过电力通讯网络把变电站的现场情况，包括场景、温度、湿度等信息集中到电力监控中心，并在监控中心与变电站间建立语音联接，便于管理和指挥排除故障。

当发生突发事件时，系统可迅速升级为一个分布的指挥中心，帮助企业多级领导全局指挥。

变电站视频监控系统是一个开放的系统，可与多种应用系统集成，把变电站的管理控制从“四遥”变成“五遥”，进一步提高电力供应安全。

变电站综合系统，促进供电安全，提高管理效率，实现目标：

集中监控：

所有变电站现场图像实时传送到中心，实现“遥视”功能。

意外报警：

对于非法进入人员或设备盗窃行为进行报警，保护财产安全。

应急指挥：

当对设备检修时远程中心可以实时了解检修过程，并指导复杂操作过程。

分级管理：

监控中心可以分多级、多点，同一组信息可以送到不同部门，可协同管理。

信息完备：

视频监控系统同时可以传送多种环境信息，包括环境温度、湿度、电压值、电流量等实时信息。

过程录像：

所有设备工作过程和检修维护过程均可定期或周期性录像保留下来，便于事后监督和故障分析。

智能视频分析：

智能视频监控是对系统设定目标智能检测跟踪并对比的技术，可以自动分析对比出变电站重点监控区域的异常情况，并探测和识别遗留物体，跟踪目标从而确定它是否会引发自定义的报警事件，通过已经定义好的报警方式向指挥中心预警。

集成化高:

系统具备各种连接接口，可实现与变电站综合自动化系统、消防系统、门禁系统等的连接、也可与MIS、EMS、SCADA等系统接口。

操作简便：

系统操作简单，安装容易，单个画面可完成所有重要操作。

2.系统建设的目标及支持说明

该系统可帮助电力部门实现变电站的无人值守或者少人值守，从而为推动电网的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供有力的信息技术保障。

◆变电站遥视系统的功能，主要体现在以下几个方面：

通过监控、安防系统，保护无人值守变电站设备的安全。

通过监控结合远程和本地人员操作经验的优势，避免误操作。

通过监控、灯光联动、环境监测监视现场设备的运行状况，起到预警和保护作用。

配合其它系统（如变电站综合自动化系统等）的工作。

◆主要监控对象：

变电站（所）内场区环境。

对变电站（所）内的各主要设备间进行监视（包括大门、控制室、继保室、通讯室、高压室等）。

◆系统支持说明：

电力监控系统软件是一套专业性的电力监控组态软件，它基于多进程、多任务Windows2000/XP中文操作系统，用户界面友好、丰富、方便，所有窗口和操作均为全中文汉字化。

完全开放的智能监控系统；能与第三方通讯支持DDE方式、OPC方式、ODBC接口；支持与能源动力监控系统、分级管理系统的数据交换。

◆措施：

系统采用先进的在线监测、传感器技术、数字处理技术、无线通信技术,通过安装在电力设备上的多种传感器和现场监测装置，远程在线监测、监视电力设备的运行状态及设备周围的环境状况,当电力设备或设备周围现场发生异常时（如:

设备上覆冰、覆雪、倒塔、断线等），能在第一时间自动采集、并向上级远方监控管理中心发送监测信息（数据、语音、等）和报警信息，使运行人员在远方监控管理中心可及时直接了解设备运行状态，直接对现场进行监听、监视，将故障消灭在萌芽状态。

同时能实现仪器仪表的显示状态远程传送，便于了解设备的运行状态的一致性，直接确认状态信息。

变电站分别在各个重要设备及变电站内外安装摄像头。

另外，设计报警器可以接入多路报警量及控制量，我们在重要的出入口和设备处安装了红外/微波双鉴报警器，在变电站四周围墙墙头设计安装红外对射报警器均接入报警器，在每个房间，安装了双鉴报警探测传感器，有些房间，通过联动装置，可以控制照明设备。

解码器通过TD总线与监控主机相连，在某些设备的房间，还安装了监听器。

所有的变电站的监控主机通过供电局的内部网联接到市供电局监控中心，供电局应为每个变电站提供了2M的带宽，用以保证每个变电站可以切换上传1到4路音视频。

3.设计依据

系统配置是根据业主需求及国家或行业批准发布的相关产品/系统标准而设计的。

GBJ16-83《建筑电气设计技术规范》

GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》

GA/T70-94《安全防范系统通用图形符号》

GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收规范》

GBJ300-86《建筑安装工程质量检验评定统一标准》

GBJ303-88《建筑电气安装工程质量检验评定标准》

GA16796-97《安全防范报警设备安全要求和实验方法》

4.基本功能

5.综合功能

监控平台主要实现以下三大综合功能：

1）面向报警联动的协同指挥调度

整个系统里面包含多种多样的报警信号采集设备，包括视频报警信号，电子报警信号等。

本系统将所有报警信号分成移动报警，探头报警，视频丢失报警三类，并且在每一类报警信号发生后提供了大量的联动动作，各级监控中心视频界面与电子地图双屏显示，现场情况一目了然，前端发生报警，同时传输至各级监控中心，系统激活报警电子地图层，自动定位报警点显示相应的报警图标，弹出更详细的电子地图，在报警点所在的地理位置高亮闪烁，进而标示出控制区，报警点附近的快球会按照预先设定好的预置位定位到相应的区域，弹出视频监控窗联动视频显示，还可以将与报警现场关联的多个前端一起切换，有针对性地布控追踪。

2）面向资源共享的综合指挥调度

整个系统基于分布式多叉树组网模式，可以设置多级监控中心，通过多台中心服务器和对应的逻辑关系，进行分级监控和管理，不受距离限制，可以部署到任何地方，便于跨区域、大范围组网，真正实现大型分布式集成管理系统，监控中心是整个变电站监控系统的核心部分，汇接各种监控资源，将所需的视频、音频、数据信息进行编码和存储，并根据授权进行实时播放、检索和浏览，是实现互联、互通、互控和满足实际应用的共享平台，各平台之间也能够全面互动，实现多种跨区域各类监控资源的有效共享，实现所有机构的上下级调用和协同作战，完成联网状态下的级联管理、权限管理、控制管理以及应用管理等能力，为各相关职能部门和各级领导决策、指挥调度、取证提供及时、可靠的信息，确保电力变电站的安全可靠性。

系统按照“数据融合、设备融合、系统融合”的原则，制订基于控制机制的系统接口规范和XML数据交换格式，可以将客户各类现有管理子系统、业务信息系统整合到平台下，采用OCX控件与DLL动态链接库模块化开发，支持多种型号的多个设备，每种设备通过注册模块来连接上平台，可将不同时间、不同厂商、不同硬件环境、不同软件环境下建成的各子系统按照统一系统接口规范，平滑地接入平台系统，实现与第三方系统的无缝集成，便于客户对原有系统的改造和升级。

3）面向网络存储的远程指挥调度

整个系统采用专业流媒体技术来支撑高性能的存储和转发。

同时分布式多服务器架构支持海量存储和转发，来完成在整个电力远程监控网中视频信息的全网共享，系统利用分布式的存储，也就是把视频监控分布存储于各个变电站分服务器上，其上级服务器通过网络进行视频信息的应用。

系统是通过利用服务器目录管理形成各级服务器的互相访问。

系统可支持400路的汇聚与转发和128路录像文件的存储。

同时支持单点双机热备份、上下级互备份和支持冗余录像，保障数据存储安全。

分布式多转发中心架构，最大限度的分摊网络负担，避免网络瓶颈和拥塞，配合中继转发模式，支持应用层路由优化，限制无效网络流量的产生。

本系统在TCP/IP网络协议之上开发了专用通讯层，针对数据的混合传输做了优化处理，适合多点视频和数据的并发传输，降低了系统资源的占用率。

该通讯层支持多种TCP/IP协议的传输，包括TCP、UDP、RTP和组播等。

组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。

组播源把数据包发送到特定组播组，而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。

组播可以大大的节省网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。

它提高了数据传送效率，减少了主干网出现拥塞的可能性。

组播中的主机可以是在同一个物理网络，也可以来自不同的物理网络。

通过视频的转分发技术，用户无论采用B/S端还是C/S端都能快速及时地浏览所需的视频资源，系统采用了大量的B/S应用，可将市、区各级指挥中心整合为一个整体，在局域网和广域网上，各级管理部门的指挥中心可协同完成各类突发事件的跨区域处置；同时也将指挥中心指挥调度的功能通过专网或Internet延伸到各级主管领导的桌面，便于领导随时掌握各类突发事件的信息、处置过程、处置结果，实现远程指挥调度，真正实现指挥中心的“网络化、桌面化、可视化”。

6.工程设计原则

6.1有效提高电力系统的监督监管工作

考虑到电力系统的变电站分布较为分散，按照传统的管理模式，监督整个行业的施工作业，安排传统的巡视检查，既浪费人力、物力等方面的资源，又很难取得突破性的实效，所以，对整个电力系统对变电站的“运、维、监”管理，要求更为有效的提高，从而利用现有的网络资源，迫切适合建立一套远程联网监控智能化的综合平台。

6.2“高起点、新理念、新技术、新方法”的规划制定原则

近些年来，我国信息化建设的迅速发展也影响到了我国各行业领域，对安全技术防范系统的区域联网、行业联网的系统建设，有了很大的促进，无论是在技术水平、技术应用规划方法、领导体制、技术体制等许多方面都不能再与十年前同日而语。

因此，各单位在制定本单位、本系统信息化建设设计时，我们高度注意这一特点，从一开始就注重其它大型信息化建设工程的建设经验，做最优化的设计方案与技术路线的选择，避免走低水平重复建设的老路，注意克服建设周期长所可能引发的少慢差等巨大隐形成本，确定科学的设计与建设模式。

我们注重技术体制和全网功能的高起点设计，这个起点并不是说要高建设经费，也不是要堆砌许多高端设备，而是大量采用新理念、新技术、新方法，多快好省地实现全网的建设。

6.3良好的扩充性

考虑到工程的实际情况，在进行系统设计时，我们充分考虑了系统增容的可扩充性：

系统设计均采用模块化结构，所有设备管理主机均可扩容，以后系统增容时，只需直接将管理设备与系统进行连接，不需对线路进行改造；系统主机均采用大容量产品，为将来的扩充保留充分的冗余空间和设备接口。

充分保护和利用现有资源的建设原则

在长期的考察调研实践中，各单位已经进行了大量的建设内容，投入了大量资金，形成了宝贵的信息化建设资源，我们充分借鉴了其它行业和领域的很多成功经验，并充分加以保护和利用，避免造成浪费。

尽管各个单位所进行的信息化建设程度不一，监控和报警设备不统一等，必须进行有效的整合，才能发挥原有资源的作用，融入到全面建设的规划中来。

现有资源是一个庞大的固化资源，设备和技术标准繁杂，如果整合不好，势必会造成巨额的损失和浪费，甚至造成混乱，无法保证全网建设的顺利实施。

要充分利用现有的硬件设备，合理地整合设备资源、软件开发资源、信息通道资源、技术服务、技术改造、网络管理、信息共享等各种资源。

在满足信息系统功能、性能与安全条件的前提下，尽可能利用和发挥现有设备和数据资源的功效，逐步升级、扩容，尽可能节省资金。

6.4系统安全可靠性

凡涉及到业主经济利益的系统，稳定可靠性是至关重要的，我们设计选型时作了慎重考虑，选用的设备都是经过大量用户使用并且相当成熟的产品。

使系统具有更强的安全性和稳定性。

6.5系统超前性

整个系统的先进性，取决于设计者是否具有超前意识，掌握这一行业的最新技术以及边缘科学在此领域的应用，同时必须了解和预见到今后几年社会发展对视频监控及报警系统方面提出的要求。

因此，不仅要求设计严密、布局合理，能与技术、新产品接轨，而且所选择的设备应在系统实施若干年后，亦能保证其功能完善、齐全，不至于落后。

6.6系统的可操作性

设备齐全、功能完善、综合管理、便于维护、操作简便且易于掌握。

系统的设计，要求在操作人员与设备之间建立起友好的界面，使操作者无论对系统的设置还是日常运行，通过键盘进行简单的操作即可完成，即使对没有接触过此类设备的操作者，只需稍加培训，即能掌握一般操作。

6.7系统的安全性

雷电发生时将产生强大的冲击电流，如果不采取有效防御措施，极容易造成被雷电击坏。

对系统的防雷击方面，我们设计采取：

所有设备额外供电，配备专用UPS电源，防止雷击发生时超高压强电流通过强电系统破坏弱电系统；所有设施保证良好接地，当强电流通过时可以分散电流，室外可安装避雷针。

7.缩略语

URI（UniversalResourceIdentifier）通用资源标识符

URL（UniversalResourceLocator）统一资源定位符

SNMP（SimpleNetworkManagementProtocol）简单网络管理协议

RTSP（RealTimeStreamingProtocol）实时流媒体传输协议

RTCP（Real-timeTransferControlProtocol）实时传送控制协议

RTP（Real-timeTransferProtocol）实时传送协议

SMTP（SimpleMailTransferProtocol）简单邮件传送协议

MPEG（MovingPictureExpertsGroup）运动压缩编码的国际标准

XML（ExtensibleMarkupLanguage）可扩展标记语言

DVR（DataVideoRecorder）数字视频录像机

DVS（DataVideoServer）数字视频服务器

8.系统总体设计

变电站综合监控系统是由门禁系统、紧急报警系统、环境监控系统及视频监控（含移动视频监控）系统、视频行为分析等系统组成，各子系统既单独的运行，又相互联系。

系统组成如下图所示：

8.1.系统架构

8.1.1.总体架构

8.1.1.1.用户界面层

用户终端提供给用户交互操作接口，供用户访问系统。

用户界面层针对不同的用户提供了不同的用户应用界面。

用户界面层从功能上包括了报警管理、门禁管理、视频监控管理、电子地图管理、环境监控管理、系统配置管理、WEB服务等七个方面；从表现形式上，包括了C/S应用及B/S应用。

为了方便管理中心对全局状态的掌握及指挥调度的方便性，对于管理中心采用一机多屏的显示方式进行信息显示与指挥调度，如下图一机三屏所示：

左侧屏为事件屏中间的显示屏，集中显示报警事件的列表及相应事件的内容，让管理中心可以直观而实时地了解不同报警事件的状态，以便可以按不同优先级对不同的报警事件进行指挥调度；左侧第二屏为主显示屏（主屏），显示GIS主画面，以图形化的方式，显示路网结构、报警事件分布与状态、变电站安防设施分布及工作状态等信息，该屏幕为管理中心提供全局概览；第三屏主要用来表现管理中心感兴趣的具体的视频、照片等图形信息，如视频等信息。

利用一机三屏模式管理中心就可以从宏观到微观来随时掌握各变电站当前的安全态势，同时可以将精力专注于警报事件，随时应对不同的报警事件，保证变电站安全。

系统根据用户需求也可采用一机单屏、一机双屏、一机四屏等模式。

8.1.1.2.系统应用层

承担事物处理的中间环节，负责和控制数据库操作，接受和处理客户端请求，负责系统的业务逻辑处理以及提供各类应用服务。

应用层主要包括了门禁控制、报警联动、视频监控、温湿度监控、电压电流监控、烟感监控、水浸监控、对讲广播、设备巡检、变电站位置显示等。

8.1.1.3.设备接入层

设备接入层主要负责前端设备接入与控制，主要由以下几个子系统完成：

Ø视频管理系统负责接入与控制编解码器与硬盘录像机等；

Ø门禁系统负责接入与控制门禁控制器、入侵探测器等；

Ø环境系统负责接入与控制温湿度变送器、电压电流变送器、烟感传感器、水浸传感器等

Ø紧急报警系统负责接入与控制报警开关及报警输出设备，如警铃、声光报警等；

8.1.2.平台特点

8.1.2.1.集成功能

各个技术子系统完成不同范围内的任务，闭路电视监控系统完成视频的传输、显示与存储等。

各子系统将这些功能集成到一个高层应用平台上来，由高层的集成平台针对同一件报警事件处理时，让各个不同的子系统同时协同工作。

指挥中心将建立起一个集成各职能子功能于一身统一的操控平台，这是一个管理中心应用的平台。

指挥中心的建设经历了单项子系统建设、各子系统统一由中心操控但各子系统相互独立、指挥中心系统集成三个阶段。

目前已经发展到系统集成阶段，各个信息管理或技术子系统有可能采用不同的技术来建设，但应共同遵守接口规范，这样系统建设完成后指挥中心可以在一个统一的操作界面下对不同子系统进行协调联动。

集成功能就是建立起一种技术路线，在指挥调度集成系统中可以与电力系统管理数据中心、技术子系统建立起互通互联的机制，实现从这些系统中采集信息的职能，从而收集各子系统产生的信息。

已经建成的业务子系统如安防监控、门禁、智能分析、无人值守系统是电力管理的四大业务系统，这些业务系统在日常运行过程中不断产生着业务数据，经过抽取及加工变成了变电管理部门的业务信息，这些业务信息目前分别存储在不同的业务系统中，通过不同的查询系统为其它业务部门提供信息服务。

而通过电子地图集成平台的集成功能实时反映到调度中心的操控平台中来，电子地图集成平台建成后将把这些系统所产生的信息统纳入到系统中，由系统对外提供对用户及应用的信息服务。

各子系统的信息经过集成的链路，采集到系统中后，由系统完成电力部门对各变电站的安全监视功能。

监视全市范围内的电力安全态势，当发现异常时及时向管理中心报警与提示。

因此集成功能就是让电力管理部门可以看到电力安全管理相关的各种信息。

8.1.2.2.调度功能

当发生报警事件时，管理中心在指挥中心利用操控平台能够通过相关部门调度相关的人员、设施、消防救援。

同时系统对调度的整个过程进行记录，事后可以进行回放并由专家对其进行评价，合理的指挥调度可以作为预案存储，当以后再有类似事件发生时可以参考。

指挥调度功能就是在集成功能基础上，管理中心的控制指令可以下达到各技术子系统及相关的人员。

8.1.2.3.电子预案功能

建立起电子预案系统当有报警事件发生时管理中心可以参考预案进行正确的指挥调度。

通过对数据中心电力管理的数据进行处理，为电力安全管理提供辅助决策功能。

将传统基于文本的纸质预案经过数字化抽象，结合事故后果模拟分析、GIS地图、电力应急保障等系统，解决传统纸质预案的存储、管理、升级和使用不便等问题。

系统可以根据文字应急预案提取信息要素，包括预案四阶段的任务（预防、准备、响应、恢复）以及每项任务配备的资源，然后组成应急指挥基本信息单元，系统可以快速制定多种应急救援方案，动态加载数据生成指挥体系和任务列表，为实现快速响应提供支持。

8.1.2.4.地理信息图形化管理

电力远程综合视频监控系统是一个涉及微观结构和宏观系统的多分支系统。

大量与宏观有关的事件具有空间分布特点。

然而，在实际工作中要利用这些空间信息来为应急指挥决策服务很不方便，要么是在纸质地图上进行标注，要么很难找到合适的地图，工作效率低，而且难以更新和维护，数据量很大时更是难以进行。

此外，图形数据和属性数据不便于相互作用和相关分析。

在电力站监控中，地理因素是需要考虑的一个重要方面，众多的应急事件都具有空间属性，如变电站点的设置、消防设施的分布都与地理位置有关。

GIS也是一项广泛使用的技术，可以将公共应急所涉及的信息（如危机态势、应急指挥相关资源分布、应急方案等）在基础的空间地理图形上形象地表现出来，便于指挥和决策人员直观地进行形式判断、形成决策或进行资源调度，GIS可以通过空间关系（坐标系统）将不同的数据库连接起来进行交互显示和分析，能够更加充分地考查地理相关因素。

8.2.视频监控系统

8.2.1.网络架构

8.2.2.系统的主要功能

8.2.2.1.地理信息图形化管理

概括而言，GIS在本系统中的地位与作用主要包括：

1）信息资源集成的枢纽

对电力指挥中心而言，各无人值守变电站繁多，要有效地集成和整合这些信息必须建立一个统一的信息集成框架。

以时间与空间的框架为基础整合与集成各部门的业务信息是解决信息资源整合与集成最为有效的技术手段，将各类信息落实到地理空间上，便可以有效地发现它们之间的相互关系，从而了解不同区域之间的空间差异及隐含的规律。

2）直观的信息表达功能

GIS强大的地图创建功能可以根据原始数据来制作专题地图，如消防设施分布图、人口密度图等。

GIS可以方便地计算多个区域的面积、两点间的距离、建立缓冲区域，从而可以分析该地区的各项数据等，为采取进一步的措施打下基础。

3）空间型辅助决策支持

以应急指挥为例，GIS能够清楚地显示某个地区的交通状况，利用网络分析可进行最优路径的选择和快速反应决策。

如能够准确及时地定位、显示电话的位置，并可以及时地选择最佳的出动路线，从而为行动提供极大方便。

综上所述电力远程综合视频监控系统中的无人值守变电站、安防监控都需要用到电子地图软件，GIS可以作为一个统一的集成平台，各子系统都可以在这个平台上集中管理和系统联动，可以使不同安防子系统的功能得到充分发挥，同时可以实现信息共享，实现综合管理，使系统可以实现优化管理、提高工作效率、实现相关子系统有机联动，提高整个变电站的安全防范水平.

8.2.2.2.监控中心管理

系统采用开放的多级服务器构架，可以设置多个二级、三级指挥中心，通过多台中心服务器和对应的逻辑关系，进行分级监控和管理。

不受距离限制，可以部署到任何地方，便于跨区域、大范围组网。

8.2.2.3.本地/远程实时监视

可以实现以下功能：

Ø界面友好操作简单，经过管理中心服务器认证后，能自动以树形结构将浏览的前端设备和摄影头编排列出来，可以根据职能或业务或区域进行分组。

同时结合手工自由点播，可以非常直观、方便的查看权限许可的实时或非实时画面

Ø支持1、4、6、9、16画面切换监控

Ø支持对音频的实时接收，可选择静音/打开音频

Ø支持多画面轮巡，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所有的监控点进行巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同监控点的、同一监控点内不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，轮巡间隔时间可设置

Ø支持图像实时抓拍与浏览功能

Ø支持本地实时录象功能

Ø抓拍和录象路径可设置

Ø提供实时码率显示功能，显示与关闭提供开关操作

Ø云台控制（上、下、左、右），包括自动巡航，预制位、灯光/雨刷功能的支持

Ø可变镜头远近、大小、聚焦调节

Ø摄象机色度、亮度、饱和度、对比度的实时控制

8.2.2.4.本地/远程录像回放

支持本地的查询回放及远程的查询回放功能。

本地查询回放指监控终端通过本级监控中心平台查询到本中心所有有权的录像数据清单，并可以回放清单中的录像片断；远程查询回放指监控终端可以查询到所有下级监控中心平台和经授权可以访问的上级或同级监控中心平台的有权录像数据，并可以回放清单中的录像片断。

回放用户交互界面要求尽可能友好，可以直观地为用户反映所查时间段内的录像资料情况，并可以点取播放。

用户选择观看的视频为正在录制的文件时可以选择实现为用户打包然后播放。

回放支持快