視頻監控技術在電力行業的應用技術研究

摘要：通過介紹視頻監控新技術的發展，結合電力行業的業務應用需求，以及智能電網建設對電力視頻監控新需求，研究了視頻監摔技術在電力行業的應用技術，提出了視頻監控技術在電力行業的應用技術方案。
關鍵詞：電力行業；智能電網；視頻監控

0 引言
輸變電設備監控，一直以來都是電網建設和管理的重點，隨著各類數據采集及監控系統的深入擴展應用，綜合EMS、PMU以及繼電保護、安全自動裝置、故障錄波等各類實時數據信息，我們已經逐步實現對電網調度一體化的實時監控。但是，對輸變電設備運行狀況的監控，僅僅關注電壓、電流等數據還不夠，我們仍然無法及時了解高樹成長對高壓輸變電線路的威脅，無法及時捕捉和預防輸變電設備人為破壞的危險，在遭遇冰凍雨雪時，無法人工巡線的問題依舊存在。
高壓輸變電線路通常都是遠離居住區，要是有專門的維護人員進行看管不僅成本增加，也不利于維護人員的人身安全，只有通過應用視頻監控系統，解決惡劣天氣下無法人工巡線的問題，才能有效預防人為和自然破壞，提高電力系統的工作效率及安全監護水平。

1 視頻監控系統的技術發展
視頻監控系統的發展經過了第一代模擬CCTV系統、第二代數模混合階段以后，第三代網絡視頻監控正迅速崛起。
網絡視頻監控的這些優勢使其大大擴展了視頻監控的應用場所。因此，目前視頻監控系統正向“高清化、智能化、移動化、標準化和平臺化”發展，這是第三代網絡視頻監控的大勢所趨。整個系統趨向平臺化、智能化。

2 視頻監控系統傳輸技術的發展
隨著視頻監控系統的“高清化、智能化、移動化、標準化和平臺化”發展，對視頻信號的傳輸介質與傳輸技術提出更高的要求。而一些新傳輸技術的發展，也推動了視頻系統向這一方向的發展。
2．1 以3G為代表的無線移動視頻傳輸技術
隨著移動通信事業的蓬勃發展，隨著3G網絡的開通，Wifi的不斷普及，無線移動視頻技術為移動終端用戶帶來了更快的數據傳輸速率。隨時隨地進行視頻監控成為了可能。隨著手機功能的不斷增強，用手機來代替PC作為視頻監控客戶端也將成為大多數應用者的需求。
無線設備或指揮車的信息在視頻監控統一管理平臺上通過樹型結構的方式加以展現，以便于用戶直觀地對其進行查看和操作。如圖1所示。

2．2 以光纖網絡為代表的有線視頻傳輸技術
隨著光纖通信技術的發展及在視頻傳輸領域的應用，采用光端機將視頻信號轉化為光信號，利用光纖進行傳輸的方式使得視頻監控系統的覆蓋范圍得到了很大的延伸，由于光纖傳輸的眾多優勢以及系統建設成本的持續下降，采用光纖傳輸的方案成為建設大型視頻監控系統的主流傳輸方案。
光纖和光端機應用在監控領域里豐要是解決了兩個問題：一是傳輸距離，二是環境干擾。由于雙絞線和同軸電纜都是以電信號的方式進行信號傳輸，傳輸距離受到信號衰減、失真等因素的影響，僅僅適用于短距離、小范圍內的視頻監控系統。如果需要傳輸數公里甚至上百公里距離的圖像信號則需要采用光纖傳輸方式；另外，對一些超強干擾場所，為了不受環境干擾影吶，也可以采用光纖傳輸的方式。光纖分為多模光纖和單模光纖兩種。多模光纖由于色散和衰耗較大，其最大傳輸距離一般不能超過5km，然而隨著單模光纖成本的大幅度下降，目前除了先前已經鋪好了多模光纖的地方外，在新建的工程中一般不再使用多模光纖，而主曼使用單模光纖。

3 視頻監控信息存儲技術的發展
視頻監控系統中，監控視頻存儲系統是整個監控系統工程的重要組成部分。磁盤陣列存儲設備負責對前端采集的視音頻數據信息進行存儲，它與網絡視頻監摔管理平臺的錄像管理模塊協同工作，通過網絡傳輸過來的視音頻壓縮數據以媒體流的形式集中存儲在磁盤陣列中。在視頻監控、網絡教學、IP視頻會議、視頻直播及視頻點播等方面，存儲陣列都有廣泛的應用。數據信息的全集中存儲方式要求磁盤陣列必須提供足夠的可靠性和穩定性，可以滿足監控系統平臺的性能要求和持續寫入的要求。

4 視頻監控信息處理技術的發展
圖像和視頻智能化分析技術是通過調用視頻監控統一管理平臺的圖像，充分挖掘關鍵信息，提高報警精確度，減少漏分析或者誤分析的現象，并能縮短響應時間，提高響應速度，預防和控制突發事件的發生。

視頻智能分析解決技術基于視頻監控統一管理平臺，提供包括前端智能、后端智能分析單元兩種智能分析的整體智能分析解決方案，其系統結構圖如圖2所示。

5 電力行業視頻監控技術的發展
建設無人值班變電站是電網調度自動化深入發展的必然趨勢，國家電力通信調度中心要求現有的35kV、110kV、220kV變電站逐步實現無人值班，新建變電站應按無人值班方式設計。 “無人值班”已成為考察電力企業達標創一流的一個重要指標。同時，作為電網關鍵設施的中高壓電力線路，也是長期處于無人值守狀態，需要對其安全性進行觀察了解。因此。變電站及電網線路塔桿的安防及視頻監控系統在智能電網建設中將成為重要的組成部分。
5．1 “遙視”技術將成為四遙系統的有效補充
目前，國內電力系統在建設以遙測、遙信、遙控、遙調----“四遙”技術為基礎的無人值守變電站時，由于調度無法了解現場的環境情況，無法解決現場防火、防盜、防爆、防漬等問題，很多按“無人值守”建設的變電站采用了“少人值守”模式運行。隨著計算機技術、多媒體技術及通訊技術的飛速發展，圖像、聲音等多媒體信號的數字化處理以及遠距離傳輸的技術己日益成熟，在“四遙”的基礎上增加的第五遙----遙視，較好地解決了上述問題，對于實現變電“無人值守”具有十分重要的意義。
5．2 數字安防將成為全數字變電站的重要組成部分
數字化變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息轉換為數字信息，并建立與之相適應的通信網絡和系統。數字化變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網絡化的二次設備；在邏輯結構上可分為三個層次，根據IEC通信協議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。新型數字變電站主要由為全數字和光纖的信號采集系統、數字化繼電保護和綜合自動化系統、數字化安防及環境監測系統構成。
5．3 重大公共集會活動提高了對變電站的監視及安全防范
針對2008年奧運會保電需求，上海市電力公司規劃建設了電力應急指揮中心，上海電力應急指揮中心主要分為全市應急指揮中心、東部應急指揮中心、西部應急指揮中心，在奧運期間加強了變電站的監視及安全防范。2010年廣州亞運會的舉行，通過電力應急指揮中心的建設，提升了變電站安全防范等級，達到了亞運保電目的。

6 變電站的智能視頻監控
隨著無人值守變電站管理模式的推廣，變電站巡檢制度的建立，在巡檢中心、中心監控站等相關部門通過現有的電力通信網對所屬變電站實現遠程實時圖像監控、遠程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運行和維護的安全性和可靠性，并可逐步實現電網的可視化監控和調度，使電網調控運行更為安全、可靠。在電力系統，這種監控系統也被稱為“遙視系統”。
數字視頻監控系統應用于變電站，主要體現在以下幾個方面：
(1)通過圖像監控、安防系統，保護無人值守變電站設備的安全。
(2)通過圖像監控結合遠程和本地人員操作經驗的優勢，避免誤操作。
(3)通過圖像監控、報警聯動、環境監測監視現場設備的運行狀況，起到預警和保護作用。
(4)通過報警錄像與點播功能，可以回放報警發生時現場的錄像，起到事故追查的作用。
(5)配合其他系統(如變電站綜合自動化系統等)的工作。
變電站遠程數字視頻監控系統組網如圖3所示。