電力系統(tǒng)圖像監(jiān)控技術(shù)的研究

電力系統(tǒng)圖像監(jiān)控技術(shù)的研究 

[論文摘要]圖像監(jiān)控技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用正在逐步展開，對這一技術(shù)在無人值班變電所的應(yīng)用特點作分析，先容圖像監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機、視頻監(jiān)視器、編解碼器、畫面分割器、視頻監(jiān)視器等主要部件，對信息處理、傳輸及外圍系統(tǒng)的接進等有關(guān)方式作選擇比較，根據(jù)實踐中的經(jīng)驗，指出在工程設(shè)計施工中應(yīng)留意的題目。
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一、電力系統(tǒng)圖像監(jiān)控的組成
無人值班變電所的圖像監(jiān)控主要由攝像機、云臺、編碼器、解碼器、畫面分割器、視頻監(jiān)視器等部分組成。另外，還需與照明系統(tǒng)和防火、防盜系統(tǒng)相結(jié)合，成為一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)。
(一)攝像機
攝像機可分為：黑白、彩色、廣角、調(diào)焦、一體化等多種，適用于不同情況，技術(shù)參數(shù)也各不相同，一般在變電所采用彩色攝像機，經(jīng)費緊張或攝像機數(shù)目較多時，在電容器室、電纜層等地可采用黑白攝像機;門廳可采用廣角鏡頭的攝像機;控制室、開關(guān)室宜采用連帶鏡頭、自動光圈的攝像機，對準目標后能迅速自動調(diào)整，不會因支架的抖動或人工因素造成調(diào)整困難;球型一體化攝像機是將攝像機、光學鏡頭、全方位云臺、解碼驅(qū)動器以及附屬的底座和防護罩，集成在一個單元中，可以嵌進天花板、吸頂安裝或支架安裝，適用于室外和主控室墻壁距監(jiān)控屏較遠的地區(qū)。室外攝像機還可內(nèi)置自動溫感排風和自動防霜裝置，可進行64點全方位預(yù)置，隨時對2～3臺主變油位、中性點閘刀、電容器以及圍墻外場景進行監(jiān)視，總體上降低本錢。此外由于壓縮方式對圖像的限制，假如圖像傳遞后清楚度最高只能做到640×480，則攝像機的只要選擇480線水平清楚度即可，不必選擇太高清楚度，以免增加造價。
(二)視頻監(jiān)視器
監(jiān)視器可分多種：產(chǎn)業(yè)監(jiān)視器、電腦屏幕、電視機、數(shù)十臺監(jiān)視器組成的電視墻等，可以根據(jù)實際需求進行選擇。一般采用計算機作為監(jiān)視器的，易于操縱和控制，由于要顯示多畫面圖像，宜采用17英寸以上的屏幕。采用電視機作為監(jiān)視器，價格便宜，但圖像線數(shù)較低，對圖像要求較低的場合比較適用;產(chǎn)業(yè)監(jiān)視器清楚度較好，但控制和調(diào)節(jié)參數(shù)的靈活度不如計算機，條件答應(yīng)的情況下可以采用計算機和產(chǎn)業(yè)監(jiān)視器并用的方式。
(三)畫面分割器
使用畫面分割器能同時顯現(xiàn)前端多個攝像機輸出的畫面。它分為固定式的四畫面分割器和4個以上的多畫面分割器。在監(jiān)控室用計算機進行監(jiān)視時，易采用4畫面分割設(shè)備，即使每個畫面比較清楚，輕易觀察，又可以觀看多個圖像;4個以上的畫面比較小，且設(shè)備的價格比較高。
(四)編解碼設(shè)備及相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)
遠程的圖像傳輸涉及到圖像的壓縮和解壓縮，一般編碼器放置在變電所的控制室內(nèi)，將現(xiàn)場的圖像數(shù)據(jù)壓縮為數(shù)字信號，傳送到監(jiān)控中心，解碼器放置在監(jiān)控中心，解開壓縮的數(shù)據(jù)。編碼器和解碼器是互相對應(yīng)的。有一對一的配置方式，也有一對多的配置方式�；�于主機的視頻圖像壓縮技術(shù)有面向硬件的和面向軟件的兩大類。
二、圖像監(jiān)控系統(tǒng)方案的比較
(一)監(jiān)控與通訊
監(jiān)控方式：由調(diào)度或監(jiān)控中心同一監(jiān)視、控制，適用于變電所數(shù)目未幾，分布較集中的電力局;由若干監(jiān)控中心分別監(jiān)控變電所，再將圖像上傳到局大樓的方式，三級結(jié)構(gòu)，適用于變電所數(shù)目較多，分布較廣的地區(qū);監(jiān)控中心與MIS網(wǎng)終端應(yīng)有一定的優(yōu)先級，一般來說，監(jiān)控中心優(yōu)先控制和操縱，MIS終端只能監(jiān)視和切換畫面，兩者不能有沖突;通訊與傳輸方式。圖像視頻信號的傳輸途徑有多種：一點多址小微波、音頻電纜擴頻通訊傳輸、光纖2M數(shù)據(jù)口傳輸、電話電纜傳輸?shù)确绞�。從實際應(yīng)用效果來看，光纖傳輸效果最好。用電話線傳輸圖像輕易產(chǎn)生斷續(xù)現(xiàn)象，不利于觀察防火、防盜現(xiàn)象，但觀察靜態(tài)事物，尚可應(yīng)用。圖像監(jiān)控系統(tǒng)的分布與通訊通道的布置有關(guān)，有以下幾種方式：變電所與監(jiān)控中心有直接的通訊連接;變電所與局大樓有直接的光纖連接，監(jiān)控中心再與局大樓有通訊連接，兩種情況考慮的方案應(yīng)有所不同。信息傳輸通常采用TCP/IP和網(wǎng)絡(luò)組波的技術(shù)，最大限度利用了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬，避免網(wǎng)絡(luò)的擁塞。
(二)信息壓縮形式
硬件壓縮、軟件解壓的方式：用一個軟件就能解決所有的解壓縮題目，且升級換代輕易，降低了本錢，MIS網(wǎng)上的計算機只要安裝相應(yīng)的軟件并授權(quán)，就可以成為一臺功能齊全的監(jiān)控主機，但穩(wěn)定性較硬件為差，同一監(jiān)控中心的變電所之間兼容性差;硬件壓縮、硬件解壓的方式：穩(wěn)定性好，若采用一對多解碼器，本錢較低，但兼容性差;若采用一對一編解碼器，只要總體設(shè)計原理相同，不受產(chǎn)品限制，但主站的控制軟件也不具備兼容性，且監(jiān)控中心的解碼設(shè)備數(shù)目繁多，若監(jiān)控中心的通訊通過調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)，則電力大樓的硬件設(shè)備也很多，且需要兩套編解碼設(shè)備，上網(wǎng)需要兩次壓縮解壓縮。
(三)控制界面操縱
主站軟件在控制云臺方面的操縱有兩種方式：一是界面提供專業(yè)控制面板，用鼠標點擊相應(yīng)的方向進行控制;二是直接在圖形界面上引導(dǎo)云臺的轉(zhuǎn)動方向，鼠標指針向哪個方向滑動云臺就朝相應(yīng)方向轉(zhuǎn)動。后種方式對于監(jiān)控職員來說，非常方便，易于操縱�？梢栽陔娮虞泩D上直接用鼠標雙擊獲得遠程終真?zhèn)�圖像和對應(yīng)攝像機切換和控制權(quán)。輿圖可完全模擬相應(yīng)變電所環(huán)境，方便操縱職員尋找攝像機和快速切換。
(四)無線攝像機和無線對講設(shè)備
采用無線攝像機和無線對講設(shè)備，當變電所有人巡視或操縱時，隨身攜帶以便于遠方監(jiān)視，防止走錯間隔或誤操縱。為今后變電所單人操縱監(jiān)視的運行方式做好技術(shù)預(yù)備。無線攝像機體積小，且通常鏡頭和發(fā)射天線均包含在其中，發(fā)射功率小，傳送間隔較近，大多在100m之內(nèi)能接收。因此無線接收接口必須配置在適當?shù)奈恢�，以保證信號的暢通。無線攝像機可以做成帽式或手提式。由實踐得知，帽式在頭上運行職員走動時經(jīng)常發(fā)生抖動，難以迅速聚焦，而手提式結(jié)構(gòu)可視角度大，輕巧便利，比較切合單人操縱攝像。
三、其他輔助系統(tǒng)的接進
(一)防火、防盜裝置
假如能將防火、防盜結(jié)合圖像監(jiān)控系統(tǒng)，就可以解決上述題目。采用警情聯(lián)動功能，當發(fā)生報警時，立即啟動攝像機，可以得知是哪個區(qū)域發(fā)生報警，是否誤報，重要情況還可啟動自動錄像裝置，為事故分析提供條件。目前盡大多數(shù)廠家生產(chǎn)的火災(zāi)、防盜報警控制器不具備報警規(guī)約的輸出功能，或只有一個開關(guān)量接點輸進，因此防火、防盜設(shè)備與圖像監(jiān)控的結(jié)合需要合作開發(fā)，且火災(zāi)報警控制器要經(jīng)中國消防產(chǎn)品質(zhì)量認證，控制器可采用RS232標準接口與上位機通訊。與防火、防盜設(shè)備相連，探測報警信號源有以下幾種：煙感探測器、熱感紅外線控測器、微波物體移動感知器、開關(guān)、玻璃破碎感知器等等。一般無人值班變電所大多采用前三種探
測器。若經(jīng)濟條件較好，可采用多種探測器相結(jié)合的方式。為減少單一探測原理裝置易產(chǎn)生的誤報，可以將紅外、微波、超身等探測方法組合成雙鑒式，即基于兩種原理的復(fù)合式報警器。
(二)變電所照明系統(tǒng)
圖像監(jiān)控裝置啟動變電所照明有兩種方案：一是攝像機上安裝射燈，可以隨著攝像機的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，遠方控制，靈活性高，但亮度范圍有所限制;二是啟動變電所的照明電源，當有警情或遠方控制時，可以開啟變電所相應(yīng)位置的燈光，亮度范圍廣、效果好。
(三)長延時錄像機
監(jiān)控中心在采用計算機監(jiān)控時，可用計算機硬盤錄像，必要時采用雙硬盤備份，但硬盤錄像時往往計算機運行速度就很慢，不能同時調(diào)用圖像或控制。但很多情況下可以在監(jiān)控中心外接長延時錄像機進行錄像 。24h的長延時錄像機比較理想，逐日只需更換一盤錄像帶。訊協(xié)議對于子站的技術(shù)、通訊接進以及MIS的聯(lián)網(wǎng)都大有影響，因此一旦主站方案選定后，再采用另一家廠家的產(chǎn)品，很難兼容和接進，對系統(tǒng)的圖像質(zhì)量也很有影響。假如有多個監(jiān)控中心，固然不同主站各自可以采用不同的系統(tǒng)，但是假如要聯(lián)進MIS網(wǎng)，又將會互相沖突。因此在考慮安裝圖像監(jiān)控系統(tǒng)時，一定要有一個總體的方案。