一、前言

       随着电力系统改造和自动化建设不断发展完善，电网公司大多已经实现了对远程变电站/电网发电机组的遥测、遥信、遥控、遥调，即“四遥”功能。当前，各公司为了提高劳动生产率，增加经济效益，开始对电力生产实现无人值守或者远程遥控操作。网络视频监控系统作为“五遥”是对“四遥”的补充和完善，越来越广泛地被电力用户应用到电力生产管理调度之中。无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，在巡检中心、集控中心（集控站）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。将变电站的视频数据和监控数据由变电站前端的设备/处理机采集编码，并将编码后的数据通过IP网络传输到监控中心。监控中心接收编码后的视频数据和监控数据，进行监控，存储、管理。电力遥视警戒系统的实施为实现变电站/所的无人值守，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。可提高变电站运行和维护的安全性和可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。

二、需求分析

变电站视频监控和环境监控系统的综合应用需求：

        1.  变电站内各类设备（如：主控室控制屏显示、仪表读数、开关室设备、主变压器和各主变风扇运行、电容器室等）运行情况；

        2.   实时监视变电站大门口和主要通道；

        3.   实时接收周界和室内红外报警信号；

        4.   实时监测变压器中性点接地刀、油位和火灾报警；

        5.   实时监测电缆温度；
 
         随着技术的发展，视频监视图像可作为对事故追忆的一种有效手段，帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况，从而尽可能地找到事故发生的原因；
 
        现场操作指示变电站的各种操作要严格遵守操作规程，但是各种操作也比较繁琐，因此必须要有相应的保证措施──一般都采用系统的"五防"闭锁结合操作人员使用"五防"钥匙的方法来达到这一目的。在视频监视技术出现后，可以利用远程实时监视功能，由调度中心的值班人员对远方变电站操作人员进行操作指导，如果发现不正确的操作，可以通过电话、手机及时提醒操作人员，从而确保操作的万无一失。另外，也可以发现一些在施工现场不容易观察的遗留工作物品，这时可以利用高空摄像机来发现这些遗留物品，从而消除安全隐患；
 
         安全防范这里说的安全防范是指防火、防盗。系统通过分布在变电站的各种传感器，如烟感传感器、红外微波探头、门禁传感器、玻璃破碎传感器等，接收并及时地将报警信号传送给调度中心，以做出相应处理。
 
三、现状问题

        目前供电公司大部分的变电站都实现了无人值守，变电站遥视系统已经成为重要的电网运行监控手段。目前无人值守变电站和二级机构的遥视系统一般还是采用传统的硬盘录像机解决方案。该解决方案是在无人值守变电站配置一台或多台硬盘录像机，通过硬盘录像机对监控点的模拟信号进行数字化编码后存储到本地硬盘录像机的硬盘中进行视频资料的保存。
 
       视频图像查看需要通过硬盘录像机厂家提供的基于C/S模式的客户端软件连接到硬盘录像机上进行观看或者通过硬盘录像机内置的WEB Server用B/S模式监看（B/S模式只支持单路图像浏览）。不同硬盘录像机厂家提供的客户端软件虽然都能实现基本的实时浏览和录像查询等功能，但不同厂家的客户端软件无法实现互联互通，在不同的变电站之间进行监控切换时，需要更换不同的客户端软件才能实现监看功能。
 
       在无人值守变电站的承载网络上，一般为每个变电站提供一路E1通道进行业务数据和监控数据的混合传输，导致每个变电站只能并发观看1～2路视频图像，超过2路时就非常容易出现蓝屏、马赛克、拖影等现象。

       从当前电力监控系统的现状可以看出目前无人值守变电站的遥视系统都是分散、孤立的，没有形成一个统一体，没有实现集中运行、集中调度，造成这种情况的主要原因如下：
 
（1）两种编码方式不兼容

        目前已经在网使用的硬盘录像机设备采用的编码方式有H.264和MPEG4两种，这两种编码所形成的流媒体文件无法兼容，不同的编码方式需要采用不同的解码控件才能实现正常解码。而目前硬盘录像机厂家提供的客户端软件还无法支持同时解码两种编码的功能。

（2）各厂家客户端软件不兼容

       目前硬盘录像机厂家提供的客户端软件只能对本厂的产品进行解码，即使不同厂家的设备采用同样的H.264或MPEG4的编码方式，也无法实现不同厂家的客户端软件与不同厂家的硬盘录像机的互通，导致在监控中心的电脑上需要同时安装多套不同厂家的客户端软件才能实现最基本的监看功能。

（3）各厂家设备控制协议不兼容

       虽然目前各厂家设备的远程管理协议都是采用SNMP协议，但是MIB库的定义却不尽相同，这样就导致了无法通过某一个硬盘录像机厂家的管理平台对其他所有的硬盘录像机进行统一的远程管理。而且硬盘录像机的设备故障也不能及时地反馈到监控中心，无法实现对远端设备的主动管理。

四、设计原则

        为了解决上述问题，对现有变电站的视频监控系统进行整合，形成统一完整的视频系统，视频信息统一管理、统一存储，远程监控，是提高变电站无人值守水平的必然的选择.

        综合视频监控系统是在网络视频监控平台的基础上进行功能扩展，除实现基本的视频监控的功能外，还要实现与遥测、遥信、遥控、遥调“四遥”的智能化联动监控。

        综合遥视系统的功能设计主要应考虑以下几方面：

Ø  多级网络架构，支持大系统平台联网，兼容主流监控厂家前端产品；

Ø  提供与电力“四遥”的接口，实现系统级融合；

Ø  中心平台管理软件实现对于系统设备的统一管理，支持GIS视频监控应用，报警联动多路视频，有效布控追踪；

Ø  系统软件采用模块化设计，保证系统可扩展性，可根据需要实现系统平滑扩容；

Ø  支持分布式图像存储及中心IP SAN存储模式，并统一由中心管理平台统一进行权限分配及资源调度；

Ø  监控中心采用大屏幕图文显示系统，实时显示、切换丰富的图文信息。

Ø  系统提供开放接口，可根据电力应用需要做相应的定制性功能开发。

五、系统结构

       基于DVR网络硬盘录像机的电力变电站远程图像监控系统，对于纳入遥视监控范围的变电站的数量没有限制，主要视其应用环境的网络状况，因此基本上系统规模可根据电网区域范围大小和变电站数量自由组合定义。同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。

       根据电力行业的应用特点及管理模式，其电力变电站远程图像监控系统基本上分为主控中心、区域监控中心和站端系统的三级网络结构方式。系统在各变电站站端装备一台或多台DVR网络硬盘录像机（具体数量视变电站内配置的监控摄像机数量），完成对视音频信号的数字化及编码压缩处理，将其和报警等数据信息一起打包成IP数据包在IP网络上传输；各集控中心（包括巡检中心）设区域监控中心，利用中心与变电站之间的10/100Mb/s (10/100BASE)光/电接口通道或2Mb/s(G.703)电路通道，接收各变电站站端网络硬盘录像机上传的视音频、报警信息，同时通过“网络视频集中监控系统管理软件”进行远程实时监控；在条件成熟的前提下可在调度中心设立主控中心。

平台架构拓扑如下图所示：

六、系统功能

（1）监视和录像功能

        利用安装在监视目标区域的摄像机对生产设备和环境进行监控和录像，并将被监视目标的动态图像传输到监控中心，监控中心可将控制信号发送到设在变电站的监控主机，实现各种控制。

        监控中心、变电站运行维护人员通过业务台或监控主机对变电站监控范围的目标区域中设备或现场进行监视，同时在业务台或监控主机上完成对变电站摄像机的控制（左右、上下、远近景、调焦等）、画面切换的控制和录像控制。

（2）报警功能

        报警事件触发支持消防报警、防盗报警、动态检测等。
 
1.   入侵探测

       在主控室等重要地点安装红外双鉴/三鉴探测器，通过布防可有效发现外来非法入侵，探测器一般为标准开关量信号，接入到现场监控单元。前端数字监控主机、中心管理服务器均可设置联动策略，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。

2.   环境监测

       环境监测主要为现场温湿度监测、烟雾报警、水浸报警。一般在主控室安装温湿度传感器，接入到模拟量监测单元。通过RS-485总线和数字监控设备连接，监控中心管理服务器通过循环采样可得到温湿度数据，软件可设定温湿度上下限，发现越限时可联动报警。烟雾报警、水浸报警为开关量报警，出现报警时可联动摄像机预置位，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。

3.  前端报警输出

      前端设备支持开关量报警输出，主要包括声光电报警、门禁等。前端设备支持报警触发录像及图片抓拍。

4.  平台报警联动

       中心平台在收到报警信息后，根据用户配置的报警联动表信息进行联动处理。主要操作包括触发报警录像及图片抓拍，发送报警短信给用户，向用户电话提供语音报警等。同时需要将报警信息传送到该客户正在进行监控操作的用户处，并且传送给指定的专用报警客户端处。

5.   客户端联动

        处于接警状态的客户端在收到报警信息时，能将画面切换到报警设备的联动画面，并放大显示，发出报警信息，直到用户做接警操作后方可返回正常状态。

        另外，系统应支持专用接警客户端，随时等待接受报警信息，并可做出报警画面调出以及触发报警录像或者图片抓拍等联动动作。

（3）控制功能

1.   权限控制

        系统通过其中心服务器可以对系统中所有硬件设备和用户进行集中管理，包括添加/修改前端主控设备、设置/更改设备工作参数、配置/更改设备所属关系，添加/删除用户、设置/更改用户管理权限等。

        管理员只需要将这些系统信息在中心服务器上加以注册，即可在整个系统内生效，大大简化了系统操作，有效提高了工作效率。

        被授权的网上任一操作人员能对任一摄像点进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整，进行云台的预置和控制。

        控制权限可设置为三种状态：争用模式、先来者占用模式、权高者占用模式。保证控制唯一性，当某个操作人员对设备进行控制时，其它同级操作人员则不能控制。

2. 门禁控制

        可以采用智能门禁系统或安装门磁传感器。各门禁系统或门磁传感器应在变电站的各直接入口处和各级重要入口处安装。
 
       系统采用非接触式感应卡，具备遥控开门功能。

       自动记录使用人的编号、开/关门的时间、使用地点等信息。

       可以设置时间段，当发生非法入侵时能发出告警信息，同时可以进行联动录像。
 
七、系统特点

       1. 实施方便快捷：充分利用电力行业现有网络环境，易于日后系统扩展。

       2.  适合构建大型系统：系统支持三级/四级网络架构，支持大系统联网平台。
 
       3. 高度兼容性：系统可以支持多种系统兼容，支持PC式监控主机，支持嵌入式硬盘录像机，支持矩阵级联，支持网络视频服务器解决方案。

       4. 平滑过渡，节省资金：系统既可以一次投资搭建统一平台，终身受益；也可以系统逐次添加，节省资金。

       5.   安全性能高，性价比高：分布式存储同集中时存储相结合，图像资源分布式存储，集中管理，提升存储的稳定可靠性，并降低存储造价，极高的性价比。

      6. 调度中心大屏幕图文显示系统（DLP无缝拼接大屏+监视器+LED），实时显示、切换丰富的图文信息，适合指挥中心监控、指挥、调度。

      7.  功能丰富全面：强大的综合软件管理系统提供了一个广阔的控制平台。不仅可以实现电力行业客户现有的需求，强大的研发队伍可以保证针对电力行业的特殊要求及时定制相关功能模块。一套专用平台软件统一管理所有设备，电子地图双屏显示，报警联动多路视频，有效布控追踪。

      8.优势特色显著：电力行业系统复杂，需要监控的点数量比较多，位置比较分散，而又要实现统一的管理。电力变电站综合监控系统，成功解决了分散监控，集中管理的难题。通过网络将所有的监控点连成一个系统，在监控中心通过若干台中心服务器实现统一管理。
 

3G无线路由器F3434功能特点：

         1.  具有信号强度指示功能，实时显示3G网络信号强度，提升现场管理维护效率。

         2. 具有流量控制、流量记录，实时网络速度显示功能，它能够根据网络协议的类型，按照预先定制的带宽分配模式进行管理，同时接多个设备时，能够尽可能保证网络内每个设备的无线传输不受影响，使多设备无线传输应用更智能更高效。

         3. 处理速度提升，内置FLASH从4M提升至8M，RAM从32M提升到64M，处理器主频从133MHz 提升到380MHz，有效杜绝大流量数据丢包，大数据传输场合应用更高效，更稳定。

        4. WIFI功能，采用内置一体化设计，有效提升产品的稳定性。且WIFI传输速度从50 Mbps提升至150 Mbps，WIFI 支持AP ,CLIENT ,中继，中继桥接等，系工业WIFI应用的顶级配置。3倍速提升，自如应对更复杂的无线传输需求。

        5.  内置RTC,支持定时上下线，更好地根据客户应用定制上下线策略，最大限度地减小功耗。
 
       6. 支持更多的VPN链接方式，在原来的基础上再加了对PPTP服务器，L2TP服务器，OpenVPN服务器，OpenVPN客户端的支持，网络安全应用部署方案选择更丰富、更灵活。

       7.  延续四信一贯的丰富接口配置，F3X34系列产品支持RS232、RS485等多种工业接口，可以接入各种服务器和工控机，帮助用户实时传输现场数据。突出的性能，丰富的工控机接口帮助工业自动化企业甩开网线的束缚，轻松实现3G实时信息传输的梦想。

      8. 支持多种WAN连接方式，包括静态IP,DHCP，L2TP ，PPTP，PPPOE，3G/HSPA/4G。

      9.  支持远程管理，SYSLOG、SNMP、TELNET、SSHD，HTTPS等功能。

      10. 支持本地和远程在线升级，导入导出配置文件。

      11. 支持NTP，内置RTC。

      12. 支持国内外多种DDNS。

      13. 支持VLAN，MAC地址克隆，PPPoE服务器。

      14. WIFI支持802.11b/g/n,支持WIFI AP、AP Client，中继器，中继桥接和WDS等多种工作模式（可选）

      15. WIFI支持WEP,WPA，WPA2等多种加密方式，支持RADIUS认证，MAC地址过滤等功能。

      16. 支持多路DHCP server及DHCP client，DHCP捆绑MAC地址，DDNS，防火墙，NAT，DMZ主机，QoS，流量统计,实时显示数据传输速率等功能

      17.  支持SPI防火墙，VPN穿越，访问控制，URL过滤，等功能。

      18.   定时重启等功能。