工业电视监控系统设计方案

工业电视监视系统的设计原则是以监控中心来实施监视和控制，并服务于各级主要生产管理部门的多级视频图像监控网络，并辅以适当的警戒功能以实现变电站“五遥”（遥测、遥信、遥控、遥调、遥视），为变电站实现真正的无人值守创造条件。

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一、 系统概述

目前，国内电力系统在建设以遥测、遥信、遥控、遥调，“四遥”技术为基础的无人值班变电站时，由于调度无法了解现场的环境情况，无法解决现场防火 防盗、防爆、防渍等问题，很多按“无人值班”建设的变电站采用了“少人值班”模式运行。随着计算机技术、多媒体技术及通讯技术的飞速发展，图像 、声音等多媒体信号的数字化处理以及远距离传输的技术已日益成熟，“四遥”的基础上增加的第五遥－遥视，较好地解决了上述问题，对于实现变电“无人值班”具有十分重要的意义。

随着互联网技术的发展，随着各个城市宽带多媒体网的建设，采用互联网或专用广域网传输监控图像已经成为图像监控系统新的发展趋势。首先，随着用户逐渐由专线（光纤/E1/DDN/PSTN）转向专网（广域网），用户希望在一个网络平台上传输数据和图像，一方面是节省设备及传输线路投资，另一方面也便于管理。其次，网络带宽的增加、计算机性能的提高及编解码技术的发展也为网络视频传输提供了可能。因此，我公司的开发基于IP的网络视频监控系统，具有了更为广阔的应用领域。

远程图像监控系统不仅可以利用变电站现有光纤通道进行高品质的图像传输，更集成了先进的ISDN通讯方式，使得未通光纤的变电站也可以获得良好的传输图像，领略现代高科技所带来的惊异品质。远程图像监控系统所采用的数码压缩技术、编程技术、硬件设备均与世界保持同步，是无人值班变电站实现远程图像监控的最佳解决方案。

远程图像监控系统不仅可以对无人值班变电站现场操作进行有效的监视，还可以方便的集成安防功能，实现变电站多层次、立体化的安防自动化系统。

远程图像监控系统具有优越的系统功能，极高的性能价格比和可靠性，已经成功的应用于电力系统、邮电、银行、交通、海关等领域。
二、 系统设计原则与依据

1. 系统设计原则

XX发电厂工业电视监视系统的设计原则是：建立以城网110KV变电站为对象，以监控中心来实施监视和控制，并服务于各级主要生产管理部门的多级视频图像监控网络，并辅以适当的警戒功能以实现变电站“五遥”（遥测、遥信、遥控、遥调、遥视），为变电站实现真正的无人值守创造条件。在满足需要的前提下，保证系统的稳定可靠，节省投资，使系统发挥良好的经济效应。具体如下：
☆可靠性：

硬件可靠性：系统采用高性能的工业级计算机和视频采集设备，同时配置专用的硬件加密，保证硬件的全天候不间断运行。

软件可靠性：监控系统操作系统采用 Windows 2000，具有良好的稳定性。监控图像上通过软件叠加时间和地点防止非法篡改录像资料。

供电可靠性：图像监控设备由UPS供电，在市电电压波动的情况下仍能够提供稳定的交流电压。

用户管理：用户等级管理和密码管理相结合，不同的操作人员具有不同的权限，禁止越权操作。用户操作有记录，系统过滤用户的错误操作。

系统自检测与自恢复：前端系统可以启动自运行，无需现场人员维护。系统通过多种方式（软件加密／硬件加密／远程定时自动检测）监视所有工作站和编码站的运行，并在发生故障时及时报警与恢复，保证系统全天候不间断运行。守护进程自动监视图像编码站的运行状态并在故障时自动恢复。用户也可以在监控中心通过图像工作站重新启动图像编码站，或者通过远程控制软件进行远程维护。系统故障可以按照“变电站单个摄像机”／“单个变电站”／“单个监控中心”三级进行屏蔽，局部故障不会影响整个系统的运行。视频监视系统的故障不会影响变电站的正常运行。

☆先进性：

先进的视频压缩格式：采用H.264格式压缩视频流。在保证图像质量的前提下，带宽占用大大减小。在图像帧格式352×288,色彩24位彩色,帧速率25帧/秒下,占用带宽平均为400kbps，在图像帧格式768×576,色彩24位彩色,帧速率25帧/秒下,占用带宽平均为1200kbps。图像延时小于0.5秒。

☆灵活性：

可调节图像质量与带宽占用：由于采用了软件编解码，因此图像质量（帧数、分辨率、图像质量）可以调节以适应用户的需求。

灵活的网络拓扑方式：整个系统建立在IP广域网上，因此具有非常灵活的拓扑方式。只要有足够的带宽和适当之授权，任何一个节点上的用户可以通过安装客户端软件或WEB浏览器查看任何一个变电站的实时图像。n
☆可扩展性：

灵活的组网方式，方便被监控变电站的增加。

几个视频监控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统。

可以方便的嵌入其它系统中。
三、 电力系统需求分析

1. 要点

变电站图像监控的功能具体来说，体现在以下方面：

通过图像监控、安防（防盗、防劫）系统、消防系统，保护无人值班或少人值班变电站人员和设备的安全；

通过图像监控结合远程和本地人员操作经验的优势，避免误操作；

通过图像监控、灯光控制、环境监控（如：分合闸状态，电压、电流、频率等）监视现场设备的运行状况，起到预警和保护的作用；

配合其它系统的工作。

图像监控系统可以完成以上全部功能，可以做到完成图像监控的同时，做到手动或自动控制输出。
2. 用户需求规范
（1）监控对象

•变电站厂区内环境。

•主变压器外观、油位及中性点接地刀的状态。

•变电站内的户外断路器、隔离开关和接地刀闸的分合状态。

•对变电站内各主要设备的监视（包括大门、围墙、控制室、继保室、载波室、高压室、电容器室、电抗器室、低压交流室等）。

•出入口和围墙的电子防护。
（2）系统功能

•音视频的远程传输功能

监控系统具有在局域网或广域网中实现音视频通信，占用不大于1.5Mbps带宽进行双向压缩数据的传输，带宽可调。

•监视和录像功能

利用安装在监视目标区域的摄像机对生产设备和环境进行监控和录像。通过E1通道，将被监视目标的动态图像传输到监控中心，监控中心可将控制信号发送到设在变电站的监控主机，实现各种控制。

监控中心或变电站运行维护人员通过多媒体计算机、专业监视器对变电站监视范围的目标区域中设备或现场进行监视，同时在多媒体计算机上完成对变电站摄像机的控制（左右、上下、远近景、调焦），画面切换的控制和录像控制。

监控中心可通过系统的浏览功能查看监控中心或远程变电站的录像或图片。

•报警功能

报警类别：消防报警、防盗报警、生产事故报警等。

当发生报警时，变电站监控主机能自动进行存盘录像，同时传送报警信息和相关图像，并自动在地理区域图上或相关的表格进行提示，显示报警的内容和具体位置。

当发生报警时，能联动相关设备，如启动照明灯光、警笛等。

能与消防报警主机及站内监控系统接口，并联动相应报警目标的图像监视。（包括火警、保护动作、操作、设备状态变化等）。

当发生报警时，能把报警信息发送到指定的移动电话上。

•控制功能

被授权的网上任一操作人员能对任一摄像点进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整，进行云台的预置和控制。

应保证控制唯一性，当某个操作人员对设备进行控制时，其它同级操作人员则不能控制。
（3）技术要求

产品质量符合国家有关标准。

可靠性要求

图像监控系统的采用不应影响被监控设备的正常运行。

图像监控系统的局部故障不应影响整个监控系统的正常工作。

监控系统应具有较强的抗干扰功能。

可扩充性

图像监控系统的软、硬件应采用模块化结构，便于图像监控系统的扩容和升级。

为适应将来整个电网系统多级监控需求，图像监控系统应具有灵活的多级组网功能。

实时性：从告警发生到有人值守的调度中心接到信息的时间不超过500ms。

视频信号制式：符合国家标准视频制式。

电源：不间断电源，以满足实际需求。

硬件：抗干扰、抗雷击，能长时间稳定工作。l

软件：操作简单、模块化结构，能应用于WINDOWS等操作系统。l
四、 系统设计方案

1. 系统总体结构

xx电力公司变电站遥视系统由10个监控中心、78个变电站远程站端构成，变电站与监控中心由E1方式连接，平均每个监控中心监控约7～8个变电站，监控中心网络由100兆以太网组成。

2. 系统组成说明

☆监控中心：l

网络监控中心设备由DDS中心服务器，DDS电子地图/报警主机/数字矩阵主机（如需要可接电视墙），DDS视频工作站，打印机、网络设备组成。 

（1） 中心服务器由一台工控机安装DDS NVMS软件构成。它是整个分布式网络视频集中监控管理系统的核心，通过中心服务器可以对系统中各变电站的PC式硬盘录像机，网络监控中心视频工作站等进行配置，包括IP地址的设置，用户权限的设置，解码器的设置，连接通道的设置，画面质量的调节，手动录像和自动录像的设置等。通过中心服务器可以随时根据需要添加，删除，修改前端主控设备的设置参数。

（2） 电子地图/报警主机/数字矩阵主机是DDS分布式网络视频集中监控管理系统中的重要组成部分，结合电子地图，能够准确的将监控点报警信息反映在地图上。另外，它可实现1-24路视频信号的电视墙接入，通过软件功能，直接进行多种视频切换。

（3） 视频工作站主要连接网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备，视频工作站将网络视频服务器所传输的音视频信号和报警信号进行存储，并可根据需要对硬盘录像机的视频录像进行备分。同时，为用户提供所有远程视频图像的显示、录像和云台控制，也作为其他网络客户端的视频源， 负责音、视频图像转发。

（4） “E1／10BaseT转换器”的功能是一个以太网网桥。通过“E1／10BaseT转换器”将监控中心的以太网扩展到所辖的各个110KV变电站。整个视频监控系统建立在一个局域网中。

（5） 监控系统局域网采用以太网交换机，可以避免不同变电站的数据流互相干扰。

（6） 路由器：负责将视频监控系统网络连接到电力公司的IP网络中，其中，路由器的以太网端口将监控中心连接到地市电力公司的IP网络中，使电力公司的主要生产部门可以直接查看变电站的实时视频的存储视频。如果地市电力公司的IP网络和上级电力公司相连，可以利用该IP网络向上级监控中心传输图像，也可以利用路由器的广域网端口（E1）直接与上级监控中心相连。全省10个监控中心，78个城网变电站组成一个IP广域网，各个地市视频监控系统组成一个省级监控系统，实现无缝连接。

☆远程站端：l

由DDS-6000S硬盘录像机、摄像机、电子围栏、门禁、报警输入联动装置、网络设备组成。

DDS-6000S硬盘录像机负责视频实时监视、录像、云台控制、报警信号（红外／门磁）的采集以及网络图像传输等工作。

报警输入联动装置、解码器等都通过现场的RS485总线接入当地DDS-6000S硬盘录像机，软件完成编码，达到相应的控制功能。

☆供电电源l

系统所有装置均通过自带的UPS供电，提供断电后的供电，采用防浪涌技术以隔绝外部电源的干扰。

☆系统抗干扰设计l

本系统的干扰源主要有来自内外的电磁干扰、系统电源干扰、雷击干扰。

采用直流电机的快速球型摄像机、合理布线，避免视频线与交流电源线并行，解决了来自内部的电磁干扰。

当地设备（DDS-6000S硬盘录像机、报警盒、网桥等）放置于接地良好的机柜内，屏蔽了变电站内部的电磁干扰。

采用防浪涌不间断电源，解决了外部电源的电源干扰，同时采用防浪涌辅助通信接口，解决了来自通信线路的雷击干扰。

视频输入端、报警输出入端、通信装置、485总线控制器均带有防雷和过压保护器件进行防雷击保护。