翁水++王鵬程

摘 要：視頻監(jiān)控在無人值守變電站的應用已越來越廣泛，成為變電站環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)中的核心，但目前運用范圍比較單一，功能有限，沒有發(fā)揮其對生產(chǎn)的真正作用，隨著調(diào)控一體化電網(wǎng)運行模式的推進，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要性更加突出，該文以運用中的3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，對其組成和結構進行適當改良、擴展和完善，增加了視頻監(jiān)控遙控小車的應用。該改進方案簡單，實現(xiàn)功能多，能滿足變電站智能化發(fā)展的需求。

關鍵字：3G視頻監(jiān)控 遙控小車 無人值守變電站

中圖分類號：TP317.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0081-02

變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)是電網(wǎng)智能化、安全生產(chǎn)所需要的重要技術支持手段。隨著變電站無人值守以及變電運行集中監(jiān)控等電網(wǎng)運行模式的推進，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要性更加突出?，F(xiàn)階段，監(jiān)控系統(tǒng)在變電站的運用不廣，主要是只對個別重要點監(jiān)控，或有重大工作時，采用便攜式監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控，不能對變電站進行持續(xù)地、有效地、清晰地監(jiān)控。因此，該文將以現(xiàn)在運用中的3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，進行適當改良，增加其性能，以適應無人值守變電站對視頻監(jiān)控的實際需求。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的作用

（1）作為電網(wǎng)智能化和安全運行監(jiān)視的重要輔助技術措施，對變電所環(huán)境狀況、設備運行狀況、現(xiàn)場安保狀況等實現(xiàn)實時監(jiān)視，提高無人值守變電所安全生產(chǎn)和電網(wǎng)運行管理的水平。

（2）可作為變電所少人或無人值守、集中監(jiān)控運行模式下遠方設備巡視以及遠方操作監(jiān)視的輔助手段；通過遠程圖像監(jiān)控，監(jiān)護本地人員操作，檢查設備操作前后的實際狀態(tài)，可避免誤操作；安監(jiān)人員也通過在線視頻監(jiān)控，對現(xiàn)場作業(yè)安全督查、控制。

（3）記錄變電所設備檢修工作或事故處理過程，可對設備檢修或事故處理過程進行遠程指導，并對事后分析事故原因和事故處理過程提供圖像資料。

（4）作為生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的一個應用，可為設備故障提供實時的現(xiàn)場檢查資料，專業(yè)管理人員在日常的生產(chǎn)管理工作中可直接根據(jù)現(xiàn)場的情況進行研究分析。

（5）通過在線視頻監(jiān)控，可與一切需現(xiàn)場實時畫面的子系統(tǒng)聯(lián)動，提供一種及時簡單的控制輔助手段。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運用及改進方案

目前，浙江電網(wǎng)已大規(guī)模地運用3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用成熟先進的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和3G無線通信技術，作為現(xiàn)場作業(yè)安全監(jiān)督管理的有效手段對施工、搶修現(xiàn)場、巡檢線路工作等進行全方位遠程實時管理，現(xiàn)場人員可通過便攜式攝像頭將現(xiàn)場視頻、音頻等多媒體信息通過3G網(wǎng)絡傳送到監(jiān)控中心，結合GPS功能，管理部門和項目專職可以實時掌控施工現(xiàn)場重要信息，及時發(fā)現(xiàn)和制止違章，提升現(xiàn)場安全水平。

該系統(tǒng)現(xiàn)運行成熟，但運用范圍比較單一，主要是用于對各類現(xiàn)場作業(yè)進行重點監(jiān)控。對于無人值守變電所的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可在其基礎上進行適當?shù)男薷淖儎?，使該系統(tǒng)的功能具備以上視頻監(jiān)控系統(tǒng)應有的作用。

（1）擴大目前3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用，可在變電站圍墻四周、現(xiàn)場一次設備、開關室、繼保室等安裝視頻監(jiān)控固定式終端設備，除了圖像在線監(jiān)測外，還可與安全警衛(wèi)、火災報警、消防、環(huán)境監(jiān)測協(xié)同聯(lián)動，實現(xiàn)站內(nèi)環(huán)境智能化監(jiān)測。現(xiàn)有些變電站已在主控室安裝固定式的監(jiān)控設備，但主要是用來監(jiān)控人員違章。

（2）目前變電站內(nèi)應用的視頻監(jiān)控移動前端設備主要是便攜式的箱式移動視頻終端和戴在頭盔的便攜式攝像頭移動拍攝。通過戴在頭盔的便攜式攝像頭移動拍攝，搖晃明顯，對后臺監(jiān)控質量影響較大，而且畫面不由遠程監(jiān)控人員控制。因此，可設計一款遙控操作小車平臺，通過后臺操作手柄進行遠距離遙控操作，簡單控制小車行走及升降來監(jiān)控現(xiàn)場的操場、施工和設備巡視等。而且，采用遙控小車可減少固定式監(jiān)控設備的安裝數(shù)，如對于開關室、繼保室內(nèi)的監(jiān)控、巡視，可只配置一臺遙控小車攝像裝置即可滿足所有視頻需求功能。

變電站內(nèi)3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以固定式的為主，遙控小車式為輔，通過采用日、夜兩用型一體化室外槍形攝像機（室外）及球型攝像機（室內(nèi)）、3G網(wǎng)絡及多媒體監(jiān)控平臺，實現(xiàn)視頻監(jiān)控多功能應用。

3 遙控小車的設計及運用

遙控小車系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、DSP編碼、網(wǎng)絡實時傳送、后臺監(jiān)控機實時接收這幾個部分組成，這幾個部分互相配合，完成小車的運動控制，視頻采集，實時監(jiān)控等。

小車的總體設計框架圖如圖1所示。由圖1可知，視頻實時監(jiān)控遙控小車系統(tǒng)主要由兩部分組成，即小車部分和監(jiān)控部分。由于數(shù)據(jù)傳輸媒介為無線網(wǎng)絡，則可以自由選擇接收端，例如PC機、手機等。由于PC機的操作系統(tǒng)提供了強大的功能，而且，在PC機上編好的程序可以很方便地移植到嵌入式的操作系統(tǒng)上去，該系統(tǒng)采用PC機作為遙控端及監(jiān)控顯示。小車控制模塊為雙搖桿手柄控制單元，該單元包括一個帶ARM內(nèi)核微處理器的核心板，一個無線通信模塊，兩個控制手柄，信號采集板及天線等，該單元能控制小車的前進/后退、左轉、右轉、舉升、下降、油門增減，同時還要增加以下輔助功能：包括遠程啟動、熄火、駐車剎車及返程等控制。

從信號角度進行分類，整個系統(tǒng)有兩類信號需要處理，視頻信號和控制信號。其中DM642是專用多媒體芯片TMS320 DM642處理器的簡稱，是TI推出的一款專用于多媒體領域的DSP。視頻信號的傳輸途徑為單向傳輸，即DM642接收攝像頭的模擬信號進行編碼（DM642通過I2C口對系統(tǒng)中的其他芯片進行控制，攝像頭采集到的摸擬視頻信號經(jīng)過視頻解碼器轉換為數(shù)字視頻信號，送入DM642的視頻通道；同步采集到的模擬音頻信號經(jīng)過音頻編解碼器模/數(shù)轉換后，送入DM642的音頻通道；DM642將接收到的數(shù)字視頻信號和數(shù)字音頻信號用H.265標準編碼壓縮），通過DM642上加載的信號接收模塊由3G無線網(wǎng)絡傳送給接收端，再由接收端根據(jù)需求進行必要的視頻處理，視頻技術是流媒體技術的一部分，允許有較少的失幀情況出現(xiàn)。而控制信號的傳輸途徑為接收端發(fā)出控制指令，由無線網(wǎng)絡傳送到DM642板，再由DM642板通過RS232接口，傳送到小車的控制部分。反饋信號的傳送剛好是相反的過程，而且傳送的途徑也不是單一的無線網(wǎng)絡傳輸，而是通過無線網(wǎng)絡和RS232協(xié)議的傳輸。endprint

對于遙控小車，應規(guī)定其行駛路線，這有利于簡化遙控操作。戶外場地應該設置專門一條路徑聯(lián)通全所戶外設備以便遙控小車行駛，根據(jù)現(xiàn)變電站內(nèi)的布置，該方案是可行的；開關室和繼保室等室內(nèi)可以各配一臺遙控小車球形攝像機為主（可在墻上安裝一環(huán)形軌道或對路徑編程），固定式攝像機為輔或不配。通過程序設置及現(xiàn)場布置感應條的設置，當遙控小車返回固定位置時，接近其充電樁頭時能自動調(diào)整位置進行充電。

監(jiān)控遙控小車的工作過程大致為：通過監(jiān)控平臺向遙控小車發(fā)送操作信號，使小車啟動做好準備，小車上的一體化攝像頭可實時采集工作現(xiàn)場的畫面，通過無線傳輸設備將圖像傳送到遙控終端的顯示器上，操作員根據(jù)工作現(xiàn)場的實際情況通過遙控手柄來控制小車進行六維動作：行止、伸縮、旋轉等簡單任務。任務完成后可通過手柄上的返程鍵讓遙控小車自動返回固定位置充電，室外應配置一個遙控小車室。

4 視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成及結構

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括變電站現(xiàn)場設備（或簡稱子站設備）、主站設備（操作站、供電公司監(jiān)控中心等）、承載傳輸網(wǎng)絡（主要由現(xiàn)有通信專網(wǎng)提供）以及綜合管理接入平臺。

主站設備是指安裝于變電運行工區(qū)監(jiān)控中心等電網(wǎng)運行管理中心站配備的視頻監(jiān)控應用設備，包括監(jiān)控終端、IP網(wǎng)絡存儲設備、媒體分發(fā)服務器等，負責接收、存儲和管理移動終端設備上傳的各種信息資源，對監(jiān)控子站進行控制或查詢信息。

子站設備主要由前端設備和視頻編碼服務器（DVS）或硬盤錄像機（DVR）等主控設備、存儲設備組成。前端設備由監(jiān)控攝像機（日、夜兩用型一體化室外攝像機）、遙控操作小車、遙控操作小車充電樁頭和各類報警輸入/輸出裝置及各相關接口組成等，子站設備負責音視頻信息、報警信息以及其他數(shù)據(jù)信息的實時采集和上傳，并接受主站控制，也能進行本地控制（子站）。

承載網(wǎng)絡在視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸中起到遠程連接變電所和監(jiān)控中心以及綜合接入管理平臺的橋梁作用，并可在電力通信專網(wǎng)中傳輸。

綜合管理接入平臺由中心管理服務器（CMS）、視頻轉分發(fā)單元（VIDU）、網(wǎng)絡錄像單元（NRU）、分站接入單元（PAG）等組成。整合各種視頻監(jiān)控所需能力，實現(xiàn)對用戶的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控服務。

5 結語

近年來，3G移動生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)已在變電站重大操作、檢修和施工作業(yè)項目的現(xiàn)場應用中，取得了良好的效果，有效控制了現(xiàn)場安全風險。而通過改良設計，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站的應用，將大大提高變電站智能化管理水平，減少電氣設備事故，防火、防盜、防違章等功能，保障變電站設備的正常運行，是實現(xiàn)變電站無人值守的重要保證。

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