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无人值守电站系统

一. 系统目标分析

监控系统可以对监控现场进行实时的监视和控制。如果没有监控系统,在发生意外情况时,特别是非法闯入、火 警、水警等,管理人 员无法获得这些往往影响重大的现场资料。利用现有的高级图像、语音压缩技术和高速网络,实现远程实时图像监控使这一切迎刃而解。

用户对变电站监控系统的需求为以下几点:

1、 在开关所的开关室和控制室各安装摄像机1台;

2、 这两台摄像机为带云台变焦镜头的摄像机;

3、 不带语音处理;

4、 在开关所和总站各设监控后台一套;

5 、 可同时观看和控制摄像机;

6、 录像功能包括人工启动和视频移动报警后的自动启动;

7、 多画面分割显示功能;

8、 在总站可同 时监视9个画面;

9、 将来增加前端摄像机);

10、 图像传输在PAL制、CIF格式下达25帧/秒;

11、 图像质量无抖动、无变形;

12、 开关所与总站相距700米;

13、 采用光纤通信;

14、 支持TCP/IP协议;

15、 发送端能够联接报警探头如门磁或红外探测器;

16 、 以便实现联动报警;

二.系统设计原则

在此方案设计中,以下原则贯穿于设计工作中的全部过程:

1、可靠性原则:

监控系统的可靠性是监控系统具有实用性的前提。

2、实时准确的原则:

监控系统的基本功能就是将被监控对象(如动力设备、机房环境参数、监控系统本身)等发生的事件在有限的时间内准确地反映上来 。因此实时性与准确性的原则贯穿在系统设计的各个方面。

3、先进性与实用性相结合的原则:

既要保证系统设计的先进性,以保护用户的投资在五年内保持先进;又要保证系统设计近可能地实用。我们选用的设备都是经过实践 检验的成熟产品,同时还要顾及系统的总体成本以及实际的气候、地理条件。

4、灵活扩展原则:

为了使现有的系统在将来能够得到充分的利用,现有的投资在将来不被浪费,这就需要系统有充分的、灵活的适应能力和可扩展的能 力。以便于系统将来的扩容与升级。

5、便于维护原则:

这是为系统在使用过程中的实际需要考虑的。系统工程实施结束交付使用以后,应该便于各种日常维护工作,能够方便地进行软件的 重新配置、系统的自检与恢复、硬件备品备件的更换和软件系统的升级。

6、安全性原则:

安全性一直是网络及系统管理的薄弱环节之一,而用户对网络安全的要求又相当高,因此安全性原则非常重要。监控系统中主要有以 下几大安全问题:数据的私有性(保护监控系统的数据不被侵入者非法获取),授权(authentication)(防止非法侵入者在监控系统上 发送错误信息),访问控制(控制对网络资源的访问)。相应的,在本方案的网络结构和软件设计的安全管理部分中包括了对授权机制 、访问控制、加密和加密关键字的管理,另外还要维护和检查安全日志。在软件的功能中,安全管理是非常重要的一项,它的目的是 防止未授权用户非法使用监控系统,避免由此造成的对系统的破坏或重要数据(如配置数据)的泄密,或者进行未经授权的数据篡改 甚至直接对设备操作导致重大故障。因此软件中提供了用户登录/注销管理、显示用户标识与权限、增加/删除用户标识、权限及口令 、观察操作历史记录、显示当前用户标识、值班日志管理等多项手段来保证系统安全。

三.技术方案设计

在许多远程视频监控系统的方案设计中,经常会遇到的问题是如何远程传输现场的模拟视频监视信号。使用同轴电缆传输模拟视频信 号,在距离上会受到限制,超过几百米便需要放大中继,因此,常规的视频监视系统只适合在一座建筑物内或一定区域范围内使用。 此外,常规系统在一路同轴电缆上只能传输单一视频信号,传输控制信号和话音需要单独敷设电缆。

远距离传输视频的可行方法是将模拟视频信号数字化并压缩编码,在可利用的数字通讯线路上传输。

五.方案详述

5.1系统组成

整个系统可分为两部分:前端设备和中心设备

5.1.1前端设备

前端设备指位于开关所的开关室和控制室的所有设备,主要由云台解码器、摄像机、云台、镜头、网络视频编码器 (EN2000) 及各种 报警探测器等设备组成。

1 .云台解码器

云台解码器用于控制摄像机的焦距、光圈、景深和云台的俯仰和左右,使管理员能对现场进行全方位、总体、细节的监控。解码器通 常采用 RS485 或者 RS422 控制方式,通过不同编址,同一接口可实现对 256 个监控点的控制。

2 .摄像机

摄像机的种类较多,常用的有普通工业摄像机和一体化球形摄像机。我国采用的摄像一般为 PAL 制式,与我国的电视制式相同,  625 行隔行倒相, 25 帧 / 秒。用于监控的摄像机为了能较长距离传输视频信号,一般采用复合视频输出,即亮度、彩色和同步等 信号复合在一起传输。

目前常用的摄像机一般采用 CCD 器件,有色彩逼真、噪声低、图像清晰、重量轻、寿命长等特点。摄像机的主要指标为分辨率 (常 用线数表示)和信噪比。

普通摄像机头必须加配镜头才能摄取图像,再配上云台就能转动和俯仰了。一体化摄像机将云台、镜头和控制解码器做在了一起,采 用微电机技术,一般采用 RS485 接口进行控制,并具有预置功能,使用和安装都非常方便,可靠性也大大提高。

3 .网络视频编码器( DN2000 

网络视频编码器是前端系统的核心,主要负责图像采集、压缩编码和通信。来自摄像机的视频信号不能用于数字传输,必须经数字化 处理,才可能在数字信道(网络)上传输。但直接的数字化,会产生 10~100Mbps 以上的图像数据,直接用于传出是不现实的。图像 的数字压缩编码能大大降低数字量,从而使信号能在现有的信道条件下传输。编码器就是将输入的模拟视频信号进行数字化和压缩编 码处理,使码率降低到 50Kbps~15Mbps ,再通过通信接口经网络发送到服务器或监控终端。

编码器同时接收各种报警信号,将报警信号与视频等信号附在一起传输到服务器和监控终端。另一方面,编码器接收来自服务器和监 控终端的控制、布防等信号,通过其他设备实现视频切换控制器、摄像机、灯光、警笛等的控制,和报警器的布防和撤防。

例如可以将门磁或红外探测器的报警探头与 DN2000 的报警输入相连接,实现报警装置与相应摄像机联动,一旦有人闯入或发生异常 情况就报警,同时自动切换摄像机,并自动启动录像机进行录像,主控监视画面切换。

4.1中心设备

监控中心设备主要有:监控主机、视频服务器、管理服务器、 PC 等设备。

1 .管理服务器

管理服务器是整个数字图像监控系统的管理和信息处理中心。主要用于用户授权、系统操作记录、系统报警记录等,这种集中式系统  管理方式可大大简化管理操作。

2 .监控主机 (监控主机可以与管理服务器合并为一台 PC 机)

监控主机是一台具有以太网连接、基于 WINDOWS 操作系统并安装专用图像监控软件的工控计算机或普通 PC 机。

监控主机是操作人员操作的终端,必须具有使用方便,界面友好等特点。 DN2000 系统的监控主机软件是基于 WINDOWS 操作系统的 ,完全符合上述要求。

3 .视频服务器

可以根据需要有选择的 , 把实时的运动的监控图像保存到硬盘上。纯软件解决方案,无需硬件解码。

4 . PC

通过管理服务器认证的在局域网上的任意一台装有视频监控软件 IPView 的 PC ,都可以监控任意一个监控点。

4.2 系统拓朴结构图


4 .3 设备连接图(前端设备配置及功能、后端设备配置及功能) 

4.4 系统说明

随着科学技术的不断发展,传统的管理模式和手段已经发生了深刻的变化。现代监控系统作为现代化管理的一个重要手段,从一开始 出现,就受到广泛关注。随着科学的进步,其应用范围也不仅仅是企业内部的工业图像监控,而是集图像、声音、控制、数据、报警 的等多媒体信息的收集、传输和处理为一体高科技系统。特别是通信事业发展,数字综合业务信息网络的建立,使得远距离、高保真 、多元化的现代监控系统的建立成为可能。

本系统的设计,由于采用了最新的全数字化多媒体信息的收集、处理和传输技术和产品,其产品及由其所构成的系统完全符合国际  ITU 的相关标准,从而具有很高的先进性、可靠性、实时性。另外,由于系统采用了模块化设计,因而用户可随时根据自身发展的需 要来进行扩充,可最大限度地保护用户的投资。

按照用户技术要求,使得系统具有技术先进、运行可靠、系统成熟、扩充性强、图像清晰、功能完备等特点。

系统能够提供的功能有:

4.4.1 图像功能

1. 远程图像监视:

采集各监控点的视频图像,经过压缩编码传输到监控中心,具有远程控制的能力,能够根据监控中心发来的命令控制视频切换,控制 镜头聚焦、近景 / 远景,控制云台上、下、左、右和自动巡视动作。任意一个监控终端经授权,都可监视来自前端摄像机的图像, 不受距离限制,只要有通信网络或以太网相连。

2. 多点监视一点:

多个监控终端可同时监视同一前端,控制权自动协商。

3. 一点监控多点:

一个监控终端可同时监控多个前端,即在计算机屏幕上多画面显示,且每个画面的图像实时活动。

4. 摄像机预置:

可采用带预置功能的云台镜头一体化摄像机,对于每个要监视的目标,可预先将其方位、聚焦、变焦等参数存入预置位,从而可方便 地监视这些目标,也可用这些预置点进行自动扫描巡视。

5. 数字录像:

任一监控终端都具有数字硬盘录像功能,对于设置为视频服务器的监控终端,还具有硬盘报警录像功能,即由报警信号自动启动录像 。根据软件设定完成监视系统告警的屏蔽和告警的联动,包括图像的联动显示,录像机联动录像。

6. 远程图像传输质量

在用户提供的网络通道上,达到 CIF (分辨率 352 × 288 象素)时 25 帧 / 秒;在主观上无任何动画感;图像清晰细腻;延时小。

4.4.2 报警功能

1 安防报警:

系统可配置各种安防报警装置,如红外报警器,超声、次声报警器,微波、激光报警器,双鉴探测器,电子围栏,震动报警器等,报 警信号直接输入前端 DN2000 编码器。

2 视频报警:

视频报警包括视频丢失报警和视频运动报警两种。一旦摄像机损坏或被窃或断线等,引起视频信号丢失,就会引起报警;对于设定的 视频报警区域,一旦有运动目标进入或图像发生变化,也会引起报警。

3 警视联动:

一旦出现警情,如有非法闯入或发生火警,系统立即启动现场警笛,并自动切换到相应摄像机,对有预置功能的摄像机,还能自动转 到相应预置点;前端主机同时主动连接报警服务器(可将某一值班人员使用的操作终端设为报警服务器),并在给服务器上推出报警 点画面,同时给出报警声音并启动数字录像。

4.4.3 系统管理功能

1 用户管理:

 用户的增减,用户的授权,用户的优先级等等,均由系统管理员完成。

2 系统网管:

系统服务器自动进行管理,包括设备在线检测、连接管理、自我诊断、网络诊断等。

3 权限论证:

当多个用户同时监视一个前端时,为了避免控制混乱,只能有一个用户对该前端有控制权,只有具有最高权限可以控制权。

4 信息查询:

登录用户查询系统的使用和运用情况,如在线用户单、前端运行状态、报警信息等。