分析变电站中智能监控视频的实用

一、 系统简介

电是国家能源的核心，而变电站是电力输送控制的核心环节。变电站电压等级越高，供电范围越大，地位也越重要。变电站所发生的任何闪失，都会给整个电网带来巨大的压力。随着我国电力事业的不断发展，变电站的安全防范已成为电力部门越来越重视和关心的问题，如何在第一时间对可能或已经发生的异常现象做出及时处理并保存现场的图像资料，为分析事故原因提供第一手的资料，是变电站对安防系统提出的新要求。在现实应用中，变电站面积大，防范区域分布面广，配套设施多样，传统闭路电视监控系统整个变电站安防状态的监视、信息手段之一，需要做到和其他传感器全天候24 x 7保护区域，降低安保人员使用监控器监控，提高报警准确率，缩短从报警确认到反应所需要的时间。但是，对于关键基础设施的安全防范，传统方法通常缺少真正的保护，经常依赖与安保人员或者警卫监视多个摄像机或者其他传感器。典型结果是造成安全环境完全依赖在人的注意力上。 随着时间的过去，这个注意力严重下降，造成并没有使用一个安全系统，或者这个安全系统被忽略了，因此这个基础设施变成高度脆弱，不安全。

而智能视频监控系统可以通过图像分析及报警管理软件，采集并分析各区域的前端控制器上传来的报警及图像视频信号，由应急指挥中心的系统管理平台实现对周界系统进行管理，边界设置、防护等级划分，监视所有的周界摄像机，配置显示设备和其他辅助设备，同时具备检测终端设备故障的功能。通过此管理平台，当出现报警信息时，在电子地图上显示报警的位置，显示破坏者的数量，行进轨迹等。当发生有人试图翻越进入或可疑车辆靠近时，探测器能和视频图像分析系统立即发出报警信号，相应的摄像机图像传输到图形监控工作站上进行监视、处理，同时发出声光报警信号，提示值班人员进行接、出警，有效的避免了传统方法过度依赖人力的弊端，真正达到“技防”的效果。

二、需求分析

变电站遥视系统的功能，主要体现在以下几个方面：

通过图像监控、安防系统，保护无人值守变电站设备的安全。

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。

配合其他系统（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。

主变压器外观及中性接地刀。

对变电站（所）的户外断路器、隔离开关以及接地刀闸等地合分状态进行监控。

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）。

三、系统组成

前端由摄像机，智能开关量，模拟量等系统接入嵌入式视频编码器，经过视频服务转换成数字信号，变电站一般能提供一个E1链路。

变电站遥视系统采用计算机的网络传输，可通过铺设的网络将数字视频信号传输到监控中心，真正做到了多网并一网。另外，信号传输采用了标准的TCP/IP网络协议，使远程监控变成了可能。

下面介绍整个系统组成：

前端监控现场根据变电站具体情况安装相应数量的摄像机，以及相应的报警器（比如红外报警器、烟雾报警器等），把摄像机视频线缆、控制线缆等都连接到网络视频服务器上，根据网络视频服务器的不同，每个视频服务器可以连接1-16个摄像机。网络视频服务器有网络接口，可以直接连接到交换机上，把图像及相关数据传送到网络上。假如变电站有相关温湿度、电压电流等部分模拟量需要监控，可以配置IP数据模块（内置RJ45网络口，直接连接网络）和相应的温湿度传感器和电量传感器，可以把相关数据传输到监控中心。

在电业局调度监控中心配置一台中心监控服务器，安装变电站遥视系统中心服务器管理软件，负责管理前端所有摄像机，所有视频服务器，同时管理后端所有上网监控用户。领导及相关值班人员只需要用IE浏览器访问中心监控服务器，获得授权后即可监控前端摄像机以及获取相关数据。

还可以在调度中心配置电视墙服务器，根据视频输出路数不同配置不同数量的电视墙解码卡，直接解码输出模拟视频信号，送到电视墙显示出来，可以通过电视墙软件任意进行图像的切换显示。

根据组网方式分为变电站监控现场、传输网络和调度监控中心三个主要部分，下面分别加以介绍。

变电站监控现场

变电站现场监控设备主要由视频服务器、摄象机（防护罩、摄象机、镜头、支架）、报警器、网桥、网络交换机、数据模块、稳压电源（可选）等主要设备组成。主要完成图像的采集、编码和传输、摄象机的控制和报警数据的输入/输出工作。

在变电站室外场区根据具体情况安装一个到数个室外可控球型摄像机（可控摄像机需要配置相应的云台镜头解码器），室外球型摄像机保护性好，可以有效的防雨除霜，而且可以可带加热器和风扇，自动加热、自动排风，云台可以上下左右的转动，并且镜头可以拉远、拉近，可以大范围地监控场区，并且可以监控主变压器、大门等地。一般安装在房屋的高处或电线杆的适当地方。

在主控室可以采用带变焦的室内可控摄像机，可以大范围的扫描主控室的情况，而且可以对主控室的仪表盘等进行特写，可以比较清楚地看到仪表盘上的读数。

在高压室等其他设备间，可以安装相应个数的固定摄像机，对重点部位进行观察。

对重点部位可以安装相应的报警器，包括在设备间室内安装烟雾探测器、温湿度传感器，在设备间或主控室门口和窗边安装红外双鉴探测器、门磁开关等。

在变电站四周考虑防盗的需要，可以考虑配置相应的红外对射探测器，一旦有人翻越围墙，阻断红外线传输，报警器就报警，同时视频服务器可以自动录像，假如联动摄像机，可以自动转动摄像机对准报警处。

考虑到设备供电的安全性，可以给监控设备配置稳压电源或UPS不间断电源，可以考虑配置相应的视频线控制线防雷器。

前端摄像机的视频信号通过嵌入式网络视频服务器压缩成数字信号，结合其他数据信号统一打成IP数据包，通过视频服务器的RJ-45以太网口直接送到变电站的交换机上，交换机再连接2M以太网桥转换成2M E1专线信号传输到监控中心去。

通讯网络

目前，变电站视频数据传输到监控调度中心主要有以下两种传输方式：

1、以太网传输方式

各变电站到监控中心的信道直接为以太网接口，光纤或微波传输设备直接提供以太网接口，各变电站的图像数据信号经过各级交换机、路由器上传至监控中心。

2、2M-以太网传输方式

各变电站到监控中心的信道为2M专线，通讯设备仅提供2M接口，变电站的图像数据信号需要通过2M以太网桥转化为2M接口，上传到监控中心相应的2M以太网桥转化为网络信号，进入监控中心的网络。实际上相当于用2M以太网桥通过2M专线组网。

调度监控中心

在电业局调度监控中心，主要由中心监控管理服务器、电视墙服务器、监控客户终端等组成。主要完成现场图像接收，用户登录管理，优先权的分配，控制信号的协调，图像的实时监控，录象的存储、检索、回放、备份、恢复、电视墙的显示切换等。

在电业局中心机房放置一台高性能的服务器，安装变电站遥视系统中心服务器管理软件，中心服务器管理前端所有的摄像机、视频服务器、报警器等，管理后端所有的监控客户机。

在值班室安装一到数台监控客户机，IE用浏览器即可监控观看，同时可以安装配置多画面显示的电视墙，配合电视墙服务器，可以把前端摄像机的信号解码出来，送到电视墙上显示，利用“守望者”电视墙软件的强大功能，任意切换显示前端摄像机图像。

系统不但能够在值班室观看，而且授权用户可以非常方便地在自己的办公微机上用IE浏览器即可观看。领导在自己办公室可以非常方便地观看，无需复杂的软硬件安装。

四、系统功能

服务器模块管理

中心服务器软件采用了一系列有效手段保证服务器稳定运行。

首先，管理软件采用Windows

service方式后台运行，极大地提高了服务器软件的工作稳定性。其次各功能采用模块化结构，各模块相对独立，因此一个模块出现异常不会影响到其他模块的正常运行。各模块由service管理，能够设定手动启动或开机时自动启动。

用户身份认证功能

系统采用严格的操作密码保护机制。

用户权限管理

系统提供了强大的用户权限管理功能，其中包括用户默认权限和用户特定权限。

视频设备管理

系统提供视频服务器IP地址设置、端口号、镜头命名、云镜控制协议和RS-485设备地址设置等功能。

镜头分组

综合智能网络监控系统具有强大的分组功能，支持在服务器上将摄像机根据监控编成不同的预定义工作组。

报警和联动功能

系统的报警可以来自视频服务器的视频丢失、移动侦测或者报警输入，也可以来自其它数据采集设备。用户可根据报警的工作属性任意设定报警启动和关闭的时间。

中心录像功能

系统支持中心分布式录像功能，可以设定录像服务器IP地址、磁盘报警和循环覆写的磁盘余量、报警录像保存时间等。

电子地图功能

系统提供带监控地图和数据地图编辑功能的地图引擎。用户可将各监控点的镜头分布情况绘制成监控地图，点击相应镜头图标自动切换到当前摄像机位置，便于用户方便、直观的了解摄像机的分布情况。

系统数据查询

管理员用户可以按照时间段查询报警情况，并提供打印功能。

五、变电站智能视频监控系统带来的效果

系统实施后可智能的通过对目标物的高度、宽度、速度以及其他特征的分析来区分目标物。可以精准的识别并追踪目标物，为保安人员提供目标物的具体位置、坐标和行进方向。可以区分人、车辆、自行车（摩托车），并尽可能以模拟图标可以在的地图上根据现场实时情况进行实时同步移动，并显示出轨迹，实时的反映整个现场的实际情况。

系统在侦测目标物时应能够避免各种室外环境因素干扰（例如云的阴影，浓雾、大雨等恶劣天气，摄像机晃动和视频干扰讯号），同时也可有效地排除由小动物或飞鸟所造成的干扰性警报，系统在提供本地监控的同时也能通过计算机网络将视频及报警系统上传至远程的控制中心。

可以在系统所包含的摄像机所覆盖的任意区域任意的设置虚拟围界，这道保护屏障可以跨越围围墙，当出现任何非法活动时，每一个入侵者都会被显示在显示器上。一旦他们试图穿越防区，将要达到物理围栏 ，系统通过声音报警和实时的视频提示控制中心。系统可自动切换PTZ摄像机到报警区域，并可实时跟踪目标物，直至目标物移动出监视区域，同时在夜间联动室外照明。 值班的警卫也可以通过PTZ摄像机手动搜寻现场的场景，判断现场将受侵害情况，派遣现场保安人员增援。系统能够自动发出警报。报警时的录像（含非法入侵物体的运动轨迹）也实时存入设备，便于随时调用。