智能变电站视频监控系统优化设计分析

黄铮

摘 要：智能变电站视频监控系统是一种较新的安全管理系统，包含了通讯技术、计算机技术和网络技术等一系列的先进技术。根据智能变电站安全监控的需求，详细分析了智能变电站视频监控系统的设计，并提出了传输通道和系统安全的要求。

关键词：智能变电站；视频监控系统；优化设计；硬件模块

中图分类号：TM63；TM76 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0145-02

1 视频监控系统的设计原则

视频监控系统是将在变电站内各监视目标区域里的环境数据、报警信息和摄像机图像集中到变电站视频监控主机中监视的。同时，视频监控主机通过通信网络，将数据输送至集控站视频监控中心和调度中心，工作人员通过监控中心的视频监控工作站监视目标区域。因此，智能变电站监控系统应具备先进性、成熟性、可靠性、安全性和兼容性。

2 视频监控系统中的关键技术

视频监控系统包括摄像、传输、存储、显示和控制等部分，涉及到电子、光学和机械学等相关学科。视频监控系统由前端设备、后端设备等硬件模块组成，其中包括以下2种关键技术。

2.1 数字视频图像编码

图像编码技术的迅速发展使视频监控系统得以出现和发展。因此，数字视频图像编码是数字视频监控系统的重要基础。目前，常用的压缩编码方法可分成2类：①无损压缩法。该方法也称“冗余压缩法”或“熵编码法”，分为哈夫曼编码、游程编码和算术编码等。②有损压缩法。该方法也称“熵压缩法”，分为预测编码、变换编码和直接映射等。

2.2 视频图像传输

视频监控系统前端设备与中心端设备通过传输系统建立联系。一方面，该系统可将前端摄像机、监听头、报警探测器或数据传感器捕获的视音频信号、各种探测数据传至中心监控端；另一方面，该系统可将中心监控端的各种控制指令传至前端设备的多功能解码器。因此，传输系统是双方向的。最新的传输概念是借用已有的通信传输线路或借助计算机网络技术传输视频监控信号的。在此情况下，往往要用到专用的信号格式转换、传输或接入设备。在变电站遥视系统中，因传输距离较远，通信设备常采用以太网、ISDN或DDN等形式，传输媒介常采用光纤、微波、E1专线或电话线等形式。

3 系统的功能模块分析

3.1 监控中心系统的结构和功能

该系统利用安装在前端的摄像机将被监视目标的图像传输至视频监控主机，同时，通过视频监控主机可控制前端设备。变电运行人员通过安装在主控室的视频监控客户端机全面、系统地监视目标区域内的设备。具体的结构和功能有以下4方面：①视频监控主机应能对所有的接入视频信号进行24 h本地录像，硬盘录像的保存时间≥30 d。各个显示画面上应显示站名、设备或地点名称、时间和日期等文字，且允许同时浏览、监控现场图像的视频监控客户机不少于5台。②该系统应具备对前端监视的静止图像变化分析、物体移动侦测功能，可自动检测监控图像框内物体的明显移动，并在其动作超出限定范围后触发报警。③根据变电站设备的特点制订相应的巡检表。监控人员在日常巡检工作中，按照操作要求巡检监控即可。如果1台摄像机需要监视多个目标点，带预置功能的一体化摄像机则是一种很好的选择。这是因为它能预置多个监视位置的云台和镜头参数，方便、快速地转到相应的预置点，并自动调整好焦距和图像清晰度。④该系统可配备金属热感探测器或专用的红外测温装置，从而实现自动超温检测和报警功能。室内的温湿度监测应由温湿度探测器完成，并按照安全要求设定温湿度安全警戒数值。监控子站应包括图像编码器、摄像机、主控室、1#主变、2#主变、一次设备区、配电室和红外温度测量系统。监控中心系统的结构如图1所示。

通过结合视频监视系统与红外测温系统，可在线监测电力设备的温度和图像，采集电力设备的温度信息。此外，建立数据库可预测电力设备可能发生的故障。

3.2 操作管理分析

3.2.1 录像管理

该系统具有手动控制录像、计划录像、移动侦测录像和报警联动录像的功能，且录像时间可根据需求确定。录像资料可自动管理，无需人工干预。在硬盘录满后，系统会自动删除最旧的录像资料，从而达到循环使用硬盘空间的目的。在录像资料回放方面，可根据需要分别按摄像时间、告警提示等要求检索和调看。

3.2.2 报警事件管理

当触发报警时，该系统会启动报警联动，监视画面会自动切换至报警点的摄像镜头。任何报警历史记录、数据统计均能保存6个月以上，且可随时调看。

3.2.3 操作权限管理

在该系统中，可设置监控客户机的用户权限和级别。监控客户端机通过客户端软件实现用户登录，可接收、显示变电站现场的图像，并实时遥控前端图像设备。MIS网内用户安装客户端软件后，可查看前端监视图像，也可利用WEB浏览器查看前端图像监视信号，但只有授权后，才能获得远方控制的权限。

3.2.4 摄像机和云台控制

在该系统中，可遥控前端云台向上、下、左、右转动，可遥控摄像头远、近变焦；可遥控开启站端室内照明设施，且具有人工控制和自动延时关闭等方式供选择；可设置前端云台自动巡检功能；可进行单画面/多画面的自定义分组循环轮巡监视；可利用列表方式调看变电站前端摄像机的画面；可利用电子地图调看变电站前端摄像机的画面；可利用巡检表和电子地图直接查看快球摄像机的预置位画面，从而实现视频图像预置点的“即点即现”功能。

3.3 警视联动功能分析

当触发报警（火灾、非法入侵等）时，该系统会自动联动现场照明灯光、警笛等相关设备，有预置功能的摄像机会自动转至预置点，自动触发厂区相关现场的录像机录像。报警信息可通过厂区现场的设备，经E1信道上传至调度监控中心处理，也可通过调度监控中心传至巡检班分控中心和保安监控中心处理，还可将报警信息在MIS系统局域网（LAN）上广播，局域网上的局长分控台、总工分控台等分控台通过相应的网络版MIS系统软件可共享此报警，并按照不同的权限和优先级别处理。

4 系统的安全设计要求

为了确保变电站的安全运行，应从以下5个方面提高系统和数据的安全性。

4.1 安全管理

变电站图像监控系统本身具有安全配置管理功能，当操作人员增加、删除系统中被监控的对象或调整系统参数时，用户均可通过应用界面改变系统配置文件完成相应的系统配置。

4.2 防病毒入侵

在变电站图像监控系统运行的过程中，它会与外界交换数据信息，在交换过程中有可能将计算机病毒带入，进而对系统造成损害。因此，一方面，应尽量减少非法数据信息交换的次数；另一方面，应为系统安装杀毒软件。

4.3 安装防火墙

为了进一步加强系统的安全性，变电站图像监控系统应接入防火墙设备，以减少来自系统外部的网络入侵。

4.4 物理隔离

对于变电站图像监控系统信息数据的安全工作，除了应在系统操作流程中严格控制外，还应采取物理隔离，单独保存数据信息，从而提高系统的安全性。

4.5 应用看门狗技术

为了增强系统的安全性，应采用看门狗技术。可将看门狗与系统复位相连，并在变电站图像监控系统正常运行时，定时向看门狗发送信息。如果看门狗能够收到信息，则机器不会重新启动；如果看门狗没有收到信息，则机器会立即重新启动。这样能防止出现系统死机、非法关机等威胁到系统安全的事件发生。

5 结束语

综上所述，视频监控系统在电力系统中是必不可少的。该系统使变电站的运行现场可视化，很好地补充了“四遥”，同时，也保证了无人值守时的安全性和可靠性，为电网的安全、稳定运行提供了良好的保证。

参考文献

[1]张克新.新一代远程网络视频监控系统的设计与实现[J].微计算机信息，2010（24）.

[2]汪哲民，张帆.变电站层嵌入式以太网实时性能分析与仿真[J].微计算机信息，2010（32）.

〔编辑：张思楠〕endprint

摘 要：智能变电站视频监控系统是一种较新的安全管理系统，包含了通讯技术、计算机技术和网络技术等一系列的先进技术。根据智能变电站安全监控的需求，详细分析了智能变电站视频监控系统的设计，并提出了传输通道和系统安全的要求。

关键词：智能变电站；视频监控系统；优化设计；硬件模块

中图分类号：TM63；TM76 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0145-02

1 视频监控系统的设计原则

视频监控系统是将在变电站内各监视目标区域里的环境数据、报警信息和摄像机图像集中到变电站视频监控主机中监视的。同时，视频监控主机通过通信网络，将数据输送至集控站视频监控中心和调度中心，工作人员通过监控中心的视频监控工作站监视目标区域。因此，智能变电站监控系统应具备先进性、成熟性、可靠性、安全性和兼容性。

2 视频监控系统中的关键技术

视频监控系统包括摄像、传输、存储、显示和控制等部分，涉及到电子、光学和机械学等相关学科。视频监控系统由前端设备、后端设备等硬件模块组成，其中包括以下2种关键技术。

2.1 数字视频图像编码

图像编码技术的迅速发展使视频监控系统得以出现和发展。因此，数字视频图像编码是数字视频监控系统的重要基础。目前，常用的压缩编码方法可分成2类：①无损压缩法。该方法也称“冗余压缩法”或“熵编码法”，分为哈夫曼编码、游程编码和算术编码等。②有损压缩法。该方法也称“熵压缩法”，分为预测编码、变换编码和直接映射等。

2.2 视频图像传输

视频监控系统前端设备与中心端设备通过传输系统建立联系。一方面，该系统可将前端摄像机、监听头、报警探测器或数据传感器捕获的视音频信号、各种探测数据传至中心监控端；另一方面，该系统可将中心监控端的各种控制指令传至前端设备的多功能解码器。因此，传输系统是双方向的。最新的传输概念是借用已有的通信传输线路或借助计算机网络技术传输视频监控信号的。在此情况下，往往要用到专用的信号格式转换、传输或接入设备。在变电站遥视系统中，因传输距离较远，通信设备常采用以太网、ISDN或DDN等形式，传输媒介常采用光纤、微波、E1专线或电话线等形式。

3 系统的功能模块分析

3.1 监控中心系统的结构和功能

该系统利用安装在前端的摄像机将被监视目标的图像传输至视频监控主机，同时，通过视频监控主机可控制前端设备。变电运行人员通过安装在主控室的视频监控客户端机全面、系统地监视目标区域内的设备。具体的结构和功能有以下4方面：①视频监控主机应能对所有的接入视频信号进行24 h本地录像，硬盘录像的保存时间≥30 d。各个显示画面上应显示站名、设备或地点名称、时间和日期等文字，且允许同时浏览、监控现场图像的视频监控客户机不少于5台。②该系统应具备对前端监视的静止图像变化分析、物体移动侦测功能，可自动检测监控图像框内物体的明显移动，并在其动作超出限定范围后触发报警。③根据变电站设备的特点制订相应的巡检表。监控人员在日常巡检工作中，按照操作要求巡检监控即可。如果1台摄像机需要监视多个目标点，带预置功能的一体化摄像机则是一种很好的选择。这是因为它能预置多个监视位置的云台和镜头参数，方便、快速地转到相应的预置点，并自动调整好焦距和图像清晰度。④该系统可配备金属热感探测器或专用的红外测温装置，从而实现自动超温检测和报警功能。室内的温湿度监测应由温湿度探测器完成，并按照安全要求设定温湿度安全警戒数值。监控子站应包括图像编码器、摄像机、主控室、1#主变、2#主变、一次设备区、配电室和红外温度测量系统。监控中心系统的结构如图1所示。

通过结合视频监视系统与红外测温系统，可在线监测电力设备的温度和图像，采集电力设备的温度信息。此外，建立数据库可预测电力设备可能发生的故障。

3.2 操作管理分析

3.2.1 录像管理

该系统具有手动控制录像、计划录像、移动侦测录像和报警联动录像的功能，且录像时间可根据需求确定。录像资料可自动管理，无需人工干预。在硬盘录满后，系统会自动删除最旧的录像资料，从而达到循环使用硬盘空间的目的。在录像资料回放方面，可根据需要分别按摄像时间、告警提示等要求检索和调看。

3.2.2 报警事件管理

当触发报警时，该系统会启动报警联动，监视画面会自动切换至报警点的摄像镜头。任何报警历史记录、数据统计均能保存6个月以上，且可随时调看。

3.2.3 操作权限管理

在该系统中，可设置监控客户机的用户权限和级别。监控客户端机通过客户端软件实现用户登录，可接收、显示变电站现场的图像，并实时遥控前端图像设备。MIS网内用户安装客户端软件后，可查看前端监视图像，也可利用WEB浏览器查看前端图像监视信号，但只有授权后，才能获得远方控制的权限。

3.2.4 摄像机和云台控制

在该系统中，可遥控前端云台向上、下、左、右转动，可遥控摄像头远、近变焦；可遥控开启站端室内照明设施，且具有人工控制和自动延时关闭等方式供选择；可设置前端云台自动巡检功能；可进行单画面/多画面的自定义分组循环轮巡监视；可利用列表方式调看变电站前端摄像机的画面；可利用电子地图调看变电站前端摄像机的画面；可利用巡检表和电子地图直接查看快球摄像机的预置位画面，从而实现视频图像预置点的“即点即现”功能。

3.3 警视联动功能分析

当触发报警（火灾、非法入侵等）时，该系统会自动联动现场照明灯光、警笛等相关设备，有预置功能的摄像机会自动转至预置点，自动触发厂区相关现场的录像机录像。报警信息可通过厂区现场的设备，经E1信道上传至调度监控中心处理，也可通过调度监控中心传至巡检班分控中心和保安监控中心处理，还可将报警信息在MIS系统局域网（LAN）上广播，局域网上的局长分控台、总工分控台等分控台通过相应的网络版MIS系统软件可共享此报警，并按照不同的权限和优先级别处理。

4 系统的安全设计要求

为了确保变电站的安全运行，应从以下5个方面提高系统和数据的安全性。

4.1 安全管理

变电站图像监控系统本身具有安全配置管理功能，当操作人员增加、删除系统中被监控的对象或调整系统参数时，用户均可通过应用界面改变系统配置文件完成相应的系统配置。

4.2 防病毒入侵

在变电站图像监控系统运行的过程中，它会与外界交换数据信息，在交换过程中有可能将计算机病毒带入，进而对系统造成损害。因此，一方面，应尽量减少非法数据信息交换的次数；另一方面，应为系统安装杀毒软件。

4.3 安装防火墙

为了进一步加强系统的安全性，变电站图像监控系统应接入防火墙设备，以减少来自系统外部的网络入侵。

4.4 物理隔离

对于变电站图像监控系统信息数据的安全工作，除了应在系统操作流程中严格控制外，还应采取物理隔离，单独保存数据信息，从而提高系统的安全性。

4.5 应用看门狗技术

为了增强系统的安全性，应采用看门狗技术。可将看门狗与系统复位相连，并在变电站图像监控系统正常运行时，定时向看门狗发送信息。如果看门狗能够收到信息，则机器不会重新启动；如果看门狗没有收到信息，则机器会立即重新启动。这样能防止出现系统死机、非法关机等威胁到系统安全的事件发生。

5 结束语

综上所述，视频监控系统在电力系统中是必不可少的。该系统使变电站的运行现场可视化，很好地补充了“四遥”，同时，也保证了无人值守时的安全性和可靠性，为电网的安全、稳定运行提供了良好的保证。

参考文献

[1]张克新.新一代远程网络视频监控系统的设计与实现[J].微计算机信息，2010（24）.

[2]汪哲民，张帆.变电站层嵌入式以太网实时性能分析与仿真[J].微计算机信息，2010（32）.

〔编辑：张思楠〕endprint

摘 要：智能变电站视频监控系统是一种较新的安全管理系统，包含了通讯技术、计算机技术和网络技术等一系列的先进技术。根据智能变电站安全监控的需求，详细分析了智能变电站视频监控系统的设计，并提出了传输通道和系统安全的要求。

关键词：智能变电站；视频监控系统；优化设计；硬件模块

中图分类号：TM63；TM76 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0145-02

1 视频监控系统的设计原则

视频监控系统是将在变电站内各监视目标区域里的环境数据、报警信息和摄像机图像集中到变电站视频监控主机中监视的。同时，视频监控主机通过通信网络，将数据输送至集控站视频监控中心和调度中心，工作人员通过监控中心的视频监控工作站监视目标区域。因此，智能变电站监控系统应具备先进性、成熟性、可靠性、安全性和兼容性。

2 视频监控系统中的关键技术

视频监控系统包括摄像、传输、存储、显示和控制等部分，涉及到电子、光学和机械学等相关学科。视频监控系统由前端设备、后端设备等硬件模块组成，其中包括以下2种关键技术。

2.1 数字视频图像编码

图像编码技术的迅速发展使视频监控系统得以出现和发展。因此，数字视频图像编码是数字视频监控系统的重要基础。目前，常用的压缩编码方法可分成2类：①无损压缩法。该方法也称“冗余压缩法”或“熵编码法”，分为哈夫曼编码、游程编码和算术编码等。②有损压缩法。该方法也称“熵压缩法”，分为预测编码、变换编码和直接映射等。

2.2 视频图像传输

视频监控系统前端设备与中心端设备通过传输系统建立联系。一方面，该系统可将前端摄像机、监听头、报警探测器或数据传感器捕获的视音频信号、各种探测数据传至中心监控端；另一方面，该系统可将中心监控端的各种控制指令传至前端设备的多功能解码器。因此，传输系统是双方向的。最新的传输概念是借用已有的通信传输线路或借助计算机网络技术传输视频监控信号的。在此情况下，往往要用到专用的信号格式转换、传输或接入设备。在变电站遥视系统中，因传输距离较远，通信设备常采用以太网、ISDN或DDN等形式，传输媒介常采用光纤、微波、E1专线或电话线等形式。

3 系统的功能模块分析

3.1 监控中心系统的结构和功能

该系统利用安装在前端的摄像机将被监视目标的图像传输至视频监控主机，同时，通过视频监控主机可控制前端设备。变电运行人员通过安装在主控室的视频监控客户端机全面、系统地监视目标区域内的设备。具体的结构和功能有以下4方面：①视频监控主机应能对所有的接入视频信号进行24 h本地录像，硬盘录像的保存时间≥30 d。各个显示画面上应显示站名、设备或地点名称、时间和日期等文字，且允许同时浏览、监控现场图像的视频监控客户机不少于5台。②该系统应具备对前端监视的静止图像变化分析、物体移动侦测功能，可自动检测监控图像框内物体的明显移动，并在其动作超出限定范围后触发报警。③根据变电站设备的特点制订相应的巡检表。监控人员在日常巡检工作中，按照操作要求巡检监控即可。如果1台摄像机需要监视多个目标点，带预置功能的一体化摄像机则是一种很好的选择。这是因为它能预置多个监视位置的云台和镜头参数，方便、快速地转到相应的预置点，并自动调整好焦距和图像清晰度。④该系统可配备金属热感探测器或专用的红外测温装置，从而实现自动超温检测和报警功能。室内的温湿度监测应由温湿度探测器完成，并按照安全要求设定温湿度安全警戒数值。监控子站应包括图像编码器、摄像机、主控室、1#主变、2#主变、一次设备区、配电室和红外温度测量系统。监控中心系统的结构如图1所示。

通过结合视频监视系统与红外测温系统，可在线监测电力设备的温度和图像，采集电力设备的温度信息。此外，建立数据库可预测电力设备可能发生的故障。

3.2 操作管理分析

3.2.1 录像管理

该系统具有手动控制录像、计划录像、移动侦测录像和报警联动录像的功能，且录像时间可根据需求确定。录像资料可自动管理，无需人工干预。在硬盘录满后，系统会自动删除最旧的录像资料，从而达到循环使用硬盘空间的目的。在录像资料回放方面，可根据需要分别按摄像时间、告警提示等要求检索和调看。

3.2.2 报警事件管理

当触发报警时，该系统会启动报警联动，监视画面会自动切换至报警点的摄像镜头。任何报警历史记录、数据统计均能保存6个月以上，且可随时调看。

3.2.3 操作权限管理

在该系统中，可设置监控客户机的用户权限和级别。监控客户端机通过客户端软件实现用户登录，可接收、显示变电站现场的图像，并实时遥控前端图像设备。MIS网内用户安装客户端软件后，可查看前端监视图像，也可利用WEB浏览器查看前端图像监视信号，但只有授权后，才能获得远方控制的权限。

3.2.4 摄像机和云台控制

在该系统中，可遥控前端云台向上、下、左、右转动，可遥控摄像头远、近变焦；可遥控开启站端室内照明设施，且具有人工控制和自动延时关闭等方式供选择；可设置前端云台自动巡检功能；可进行单画面/多画面的自定义分组循环轮巡监视；可利用列表方式调看变电站前端摄像机的画面；可利用电子地图调看变电站前端摄像机的画面；可利用巡检表和电子地图直接查看快球摄像机的预置位画面，从而实现视频图像预置点的“即点即现”功能。

3.3 警视联动功能分析

当触发报警（火灾、非法入侵等）时，该系统会自动联动现场照明灯光、警笛等相关设备，有预置功能的摄像机会自动转至预置点，自动触发厂区相关现场的录像机录像。报警信息可通过厂区现场的设备，经E1信道上传至调度监控中心处理，也可通过调度监控中心传至巡检班分控中心和保安监控中心处理，还可将报警信息在MIS系统局域网（LAN）上广播，局域网上的局长分控台、总工分控台等分控台通过相应的网络版MIS系统软件可共享此报警，并按照不同的权限和优先级别处理。

4 系统的安全设计要求

为了确保变电站的安全运行，应从以下5个方面提高系统和数据的安全性。

4.1 安全管理

变电站图像监控系统本身具有安全配置管理功能，当操作人员增加、删除系统中被监控的对象或调整系统参数时，用户均可通过应用界面改变系统配置文件完成相应的系统配置。

4.2 防病毒入侵

在变电站图像监控系统运行的过程中，它会与外界交换数据信息，在交换过程中有可能将计算机病毒带入，进而对系统造成损害。因此，一方面，应尽量减少非法数据信息交换的次数；另一方面，应为系统安装杀毒软件。

4.3 安装防火墙

为了进一步加强系统的安全性，变电站图像监控系统应接入防火墙设备，以减少来自系统外部的网络入侵。

4.4 物理隔离

对于变电站图像监控系统信息数据的安全工作，除了应在系统操作流程中严格控制外，还应采取物理隔离，单独保存数据信息，从而提高系统的安全性。

4.5 应用看门狗技术

为了增强系统的安全性，应采用看门狗技术。可将看门狗与系统复位相连，并在变电站图像监控系统正常运行时，定时向看门狗发送信息。如果看门狗能够收到信息，则机器不会重新启动；如果看门狗没有收到信息，则机器会立即重新启动。这样能防止出现系统死机、非法关机等威胁到系统安全的事件发生。

5 结束语

综上所述，视频监控系统在电力系统中是必不可少的。该系统使变电站的运行现场可视化，很好地补充了“四遥”，同时，也保证了无人值守时的安全性和可靠性，为电网的安全、稳定运行提供了良好的保证。

参考文献

[1]张克新.新一代远程网络视频监控系统的设计与实现[J].微计算机信息，2010（24）.

[2]汪哲民，张帆.变电站层嵌入式以太网实时性能分析与仿真[J].微计算机信息，2010（32）.

〔编辑：张思楠〕endprint