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摘要：变电站的视频监控技术已成为安全生产自动化的重要组成部分，通过它可以实现对电力运行设备、变电站环境的安全监视，保障输电系统的安奎可靠运行。文章主要对变电站视频监控系统的组成、基本原理、功能作用、成效等方面进行探讨。
关键词：变电站；视频监控系统；安全运行
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：1006－8937(2010)24－0113－02
近年来数字视频监控技术的蓬勃发展，多媒体数字监控技术正逐渐被应用到变电站安全监控领域。通过以视频监控为主的安全防范系统的建设实施，达到对电力运行设备、变电站环境的视频监视，保障输电系统的安全可靠运行。
1 视频监控系统的系统基本组成结构
系统在视频压缩上采用适应能力强的H.264协议，减少网络数据流量，以便多路数据的同时传递，通信采用光纤网络，可根据需要采用TCP／正或者UDP协议进行网络传输。根据用户不同的要求以及监控系统的特点，可以将整个系统分为三大部分：现场变电站、计算机网络数据传输、客户端监控中心。
①现场变电站。各变电站现场监控系统主机主要接收和显示多路实时的视频信号，系统硬件一般由摄像机、云台、报警设备、视频压缩编码设备、计算机等组成，是获取现场图像和报警联动的基础设备，主要完成变电站现场音视频模拟信号的采集、数字化、压缩编码，接入红外、烟感、水浸等各种开关量报警，接入温湿度等各种模拟量报警，提供警铃、射灯、摄像机云镜控制接口。由于实时图像压缩和回放数据运算量大，一般处于连续运行状态，所以在经济允许的条件下，要求CPU主频尽量高，内存硬盘容量尽量大，故采用处理能力强、稳定性高的工控机(IPC)实现可靠的信号采集、处理和保存。
②计算机网络数据传输。计算机网络是变电站现场监控系统与监控中心信息交互的通道，主要完成多媒体数据、控制数据、报警数据等数据的网络传输，将视频、模拟量、开关量等信息准确及时地传回监控中心；将中心的调度、控制等指令准确及时地传给现场变电站。通过链路汇聚、QOS技术保证对实时性要求较高的流媒体数据能够可靠、及时的传输。由于通信网络具有固定的IP地址，因此对于监控主机和客户机来说都是可见的，是双方交互信息的平台。
③客户端监控中心。客户端监控中心是系统的通信枢纽，同时也处于系统的管理层。一方面可远程向变电站现场监控系统下传控制指令，同时对整个网络状况进行监控管理，对变电站现场远程配置；另一方面接收变电站现场监控系统的上传信息，实现各种信息的分类、保存、显示和管理。客户端监控中心可分为视频解码模块、窗口显示模块、报警模块和网络接口模块等。视频解码模块负责前端的多路数据流信息的实时解码工作：窗口显示模块将来自前端的多路信号同时显示在用户窗口上；报警模块负责监控各路实时图像，将报警信息及时传递到用户界面，还包括烟雾、红外等其它报警功能；网络接口模块负责服务器的连接工作。
2 视频监控系统的基本原理
变电站的视频监控系统，实际上是一个以多媒体技术为核心，涵盖了工业控制、通讯、计算机网络技术的较为复杂的综合系统。其基本原理总结为如下几点：
①前端采用摄像机采集实时图像，将采集到的图像经摄像机的视频信号线传送至服务器进行实时压缩。服务器还可从红外线报警器、烟雾报警器以及灯光控制器等设备上接收电平信号。
②实时压缩后的数据流、报警状态信息，以及验码、控制码等信息以专用的网卡芯片进行数据包内容、格式等的处理，并在控制芯片的指导下在公用互联网络上进行传输，可以通过网卡芯片的控制接将该网卡绑定矽地址，在网络远端控制方需要通过该IP地址与网卡建立连接进行数据传输。
③控制端将实时传送回的压缩包数据进行提取和判断，对压缩的视频数据信息进行解压缩，将多路信号分别在监控屏幕上进行回放，通过对画面静止像进行判断，对数字视频图像序列进行运动图像检测，对突发的运动图像进行报警，控制端软件将用户的控制信号回送给在网络远端的视频服务器，服务器的控制芯片将网卡芯片传输回来的数据进行判断并发送到摄像机和云台控制接口，以达到对摄像的聚焦以及云台的方向等动作进行控制的目的。
3 视频监控系统的主要功能
变电站视频监控系统的主要用途，是用于安全防范、环境状况和对付自然灾害等。此外，将视频监控系统对变电站存在大量的常规表计和室内外设备，在调度或集控站端对其进行直观监视。过去由于没有可视手段，对于表计的读数以及设备外观状况无法进行观测、比较以及校验。有了视频监控系统，有助于变电站的安全生产工作。根据变电站视频监控系统所要承担的任务，可将其分为以下几项功能：
①视频监视功能。主要保障变电站设备正常运转，通过摄像机、灯光联动等，监视主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面等重要设备和高压配电间的运行状态，如主变压器、开关是否有外部损伤，主变压器油位及控制盘上的表头、灯光信号是否正常等；还可以配合其他系统的工作，如远方操作刀闸时，可联动摄像机将刀闸视频上传，以便远方确认刀闸操作成功，避免误操作。能同时显示多幅实时活动画面，即所谓的一对多的功能，也支持具有多对一的功能，即多个监控终端可以同时监视同一通道。
②安全防护功能。确保变电站内部的建筑物、器械设备的安全，即时发现火警、盗警，快速启动报警装置。主要包括入侵探测和环境监测。在变电站围墙周围、大门口等处安装红外线对射探头、摄像头，监控违法人员入内；当发现入侵报警时，联动变电站内灯光、警笛、摄像机预置位、录像，并在监控客户端上推出报警画面，发出声光报警信息，提示值班员处理。环境监测是指在变电站高压、主控室等地点装设烟感、温感探头，主要为现场温湿度监测、烟雾报警、水浸报警。当探头感测到烟雾、高温时，就会向后台发出告警信息，同时连动切换摄像机画面，并记录下当时现场的情况。
③双向语音对讲。前端数字监控设备具有音频编解码功能，因此监控中心工作站可与前端实现双向语音对讲功能。音频编码采用压缩标准主要为G723.1、OggVorbis压缩率高，占用带宽低，实时性较高。
④电能表远抄系统。该系统利用GYD系列数据采集装置，可以对变电站进行定时、实时抄表和点抄、冻结抄表；可以及时处理换表、换PT／CT、追加电量等数据；可以自动生成电量及异常分析等图表，使变电监控人员随时抄录电能表底数，提高了抄表的及时性和准确度，大大减少了操作队的工作量，降低了管理成本。
4 变电站安装视频监控系统注意的问题
首先，要充分考虑视频监控系统的通道需求。变电站实施视频监控系统有无可靠的通信通道非常重要。影响通信可靠性的有两个因素：首先是信道本身质量；其次是 环境造成的影响。因此，在进行通信系统设计时，不仅要选择通信质量好的信道，而且要抗其他无线电发射、噪音、闪电、及50Hz工频电磁场干扰等。另外，变电站的停电及故障时的通信能力也是影响通信可靠性的一个重要因素。所以，在进行视频监控系统的通信设计时，必须考虑当变电站停电和故障时，能继续保持通信的手段。有条件的变电站可设两个独立的通道互为备用。对于通信方式和设备的选择应适当超前考虑，要考虑其先进性、可靠性及当地的经济现状和发展前景，兼顾其经济性和合理性综合考虑。
其次，注重视频监控系统的安装与使用。变电站视频监控系统的图像监控设备主要有：摄像机、报警器、防盗器、照明灯监控主机等。该工程安装地点主要在变电站的主控、开关、电容器室、电缆层以及户外设备区、大门口等重要监控点。因此，系统的日常安装调试工作也相对比较困难，如设备安装时必须考虑带电安全距离，防止由于高压带电设备对图像设备放电而带来的安全隐患等。还应做好切实的防雷接地及抗干扰等工作。对于监控主机，由于监控系统要长时间运行，且处理的数据量较大，要求监控主机的配置要比较高，这包括CPU速度要快，内存和硬盘要足够大，显卡和显示器的性能较好，保证系统的速度和稳定性保持良好状态。
5 变电站安装视频监控系统的成效
①实现对变电站的远程集中监控。运行监控人员通过该系统，能够实际掌握无人值班变电站的现场安全状况、设备运行状态、电网运行的实时数据，并借助现代科技手段，及时发现现场运行人员靠目测不能发现的问题，有效实现了将事故后报警改为事故前预警，将正常的3～4天1次的巡视变为24小时实时监控，将运行人员的现场目测巡视检查变为自动化监视，将分散的巡视检查变为集中监控，极大地提高了变电站的运行管理水平。
②达到减人增效的目的。该系统的应用，使无人值班变电站能够完全撤人，实现对变电站的集中监控管理，既节省了人员成本，又节省了运行费用。该系统变分散监控为集中监控，通过变电监控中心及操作队，对变电站设备运行实行微机化管理和监控，真正将变电值班员从抄表、巡视、监盘等重复繁琐的日常值班事务中解脱出来，减轻了操作队人员的劳动强度，达到减人增效的目的。
③确保无人值守站撤人后的安全运行。该系统的应用使运行现场的环境安全得到了有效监控。由于预警系统能够及时发出险情警报，提醒操作队值班人员及时排除险情，这就为控制和消除事故隐患赢得了时间，填补了调度自动化系统对运行现场环境安全监测欠缺的空白，极大地提高了变电站的安全运行水平。
④强化对变电运行操作人员的监督。图像监控系统的应用，既对变电站的环境、运行状况进行监控，又能对操作队人员倒闸操作是否规范、现场安全措施是否完善、人员是否违章等现场安全管理进行监控。
5 结语
总之，变电站数字视频监控技术经过了多年的技术发展，已经得到了广泛运用。它是集计算机技术、通信技术、图像处理技术、防盗技术、控制技术于一体的现代化集成系统，通过在变电站安装安全视频监控系统，有效地实现了远方监控下的防火、防盗、设备辅助检查和监视的功能。各地区运行反馈情况表明，变电站视频监控系统的应用，提高了巡视效率和质量、生产管理水平以及安全监察水平，提升了安保技术水平、电网自动化水平和应急指挥水平，为变电站的无人值班工作和安全运行提供了重要的技术手段，大大地提高了工作效率。
参考文献：
[1]赵祖康，徐石明，变电站自动化技术综述[J]，电力自动化设备,2000,20(1).
[2]何卫,马新平，变电站自动化分布通信控制系统的设计[J]，电力系统自动化,2000；25(8).
关键词：变电站；视频监控系统；安全运行
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：1006－8937(2010)24－0113－02
近年来数字视频监控技术的蓬勃发展，多媒体数字监控技术正逐渐被应用到变电站安全监控领域。通过以视频监控为主的安全防范系统的建设实施，达到对电力运行设备、变电站环境的视频监视，保障输电系统的安全可靠运行。
1 视频监控系统的系统基本组成结构
系统在视频压缩上采用适应能力强的H.264协议，减少网络数据流量，以便多路数据的同时传递，通信采用光纤网络，可根据需要采用TCP／正或者UDP协议进行网络传输。根据用户不同的要求以及监控系统的特点，可以将整个系统分为三大部分：现场变电站、计算机网络数据传输、客户端监控中心。
①现场变电站。各变电站现场监控系统主机主要接收和显示多路实时的视频信号，系统硬件一般由摄像机、云台、报警设备、视频压缩编码设备、计算机等组成，是获取现场图像和报警联动的基础设备，主要完成变电站现场音视频模拟信号的采集、数字化、压缩编码，接入红外、烟感、水浸等各种开关量报警，接入温湿度等各种模拟量报警，提供警铃、射灯、摄像机云镜控制接口。由于实时图像压缩和回放数据运算量大，一般处于连续运行状态，所以在经济允许的条件下，要求CPU主频尽量高，内存硬盘容量尽量大，故采用处理能力强、稳定性高的工控机(IPC)实现可靠的信号采集、处理和保存。
②计算机网络数据传输。计算机网络是变电站现场监控系统与监控中心信息交互的通道，主要完成多媒体数据、控制数据、报警数据等数据的网络传输，将视频、模拟量、开关量等信息准确及时地传回监控中心；将中心的调度、控制等指令准确及时地传给现场变电站。通过链路汇聚、QOS技术保证对实时性要求较高的流媒体数据能够可靠、及时的传输。由于通信网络具有固定的IP地址，因此对于监控主机和客户机来说都是可见的，是双方交互信息的平台。
③客户端监控中心。客户端监控中心是系统的通信枢纽，同时也处于系统的管理层。一方面可远程向变电站现场监控系统下传控制指令，同时对整个网络状况进行监控管理，对变电站现场远程配置；另一方面接收变电站现场监控系统的上传信息，实现各种信息的分类、保存、显示和管理。客户端监控中心可分为视频解码模块、窗口显示模块、报警模块和网络接口模块等。视频解码模块负责前端的多路数据流信息的实时解码工作：窗口显示模块将来自前端的多路信号同时显示在用户窗口上；报警模块负责监控各路实时图像，将报警信息及时传递到用户界面，还包括烟雾、红外等其它报警功能；网络接口模块负责服务器的连接工作。
2 视频监控系统的基本原理
变电站的视频监控系统，实际上是一个以多媒体技术为核心，涵盖了工业控制、通讯、计算机网络技术的较为复杂的综合系统。其基本原理总结为如下几点：
①前端采用摄像机采集实时图像，将采集到的图像经摄像机的视频信号线传送至服务器进行实时压缩。服务器还可从红外线报警器、烟雾报警器以及灯光控制器等设备上接收电平信号。
②实时压缩后的数据流、报警状态信息，以及验码、控制码等信息以专用的网卡芯片进行数据包内容、格式等的处理，并在控制芯片的指导下在公用互联网络上进行传输，可以通过网卡芯片的控制接将该网卡绑定矽地址，在网络远端控制方需要通过该IP地址与网卡建立连接进行数据传输。
③控制端将实时传送回的压缩包数据进行提取和判断，对压缩的视频数据信息进行解压缩，将多路信号分别在监控屏幕上进行回放，通过对画面静止像进行判断，对数字视频图像序列进行运动图像检测，对突发的运动图像进行报警，控制端软件将用户的控制信号回送给在网络远端的视频服务器，服务器的控制芯片将网卡芯片传输回来的数据进行判断并发送到摄像机和云台控制接口，以达到对摄像的聚焦以及云台的方向等动作进行控制的目的。
3 视频监控系统的主要功能
变电站视频监控系统的主要用途，是用于安全防范、环境状况和对付自然灾害等。此外，将视频监控系统对变电站存在大量的常规表计和室内外设备，在调度或集控站端对其进行直观监视。过去由于没有可视手段，对于表计的读数以及设备外观状况无法进行观测、比较以及校验。有了视频监控系统，有助于变电站的安全生产工作。根据变电站视频监控系统所要承担的任务，可将其分为以下几项功能：
①视频监视功能。主要保障变电站设备正常运转，通过摄像机、灯光联动等，监视主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面等重要设备和高压配电间的运行状态，如主变压器、开关是否有外部损伤，主变压器油位及控制盘上的表头、灯光信号是否正常等；还可以配合其他系统的工作，如远方操作刀闸时，可联动摄像机将刀闸视频上传，以便远方确认刀闸操作成功，避免误操作。能同时显示多幅实时活动画面，即所谓的一对多的功能，也支持具有多对一的功能，即多个监控终端可以同时监视同一通道。
②安全防护功能。确保变电站内部的建筑物、器械设备的安全，即时发现火警、盗警，快速启动报警装置。主要包括入侵探测和环境监测。在变电站围墙周围、大门口等处安装红外线对射探头、摄像头，监控违法人员入内；当发现入侵报警时，联动变电站内灯光、警笛、摄像机预置位、录像，并在监控客户端上推出报警画面，发出声光报警信息，提示值班员处理。环境监测是指在变电站高压、主控室等地点装设烟感、温感探头，主要为现场温湿度监测、烟雾报警、水浸报警。当探头感测到烟雾、高温时，就会向后台发出告警信息，同时连动切换摄像机画面，并记录下当时现场的情况。
③双向语音对讲。前端数字监控设备具有音频编解码功能，因此监控中心工作站可与前端实现双向语音对讲功能。音频编码采用压缩标准主要为G723.1、OggVorbis压缩率高，占用带宽低，实时性较高。
④电能表远抄系统。该系统利用GYD系列数据采集装置，可以对变电站进行定时、实时抄表和点抄、冻结抄表；可以及时处理换表、换PT／CT、追加电量等数据；可以自动生成电量及异常分析等图表，使变电监控人员随时抄录电能表底数，提高了抄表的及时性和准确度，大大减少了操作队的工作量，降低了管理成本。
4 变电站安装视频监控系统注意的问题
首先，要充分考虑视频监控系统的通道需求。变电站实施视频监控系统有无可靠的通信通道非常重要。影响通信可靠性的有两个因素：首先是信道本身质量；其次是 环境造成的影响。因此，在进行通信系统设计时，不仅要选择通信质量好的信道，而且要抗其他无线电发射、噪音、闪电、及50Hz工频电磁场干扰等。另外，变电站的停电及故障时的通信能力也是影响通信可靠性的一个重要因素。所以，在进行视频监控系统的通信设计时，必须考虑当变电站停电和故障时，能继续保持通信的手段。有条件的变电站可设两个独立的通道互为备用。对于通信方式和设备的选择应适当超前考虑，要考虑其先进性、可靠性及当地的经济现状和发展前景，兼顾其经济性和合理性综合考虑。
其次，注重视频监控系统的安装与使用。变电站视频监控系统的图像监控设备主要有：摄像机、报警器、防盗器、照明灯监控主机等。该工程安装地点主要在变电站的主控、开关、电容器室、电缆层以及户外设备区、大门口等重要监控点。因此，系统的日常安装调试工作也相对比较困难，如设备安装时必须考虑带电安全距离，防止由于高压带电设备对图像设备放电而带来的安全隐患等。还应做好切实的防雷接地及抗干扰等工作。对于监控主机，由于监控系统要长时间运行，且处理的数据量较大，要求监控主机的配置要比较高，这包括CPU速度要快，内存和硬盘要足够大，显卡和显示器的性能较好，保证系统的速度和稳定性保持良好状态。
5 变电站安装视频监控系统的成效
①实现对变电站的远程集中监控。运行监控人员通过该系统，能够实际掌握无人值班变电站的现场安全状况、设备运行状态、电网运行的实时数据，并借助现代科技手段，及时发现现场运行人员靠目测不能发现的问题，有效实现了将事故后报警改为事故前预警，将正常的3～4天1次的巡视变为24小时实时监控，将运行人员的现场目测巡视检查变为自动化监视，将分散的巡视检查变为集中监控，极大地提高了变电站的运行管理水平。
②达到减人增效的目的。该系统的应用，使无人值班变电站能够完全撤人，实现对变电站的集中监控管理，既节省了人员成本，又节省了运行费用。该系统变分散监控为集中监控，通过变电监控中心及操作队，对变电站设备运行实行微机化管理和监控，真正将变电值班员从抄表、巡视、监盘等重复繁琐的日常值班事务中解脱出来，减轻了操作队人员的劳动强度，达到减人增效的目的。
③确保无人值守站撤人后的安全运行。该系统的应用使运行现场的环境安全得到了有效监控。由于预警系统能够及时发出险情警报，提醒操作队值班人员及时排除险情，这就为控制和消除事故隐患赢得了时间，填补了调度自动化系统对运行现场环境安全监测欠缺的空白，极大地提高了变电站的安全运行水平。
④强化对变电运行操作人员的监督。图像监控系统的应用，既对变电站的环境、运行状况进行监控，又能对操作队人员倒闸操作是否规范、现场安全措施是否完善、人员是否违章等现场安全管理进行监控。
5 结语
总之，变电站数字视频监控技术经过了多年的技术发展，已经得到了广泛运用。它是集计算机技术、通信技术、图像处理技术、防盗技术、控制技术于一体的现代化集成系统，通过在变电站安装安全视频监控系统，有效地实现了远方监控下的防火、防盗、设备辅助检查和监视的功能。各地区运行反馈情况表明，变电站视频监控系统的应用，提高了巡视效率和质量、生产管理水平以及安全监察水平，提升了安保技术水平、电网自动化水平和应急指挥水平，为变电站的无人值班工作和安全运行提供了重要的技术手段，大大地提高了工作效率。
参考文献：
[1]赵祖康，徐石明，变电站自动化技术综述[J]，电力自动化设备,2000,20(1).
[2]何卫,马新平，变电站自动化分布通信控制系统的设计[J]，电力系统自动化,2000；25(8).