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【摘 要】随着电力电子技术、计算机技术、网络通信技术以及多媒体信息处理技术在电力系统应用中的不断完善，变电站监控系统正从常规静态监视监控向数字化网絡远程监控方向发展。基于统一信息平台的图像监控技术已日臻成熟，远程图像监控系统已逐步成为变电站无人值守运行管理强有力的辅助监控工具。通过该系统，能实现对变电站区域内的远程监控和调度；监视站内运行设备的外观状态及室内环境情况；实现变电站防盗及防火的自动监控；并可提供事后分析事故的有关图像资料。
【关键词】变电站；图像；远程监控；计算机
引言
电力远程图像监控系统在不断更新，技术进步而产生的新功能的能力。实时图像监控防火，防盗功能(包括烟感，温度、红外线、门禁等)对特别重要的变电站可使用红外热成像摄像机进行高压设备的运行温度监控(选项)移动摄像功能(可选项)远程视频传输(能适用电力系统常用的多种通信通道)远程控制监控设备(包括矩阵，云台、镜头和灯光等)本系统能进行现场照明控制本系统保证能和综合自动化系统，消防自动化系统、门禁系统等有效联动本系统可使用网上办公电脑作为分控工作站(配适当软件)报警时有警视联动功能和自动启动录像功能站端具有数字硬盘录像及其回放功能实行操作权限管理自动生成系统运行日志全中文图形化界面数据记录查询及打印报表输出画面分割和视频自动循环功能。系统时钟同步历史图像储存与查询系统自诊断和管理实现与MIS、SCADA等系统的接口，单方向接收SCADA控制信息，实现调度遥控、操作维护的可视化联动。提供系统完整通信规约及相关协议并对业主开放，以构成统一管理的集成平台。
1、远程图像监控系统的组成
变电站远程图像监控系统主要由3个互相衔接的部分组成：变电站现场设备(简称子站)、通信通道、监控中心(简称主站)。
1.1子站。子站设备指位于变电站的所有设备，由摄像机套件、报警控制器、解码器、红外线光束对射探头、灯光控制器、云台、监控主机等组成，并与变电站综合自动化系统或远动设备互联。
子站主要是将现场图像、声音、报警信息编码，利用通信通道将视频信息上传至主站，同时接受上级主站发下来的监控命令，对图像进行控制，包括云台动作、光圈大小、聚焦远近和变倍、预置位和巡视等操作。并根据解码器、报警控制器(由温感探头、烟感探头及红外线光束对射探头等设备组成)采集到的各种状态信息和报警信息实现警视联动功能，自动启动报警照明灯、警铃，同时切换到指定的摄像头画面，并自动录像，以字幕、声光提示报警。
1.2通信通道。通信通道起到连接变电站和主站的桥梁作用，也是系统最关键的组成部分，传输系统的性能直接决定着系统监控中心图像数据的质量。目前，在电力系统中采用的传输方式主要是E1(2．048M的链路)线路传输方式，如图l所示。
1.3主站。主站由一个监控主机组成，实时接收子站的图像、声音、报警信息并解码显示，实现对变电站的视频监控任务，同时也可以完成一些管理和远程控制功能，并与SCADA(调度监控)系统及电力MIS网互通，实现电网调度和维护的可视化。
2、远程图像监控系统的主流视频编码方式
目前远程监控系统的主流视频编码有2种，分别为基于ITU—T的H.26x及基于IOS／IEC的MPEG编码方式。
2.1H.26x编码方式。H.26x编码是一种帧间预测减少时域冗余、变换编码减少空域的混合编码方法，具有压缩比高、算法复杂度低等优点，主要应用于视频会议、可视电话，并被许多多媒体通信终端标准所采用。在变电站远程监控系统中，H.26x解码采用硬件解码方式。
在变电站，远端主处理器将图像、声音、报警信息编码后通过线路接口送入通信链路并传至监控中心，在监控中心通过El传输资源与变电站相连，接收变电站上传信号，将其中的图像数据通过H.26x解码后生成全电视信号输出。
2.2MPEG编码方式。MPEG(Motion Pictures Experts Group)始于1988年，专门负责建立视频和音频数据压缩标准。随着宽带网络的建设和无线通讯的发展，MPEG--4已成为基于Internet的视音频流的主流编码方式。该标准对压缩算法进行了改进，具有视频质量与分辨率高，且数据率相对较低的特点。采用MPEG-4编码方式，系统网络通信采用IP网络技术组网，且能支持IP组播功能。
2.3两种编码方式的比较。两种编码方式均具有网路带宽占用低、视频质量好与分辨率高的优点。但MPEG-4编码方式对压缩解码的计算机性能要求较高，而H.26x编码存在图像压缩痕迹明显，运动物体边缘有水纹波的现象。
基于两种编码方式的遥视系统，均具有图像质量好、通道带宽占用低、系统扩展方便的特点。H.26x编码的遥视系统，采用硬件编解码，稳定性高，输出为全电视信号，可通过视频上网器与MIS网连接，但同时只能浏览同一个变电站，同时系统基于硬件架构，投资费用高；MPEG-4编码的遥视系统，采用软件编解码，稳定性较差，输出为计算机显示的MPG--4图像信号，可按多级方式组网，支持IP组播功能，网络功能强，同时系统基于软件，方便升级，投资较低。两种系统性能比较见表1。
3、组建基于W／MPEG一4编解码方式的遥视系统应注意的问题
随着网络技术的发展，基于IP／MPEG-4编解码方式的遥视系统逐渐成为变电站远程图像监控系统的主流方式。特别是系统网络采用IP网络技术组网，IP组播功能的实现，使IP网上任何一台计算机，可通过权限控制的方式实现无级监控，同时主站和MIS网图像用户中的多台终端可以同时监控任一变电站，使巡检中心、监控中心等相关部门通过现有的电力通信网对所属的多个变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况报警接收处理，提高变电站运行和维护的安全性和可靠性。
①系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量组合定义，至少可接入30个变电站的遥视监控。按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。主站需配置支持IP组播的3层千兆视频交换机。②在建设电力光纤线路中需预留2～4芯光纤作为专用的遥视通道。③系统架构必须采用标准化、网络化、免维护式的系统结构，才具有高度的可靠性和安全性．同时符合ISO／OSI开放系统互联标准。④系统应具备软硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能升级；系统应为其他系统提供标准图像接口；系统所提供的支撑软件能支持用户进一步开放应用软件；系统的软硬件接口应采用国际标准或工业标准，支持与其他标准硬件、其他网络及不同生产商的设备互联。⑤远程图像监控系统的开放性和兼容性是建立在统一的系统网络音视频格式及统一的主站与站端监控系统间的通信协议基础上的，因国家并未对变电站远程图像监控系统提出统一的技术标准，特别是主站与站端监控系统之间的通信协议，故不同生产商提供的站端设备很难顺利发入主站。电力部门与设备供应方在签订技术协议时应特别明确设备供应方需开放所有接口，保证监控系统的开放性和兼容性，并为其他生产商的设备接入提供相应的协助。否则将严重限制设备选型范围，由于没有统一的远程图像监控系统通信规约，不同厂家只能采用系统对接，存在施工工期长、系统接入质量差、系统稳定性低等现象。最后只能由主站设备供货方提供采用系统接入设备及软件，才能保证各个子站按时接入主站。所以电力远程图像监控系统的推广急需一套成熟统一的技术标准。⑥应满足系统的安全要求，即保证所有设备在超高压电磁环境中、在丁频过电压、雷电波、脉冲干扰、静电放电、辐射放电、辐射电磁场、开关设备操作、系统故障以及快速瞬变等干扰情况下必须正常稳定运行。系统的应用软件开发，应有必要的网络安全保护，保证系统数据和信息不被窃取和破坏，特别是对网络病毒的防护。
4、电力变电站远程图像监控系统的管理
电力变电站远程图像监控系统基于R／LAN视频服务器硬件设备。并以网络视频集中监控系统管理软件为核心，执行强大的系统功能。
4.1实时图像监视。包括监控中心、电力MIS网上的任意监控终端，通过网络视频集中监控系统管理软件或标准IE浏览器，可实时监视同一变电站或多个变电站的所有图像信息，可以同屏显示多路(1、4，9．16路)实时图像信息．
4.2语音功能。变电站和监控中心值班员工作站之间，不同的监控终端用户之间。可以实现基于IP的语音功能，包括：实时的语音半双工对讲及语音广播功能;变电站端场景录音，与站内的维护操作人员对讲机进行远程对讲。
4.3录像功能。系统默认的录像速率为25帧／秒(PAL制式)，但用户可对录像速率进行调整，以减轻系统录像功脂包括实时录像，定时录像、运动检测预触发录像及报警预触发录像。
5、结束语
远程图像监控系统实现了变电站现场的可视化管理，是对“四遥”功能的有益补充，为实现变电站无人值守提供了可靠保证。远程图像监控系统在变电站中的应用对提高变电站运行的安全性、可靠性，提高运行和管理的科学性，充分发挥变电站的效力，促进管理工作的现代化有重要意义。总之，变电站远程图像监控技术，为无人值守变电站的深入发展提供了一种先进实用、直观有效的手段。
【关键词】变电站；图像；远程监控；计算机
引言
电力远程图像监控系统在不断更新，技术进步而产生的新功能的能力。实时图像监控防火，防盗功能(包括烟感，温度、红外线、门禁等)对特别重要的变电站可使用红外热成像摄像机进行高压设备的运行温度监控(选项)移动摄像功能(可选项)远程视频传输(能适用电力系统常用的多种通信通道)远程控制监控设备(包括矩阵，云台、镜头和灯光等)本系统能进行现场照明控制本系统保证能和综合自动化系统，消防自动化系统、门禁系统等有效联动本系统可使用网上办公电脑作为分控工作站(配适当软件)报警时有警视联动功能和自动启动录像功能站端具有数字硬盘录像及其回放功能实行操作权限管理自动生成系统运行日志全中文图形化界面数据记录查询及打印报表输出画面分割和视频自动循环功能。系统时钟同步历史图像储存与查询系统自诊断和管理实现与MIS、SCADA等系统的接口，单方向接收SCADA控制信息，实现调度遥控、操作维护的可视化联动。提供系统完整通信规约及相关协议并对业主开放，以构成统一管理的集成平台。
1、远程图像监控系统的组成
变电站远程图像监控系统主要由3个互相衔接的部分组成：变电站现场设备(简称子站)、通信通道、监控中心(简称主站)。
1.1子站。子站设备指位于变电站的所有设备，由摄像机套件、报警控制器、解码器、红外线光束对射探头、灯光控制器、云台、监控主机等组成，并与变电站综合自动化系统或远动设备互联。
子站主要是将现场图像、声音、报警信息编码，利用通信通道将视频信息上传至主站，同时接受上级主站发下来的监控命令，对图像进行控制，包括云台动作、光圈大小、聚焦远近和变倍、预置位和巡视等操作。并根据解码器、报警控制器(由温感探头、烟感探头及红外线光束对射探头等设备组成)采集到的各种状态信息和报警信息实现警视联动功能，自动启动报警照明灯、警铃，同时切换到指定的摄像头画面，并自动录像，以字幕、声光提示报警。
1.2通信通道。通信通道起到连接变电站和主站的桥梁作用，也是系统最关键的组成部分，传输系统的性能直接决定着系统监控中心图像数据的质量。目前，在电力系统中采用的传输方式主要是E1(2．048M的链路)线路传输方式，如图l所示。
1.3主站。主站由一个监控主机组成，实时接收子站的图像、声音、报警信息并解码显示，实现对变电站的视频监控任务，同时也可以完成一些管理和远程控制功能，并与SCADA(调度监控)系统及电力MIS网互通，实现电网调度和维护的可视化。
2、远程图像监控系统的主流视频编码方式
目前远程监控系统的主流视频编码有2种，分别为基于ITU—T的H.26x及基于IOS／IEC的MPEG编码方式。
2.1H.26x编码方式。H.26x编码是一种帧间预测减少时域冗余、变换编码减少空域的混合编码方法，具有压缩比高、算法复杂度低等优点，主要应用于视频会议、可视电话，并被许多多媒体通信终端标准所采用。在变电站远程监控系统中，H.26x解码采用硬件解码方式。
在变电站，远端主处理器将图像、声音、报警信息编码后通过线路接口送入通信链路并传至监控中心，在监控中心通过El传输资源与变电站相连，接收变电站上传信号，将其中的图像数据通过H.26x解码后生成全电视信号输出。
2.2MPEG编码方式。MPEG(Motion Pictures Experts Group)始于1988年，专门负责建立视频和音频数据压缩标准。随着宽带网络的建设和无线通讯的发展，MPEG--4已成为基于Internet的视音频流的主流编码方式。该标准对压缩算法进行了改进，具有视频质量与分辨率高，且数据率相对较低的特点。采用MPEG-4编码方式，系统网络通信采用IP网络技术组网，且能支持IP组播功能。
2.3两种编码方式的比较。两种编码方式均具有网路带宽占用低、视频质量好与分辨率高的优点。但MPEG-4编码方式对压缩解码的计算机性能要求较高，而H.26x编码存在图像压缩痕迹明显，运动物体边缘有水纹波的现象。
基于两种编码方式的遥视系统，均具有图像质量好、通道带宽占用低、系统扩展方便的特点。H.26x编码的遥视系统，采用硬件编解码，稳定性高，输出为全电视信号，可通过视频上网器与MIS网连接，但同时只能浏览同一个变电站，同时系统基于硬件架构，投资费用高；MPEG-4编码的遥视系统，采用软件编解码，稳定性较差，输出为计算机显示的MPG--4图像信号，可按多级方式组网，支持IP组播功能，网络功能强，同时系统基于软件，方便升级，投资较低。两种系统性能比较见表1。
3、组建基于W／MPEG一4编解码方式的遥视系统应注意的问题
随着网络技术的发展，基于IP／MPEG-4编解码方式的遥视系统逐渐成为变电站远程图像监控系统的主流方式。特别是系统网络采用IP网络技术组网，IP组播功能的实现，使IP网上任何一台计算机，可通过权限控制的方式实现无级监控，同时主站和MIS网图像用户中的多台终端可以同时监控任一变电站，使巡检中心、监控中心等相关部门通过现有的电力通信网对所属的多个变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况报警接收处理，提高变电站运行和维护的安全性和可靠性。
①系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量组合定义，至少可接入30个变电站的遥视监控。按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。主站需配置支持IP组播的3层千兆视频交换机。②在建设电力光纤线路中需预留2～4芯光纤作为专用的遥视通道。③系统架构必须采用标准化、网络化、免维护式的系统结构，才具有高度的可靠性和安全性．同时符合ISO／OSI开放系统互联标准。④系统应具备软硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能升级；系统应为其他系统提供标准图像接口；系统所提供的支撑软件能支持用户进一步开放应用软件；系统的软硬件接口应采用国际标准或工业标准，支持与其他标准硬件、其他网络及不同生产商的设备互联。⑤远程图像监控系统的开放性和兼容性是建立在统一的系统网络音视频格式及统一的主站与站端监控系统间的通信协议基础上的，因国家并未对变电站远程图像监控系统提出统一的技术标准，特别是主站与站端监控系统之间的通信协议，故不同生产商提供的站端设备很难顺利发入主站。电力部门与设备供应方在签订技术协议时应特别明确设备供应方需开放所有接口，保证监控系统的开放性和兼容性，并为其他生产商的设备接入提供相应的协助。否则将严重限制设备选型范围，由于没有统一的远程图像监控系统通信规约，不同厂家只能采用系统对接，存在施工工期长、系统接入质量差、系统稳定性低等现象。最后只能由主站设备供货方提供采用系统接入设备及软件，才能保证各个子站按时接入主站。所以电力远程图像监控系统的推广急需一套成熟统一的技术标准。⑥应满足系统的安全要求，即保证所有设备在超高压电磁环境中、在丁频过电压、雷电波、脉冲干扰、静电放电、辐射放电、辐射电磁场、开关设备操作、系统故障以及快速瞬变等干扰情况下必须正常稳定运行。系统的应用软件开发，应有必要的网络安全保护，保证系统数据和信息不被窃取和破坏，特别是对网络病毒的防护。
4、电力变电站远程图像监控系统的管理
电力变电站远程图像监控系统基于R／LAN视频服务器硬件设备。并以网络视频集中监控系统管理软件为核心，执行强大的系统功能。
4.1实时图像监视。包括监控中心、电力MIS网上的任意监控终端，通过网络视频集中监控系统管理软件或标准IE浏览器，可实时监视同一变电站或多个变电站的所有图像信息，可以同屏显示多路(1、4，9．16路)实时图像信息．
4.2语音功能。变电站和监控中心值班员工作站之间，不同的监控终端用户之间。可以实现基于IP的语音功能，包括：实时的语音半双工对讲及语音广播功能;变电站端场景录音，与站内的维护操作人员对讲机进行远程对讲。
4.3录像功能。系统默认的录像速率为25帧／秒(PAL制式)，但用户可对录像速率进行调整，以减轻系统录像功脂包括实时录像，定时录像、运动检测预触发录像及报警预触发录像。
5、结束语
远程图像监控系统实现了变电站现场的可视化管理，是对“四遥”功能的有益补充，为实现变电站无人值守提供了可靠保证。远程图像监控系统在变电站中的应用对提高变电站运行的安全性、可靠性，提高运行和管理的科学性，充分发挥变电站的效力，促进管理工作的现代化有重要意义。总之，变电站远程图像监控技术，为无人值守变电站的深入发展提供了一种先进实用、直观有效的手段。