基PELCO,AXS于物联网的无人值守变电站,IP高清视频综合监控平台

无人值守变电站综合监控平台主要是对变电站的设备，如电源设备：开关电源、整流器、UPS、蓄电池组、交流配电屏、直流配电屏、地线与防雷设备等；油机：智能油机或非智能油机；空调设备：专用空调与分体空调；环境量：门禁、窗禁、温湿度、烟雾、红外、水浸等；变电站图像：通过变电站监控单元可对上述全部监控对象进行可靠、准确的监控的运行状态、温度、湿度、洁净度、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统等进行实时监控并记录历史数据，同时将变电站设备的工作状态的进行实时的视频监控，实现对变电站五遥（遥测、遥信、遥控、遥调，遥视）的管理功能，使变电站监控达到无人或少人值守，为变电站高效的管理和安全运营提供有力的保证。

无人值守变电站综合监控平台能够满足“集中监控、集中维护、集中管理”的维护管理目标要求，具有实时监控设备以及预期故障发生、迅速排除故障、记录和处理相关数据、进行综合管理等多重功能，从而实现集中维护，集中管理。

 

通过平台化建设的思路，建设以数据库服务、数据安全服务等为基础服务的支撑平台，以支撑平台提供的服务为基础，建立以动力环境监测、智能视频监控为一体的综合监控联动应用平台，平台通过权限管理，为各级人员提供不同等级的监控内容，保证监控的安全性和稳定性。

 

无人值守变电站综合监控平台按功能共分三个部分：前端采集处理部分、存储传输部分、后台控制（监控中心）部分。

 

图1 功能体系架构示意图

（1）数据采集前端

采集部分处于系统最前端，属于系统底层部分。由各种图像采集处理设备、环境监测设备以及相关的其他子系统信号采集设备，前端控制设备等构成。

（2）存储和传输部分

采用稳定成熟的IT级服务器，保证了系统的稳定性。

（3）区域监控中心

监控中心是基于视频监控管理，并同时监测其他子系统数据的开放性管理软件平台。实现如下功能：

●可视化监测管理：IP高清智能视频分析系统；

●非可视化监测管理：基于物联网的环境监测系统。

 

IP高清智能视频分析系统可以有效实施变电站重要部位的全局化监视和管理，预防各种突发事件的发生。当有紧急情况发生时，自动开启录像机进行录像，并且能够通过局域网在集控监控中心对相应的监控图像自动跳到大屏显示。闭路视频监控系统是变电站安全防范系统中的一个必不可少的重要组成部分，对变电站的重要部位，重要事件及不法者进行监视、记录。可以直接掌握现场的情况和记录时间的详情，及时发现并避免可能发生的突发性事情，为变电站的安全管理提供事实依据。

 

通过中心管理服务器，用户可以管理位于前端的多台NVR（网络硬盘摄像机），实现不同子系统的视频、音频及各种数据的集中管理，其中包括门禁、消防、安保、调度，行业数据等各种子系统信息。在浏览音视频图像的同时，可将相关的行业数据叠加在视频屏幕上，保证全局监测。

 

视频监控系统采用全数字网络化视频监控系统，将模拟视频图像及控制信号通过视频编码器转化为数字信号，以IP数据包的形式在专用局域网上传输，实现分布监控，集中控制和管理的功能。

（1）前端采集

监视点主要对大门、控制楼门厅、户外场地、主变、重要断路器、控制室、继保室、通信室、电容器室、消弧线圈室、GIS室、10kV高压室等进行监视。通过通信网络通道，将被监视的目标动态图像以IP单播、组播方式传到系统主站服务器及工作站，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。

（2）传输系统

视频网络可采用电力内部的专用网络，在变电站的功能区域设置视频编码器和网络交换机，把前端的模拟视频信号转化为数字信号，接入电力的局域网。实现全数字化的视频传输方式，可以灵活的系统结构调整及扩展等功能。

（3）存储设计

为了减少网络的带宽，提高网络的利用，整个系统采用分散存储方式，在各个变电站进行本地图像存储。在集控中心实现对重要、报警区域图像备份，实现变电站的图像异地存储。

 

（1）实时视频监控功能

可自定义窗口浏览布局、可自定义图像浏览巡视组、浏览布局可共享、实现电子地图可共享、支持多种云台控制(PC键盘、模拟键盘)、支持屏幕锁定以及图像抓拍。

 

图2 实时视频监控示意图

（2）录像存储回放

支持影音同步录制、支持本地录像存储、支持远程网络录像、支持DVR存储、支持实时录像、计划录像、移动帧测录像、开关量报警录像等、支持录像计划拷贝、支持录像文件片段拼接、支持双码流录像、录像文件格式转换（可简单实现录像文件的AVI格式转换）。

（3）录像检索与回放

录像文件快照检索：用户可对任意录像文件进行时间等分切片处理，并以瞬时快照的形式直观显现，对于可疑的两个快照画面，可重新定义新的检索起止时间点，逐步缩小范围直至锁定事发时刻，经快照搜索后，24小时的录像只需不到5分钟就能准确定位事件发生时间，有效节省录像查询时间和操作人员工作量；

●录像书签管理及检索：可在录像文件的某一时间点加入文字注释标识，共享录像时，书签信息将一目了然。通过检索书签，可以快速找到录像文件中某事件的相应时间点；

●即时回放：实时浏览状态下，可立即回放前10分钟内的视频内容，在没有事先录像的情况下发生突发事件时，用户能立即回看到事发经过，并可保存该回放视频作为证据；

●精细时间条视频回放：在回放搜索应用中，可随意通过鼠标拖拽时间轴，实现不同速率的录像正放和倒放功能，操作简便直观；

●录像回放支持前进、暂停、逐帧前进、逐帧后退、快进、快退（通过逐帧前进、回放视频录像，可准确定位事件发生的瞬间影像）；

●多镜头同步回放：通过该功能，用户能够观看到不同机位多个摄像头同一时间段的录像回放，便于管理人员事后回顾事发当时不同镜头下的情景再现，有利于全局掌握；

（4）数字全景（数字全景拼接）

●通过简单操作，可将4 个摄像机画面拼接成一幅全景画面，便于用户对被监控区域的全局掌握，及时发现潜在风险。同时解决了由于单幅图像画面过小或单幅图像清晰度不够的问题；

●在大场景监控应用中，可将一组多个镜头的视频图像进行变形拼接，形成一个覆盖全范围的全景视频画面。并可实现全景镜头下的抓拍和图像操作；

●支持目标物体镜头移动跟踪；

（5）多级电子地图

●使用多级电子地图联动功能，可准确定位每个镜头并查看镜头的相关信息。电子地图与报警设备关联，当发生警情时管理者可立即掌握报警现场的情况和地理位置信息；

●新的电子地图可实现数字放大、缩小及随意移动，自动提示摄像机信息，用户双击镜头可弹出视频窗口并能随意拖动，支持镜头的报警闪烁提示；

●可视化电子地图，支持镜头视角显示；

●图形化电子地图图标（摄像头图标、下级电子地图、报警输入输出图标）地图上可自动更新设备图标，并显示连接状态；

●可共享的电子地图；

●可设置地图访问权限。

（6）图像增强

●在恶劣天气条件下（如雨、雾、沙尘或夜间等环境），对于质量不佳的图像，用鼠标任意圈选一个区域，该区域可立即显现画面增强处理效果，消除模糊，提升画面清晰度，加强画面观看质量。

●能实现高清画面数字放大，支持百万像素级IP摄像机，实现视频图像的高清化，同时支持数字放大功能。

 

图3 高清画面数字放大示意图

（7）窗口轮巡

视频轮巡包括了单窗口轮巡功能，每个单窗口最多可加入36个镜头的轮巡。配合36窗口布局显示，使单台显示器在轮巡方式下能够显示多达1296(36X36)个镜头画面。

（8）用户管理和设备管理

支持多种用户登陆管理权限、支持密码保护、拥有设备状况自检功能、 可远程配置管理设备、可远程设置云台预置位、双向语音、支持故障预警、故障弱化、用户分组管理、视频转发优先级调度、即时通信、桌面共享、云台优先级调度。

（9）报警联动功能

可自定义报警联动工作时间、报警设备输入、输出管理、 报警信息列表共享（可实现多个客户端上同时看到报警信息列表，同时可收到警情的实时处理结果，减免重复性工作，尤其适用于城市治安监控的接警中心）、电子地图联动报警、移动侦测报警、支持6种报警联动（指定时间段内，1个或多个摄像机启动报警联动录像）、客户端上报警图像弹出 / 客户端信息提示 / 客户端语音提示 / 摄像机自动转向报警预置位 / 触发报警开关量输出、报警联动Email、报警联动手机通知。

（10）基于视频内容的智能分析

智能视频分析功能，能让使用者轻松掌握多个镜头画面中任意时间段内的动态。如：运动物体的异常闯入、异常离开、逗留报警、消失出现、快速奔跑等情况。支持多种智能检索方式，移动侦测可调灵敏度（用户可自定义物体运动速度的识别灵敏度），报警联动（移动侦测触发报警联动）。

（11）虚拟数字矩阵

●数字解码主机支持一机多屏，每个屏幕支持多窗口图像浏览，降低系统成本，轻松实现多镜头浏览；

●支持数字显示器，轻松实现高清图像浏览;支持模拟监视器，显示系统平滑升级；

●通过控制中心统一管理数字解码主机的配置参数、显示模式和轮巡计划，轻松实现大屏图像切换和浏览；

●电视墙布局：根据显示器的空间位置和规格制定各种直观的大屏浏览布局，用于大规模镜头的显示及快速切换；

●电子地图导航：基于电子地图控制显示，轻松将地图上的任意镜头切换到任意屏上，特别适合控制中心双屏应用；

●键盘操作：支持镜头和屏编号，支持键盘(CCTV键盘和PC虚拟键盘)快捷操作。

（12）语音对讲功能

可以选择独立的语音对讲模块，能够使用户在同一时刻对大量视频前端进行呼叫和监听，支持用户批量设置，只需简单操作即可实现对几十、上百个前端的对讲设置。

 

基于物联网的变电站运行环境监测系统就是把感应器嵌人变电站设备中，以采集原变电站综自系统没有涉及的环境参数，并将物联网与现有的电网信息系统整合起来，实现电网生产管理与物理系统的整合。

 

从物联网技术架构上来看，物联网可分为感知层、网络层和应用层，对应的结构体系为前端设备（传感器采集层）、传输网络（数据传输层）、集控中心（数据应用及展示层）。

（1）前端采集

由各种传感器以及无线通信模块构成，SF6气体浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、蓄电池电压传感器等感知终端负责识别物体、采集信息。

（2）传输网络

由各种变电站综合数据网、互联网、无线通信网、网络管理系统等组成，负责传递和处理感知层获取的信息。

（3）集控中心

实现物联网数据分析应用，同时提供与用户进行交互的界面、操作、报警、报表系统，实现物联网的智能应用。

 

系统主要监测参数：开关柜温度、电缆接头温度、SF6气体浓度、蓄电池电压工况、机房及开关室温湿度、地下浸水量、设备局部放电量、故障溶解气体氢含量、变压器油中微水含量、氧化锌避雷器阻性电流分量。

（1）变压器综合安全监测

通过对变压器的故障溶解气体、变压器油中微水、变压器套管、变压器局部放电的连续监测，对变压器绝缘状况进行了综合的监测和诊断，实现变压器绝缘安全预警。

（2）变电站容性设备监测

反应容性设备绝缘的主要参量就是这些设备的介质损耗角以及等效电容。系统拟针对上述参量，连续不断对容性设备绝缘状况进行评估，实现容性设备绝缘性能测量与安全预警。

（3）变电站避雷器监测

系统拟采集避雷器泄漏电流的阻性分量，实时判断避雷器的绝缘裂化情况，及时预警。

（4）变电站SF6气体监测

通过对空气中SF6气体及O2的含量情况，判断有限空间内的SF6气体浓度是否满足相关标准，同时可以判定该高压设备的绝缘状况。

（5）环境监测预警

环境监测预警系统可以实时监测某些重要场所和设备的工作环境(如温度、人员非法进入、电缆沟动物、电缆沟进水、烟雾、明火、空调工作状况等)。当工作环境出现异常时，可及时显示、报警，并通过通信网络将数据上传。

（6）无线高压测温

无线高压测温系统采用先进成熟的传感技术和独特先进的无线通信技术进行高压隔离和信号传输，利用其固有的绝缘性和抗电磁场干扰性能，从根本上解决了高压开关柜内触点运行温度不易监测的难题。系统可以安装到每台高压开关柜触头和刀闸上，数据可以以无线方式传输至集中器，实现远程预警功能。

（7）电缆温度监测

电缆温度监测预警系统基于通信技术、微处理器技术，选用国外的新式传感器，采取接触式测量原理，实时监测电缆的运行温度。本系统可以通过数值、曲线、棒图、模拟图等形式显示温度的测量值及变化趋势。

（8）蓄电池电压监测

对蓄电池组的输出电压和充电电压进行实时监测，彻底解决了无人值班工作站，特别是通信机房电源消失时，因电源故障得不到及时排除，而最终造成蓄电池损坏，通信网络中断，危及工作站安全运行的安全隐患，为工作站系统的安全运行提供了有效保障。

（9）空调等其它设备

要能实现在集控中心观察变电站空调的运行状态， 并能够根据室内温度或湿度手动或自动进行远程遥控其启动或停止。可通过安装湿度和温度探测器，当温度和湿度达到临界值时，传感器报警，集控中心根据报警信息采取启动或者停止空调的操作。