图像监控系统在无人值班变电所的应用

摘要：针对目前变电所实行无人值班化的运行管理模式，详细介绍了远程图像监控系统的设计原则、系统结构、设备选择等应用开发中的问题。运行实践表明远程图像监控系统是无人值班变电所的远方监控的有力工具。它增加了新的遥视功能，在变电所的安全运行及防盗、防火等方面起到了非常重要的作用。

关键词：无人值班 图像监控 设计 运行

无人值班变电所一般都实现了对远方变电所的“三遥”功能即：遥测、遥信、遥控功能。然而，要实现变电所综合全面的自动化管理，如对远方变电所现场环境的实时监视，防盗、防火的及时发现和报警等功能 ，这是目前常规自动化系统还不能实现的。为此进行了无人值班变电所远程图像监控系统的研究开发工作。图像监控作为一种新型的科技手段，在20世纪90年代后期开始应用于电力系统中，该技术的应用为电力安全生产提供了较为有效的辅助作用，它的出现从某种意义上推动了电力系统新管理模式的改革进度。该系统的开发成功及投入运行为无人值班综合自动化变电所又增加了一个重要的功能———遥视功能。

1 设计原则及系统结构

1.1 设计原则

目前，监控系统现有的产品大多为集中式的楼宇或工业生产的图像监控设备，其监控地理区域小，监视点相对集中，视频信号的传输距离在300m以下，因而可采用视频电缆进行模拟方式的传输，而且对视频信号本身不需加任何处理。而变电所则正好相反，不仅分布较散，而且距离较远，一般在几公里至几十公里以外 ，已远远超过了视频电缆的传输能力，采用模拟方式传输视频信号显然是不现实的，因而必须首先将视频信号数字化，然后再通过数字或模拟通讯网进行传输．

在系统设计时，着重加强系统的安全性、可靠性，也考虑到经济合理性，主要按如下原则进行设计：

（1）实用性。即设计时重点考虑系统的实用性，注重系统的综合能力和总体性能。

（2）稳定性、可靠性。在设备选材时，选用技术先进、成熟、运行稳定可靠并在电力行业中应用业绩良好的设备作为系统的组件。

（3）开放性。考虑到系统投资的长期效益，设计与选型时注重系统的开放性，即图像监控系统中各产品必须符合国际标准、工业标准及有关国家标准和行业规定等，满足系统的可扩展性和可移植性。

（4）先进性。系统采用先进的图像压缩技术和网络传输技术，既能反映当今技术的先进水平，又具有一定的生命周期，保证系统的长期稳定运行。

（5）标准化。系统完全按照标准进行设计，包括设备造型标准化、信息格式标准化、系统开发标准化等 。

1.2 系统结构

图像监控系统主要是运用多媒体数字压缩和多路复用技术，通过摄像机扫描现场图像，利用光电信号转换和多媒体技术，使图像视频信号压缩转换为数字信号，通过点对点和多点对一点的网络拓扑方式，以我局现有的光纤信道为传输介质，将远方图像信号以多路复用的方式传送到各操作站及局监控终端（见图1 ）。

我局考虑到变电管理的实际情况，将图像监控系统分成以下三个主要部分：

（1）远程变电所子系统

这是图像监控的终端系统，基本组成见图2，安装在变电所终端的设备主要由摄像机、双向音视频采集终端、报警探头、音频设备、输出控制设备以及必要的网络设备等组成，主要完成对图像信息的采集、压缩编码及发送．

（2）操作站子系统

该系统主要安装在操作站端，由双向音视频监控终端、音频设备、可视对讲设备、报警提示录像设备及相应的辅助设备等组成，完成对图像信息的解压接收，实现对所辖无人值班变电所的日常巡视、监控。如图3所示．

（3）主监控子系统

该系统由系统主站端、监控中心、局领导办公室以及相关处室等组成，主要实现对所有变电所的总体监控。其中的配置分别为：

1）主站端：图像系统服务器、双向音视频监

控主机、可视电话对讲设备、路由设备及一些必要的网络组件等。

2）监控中心：双向音视频监控主机、可视电话对讲设备、报警录像设备以及报警语音提示设备等。

3）局领导办公室以及相关科室：在领导及相关科室计算机上，安装相应的图像软件、图像解

压卡以及可视电话对讲设备等。

2 设备选型

图像监控系统作为实时传送图像及报警信息的系统，与其他实时系统一样，在设备选型上都必须坚持质量先进、稳定可靠及运行寿命长的设备作为系统的重要部分。在实际应用中，充分考虑了电力系统变电所恶劣的运行环境，对系统进行了多次的改进完善，在设备选用上也经过了慎重的考虑。主要设备性能配置如下 ：

（1）摄像机。作为图像采集的前端部分，我局选用了国外先进的彩色摄像机，其优点是：自动调焦、镜头倍数高（光学22倍×电子8倍）、带多个镜头预置点（255点）、分辨率高（线数≥480）、图像画面灰度大于8级、逆光补偿性能好且抗干扰强。同时摄像机外罩具有全天候能力，不受气候影响．

（2）报警设备。采用高质量、低误报率，且支持485通信的报警探测器。报警控制主机的报警响应及时准确且具有联动报警装置输出接口，如警笛、声光等。

（3）终端主机。采用图像编码器代替原有的工控主机，有效地预防了当地监控主机Windows操作系统运行不稳定的现象。

（4）其它。视频、控制及电源电缆具有防火抗燃、抗拉伸性能；整个系统具有防雷、抗感应保护。系统采用交直流主备电源供电方式，保证了系统的可靠稳定性。