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石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2017-04-14 02:25:53李言龍
東北水利水電 2017年1期
關(guān)鍵詞:石龍云臺(tái)嵌入式

牟 佳,黎 昕,李言龍

(1.遼寧省水利廳,遼寧沈陽(yáng)110003;2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長(zhǎng)春 130021;3.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司,黑龍江 牡丹江157000)

石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

牟 佳1,黎 昕2,李言龍3

(1.遼寧省水利廳,遼寧沈陽(yáng)110003;2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長(zhǎng)春 130021;3.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司,黑龍江 牡丹江157000)

石龍水電站采用先進(jìn)的第三代嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng),增強(qiáng)了對(duì)主要環(huán)境和設(shè)備的監(jiān)控力度,能夠及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種事故隱患,進(jìn)一步提高電廠的安全運(yùn)行水平。文中主要闡述了石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則,系統(tǒng)的組成,設(shè)備配置及選擇。

石龍水電站;工業(yè)電視系統(tǒng)

1 概況

石龍水電站位于雙溝電站下游,是松江河梯級(jí)水電站的第三級(jí)電站,距雙溝電站約5.5 km。樞紐主要由混凝土重力壩、引水隧洞、地面式廠房及開(kāi)關(guān)站組成。廠房位于壩址下游2.7 km處,為引水式地面廠房。石龍水電站裝機(jī)容量70 MW,設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量1.257億kW·h。

石龍水電站采用先進(jìn)的第三代嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng),它集視頻及多媒體通信、網(wǎng)絡(luò)通信和自動(dòng)控制等技術(shù)為一體,可以遠(yuǎn)距離監(jiān)視機(jī)組、開(kāi)關(guān)站等主要機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行,監(jiān)視集水井、重要閘門及其它運(yùn)行人員不易到達(dá)或觀察的部位,把計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)反映不出來(lái)的被監(jiān)視部位的真實(shí)外貌、運(yùn)行數(shù)據(jù)和相對(duì)關(guān)系等直觀地反映出來(lái),及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種事故隱患,大大減輕了電廠生產(chǎn)調(diào)度中重復(fù)繁瑣的勞動(dòng)強(qiáng)度,為電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和逐步過(guò)渡到無(wú)人值班(少人值守)提供堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。

2 設(shè)計(jì)原則

2.1 實(shí)用性

系統(tǒng)構(gòu)成的設(shè)備應(yīng)全部選用已定型生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品和技術(shù),易于維護(hù),整個(gè)系統(tǒng)易用、實(shí)用。系統(tǒng)硬件平臺(tái)為嵌入式設(shè)計(jì),體積小,實(shí)現(xiàn)高度一體化、高度工程化,便于施工、安裝、調(diào)試。系統(tǒng)功能及配置滿足電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班(少人值守)運(yùn)行的監(jiān)視需要。

2.2 先進(jìn)性

設(shè)備應(yīng)采用專業(yè)級(jí)芯片、國(guó)際先進(jìn)的MPEG-4圖像壓縮處理技術(shù),圖像清晰,畫(huà)面質(zhì)量高,實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

2.3 可靠性

系統(tǒng)構(gòu)成的設(shè)備應(yīng)選用先進(jìn)、成熟高集成度的智能設(shè)備,具有系統(tǒng)運(yùn)行狀況自動(dòng)檢測(cè)、告警,診斷、管理等功能,保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。具有視頻流量管理功能,保證網(wǎng)絡(luò)通暢。實(shí)行操作權(quán)限管理,保證統(tǒng)一、規(guī)范管理。系統(tǒng)具有自診斷功能。

2.4 開(kāi)放性

考慮到系統(tǒng)投資的長(zhǎng)期效益,設(shè)計(jì)與選型注重開(kāi)放性,圖像監(jiān)視系統(tǒng)中各產(chǎn)品符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)約等,滿足系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可移植性。

2.5 靈活性

系統(tǒng)應(yīng)能很方便地進(jìn)行軟件升級(jí),保證用戶投資??烧{(diào)節(jié)圖像質(zhì)量與帶寬占用,可以根據(jù)用戶每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的需求調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量、幀數(shù)、分辨率等。應(yīng)能設(shè)置多種圖像瀏覽方式,包括單畫(huà)面、四畫(huà)面、九畫(huà)面等。

2.6 經(jīng)濟(jì)性

應(yīng)選用性價(jià)比高的設(shè)備及產(chǎn)品,在保障性能和可靠性的前提下,降低系統(tǒng)造價(jià),達(dá)到少花錢,多辦事的效果。系統(tǒng)的所有硬件,應(yīng)按最新和成熟的科技進(jìn)行挑選和設(shè)計(jì),所有設(shè)備符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或以開(kāi)放式設(shè)計(jì),可靠、易于操作、維修和更換,以達(dá)到降低營(yíng)運(yùn)成本之目的。

3 系統(tǒng)組成

石龍水電站采用先進(jìn)的第三代嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng),主要包括前端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心和監(jiān)控終端四部分。

3.1 前端設(shè)備

石龍水電站共設(shè)置33套前端設(shè)備,分別布置在主廠房、安裝間、副廠房、進(jìn)廠大門、溢洪道閘門、尾水平臺(tái)、大壩等廠內(nèi)各重要生產(chǎn)部位,實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠電氣設(shè)備、水輪機(jī)主、輔設(shè)備及各處閘門外觀(如外部損傷、機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)等)和運(yùn)行情況(如盤面儀表數(shù)據(jù)、運(yùn)行及事故指示等)的監(jiān)視。前端攝像設(shè)備由室內(nèi)球機(jī)和彩色攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、射燈、云臺(tái)以及解碼器等組成。為適應(yīng)水電站現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境濕度大的特點(diǎn),室外攝像站均選用室外型高速球機(jī),為避免雷電損壞前端設(shè)備,室外攝像站增設(shè)了避雷器。前端攝像設(shè)備根據(jù)控制中心的命令運(yùn)行,具有自動(dòng)光圈、自動(dòng)變焦、自動(dòng)聚焦等功能,還可進(jìn)行水平和垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)等操作,以完成對(duì)被攝物體的實(shí)時(shí)監(jiān)視和攝像,并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào),傳送至主控中心。

3.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)

進(jìn)水口啟閉機(jī)室前端攝像設(shè)備的視頻信號(hào)和控制信號(hào)通過(guò)2芯光纖及1對(duì)單路視頻光端機(jī)傳輸至中心控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器,電源采用現(xiàn)地供電方式;大壩和溢洪道閘門前端攝像設(shè)備的視頻信號(hào)和控制信號(hào)通過(guò)2芯光纖及1對(duì)4路視頻光端機(jī)傳輸至中心控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器,電源采用現(xiàn)地供電方式。

除上述地點(diǎn)外,前端設(shè)備距離監(jiān)控中心較近,所以視頻信號(hào)和控制信號(hào)采用電纜傳輸方式。引至各前端設(shè)備的同軸電纜、控制電纜和電源電纜,均由控制中心設(shè)備引來(lái)。

3.3 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心設(shè)備布置在電站中控室,中心由圖像監(jiān)控服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、交換機(jī)、監(jiān)控終端、大屏幕監(jiān)視器、電源設(shè)備等組成。中心完成對(duì)圖像信號(hào)的接收、切換、記錄和顯示;對(duì)攝像機(jī)及其輔助部件的控制;用戶登錄管理,優(yōu)先權(quán)分配,根據(jù)訪問(wèn)情況對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制等。

3.4 監(jiān)控終端

監(jiān)控終端采用高性能工作站,安裝客戶端軟件,用于日常瀏覽操作,可根據(jù)權(quán)限對(duì)中心站設(shè)備進(jìn)行設(shè)置。

4 主要設(shè)備配置及選擇

石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)遵循“技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、方便實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理”的原則,保證了系統(tǒng)的高可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)充性和較高的性能價(jià)格比。其主要設(shè)備配置和選擇如下:

4.1 彩色一體化攝像機(jī)及鏡頭

選用Dational彩色一體化攝像機(jī),其影像感應(yīng)器采用1/4英寸Color CCD,有效像素795(V)× 596(H)PAL,水平解像度520電視線,信噪比大于50 dB,電子快門1/50~1/10 000 s,最低照度彩色0.04 Lux(黑白0.002 Lux),23倍光學(xué)變焦三可變鏡頭,其高靈敏度、高像素和低照度特性符合工業(yè)環(huán)境要求。

4.2 球型一體化彩色攝像機(jī)及鏡頭

選用Dational球型一體化彩色攝像機(jī)及鏡頭,其影像感應(yīng)器采用1/4英寸CCD,有效像素752(V)×582(H)PAL,水平解像度為520電視線,信噪比50 dB,電子快門1/50~1/30 000 s,最低照度0.06 Lux,23倍光學(xué)變焦三可變鏡頭,云臺(tái)水平轉(zhuǎn)動(dòng)速度為0.5°~300°/s,云臺(tái)上下轉(zhuǎn)動(dòng)速度0.5°~140°/s,云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為水平360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)、垂直±90°自動(dòng)翻轉(zhuǎn),設(shè)置/控制支持多種協(xié)議。

4.3 云 臺(tái)

云臺(tái)選用Dational配套室內(nèi)壁裝云臺(tái),旋轉(zhuǎn)范圍水平0°~356°、垂直0°~90°,旋轉(zhuǎn)速度水平12°/s± 5%、垂直12°/s±5%。

4.4 解碼器

采用Dational配套解碼器,可編程控制云臺(tái)自動(dòng)旋轉(zhuǎn),內(nèi)置微電腦控制器,可接受RS-485控制信號(hào),控制地址動(dòng)態(tài)編程,內(nèi)置八區(qū)報(bào)警接收,控制電動(dòng)云臺(tái)水平/上下旋轉(zhuǎn),電動(dòng)操作變焦鏡頭,2路干觸點(diǎn)繼電器輸出,帶報(bào)警輔助功能,自檢功能,預(yù)置功能,提供云臺(tái)、射燈電源。

4.5 網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)

選用DH-NVS1604D嵌入式硬盤錄像機(jī),采用高性能嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)和嵌入式處理器,代碼固化在FLASH中,系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。該網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)結(jié)合IT領(lǐng)域各項(xiàng)最新技術(shù),如視音頻壓縮/解壓縮、大容量硬盤記錄、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)等,同時(shí)具備數(shù)字視音頻錄像機(jī)(DVR)和數(shù)字視音頻服務(wù)器(DVS)的特性,既可本地獨(dú)立工作,也可連網(wǎng)組成一個(gè)強(qiáng)大的安全監(jiān)控網(wǎng)??商峁┮曨l輸入16路,視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H. 264,圖像分辨率PAL:704×576或 NTSC:704× 480,1個(gè)100M/1 000 M自適應(yīng)以太網(wǎng)口,1個(gè)設(shè)備級(jí)聯(lián)口;支持U盤、USB硬盤、USB CDRW,1個(gè)VGA接口,可配8塊160 GB硬盤,具有定時(shí)錄像、手動(dòng)錄像、移動(dòng)檢測(cè)錄像、報(bào)警錄像等文件記錄功能,可以通過(guò)應(yīng)用軟件或?yàn)g覽器設(shè)置參數(shù),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)工作時(shí)升級(jí)其控制軟件,支持本地監(jiān)控面板按鍵操作,全菜單操作,使用方便,提供管理員和操作員兩種權(quán)限級(jí)別,可單獨(dú)進(jìn)行IP地址、用戶名、口令的限制。

4.6 視頻光端機(jī)

選用Dational配套光端機(jī),4路視頻接口,視頻輸入/輸出阻抗BNC 75 Ω非平衡接口,信號(hào)制式PAL/NTSC/SECAM,視頻帶寬8 MHz,微分增益小于或等于0.7%,微分相位不大于0.7°場(chǎng)傾斜不大于0.3%max,色亮度延時(shí)差10 ns,色亮度增益差±10%,加權(quán)信噪比不小于70 dB;支持1-4路異步RS-232/485/422數(shù)據(jù),F(xiàn)C/PC、ST/PC光接口可選,屏蔽超5類RJ-45插座;支持IEEE 802.3/ 802.3 u/802.1 q VLAN控制協(xié)議,工作方式IEEE 802.3x全雙工流控和Back-Pressure半雙工流。

4.7 監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)

采用大華公司開(kāi)發(fā)的軟件平臺(tái),采用驅(qū)動(dòng)和對(duì)象組件模型的方式,結(jié)合流行的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù),集傳統(tǒng)模擬與現(xiàn)代數(shù)字視頻技術(shù)為一體,建起最新一代視頻網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái),它既是第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng),又是數(shù)/?;旌捅O(jiān)控系統(tǒng)的橋梁。

該軟件是新一代基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。它具有傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的所有管理和控制功能,并融合了最新的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、嵌入式等先進(jìn)技術(shù),將傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)和最新的數(shù)字視頻技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完美地結(jié)合,開(kāi)創(chuàng)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的新時(shí)代。采用了與設(shè)備無(wú)關(guān)的設(shè)計(jì)思想,可以支持不同廠家的模擬或數(shù)字視頻編解碼設(shè)備??梢詫鹘y(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接組網(wǎng),將目前各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的(甚至是不同品牌)模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通互控。

系統(tǒng)具備完善的用戶管理、設(shè)備管理、操作使用權(quán)限等管理功能;所有軟件模塊都采用WINDOWS操作界面,方便用戶使用和操作;客戶端軟件具有電子地圖顯示,視頻圖像顯示,報(bào)警顯示,報(bào)警操作等功能,支持設(shè)備查詢;可以按照不同區(qū)域進(jìn)行多幅地圖的配置,達(dá)到分群清晰,便于管理;系統(tǒng)服務(wù)器自動(dòng)進(jìn)行管理,包括設(shè)備在線檢測(cè)、連接管理、自我診斷、網(wǎng)絡(luò)診斷等;提供了閉路電視報(bào)警系統(tǒng)所需的各種控制接口;矩陣控制功能,提供了矩陣切換、云臺(tái)、報(bào)警、輪詢等,可以管理和控制目前市場(chǎng)上主流的前端設(shè)備;多畫(huà)面功能,一個(gè)客戶端可以多畫(huà)面觀看;錄像、抓拍功能,能夠進(jìn)行回放及顯示。

5 結(jié)語(yǔ)

石龍水電站工業(yè)電視系統(tǒng)的建設(shè),大大減輕了電廠生產(chǎn)調(diào)度中頻繁復(fù)雜的勞動(dòng)強(qiáng)度,增加了對(duì)主要環(huán)境和設(shè)備的監(jiān)控力度,方便管理人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組設(shè)備運(yùn)行的安全隱患,進(jìn)一步提高了全廠的安全運(yùn)行水平。

TV736

B

2016-09-22

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