远程视频系统在梯级电站调度控制中的应用

摘要：随着计较机监控系统在年夜中型水电厂的不竭完善、普及，水电厂已慢慢向无人值班的标的目的成长，若何给生产治理部门直观、具体地领会无人值守现场的实时情况，将具有很是现实的意义。本文以涌溪水电公司的远程视频系统的设计运用进行初步探讨。要害词：自动化远程视频系统嵌进式视频服务器B/S模式JPEG/M-JPEG视频压缩技术１前言1.1梯级电站的开发概况涌溪是德化县境内主要河流。凭据福建省水利厅审定的涌溪流域计划陈述，涌溪流域按四级开发，德化涌溪水电有限公司辖有其中的三座水库电站，总装机容74MW，多年平均发电能力2.21亿kW.h。今朝在德化县网甚至泉州地域电网的调峰、调枯作用相当突出。其中涌溪三级水电站为涌溪流域首期开发项目，装机2×20MW；梓溪东固水电站为二期开发项目，装机12MW；两个电站建设两座年夜坝，共用一座发电厂房，厂房距德化县城62km，两电站划分于1999年2月和2001年6月建成投产发电。下流的涌溪四级水库电站为三期开发项目，装机2×11MW，距德化县城53km，于2003年10月建成投产发电。1.2梯级电站的自动化建设德化涌溪梯级电站全数依照“无人值班，少人值守”的原则进行计划设计和装备选型，各梯级站均取消常规控制，采用进步前辈的计较机监控系统，并与发机电组同步投进运行。三个梯级站的计较机监控系统均采用中国水科院自动化所研究开发的H9000分层散布式控制系统，该系统结构合理、功能完善、性能稳定、人机界面友好，处于国内水平。2002年年头，经过几年的现场运行堆集，涌三及东固两电站各主要装备的性能逐渐趋于稳定，公司对装备运行治理经验也日渐丰硕。而涌三及东固两电站的全数运行治理人员仅60人左右，人员结构已很是紧凑，一多能、一人多岗的现象相当普遍。而涌溪四级水电站行将投产发电，为了不年夜增加生产治理人员，削减运行费用，确保今朝公司“少人高效”经营治理模式的进一步落实，实施梯级集中监控的时机已成熟而且势在必行。从2002年4月份起，涌溪公司起头着手从事城关梯级调剂控制中心方案的计划设计及电站现场综合自动化各项配套工作的建设。经过不懈起劲，相继完成了梯级网络通讯方案、计较机监控方案、远程数字图像监控系统和办公网络的计划设计、组织实施等具体工作。2002年9月，德化城关涌溪梯调中心起头正式动作，实现对涌溪三级电站及东固电站的远距离位监控。2003年10月，涌溪四级电站建成投产后，也一步到位顺遂地实现了梯调中心对电站的远控方针。２远程视频系统的结构和设置装备摆设2.1系统结构远程视频系总共分３部门：5个远程图像实时监控前端（包括旌旗灯号收集、处置、传输）、旌旗灯号传输通道、1个监控中心。监控中心设在德化县城关梯级调剂控制中心，5个监控前端及其监控点数目划分为：涌溪三级电站厂房（16点）、涌溪三级水库（2点）、东固水库（1点）、涌溪四级水库（1点）、涌溪四级电站厂房（12点）。系统结构见图1。监控前端主要由AXIS2400视频服务器、摄像机、前端监控主机等主要装备组成，无缺图像的收集、编码和传输、摄像机的控制和报警的输进/输出等工作。在厂房的发机电层、水轮机层、升压开关站中控继庇护室、高压开关柜室、气机室、技术供水室、检修、渗漏集水井、主阀层等重点部位和重要装备安插图像清晰、性能稳定的模拟摄像头；水库则在坝顶、启闭机房和廊道排水井等部位安插摄像头。图12.2通讯传输网络凭据上述的系统结构在各连结点之间架设光纤，三座水库的视频旌旗灯号点较少，划分用视频光端机传至涌溪三级电站厂房，再经由过程视频服务器编码到以太网传输。两站电站的视频旌旗灯号直接经由过程视频服务器编码到以太网传输。城关梯级调剂控制中心与两电厂的远程主干网络采用光纤100M快速以太网毗连，梯调中心、涌溪三级电厂和涌溪四级电厂各设置装备摆设CiscoCatalyst3524XL交换机一台、100M快速以太网单模单芯及双芯光纤收发器各一台，主通道经由过程单模光纤收发器接两芯光纤互连，备用通道经由过程单模光纤收发器接单芯光纤互连，三点之间构自愈型光纤通讯环网，任何一条光路损坏不影响系统正常运行。2.3系统主要装备2.3.1监控前端：（1）视频服务器采用瑞典AXIS公司生产的今朝技术成熟的嵌进式网络视编解码器2400/2401，它的重要点是操作系统为实时多使命工级产物，靠得住性、稳定性年夜年夜高于今朝以微机为平台，WINDOWS为操作系统的图像系统。它具有4个视频输进端口，可以毗连4个摄像机，同时具有4个报警输进和联动输出接口，可以利便地毗连报警装备。传输极高的M-JPEG图片，每秒的传输率可达30帧，可直接毗连到10/100兆以太网络，用于IP网络上的视频传输。（2）摄像机（云台、防护罩、摄像机、镜头、支架）摄像机的选择需要凭据现场监控距离和监控范围进行选择，同时使用室内或室外防护罩庇护摄像机，到达防水、防尘目的。在进厂年夜门、检修、渗漏集水井、油处置室、技术供水室、400V厂用电室、启闭机房和廊道排水井等相对固定监视对象的情形，主要选用固定摄像机，凭据现实情况配以分歧的手动或自动光圈镜头。在高压开关柜室、中控继庇护室、气机室、主阀层、主变等部位主要设置装备摆设带云台普通摄像机，可经由过程控制云台上、下、左、右旋转调整选择监视对象，控制镜头的变倍、变焦、变光圈。在厂房的发机电层、水轮机层、升压开关站水库坝顶范围年夜、装备多等重点部位主要安插一体化快速球型摄像机，具有运动速度快、变焦范围年夜，有64个预设置，可以自动定位的特点。2.3.2监控中心：监控中心主要由图像监控系统服务器、图像存储系统、监控客户端等组成。完成现场图像接收，用户登陆治理，先权的分配，控制旌旗灯号的协调、图像的实时监控，录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。监控中心是完成整系统的中枢部门，承当着与用户和前端装备的接口使命。系统服务器是监控中心的焦点，由高性能微机或服务器担任，设置装备摆设监控中心系统服务软件“守看者2600”。3系统特点系统硬件部门年夜采用了计较机领域的新技术，如：32位高性能嵌进式微处置器，增强了系统运行的稳定性。嵌进式TCP/IP协议，实时多使命操作系统等。前真个视频压缩由AXIS2400/2401视频服务器直接完成，且体积小、靠得住性高，减低了系统复杂性并增强了系统的稳定性。3.1适合网络化、数字化的监控要求系统采用尺度的TCP/IP协议，能架构在局域网、广域网和无线网络之上。AXIS2400/2401视频服务器提供RJ-45以太网接口，可直接接进局域网交换机或HUB上，同时，装备可肆意设置网关，完全支持跨网段、有路由器的远程视频监控情况。经由过程视频服务器压缩的视频旌旗灯号和控制旌旗灯号完全经由过程网络传输，节省了展设长距离线缆的成本，真正做到“一网多用”。“守看者2600”远程视频监控系统软件采用B/S（Brower/Server）结构，可将散布在分歧地址的摄像机集中治理，涣散在网络中分歧地址、分歧使用权限的用户可同时监控统一现场，也能够肆意选择其他监控现场，各用户监控不受影响，真正做到“多使命”的实时监控。由于前端装备已网络化，主站侧仅需要一台视频服务器即可，省往了原先系统中的前置计较机，既下降成本，又可以避免由前置计较机死机而引发的系统瘫痪，使系统的靠得住性年夜年夜增强。3.2监控端仅需安装软件即可旁观控制前端联网计较机无须添加任何硬件，只须要安装一套WEB流览器即可旁观控制各个前端监控点。3.3网络传输使用组播技术网络中由于图像数据采用组播技术，使得在多点对一点进行监视的情况下数据传输所占的网络带宽与一点对一点监视时一致，从而对网络带宽的哄骗率更高、更合理。3.4系统可扩充性系统软、硬件采用模块化结构，各模块功能明确。系统设置装备摆设灵活利便，可以凭据用户的现实情况和具体要求增减响应模块，使运用更具合理性。3.5进步前辈性图像压缩采用JPEG/M-JPEG尺度，具有图像清晰度高、画面细微传神、图像帧率高等点。同时硬件压缩保证高实时性，图像延时小于1秒。3.6开放性、实时性整个系统是一个开放系统，兼容性强、可于企内部网相连。畴前端情况发生到后方中心的响应时间少于1s。3.7灵活性整个系统是一个开放系统，兼容性强，能使企内部网利便地联网，企内部网的用户使用WEB阅读器即可进行图像监控。监控前端可以将许多现有的资本接进本系统，避免重复投资。3.8易操作性系统软件提供全可视化中文操作界面，操作员只需经简单地培训就可熟练使用。系统软件用户界面设计合理，充实斟酌现实使用的利便性及舒适美观的视觉效果，具体形象的图标按钮和具体的在线扶助让操作员使用轻松自若。3.9易维护性系统运行的高稳定性和高靠得住性使系统维护人员有较少的工作，系统具有自诊断和自恢复功能，可以陈述故障位置及缘由，部门系统故障可以由系统自己自行修复，扶助维护人员易于定位和破除故障，从而进一步削减工作。3.10稳定性系统采用纯硬件组网，有用的解决了以往图像卡 软件人员死机的系统不稳定问题；监控装备的机箱外壳接地秀，具有较好的电磁兼容性。产物按尺度设计，能抗高温、强电磁干扰等恶劣情况，能长时间稳定工作；监控系统具有秀的电气隔离性能；监控系统具有合适ITU—T蓝皮书K.20建议的抗雷击及过电压庇护能力；监控系统具有自诊断功能（主要装备均带有看门狗功能，对自身死障可自动恢复）；系统故障具有自动隔离功能、监控系统的接进、故障不影响被监控装备的运行。监控系统的硬件平均无故障工作时间MTBF>100000小时，平均维护时间MTRR<0.5小时。整个系统的监控系统平均无故障工作时间MTBF>20000小时。本系统具有秀的容错能力，不会因用户的误操作引发法式运行犯错。3.11系统功能壮大、治理便洁系统监控中心可以对多个当地和远程监控前端进行周全实时监控，凭据需要可实现分级监控，监控前端若有需要可以设立当地监控中心。图像监视可选单画面手动切换、单画面自动轮视、多画面手动切换和多画面自动轮视等多种方式，可设置手动录像、按时自动录像和报警自动录像等多种录像方式。报警点设防/撤防灵活利便，报警联动迅速准确。系统具有壮大的数据库功能。系统网络设置装备摆设、监视点装备设置装备摆设、报警治理、监控用户信息治理等都提供简洁直观的用户接口，系统治理员操作利便。4系统功能4.1远程图像传输图像监控系统经由过程网络通讯信道实现数字远程图像传输，可采用双绞线或光纤等作为传输介。远程监控前真个图像视频旌旗灯号由视频服务器收集压缩成数字旌旗灯号，经以太网接口经由过程光纤等传送到监控中心。监控中心当地监控前端可由视频服务器直接接进系统局域网，图像数据经由过程以太网传输到客户终端。4.2远程装备监控监控客户终端获得控制权后可以对监控前端进行远程控制。如视频切换操作，选择监视分歧监视点的图像；控制云台转动选择监视区域对象；调理摄像机镜头改变监视范围和观察效果；可选择多画面显示传输，以便对现场多个监视点进行综合监视；还可以对指定的其他现场装备开关进行控制等。4.3远程报警及联动控制可以检测多达64路报警旌旗灯号，报警旌旗灯号输进可来自*感探测器、红外防盗报警探测器等各类报警检测装备，输出控制旌旗灯号可设置装备摆设与各个报警旌旗灯号相联系关系。当监视点发生报警时，系统自动启动各类对应的联动装备，并将视频切换到响应的摄像机，开启灯光，自动录像。监控客户终端发出语音报警提醒。4.4录像与回放4.4.1系统录像有三种方式：（1）系统计划录像。系统治理员可以设定多个时间段对多个监控前真个图像按时进行录制，图像数据保留在图像监控系统服务器的硬盘上。也可刻录成光盘.按时方式可选择单次、天天或每隔N天，各个时段可以零丁设置。（2）报警自动录像。此项功能在报警联动设防时可选，若某一报警探测器设防时选择录像功能，则当该报警探测器有报警发生时，自动进行录像，直至报警消除。分歧监控前真个报警可同时录像，统一监控前端有多个报警同时发生时，系统录制高先级的报警图像，若先级不异则录制早检测到的报警点图像。报警自动录像文件保留在图像监控系统服务器的硬盘上。（3）手动录像。监控终端用户可凭据需要选择系统各个监控前端进行录像控制，图像数据保留在该监控终端微机的硬盘上。4.4.2录像检索及回放（1）检索系统按时录像和报警自动录像可以在所有监控终端上以具有检索权限的用户名登录落后行检索；用户录像只能在录像文件所在的监控终端上检索。录像检索可以凭据分歧的查询条件如日期、监控前端名、摄像机号码等快速获得所需内容。（2）播放在监控终端上检索到响应的录像文件后，可以选中文件直接用软件内置的播放器进行播放。可以一次播放单个录像文件，也能够接连播放多个录像，文件播放竣事自动返回监视状态。备份录像文件可以普通微机上用其它VCD播放软件进行播放，而没必要先安装监控终端软件。4.5多功能轮视各监控客户终端都可以选择轮视功能，监视画面自动在统一监控前真个分歧摄像机之间或多个监控前端之间按序轮流切换。各监控客户终端可以自力地选择设置加进轮视序列的监视点，画面切换距离时间可灵活设置。当监控客户终端选择轮视功能时，对所有监控前端不具有任何控制权。4.6多画面监视系统在统一客户终端上既可以同时监视某一个变电站内的四画面、九画面、十六画面图像，也能够同时监视划分来自四个分歧变电站的图像。当监控客户终端选择后者时，仍可选择其中一个变电站对其进行控制，操作与单画面监视时一致。4.7多对一功能多个监控客户终端可以同时对某一监控前端进行图像监控，而网络通讯负担与一个监控客户终端监控不异。多个监控客户终端中同时其中一个掌控控制全的用户可以对该监控前端控制，控制权凭据用户先权或经由过程用户之间消息对话协商分配。4.8报警设防、撤防报警的设防和撤防包括报警点位置、报警装备类型、摄像机号及联动动作等设置。所有报警点必需设防，系统才在报警旌旗灯号发生时作出响应可以凭据需要在分歧时段设防或撤防。报警装备类型库和联动动作库都可以编纂修改或添加新项目。系统治理员可以按设防、撤防操作向导的提醒利便的完成所有与报警相关的设置。4.9平安庇护功能经由过程网络对远端站点的会见实行两级庇护：首先，对远端会见的用户必需事前进行注册，系统治理员授予响应权限；其次，起头通讯时需要使用口令登录，而且统一时刻只答理统一用户登录一次。5运用效果分析（1）公司哄骗进步前辈的计较机网络技术，实现生产现场和梯级调剂中心的生产、办公信息的实时同步传送，到达在城关对涌溪流域梯级电站集中监视、集中控制、集中调理的方针。（2）采用进步前辈数字图像远程监控后，使监控信息加倍丰硕。图像监控具有确切、直观、具体生动、高效率、运用普遍等一系列点，可以使梯调值班员更直观、具体地领会值守现场的实时情况和装备执行情况，远程图像监控还具有远程控制、报警记实等多种功能，可以与电站计较机监控系统有用地连系运用，提高整体的功能。（3）公司充实阐扬了计较机监控系统的越性能和各梯级站机组装备的自动化水平，在涌溪三级厂房生产现场已实现真正意义上的“少人值守”。涌溪四级水电站建成投产后，生产现场也只保留少许的值守人员。（4）今朝，各系统、各装备运行正常，性能稳定，功能进步前辈，完全知足了各项预定要求，年夜幅度地勤俭了运行成本，这标志着涌溪水电有限公司的自动化水安然平静生产治理模式年夜年夜向前迈出一步。6竣事语图像监控系统可提高电厂的治理运行水平，更有用地处置电力装备运行中的突发事务，对电厂平安生产具有重年夜意义。电厂远程图像监控系统触及图像压缩、高性能服务器、网络、数据库等多方面的技术，由于其相关技术成长很快，只有合理地选用分歧的技术，才能使监控系统结构简单、投资少、功能强。