变电站视频及环境监控系统技术方案

变电站视频及环境监控系统技术方案

目录

第一章项目概述 (3)

第二章项目需求分析和建设目标 (5)

第三章系统性能要求 (8)

3.1主站系统 (8)

3.2站端系统 (9)

3.3系统设备环境条件要求 (10)

3.4 系统设备可靠性要求 (11)

3.5 系统软件要求 (11)

3.6 视音频编解码标准 (11)

3.7系统抗干扰措施要求 (11)

3.8系统施工技术要求 (12)

3.9供电电源要求 (12)

第四章系统设计 (13)

4.1系统设计原则和设计规范 (13)

4.2数字视频及环境监控系统设计 (15)

4.3数字IP视频及环境监控系统的优势 (22)

4.4系统功能 (23)

第五章经济、社会效益分析 (26)

5.1经济效益分析 (26)

5.2社会效益分析 (26)

第六章主要设备性能参数 (27)

6.1网络高速球机 (27)

6.2网络智能中速球 (29)

6.3网络固定摄像机 (32)

6.4网络高清摄像机 (34)

6.5 SVR存储器 (37)

6.6视频管理监控软件 (38)

第七章参考配置清单 (41)

第一章项目概述

随着计算机技术、网络通讯技术以及电力系统保护及自控技术的发展，变电站的自动化运行水平不断提高，大大减少了人为操作事故，使变电站的无人值守逐步变成了可能，并已成为电业系统的发展趋势。目前已实现了将生产现场的设备运行数据、状态传送到远方的调度中心，同时调度中心也可对远程的现场设备进行控制和调节，这就是常称的“遥测、遥信、遥控和遥调”。作为无人值守的变电站如只具备四遥是不够的，因为调度中心无法了解现场情况致使一些安全防范如“防火、防盗”等无法实现，因此变电站仍需要有人昼夜守护。随着计算机技术、多媒体技术及通讯技术的迅猛发展，对于图像、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相当成熟，将这一成熟的技术引入电力调度自动化系统，在四遥基础上增加第五遥-遥视，并且实现防盗、防火及出入口管理，将实现真正意义上的“无人值守”。

随着无人值守变电站管理模式的推广，变电站遥视警戒系统正适应了电力部门的这一需要，在调度中心、集控中心等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理。对前端视频数据和监控数据采集编码，并将编码后的数据通过TCP/IP网络传输到网络可以到达的客户端。网络客户端接收编码后的音视频数据和监控数据，并进行监控、存储、管理。变电站遥视警戒系统为实现变电站/所的无人或少人值守，从而为推动电力网的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供有力的技术保障。

目前我省共已建设近千座110kV以上等级的变电站，其中部分变电站未能及时安装视频及环境监控系统，而已安装视频及环境监控系统的变电站主要采用嵌入网络视频服务器+模拟摄像机结构，还存在几下几点不足之处：

1、传统模拟摄像机的清晰度不能满足变电站对设备遥视的高要求

当前电力监控系统视频图像数据的采集采用一般的传统工业30万以内像数的 CCD摄像机配标准光学镜头器件，图像的清晰度彩色不高于480线，黑白不高于500线。

2、环境对摄像机的干扰

传统模拟摄像机需要铺设视频线、电源线和控制线，在变电站这样的特殊环境中，各种传输线会受到变电站的交变电场引起的电源或磁场的干扰，使监控系统受到干扰。

3、铺设线路繁多，施工复杂

当前的传统监控系统主要由摄像机、嵌入式网络视频服务器、监视器、录像机等组成，他们之间由视频线、控制线缆等连接。本地图像监控系统一般采用模拟方式传输，采用视频电缆(少数采用光纤)，传输距离不能太远，需要实现系统需要铺设大量的视频线、控制线和电源线，使系统施工复杂，带来了人力和物力上的巨大开销。

4、系统扩充复杂

系统监控点位和存储容量的扩充都较为复杂。传统监控系统使用多台NVS 作为视频存储的设备，逐台操作NVS是一件很麻烦的事。且NVS构成的系统其功能简单已经不能满足电力系统监控的复杂需求。随着监控系统在电力生产广泛应用，建成后需要增加监控点位时，需要考虑新增NVS和存储空间。

4、系统不能实现自动冗余

当前的嵌入式网络视频服务器采用模拟摄像机硬件接入，不具备硬件冗余功能，当嵌入式网络视频服务器故障后，相应变电站视频及环境监控系统所有视频图像不能上传到集控站，导致集控站不能正常监控变电站设备运行情况，无人值守后，存在变电站安全运行隐患。

5、存储硬盘故障后，录像文件不能自动修复

当前的系统录像功能主要是由嵌入式网络视频服务器实现，而嵌入式网络视频服务器不能配置RAID 控制器，不支持RAID 0、1、3、5等冗余功能，当其自带的8块存储硬盘损坏后，存储的视频录像文件不能自动恢复，也不支持硬盘热插拔功能，如果一个硬盘出现故障，则往往需要中断系统才能更换，视频数据存在安全隐患。

6、围墙入侵报警系统误报率高，可靠性差

当前系统围墙入侵报警系统主要采用红外对射被动式探测器，红外对射探测器全名叫“光束遮断式感应器”(Photoelectric Beam Detector)，其基本的构造包括瞄准孔`光束强度指示灯`球面镜片`LED指示灯等，其侦测原理乃是利用

红外线经LED红外光发射二极体，再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离，由受光器接受。当光线被遮断时就会发出警报。红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去会形成圆锥体光束。红外光不间歇一秒发1000光束，所以是脉动式红外光束，利用光束遮断方式的探测器当有人横跨过监控防护区时，遮断不可见的红外线光束而引发警报。常用于室外围墙报警，它总是成对使用：一个发射，一个接收。发射机发出一束或多束人眼无法看到的红外光，形成警戒线，有物体通过，光线被遮挡，接收机信号发生变化，放大处理后报警，故当小鸟飞过、小动物穿过、地面震动或风吹动树叶遮挡等等都将引起报警，所以系统误报率极高，可靠性差。

第二章项目需求分析和建设目标

在变电站撤人实现无人值守后，变电站中一二次设备的实时运行状态、数据采集以及远程的监控成为必需，SCADA 系统虽然可以实现部分的数据采集以及控制，但它对整个变电站的设备的外观监视以及站区的防火防盗却无法监控，因此，视频及环境监控系统在变电站的应用就弥补了无人值守变电站的防火和防盗问题。使变电站的运行生产更加稳定和可靠。下面是对变电站监控系统的主要需求：一、实时监视

对重点变电站和重要机房做全方位视频监控。

实现对变电站区域内区内情况的远程实时监视、监听及语音对讲；

摄像机可昼夜监视、清晰度高，能监视变电站内变压器、断路器等重要

运行设备的外观运行状态及（主控室、高压室、电容器室、通信室、蓄

电池室、电缆夹层等）的刀闸、开关分合、重要仪表、储电池状态等。

具有全天候防护，云台和镜头可控。

设站端监控工作站，中文Windows操作界面，多方式画面显示，并可将

数字信号还原为模拟信号上电视墙及DLP大屏幕显示。

电子地图多级监控，可方便的在地图上增加镜头。可实现基于地图形式

的对前端设备的控制。

录像：事故发生后，提供事后分析事故的有关图像资料。对监控图像的

多种控制方式的实时录像、历史及报警图像的检索回放，各种控制参数

的设定等。

用户操作/控制的日志记录、查询、统计等。

密码控制、上下级别权限控制机制等，对重要的系统操作有记录功能。

图像字符时间叠加，可单独设置叠加年﹑月﹑日﹑时﹑分﹑摄像机编号

﹑区域名。

二、事后查询

能方便的进行事故事后查询，用于帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况，从而尽可能地避免事故再次发生。

三、现场操作指示

变电站的各种操作要严格遵守操作规程，如果操作不当，将会造成危害。但是变电站的各种操作比较繁琐，因此必须结合相应的保证措施，将误操作的可能性降低到最小。视频及环境监控系统的远程实时监视功能，可以实现值班人员对远方变电站操作人员的操作进行指导，如果发现不正确的操作，并能通过监控或电话、手机及时提醒操作人员，从而确保操作的万无一失。

四、安全防范

通过使用各种传感器，如烟感传感器、红外微波探头、门禁传感器、水浸传感器、温湿度传感器、电压电流传感器等，在感应到有安全隐患时，将收到报警信号及时传给调度中心，以做出相应处理。

五、远程监控和管理的要求

电力系统内各种生产设备类型复杂，地域分布广，人工维护困难。同时，为适应减员增效和现代化管理的要求，对监控系统在可靠性、易用性及易维护性上，尤其对远程监控方面提出了更高的要求。

六、多功能监控的要求

电力行业的遥视要求能够在现有的电力信息网如：LAN、Internet、Intranet 网络上对各变电站的实时图像、照度、温度、声音等进行监控,可进行调用录像同时应包含声音,同时对监控内容的事件进行有效的报警处理，以实现变电站真正的无人值守提供了安全技术保障。

七、数字化的要求

现在随着网络技术和计算机技术的发展，基于TCP/IP协议的IP网的应用得到广泛普及。高速宽带主干网的建成和各地区高速接入系统的迅速发展，促进了基于IP技术的各种视频通信应用,对于已经实现数字化应用的电力系统来说，其计算机网络资源相对较丰富，结合当前视频监控数字化发展的趋势，建设基于网络的数字化监控系统。在电力安全监控系统中将是一种趋势。

因此方案设计应保障建成后的视频及环境监控系统将是一个易于扩充、升级和管理使用的远程网络综合信息平台。可实现视频/报警信号采集、系统实时控制、智能联动、图像数字存储、智能检索录像资料、信号远程传输和远程控制等功能相结合的安全防范和分级管理系统。

设备控制采用区域巡检中心集中式管理和局各领导办公室或相关职能部门分散式管理相结合模式，整个监控系统的设计原则，使监控中心和各子系统都互不干扰、独立运行并实现其控制功能。系统采用先集中后分散的设计思路，可根据变电站实际需要不断扩充、升级，既有效的保护了项目的投资，又使系统不会落后。本期监控系统的具体建设目标为：

1、以视频及环境监控系统为主，对变电站内开关场地、高压室、主控室、电容器室、主变、蓄电池室等视频监控、语音对讲及环境监控，与安保、消防、门禁等系统互联，并与调度自动化系统和变电站自动化系统联动。实现现场工作行为远程监督、倒闸操作辅助监视、事故及故障辅助分析、辅助安防等功能，同时为我局进行事故处理、反事故演习、应急指挥等提供灵活统一的综合应用支持。

2、以环境监控系统为主，在变电站开关场、电缆沟、控制机房、围墙等安装各类探测器，形成一道电子防范墙，可根据变电站的实际情况和具体要求灵活进行布防和撤防，也可设置全天候布防报警监测状态。一旦探测到非法入侵、火灾、水浸等报警信号将立即传输到监控中心，以声光形式告警，同时启动录像系统。

3、视频监控系统配合报警监测系统，实现以多种防范手段，提高安全监测系数和监控效果。在重要部位安装网络型高速智能球形摄像机系统，可灵活设置图像监视模式，如连续录像模式、动态感知录像模式（即当图像上出现移动物体时才启动录像）和报警联动录像模式（即当报警探测器被触发后录像机自动转到报警方位并启动录像），并且监控中心可任意操作控制前端智能球形摄像机的转

动和镜头的拉伸，以捕捉最佳图像和画面效果。

4、区域集控中心作为整个系统的二级管理中心。整个系统的运行、设备的控制全由安装在集控中心的智能数字控制系统（包括IP存储管理器、图像管理服务器、WEB服务器、流媒体服务器等）完成。集控中心将对区域变电站进行集中管理，同时，远传到我局通信机房图像监控系统统一平台上，可将相关职能部门办公室作为监控系统的分控端，这样足不出户即可了解各监控点的情况，大大节省了管理者的时间，提高了管理效率。

5、建设多媒体网络安防系统。集控中心的数字智能型主控设备具有强大网络功能，不仅可在我局的局域网上进行分控管理，还可远传至省电网公司、南方电网总部视频及环境监控系统平台，实现远程监控。该功能使监控信号的传输跨越了地域的限制，不论在哪个地方只要能上网络，就可看到电站监控现场的图像信号。

6、系统采用多方位冗余配置，具备极高的可靠性、稳定性，存储编码及网络传输设备损坏不影响系统的正常运行。

第三章系统性能要求

变电站视频及环境监控系统按管理权限划分主要有主站系统和变电站站端系统，主站系统又可分为局大楼通信机房图像监控系统统一平台和区域巡检中心集控站。

3.1主站系统

主站系统是整个系统的管理、维护中心，具备完整的系统功能，系统应为分布式结构，由若干台服务器、工作站、网络设备及配套设备构成，选用符合国际标准的、通用的、先进可靠的计算机硬件，必须功能完善、性能稳定、维护方便；系统在结构和功能上都要实现分布式。系统应考虑容量、结构和功能设计的可扩性，应实现硬件配置随时扩充而不需要修改任何软件。主要应用服务冗余配备且分布部署，主要性能要求如下：

系统支持最大变电站数≥500；

系统支持最大摄像机数≥10000；

系统支持同时登录最大用户数≥100；

工作站计算机显示分辨率≥1024×768；

服务端平均 CPU 资源占有率≤30%；

单画面视频浏览分辨率≥702×576；

画面视频浏览帧率≥25 /s；

单台工作站最大视频浏览数量≥16；

同屏同时可监视的变电站数目≥16；

系统时钟精度≤0.5s；

图像控制切换响应时间≤1s；

数据转发延时≤1s；

前端设备控制延时≤1s；

监控画面显示与实际事件发生时间差≤2s；

操作记录数据保存时间≥1个月；

系统登录时间≤3s；

电子地图支持最大图层数≥32；

3.2站端系统

站端系统主要对变电站内开关场地、高压室、主控室、电容器室、主变、蓄电池室等视频监控、语音对讲及环境监控，与安保、消防、门禁等系统互联，并与调度自动化系统和变电站自动化系统联动。实现现场工作行为远程监督、倒闸操作辅助监视、事故及故障辅助分析、辅助安防等功能，主要由各类摄像机、探测器及传输设备组成，网络编码、存储及传输设备冗余配置分布部署，主要性能要求如下：

系统可用率 > 99%；

视频数据保存时间≥1 个月；

系统平均无故障工作时间 MTBF > 100000 小时；

平均故障修复时间 MTTR<0.5 小时；

视频控制切换响应时间< 1 秒；

控制响应时间：< 1 秒；

站端监控画面显示与实际事件发生时间差 < 0.5 秒；

事件报警到系统自动记录相应画面时间差 <1 秒；

各报警探头报警到后台信息显示时间差 < 0.5 秒；

各报警探头报警到监控中心显示时间差 < 1 秒；

系统时钟精度 <1 秒；

系统的使用不能影响被监控设备的正常运行；

系统的局部故障不能影响整个监控系统的正常工作；

系统设备应具有自诊断功能，对各种程序出错、干扰等可自动恢复，软

硬件故障等要能够诊断出故障并及时告警；

系统应有具备处理同时发生的多事件的能力；

系统设备应具备防雷和抗强电干扰能力。

3.3系统设备环境条件要求

3.3.1 室内环境条件：

（a）温度：-5～55°C

（b）相对湿度：<95%

（c）接地电阻：≤1欧姆（可根据需求设定）

3.3.2室外环境条件：

（a）温度：-15～65°C

（b）相对湿度：<95%

（c）接地电阻：≤1欧姆

（d）周围噪声：<50 dB A SPL

3.3.3耐受地震能力：

（a）地震烈度： 7 度

（b）地面水平加速度： 0.2 g

（c）地面垂直加速度： 0.1 g