一、前言
隨著電力系統(tǒng)改造和自動化建設(shè)不斷發(fā)展完善，電網(wǎng)公司大多已經(jīng)實現(xiàn)了對遠程變電站/電網(wǎng)發(fā)電機組的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，即“四遙”功能。當前，各公司為了提高勞動生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟效益，開始對電力生產(chǎn)實現(xiàn)無人值守或者遠程遙控操作。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為“五遙”是對“四遙”的補充和完善，越來越廣泛地被電力用戶應(yīng)用到電力生產(chǎn)管理調(diào)度之中。無人值守變電站管理模式的推廣，變電站巡檢制度的建立，在巡檢中心、集控中心（集控站）等相關(guān)部門通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對所屬變電站實現(xiàn)遠程實時圖像監(jiān)控、遠程故障和意外情況告警接收處理。將變電站的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)由變電站前端的設(shè)備/處理機采集編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心接收編碼后的視頻數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)，進行監(jiān)控，存儲、管理。電力遙視警戒系統(tǒng)的實施為實現(xiàn)變電站/所的無人值守，從而為推動電力網(wǎng)的管理逐步向自動化、綜合化、集中化、智能化方向發(fā)展提供有力的技術(shù)保障?？商岣咦冸娬具\行和維護的安全性和可靠性，并可逐步實現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運行更為安全、可靠。
二、需求分析
變電站視頻監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的綜合應(yīng)用需求：
1. 變電站內(nèi)各類設(shè)備（如：主控室控制屏顯示、儀表讀數(shù)、開關(guān)室設(shè)備、主變壓器和各主變風扇運行、電容器室等）運行情況；
2. 實時監(jiān)視變電站大門口和主要通道；
3. 實時接收周界和室內(nèi)紅外報警信號；
4. 實時監(jiān)測變壓器中性點接地刀、油位和火災(zāi)報警；
5. 實時監(jiān)測電纜溫度；
隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)視圖像可作為對事故追憶的一種有效手段，幫助技術(shù)人員查看事故發(fā)生時變電站的狀況，從而盡可能地找到事故發(fā)生的原因；
現(xiàn)場操作指示變電站的各種操作要嚴格遵守操作規(guī)程，但是各種操作也比較繁瑣，因此必須要有相應(yīng)的保證措施──一般都采用系統(tǒng)的"五防"閉鎖結(jié)合操作人員使用"五防"鑰匙的方法來達到這一目的。在視頻監(jiān)視技術(shù)出現(xiàn)后，可以利用遠程實時監(jiān)視功能，由調(diào)度中心的值班人員對遠方變電站操作人員進行操作指導(dǎo)，如果發(fā)現(xiàn)不正確的操作，可以通過電話、手機及時提醒操作人員，從而確保操作的萬無一失。另外，也可以發(fā)現(xiàn)一些在施工現(xiàn)場不容易觀察的遺留工作物品，這時可以利用高空攝像機來發(fā)現(xiàn)這些遺留物品，從而消除安全隱患；
安全防范這里說的安全防范是指防火、防盜。系統(tǒng)通過分布在變電站的各種傳感器，如煙感傳感器、紅外微波探頭、門禁傳感器、玻璃破碎傳感器等，接收并及時地將報警信號傳送給調(diào)度中心，以做出相應(yīng)處理。
三、現(xiàn)狀問題
目前供電公司大部分的變電站都實現(xiàn)了無人值守，變電站遙視系統(tǒng)已經(jīng)成為重要的電網(wǎng)運行監(jiān)控手段。目前無人值守變電站和二級機構(gòu)的遙視系統(tǒng)一般還是采用傳統(tǒng)的硬盤錄像機解決方案。該解決方案是在無人值守變電站配置一臺或多臺硬盤錄像機，通過硬盤錄像機對監(jiān)控點的模擬信號進行數(shù)字化編碼后存儲到本地硬盤錄像機的硬盤中進行視頻資料的保存。
視頻圖像查看需要通過硬盤錄像機廠家提供的基于C/S模式的客戶端軟件連接到硬盤錄像機上進行觀看或者通過硬盤錄像機內(nèi)置的WEB Server用B/S模式監(jiān)看（B/S模式只支持單路圖像瀏覽）。不同硬盤錄像機廠家提供的客戶端軟件雖然都能實現(xiàn)基本的實時瀏覽和錄像查詢等功能，但不同廠家的客戶端軟件無法實現(xiàn)互聯(lián)互通，在不同的變電站之間進行監(jiān)控切換時，需要更換不同的客戶端軟件才能實現(xiàn)監(jiān)看功能。
在無人值守變電站的承載網(wǎng)絡(luò)上，一般為每個變電站提供一路E1通道進行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)的混合傳輸，導(dǎo)致每個變電站只能并發(fā)觀看1～2路視頻圖像，超過2路時就非常容易出現(xiàn)藍屏、馬賽克、拖影等現(xiàn)象。
從當前電力監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀可以看出目前無人值守變電站的遙視系統(tǒng)都是分散、孤立的，沒有形成一個統(tǒng)一體，沒有實現(xiàn)集中運行、集中調(diào)度，造成這種情況的主要原因如下：
（1）兩種編碼方式不兼容
目前已經(jīng)在網(wǎng)使用的硬盤錄像機設(shè)備采用的編碼方式有H.264和MPEG4兩種，這兩種編碼所形成的流媒體文件無法兼容，不同的編碼方式需要采用不同的解碼控件才能實現(xiàn)正常解碼。而目前硬盤錄像機廠家提供的客戶端軟件還無法支持同時解碼兩種編碼的功能。
（2）各廠家客戶端軟件不兼容
目前硬盤錄像機廠家提供的客戶端軟件只能對本廠的產(chǎn)品進行解碼，即使不同廠家的設(shè)備采用同樣的H.264或MPEG4的編碼方式，也無法實現(xiàn)不同廠家的客戶端軟件與不同廠家的硬盤錄像機的互通，導(dǎo)致在監(jiān)控中心的電腦上需要同時安裝多套不同廠家的客戶端軟件才能實現(xiàn)最基本的監(jiān)看功能。
（3）各廠家設(shè)備控制協(xié)議不兼容
雖然目前各廠家設(shè)備的遠程管理協(xié)議都是采用SNMP協(xié)議，但是MIB庫的定義卻不盡相同，這樣就導(dǎo)致了無法通過某一個硬盤錄像機廠家的管理平臺對其他所有的硬盤錄像機進行統(tǒng)一的遠程管理。而且硬盤錄像機的設(shè)備故障也不能及時地反饋到監(jiān)控中心，無法實現(xiàn)對遠端設(shè)備的主動管理。
四、設(shè)計原則
為了解決上述問題，對現(xiàn)有變電站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行整合，形成統(tǒng)一完整的視頻系統(tǒng)，視頻信息統(tǒng)一管理、統(tǒng)一存儲，遠程監(jiān)控，是提高變電站無人值守水平的必然的選擇.
綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控平臺的基礎(chǔ)上進行功能擴展，除實現(xiàn)基本的視頻監(jiān)控的功能外，還要實現(xiàn)與遙測、遙信、遙控、遙調(diào)“四遙”的智能化聯(lián)動監(jiān)控。
綜合遙視系統(tǒng)的功能設(shè)計主要應(yīng)考慮以下幾方面：
Ø 多級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持大系統(tǒng)平臺聯(lián)網(wǎng)，兼容主流監(jiān)控廠家前端產(chǎn)品；
Ø 提供與電力“四遙”的接口，實現(xiàn)系統(tǒng)級融合；
Ø 中心平臺管理軟件實現(xiàn)對于系統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一管理，支持GIS視頻監(jiān)控應(yīng)用，報警聯(lián)動多路視頻，有效布控追蹤；
Ø 系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，保證系統(tǒng)可擴展性，可根據(jù)需要實現(xiàn)系統(tǒng)平滑擴容；
Ø 支持分布式圖像存儲及中心IP SAN存儲模式，并統(tǒng)一由中心管理平臺統(tǒng)一進行權(quán)限分配及資源調(diào)度；
Ø 監(jiān)控中心采用大屏幕圖文顯示系統(tǒng)，實時顯示、切換豐富的圖文信息。
Ø 系統(tǒng)提供開放接口，可根據(jù)電力應(yīng)用需要做相應(yīng)的定制性功能開發(fā)。
五、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
基于DVR網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機的電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，對于納入遙視監(jiān)控范圍的變電站的數(shù)量沒有限制，主要視其應(yīng)用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)狀況，因此基本上系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)電網(wǎng)區(qū)域范圍大小和變電站數(shù)量自由組合定義。同時系統(tǒng)可按多級組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)電力行業(yè)的應(yīng)用特點及管理模式，其電力變電站遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)基本上分為主控中心、區(qū)域監(jiān)控中心和站端系統(tǒng)的三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式。系統(tǒng)在各變電站站端裝備一臺或多臺DVR網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機（具體數(shù)量視變電站內(nèi)配置的監(jiān)控攝像機數(shù)量），完成對視音頻信號的數(shù)字化及編碼壓縮處理，將其和報警等數(shù)據(jù)信息一起打包成IP數(shù)據(jù)包在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸；各集控中心（包括巡檢中心）設(shè)區(qū)域監(jiān)控中心，利用中心與變電站之間的10/100Mb/s (10/100BASE)光/電接口通道或2Mb/s(G.703)電路通道，接收各變電站站端網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機上傳的視音頻、報警信息，同時通過“網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件”進行遠程實時監(jiān)控；在條件成熟的前提下可在調(diào)度中心設(shè)立主控中心。
平臺架構(gòu)拓撲如下圖所示：
六、系統(tǒng)功能
（1）監(jiān)視和錄像功能
利用安裝在監(jiān)視目標區(qū)域的攝像機對生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境進行監(jiān)控和錄像，并將被監(jiān)視目標的動態(tài)圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心可將控制信號發(fā)送到設(shè)在變電站的監(jiān)控主機，實現(xiàn)各種控制。
監(jiān)控中心、變電站運行維護人員通過業(yè)務(wù)臺或監(jiān)控主機對變電站監(jiān)控范圍的目標區(qū)域中設(shè)備或現(xiàn)場進行監(jiān)視，同時在業(yè)務(wù)臺或監(jiān)控主機上完成對變電站攝像機的控制（左右、上下、遠近景、調(diào)焦等）、畫面切換的控制和錄像控制。
（2）報警功能
報警事件觸發(fā)支持消防報警、防盜報警、動態(tài)檢測等。
1. 入侵探測
在主控室等重要地點安裝紅外雙鑒/三鑒探測器，通過布防可有效發(fā)現(xiàn)外來非法入侵，探測器一般為標準開關(guān)量信號，接入到現(xiàn)場監(jiān)控單元。前端數(shù)字監(jiān)控主機、中心管理服務(wù)器均可設(shè)置聯(lián)動策略，發(fā)現(xiàn)入侵報警時，聯(lián)動變電站內(nèi)燈光、警笛、攝像機預(yù)置位、錄像，并在監(jiān)控客戶端上推出報警畫面，發(fā)出聲光報警信息，提示值班員處理。
2. 環(huán)境監(jiān)測
環(huán)境監(jiān)測主要為現(xiàn)場溫濕度監(jiān)測、煙霧報警、水浸報警。一般在主控室安裝溫濕度傳感器，接入到模擬量監(jiān)測單元。通過RS-485總線和數(shù)字監(jiān)控設(shè)備連接，監(jiān)控中心管理服務(wù)器通過循環(huán)采樣可得到溫濕度數(shù)據(jù)，軟件可設(shè)定溫濕度上下限，發(fā)現(xiàn)越限時可聯(lián)動報警。煙霧報警、水浸報警為開關(guān)量報警，出現(xiàn)報警時可聯(lián)動攝像機預(yù)置位，并在監(jiān)控客戶端上推出報警畫面，發(fā)出聲光報警信息，提示值班員處理。
3. 前端報警輸出
前端設(shè)備支持開關(guān)量報警輸出，主要包括聲光電報警、門禁等。前端設(shè)備支持報警觸發(fā)錄像及圖片抓拍。
4. 平臺報警聯(lián)動
中心平臺在收到報警信息后，根據(jù)用戶配置的報警聯(lián)動表信息進行聯(lián)動處理。主要操作包括觸發(fā)報警錄像及圖片抓拍，發(fā)送報警短信給用戶，向用戶電話提供語音報警等。同時需要將報警信息傳送到該客戶正在進行監(jiān)控操作的用戶處，并且傳送給指定的專用報警客戶端處。
5. 客戶端聯(lián)動
處于接警狀態(tài)的客戶端在收到報警信息時，能將畫面切換到報警設(shè)備的聯(lián)動畫面，并放大顯示，發(fā)出報警信息，直到用戶做接警操作后方可返回正常狀態(tài)。
另外，系統(tǒng)應(yīng)支持專用接警客戶端，隨時等待接受報警信息，并可做出報警畫面調(diào)出以及觸發(fā)報警錄像或者圖片抓拍等聯(lián)動動作。
（3）控制功能
1. 權(quán)限控制
系統(tǒng)通過其中心服務(wù)器可以對系統(tǒng)中所有硬件設(shè)備和用戶進行集中管理，包括添加/修改前端主控設(shè)備、設(shè)置/更改設(shè)備工作參數(shù)、配置/更改設(shè)備所屬關(guān)系，添加/刪除用戶、設(shè)置/更改用戶管理權(quán)限等。
管理員只需要將這些系統(tǒng)信息在中心服務(wù)器上加以注冊，即可在整個系統(tǒng)內(nèi)生效，大大簡化了系統(tǒng)操作，有效提高了工作效率。
被授權(quán)的網(wǎng)上任一操作人員能對任一攝像點進行控制，實現(xiàn)對攝像機視角、方位、焦距、光圈、景深的調(diào)整，進行云臺的預(yù)置和控制。
控制權(quán)限可設(shè)置為三種狀態(tài)：爭用模式、先來者占用模式、權(quán)高者占用模式。保證控制唯一性，當某個操作人員對設(shè)備進行控制時，其它同級操作人員則不能控制。
2. 門禁控制
可以采用智能門禁系統(tǒng)或安裝門磁傳感器。各門禁系統(tǒng)或門磁傳感器應(yīng)在變電站的各直接入口處和各級重要入口處安裝。
系統(tǒng)采用非接觸式感應(yīng)卡，具備遙控開門功能。
自動記錄使用人的編號、開/關(guān)門的時間、使用地點等信息。
可以設(shè)置時間段，當發(fā)生非法入侵時能發(fā)出告警信息，同時可以進行聯(lián)動錄像。
七、系統(tǒng)特點
1. 實施方便快捷：充分利用電力行業(yè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，易于日后系統(tǒng)擴展。
2. 適合構(gòu)建大型系統(tǒng)：系統(tǒng)支持三級/四級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)平臺。
3. 高度兼容性：系統(tǒng)可以支持多種系統(tǒng)兼容，支持PC式監(jiān)控主機，支持嵌入式硬盤錄像機，支持矩陣級聯(lián)，支持網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器解決方案。
4. 平滑過渡，節(jié)省資金：系統(tǒng)既可以一次投資搭建統(tǒng)一平臺，終身受益；也可以系統(tǒng)逐次添加，節(jié)省資金。
5. 安全性能高，性價比高：分布式存儲同集中時存儲相結(jié)合，圖像資源分布式存儲，集中管理，提升存儲的穩(wěn)定可靠性，并降低存儲造價，極高的性價比。
6. 調(diào)度中心大屏幕圖文顯示系統(tǒng)（DLP無縫拼接大屏+監(jiān)視器+LED），實時顯示、切換豐富的圖文信息，適合指揮中心監(jiān)控、指揮、調(diào)度。
7. 功能豐富全面：強大的綜合軟件管理系統(tǒng)提供了一個廣闊的控制平臺。不僅可以實現(xiàn)電力行業(yè)客戶現(xiàn)有的需求，強大的研發(fā)隊伍可以保證針對電力行業(yè)的特殊要求及時定制相關(guān)功能模塊。一套專用平臺軟件統(tǒng)一管理所有設(shè)備，電子地圖雙屏顯示，報警聯(lián)動多路視頻，有效布控追蹤。
8.優(yōu)勢特色顯著：電力行業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜，需要監(jiān)控的點數(shù)量比較多，位置比較分散，而又要實現(xiàn)統(tǒng)一的管理。電力變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)，成功解決了分散監(jiān)控，集中管理的難題。通過網(wǎng)絡(luò)將所有的監(jiān)控點連成一個系統(tǒng)，在監(jiān)控中心通過若干臺中心服務(wù)器實現(xiàn)統(tǒng)一管理。
3G無線路由器F3434功能特點：
1. 具有信號強度指示功能，實時顯示3G網(wǎng)絡(luò)信號強度，提升現(xiàn)場管理維護效率。
2. 具有流量控制、流量記錄，實時網(wǎng)絡(luò)速度顯示功能，它能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的類型，按照預(yù)先定制的帶寬分配模式進行管理，同時接多個設(shè)備時，能夠盡可能保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個設(shè)備的無線傳輸不受影響，使多設(shè)備無線傳輸應(yīng)用更智能更高效。
3. 處理速度提升，內(nèi)置FLASH從4M提升至8M，RAM從32M提升到64M，處理器主頻從133MHz 提升到380MHz，有效杜絕大流量數(shù)據(jù)丟包，大數(shù)據(jù)傳輸場合應(yīng)用更高效，更穩(wěn)定。
4. WIFI功能，采用內(nèi)置一體化設(shè)計，有效提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性。且WIFI傳輸速度從50 Mbps提升至150 Mbps，WIFI 支持AP ,CLIENT ,中繼，中繼橋接等，系工業(yè)WIFI應(yīng)用的頂級配置。3倍速提升，自如應(yīng)對更復(fù)雜的無線傳輸需求。
5. 內(nèi)置RTC,支持定時上下線，更好地根據(jù)客戶應(yīng)用定制上下線策略，最大限度地減小功耗。
6. 支持更多的VPN鏈接方式，在原來的基礎(chǔ)上再加了對PPTP服務(wù)器，L2TP服務(wù)器，OpenVPN服務(wù)器，OpenVPN客戶端的支持，網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用部署方案選擇更豐富、更靈活。
7. 延續(xù)四信一貫的豐富接口配置，F(xiàn)3X34系列產(chǎn)品支持RS232、RS485等多種工業(yè)接口，可以接入各種服務(wù)器和工控機，幫助用戶實時傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)。突出的性能，豐富的工控機接口幫助工業(yè)自動化企業(yè)甩開網(wǎng)線的束縛，輕松實現(xiàn)3G實時信息傳輸?shù)膲粝搿?br />
8. 支持多種WAN連接方式，包括靜態(tài)IP,DHCP，L2TP ，PPTP，PPPOE，3G/HSPA/4G。
9. 支持遠程管理，SYSLOG、SNMP、TELNET、SSHD，HTTPS等功能。
10. 支持本地和遠程在線升級，導(dǎo)入導(dǎo)出配置文件。
11. 支持NTP，內(nèi)置RTC。
12. 支持國內(nèi)外多種DDNS。
13. 支持VLAN，MAC地址克隆，PPPoE服務(wù)器。
14. WIFI支持802.11b/g/n,支持WIFI AP、AP Client，中繼器，中繼橋接和WDS等多種工作模式（可選）
15. WIFI支持WEP,WPA，WPA2等多種加密方式，支持RADIUS認證，MAC地址過濾等功能。
16. 支持多路DHCP server及DHCP client，DHCP捆綁MAC地址，DDNS，防火墻，NAT，DMZ主機，QoS，流量統(tǒng)計,實時顯示數(shù)據(jù)傳輸速率等功能
17. 支持SPI防火墻，VPN穿越，訪問控制，URL過濾，等功能。
18. 定時重啟等功能。
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