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端悦民 李人杰
国网山东利津县供电公司 山东东营 257400
摘要：随着无人值守变电站技术的不断改革完善，电力系统自动化程度也得到了很大的提高，实现了对远方变电站遥测、遥信、遥控、遥调功能，远程图像监控系统主要是对这四遥进行补充，进而实现方便地监视和记录变电站的环境状况以及设备的运行情况，以保证电力系统自动化运行的安全、可靠。下面就对变电站数字化远程视频监控系统进行分析，希望可供相关从业者参考。
关键词：变电站；数字化；远程视频；监控系统
前言：在智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术的日趋成熟，计算机高速网络在实时系统中的开发应用，数字化变电站才可得到快速的实现，然而监理系统则是数字化变电站的重要组成部分。本文主要对变电站数字化远程视频监理系统进行分析。
一、数字化远程视频监理系统分析
远程图像监控系统设备一般可分为前端（现场）设备、通信设备和后端设备三大部分。
前端设备由一台监控主机和其它相关设备组成。云台镜头控制器用于控制摄像机的转动及镜头的变焦和聚集，同时具有视频切换和报警接收功能，灯光控制器用于控制照明灯光，从而保证在光线不足时或晚间也能获得清晰的图像。前端监控主机将切换后的视频数字化，并进行图像压缩编码，再将压缩后的视频、报警等数据复合后通过信道发送到监控接收主机。同时将音频数据进行编码，复合在一起传输，实现声音通信。另一方面，前端主机接收来自监控中心控制主机的控制信号，实现云台、镜头和灯光等控制，以及进行报警的布防和撤防。
后端监控设备由视频监控服务器和若干监控主机组成，来自不同前端的数据，通过通信接口输入视频监控服务器，由监控服务器将其转发到以太网上，采用TCP/IP或组播技术。这样，在以太网上的计算机均可配置成监控主机，可由多个用户同时进行监控，每个用户可同时监控多个前端，不同用户也可同时监控同一前端，具有很大的灵活性。
二、视频监控系统的主要功能
（1）视频监控主机可对所有的接入信号进行全天24小时的监控，并把采集的视频数据保存到监控中心的主机中，其视频数据保存时间为30天。在视频显示窗口中将显示站名、地点命名、时间和日期等信息。
（2）系统能够对采集的图像数据进行分析，以及对监控区域的物体运动进行侦测。如果采集的图像数据在变化或者物体在运动，将分析图像中物体的变化程度，如果超出限定值将触发警报。
（3）根据变电站设备的特点，监控系统中可以制定相应的巡检表。监控人员可以按照操作要求进行巡检监控，并且一台设备可以监视多个目标区域。检测多个区域时设备能预置多个监控位置的云台和镜头参数，能方便快速地转到相应预置点，并自动调整好镜头的变焦和图像清晰度。
（4）系统配置有温度探测传感器、湿度探测传感器和烟雾探测传感器等设备。这些装置能自动检测监控区域内的温度、湿度和烟雾，如果检测值超出范围，立即发出报警。
三、变电站数字化远程视频监控系统硬件设计与实现
1、前端系统的构成
前端系统的硬件由一台监控主机、数字式视频压缩卡、视频切换矩阵、编解码器、摄像机、云台控制器、传感器等报警设备和其它相关设备组成具有多画面处理、录放像、矩阵控制、探测报警、远程传输等多种功能。目前，这些设备生产厂家很多，其品牌、型号、功能各异。因此，合理选择这些设备，对提高视频监控系统图像质量颇为重要。随着流媒体规模的扩大，网络视频前端的性能成为制约流媒体服务扩展能力的重要因素。网络视频前端性能的关键指标是流输出能力和能同时支持的并发请求数量。影响网络视频前端性能的因素很多，硬件方面包括CPU能力、I/O总线、存储带宽等。
2、视频采集压缩卡
在视频监控系统中我们一般会选择模拟式CCD摄像机，因此需要相应的硬件将模拟的视频信号转化为数字的视频信号，这样才能由计算机处理并进行远程传输。因此，人们选择高性能的视频采集压缩卡，它直接安装于监控主机的主板上，可实现逐次从多路输入中选出一路进行A/D转换，并压缩成MPEG标准数据后予以存储，对于16路图像扫描输入速度，每秒25帧，图像画面大小和清晰度有320×240、640×480及720×580等多種可选。
3、视频切换矩阵
变电所的监控现场一般设有4台摄像机，多则近10台，有多路视频信号需监控，故需要视频切换矩阵。切换矩阵的输入端与各摄像机相连，其输出端与监控主机相连，其功能是通过软件来控制摄像机输入图像的切换，通视频切换矩阵视频信号也可不经调制直接与现场的监视器相连。
4、编解码器
在有云台、电动镜头和室外防护罩的视频监控系统中，必须配有编解码器。监控系统通过串行通讯口向编解码器发送控制指令，编解码器负责解释指令去控制云台、摄像头的各种动作，这样在远方客户机或监控主机中操纵键盘相应按键即可完成对前端设备各动作及功能的控制。控制解码器必须与系统主机同一品牌，这是因为不同厂家生产的控制解码器与系统主机的通信协议、编码方式一般都不相同，除非某控制解码器在说明书中特别说明该设备与某个品牌的主机兼容，否则绝不可选用。
5、监控主机
由于视频监控系统需要长期运行，且处理的数据量比较大，这就对监控主机的性能提出了很高的要求：系统稳定性好，运行速度快，有较大的数据处理和存储能力。因此，监控主机的配置要高、CPU的主频也要很高、内存和硬盘容量也要足够大，一般选择嵌入式服务器以提高运行的稳定性。
四、组网方式的选择及实现
变电所远程数字视频监控系统，由于变电所分布的区域比较大，一般有数百至数千平方公里，直线距离最大近百公里，因此，从网络结构上看远程视频监控系统属广域网。由于我们已选用155M ATM光纤通信网作为视频系统的传输系统，因此，远程视频监控系统网络的拓扑结构是星型的环网拓扑结构。
在ATM网上专辟一个2M的带宽作为传输视频监控系统的信息，组成一个封闭的专用的视频监控网。前端视频监控主机经2M带宽的路由器通过ATM网与公司本部的视频专用网段的后端客户机相连，再经网桥与局域网相连。
本组网方式的最大优点是ATM网上有专用的带宽给远程视频监控系统使用，因此视频监控系统的运行不受ATM网通信状况的影响，因此视频监控系统运行比较稳定，传输的图像质量得到了保证，可靠性较高。
根据实验系统的运行情况分析后，认为确保远程视频监控系统稳定运行是第一位的，同时确保监控中心具有最高的优先操作权，即在ATM主干网开辟一个专用的带宽给视频监控系统，以保证视频监控系统运行的绝对可靠。
结束语
总而言之，变电站数字化远程视频监控系统在变电站中的应用，能够有效的提高设备远程监控的水平，减少管理的费用。在现阶段，限于网络视频传输效率，在未来还有较大提升空间。随着网络质量的提高，变电站远程视频监控系统将越来越完善，并将发挥重要功用。
参考文献：
[1]罗玉春，都洪基，张晓萍，等.变电站远程视频监控系统的实现[J].继电器，2007，35（24）：48-51.
[2]宋维，田晓芳，张宝菊，等.变电站远程视频监控系统的改进设计[J].天津工业大学学报，2008，27（4）：57-59.
[3]黄燕新，变电站远程视频监控系统[J].华北电力技术，2000，（7）：31-32，50.
国网山东利津县供电公司 山东东营 257400
摘要：随着无人值守变电站技术的不断改革完善，电力系统自动化程度也得到了很大的提高，实现了对远方变电站遥测、遥信、遥控、遥调功能，远程图像监控系统主要是对这四遥进行补充，进而实现方便地监视和记录变电站的环境状况以及设备的运行情况，以保证电力系统自动化运行的安全、可靠。下面就对变电站数字化远程视频监控系统进行分析，希望可供相关从业者参考。
关键词：变电站；数字化；远程视频；监控系统
前言：在智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术的日趋成熟，计算机高速网络在实时系统中的开发应用，数字化变电站才可得到快速的实现，然而监理系统则是数字化变电站的重要组成部分。本文主要对变电站数字化远程视频监理系统进行分析。
一、数字化远程视频监理系统分析
远程图像监控系统设备一般可分为前端（现场）设备、通信设备和后端设备三大部分。
前端设备由一台监控主机和其它相关设备组成。云台镜头控制器用于控制摄像机的转动及镜头的变焦和聚集，同时具有视频切换和报警接收功能，灯光控制器用于控制照明灯光，从而保证在光线不足时或晚间也能获得清晰的图像。前端监控主机将切换后的视频数字化，并进行图像压缩编码，再将压缩后的视频、报警等数据复合后通过信道发送到监控接收主机。同时将音频数据进行编码，复合在一起传输，实现声音通信。另一方面，前端主机接收来自监控中心控制主机的控制信号，实现云台、镜头和灯光等控制，以及进行报警的布防和撤防。
后端监控设备由视频监控服务器和若干监控主机组成，来自不同前端的数据，通过通信接口输入视频监控服务器，由监控服务器将其转发到以太网上，采用TCP/IP或组播技术。这样，在以太网上的计算机均可配置成监控主机，可由多个用户同时进行监控，每个用户可同时监控多个前端，不同用户也可同时监控同一前端，具有很大的灵活性。
二、视频监控系统的主要功能
（1）视频监控主机可对所有的接入信号进行全天24小时的监控，并把采集的视频数据保存到监控中心的主机中，其视频数据保存时间为30天。在视频显示窗口中将显示站名、地点命名、时间和日期等信息。
（2）系统能够对采集的图像数据进行分析，以及对监控区域的物体运动进行侦测。如果采集的图像数据在变化或者物体在运动，将分析图像中物体的变化程度，如果超出限定值将触发警报。
（3）根据变电站设备的特点，监控系统中可以制定相应的巡检表。监控人员可以按照操作要求进行巡检监控，并且一台设备可以监视多个目标区域。检测多个区域时设备能预置多个监控位置的云台和镜头参数，能方便快速地转到相应预置点，并自动调整好镜头的变焦和图像清晰度。
（4）系统配置有温度探测传感器、湿度探测传感器和烟雾探测传感器等设备。这些装置能自动检测监控区域内的温度、湿度和烟雾，如果检测值超出范围，立即发出报警。
三、变电站数字化远程视频监控系统硬件设计与实现
1、前端系统的构成
前端系统的硬件由一台监控主机、数字式视频压缩卡、视频切换矩阵、编解码器、摄像机、云台控制器、传感器等报警设备和其它相关设备组成具有多画面处理、录放像、矩阵控制、探测报警、远程传输等多种功能。目前，这些设备生产厂家很多，其品牌、型号、功能各异。因此，合理选择这些设备，对提高视频监控系统图像质量颇为重要。随着流媒体规模的扩大，网络视频前端的性能成为制约流媒体服务扩展能力的重要因素。网络视频前端性能的关键指标是流输出能力和能同时支持的并发请求数量。影响网络视频前端性能的因素很多，硬件方面包括CPU能力、I/O总线、存储带宽等。
2、视频采集压缩卡
在视频监控系统中我们一般会选择模拟式CCD摄像机，因此需要相应的硬件将模拟的视频信号转化为数字的视频信号，这样才能由计算机处理并进行远程传输。因此，人们选择高性能的视频采集压缩卡，它直接安装于监控主机的主板上，可实现逐次从多路输入中选出一路进行A/D转换，并压缩成MPEG标准数据后予以存储，对于16路图像扫描输入速度，每秒25帧，图像画面大小和清晰度有320×240、640×480及720×580等多種可选。
3、视频切换矩阵
变电所的监控现场一般设有4台摄像机，多则近10台，有多路视频信号需监控，故需要视频切换矩阵。切换矩阵的输入端与各摄像机相连，其输出端与监控主机相连，其功能是通过软件来控制摄像机输入图像的切换，通视频切换矩阵视频信号也可不经调制直接与现场的监视器相连。
4、编解码器
在有云台、电动镜头和室外防护罩的视频监控系统中，必须配有编解码器。监控系统通过串行通讯口向编解码器发送控制指令，编解码器负责解释指令去控制云台、摄像头的各种动作，这样在远方客户机或监控主机中操纵键盘相应按键即可完成对前端设备各动作及功能的控制。控制解码器必须与系统主机同一品牌，这是因为不同厂家生产的控制解码器与系统主机的通信协议、编码方式一般都不相同，除非某控制解码器在说明书中特别说明该设备与某个品牌的主机兼容，否则绝不可选用。
5、监控主机
由于视频监控系统需要长期运行，且处理的数据量比较大，这就对监控主机的性能提出了很高的要求：系统稳定性好，运行速度快，有较大的数据处理和存储能力。因此，监控主机的配置要高、CPU的主频也要很高、内存和硬盘容量也要足够大，一般选择嵌入式服务器以提高运行的稳定性。
四、组网方式的选择及实现
变电所远程数字视频监控系统，由于变电所分布的区域比较大，一般有数百至数千平方公里，直线距离最大近百公里，因此，从网络结构上看远程视频监控系统属广域网。由于我们已选用155M ATM光纤通信网作为视频系统的传输系统，因此，远程视频监控系统网络的拓扑结构是星型的环网拓扑结构。
在ATM网上专辟一个2M的带宽作为传输视频监控系统的信息，组成一个封闭的专用的视频监控网。前端视频监控主机经2M带宽的路由器通过ATM网与公司本部的视频专用网段的后端客户机相连，再经网桥与局域网相连。
本组网方式的最大优点是ATM网上有专用的带宽给远程视频监控系统使用，因此视频监控系统的运行不受ATM网通信状况的影响，因此视频监控系统运行比较稳定，传输的图像质量得到了保证，可靠性较高。
根据实验系统的运行情况分析后，认为确保远程视频监控系统稳定运行是第一位的，同时确保监控中心具有最高的优先操作权，即在ATM主干网开辟一个专用的带宽给视频监控系统，以保证视频监控系统运行的绝对可靠。
结束语
总而言之，变电站数字化远程视频监控系统在变电站中的应用，能够有效的提高设备远程监控的水平，减少管理的费用。在现阶段，限于网络视频传输效率，在未来还有较大提升空间。随着网络质量的提高，变电站远程视频监控系统将越来越完善，并将发挥重要功用。
参考文献：
[1]罗玉春，都洪基，张晓萍，等.变电站远程视频监控系统的实现[J].继电器，2007，35（24）：48-51.
[2]宋维，田晓芳，张宝菊，等.变电站远程视频监控系统的改进设计[J].天津工业大学学报，2008，27（4）：57-59.
[3]黄燕新，变电站远程视频监控系统[J].华北电力技术，2000，（7）：31-32，50.