智能變電站多功能綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

專題報告二十四智能變電站多功能綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用目錄1.概述12.常態(tài)化巡視系統(tǒng)11)GIS室滑軌視頻巡檢系統(tǒng)12)二維碼定位技術(shù)的應(yīng)用13.故障檢修會商平臺13)平臺的目標24)方案描述25)系統(tǒng)架構(gòu)56)系統(tǒng)功能67)全站無線通信系統(tǒng)可行性分析91. 概述現(xiàn)在新建變電站大部分均為智能化變電站。作為重要二次輔助設(shè)施，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是變電站中不可或缺的一部分。但就目前智能變電站運行情況來說，視頻監(jiān)控設(shè)備僅發(fā)揮了被動的視頻信息采集與傳輸作用，其作為信息交互終端以及運維系統(tǒng)最貼近現(xiàn)場的觸手的作用并沒有得到充分的挖掘。在本次姚橋變設(shè)計中，對傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)做出結(jié)構(gòu)改進與潛力挖掘，將其從單一的圖像采集者拓展為一個集常態(tài)化巡視功能與突發(fā)狀況會商功能綜合視頻系統(tǒng)平臺。2. 常態(tài)化巡視系統(tǒng)目前檢修部門在遠程監(jiān)測變電站運行情況時，是通過現(xiàn)場傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行分析，而有許多故障特征是無法從數(shù)據(jù)中反映出來的，除了派人員到現(xiàn)場勘查巡視外，很難獲得第一手直觀的資料。將視頻監(jiān)控系統(tǒng)與人工巡視的需求結(jié)合起來，就促成了遠程視頻巡視系統(tǒng)的產(chǎn)生。設(shè)備遠程智能巡視，利用圖像監(jiān)控攝像機和智能燈光控制功能及系統(tǒng)軟件聯(lián)動，系統(tǒng)可以根據(jù)變電站巡檢路線對包括變壓器、開關(guān)、刀閘、臨時接地線等在內(nèi)的運行設(shè)備進行遠程定時或自動巡檢。在巡檢時電子地圖即時閃爍顯示當前巡視點，并若光線不足時系統(tǒng)自動打開巡視點處燈光，在巡視點轉(zhuǎn)移到下一個巡視點后，能自動關(guān)閉已巡視點的燈光等。支持暫停功能，當發(fā)現(xiàn)某個點異常時，可以停留圖像放大仔細察看，確認無誤后可以繼續(xù)巡檢其他監(jiān)控點。1) GIS室滑軌視頻巡檢系統(tǒng)站內(nèi)GIS室平面布置如圖2-1。得益于本次姚橋變二次設(shè)備下方GIS室的布置方式，所有二次柜屏處于同一平面，可將滑軌安裝于GIS室墻面，利用滑軌實現(xiàn)高清攝像頭的移動，將高清圖像傳輸至監(jiān)控端，實現(xiàn)遠程巡視監(jiān)控。同時可將紅外測溫裝置整合入攝像裝置，對就地布置于GIS室的二次屏柜進行實時測溫，在溫度超標時可發(fā)出警報或通知調(diào)度，防止二次設(shè)備過熱損壞。需要與土建合作研究墻面滑軌的可行性。2) 二維碼定位技術(shù)的應(yīng)用通過柜面二維碼進行定位，便于遠程人工指令控制巡檢以及方便今后擴建增減屏柜。不需要復(fù)雜的幾何定位，只需要及時更新屏柜對應(yīng)二維碼庫即可。作為室內(nèi)視頻自動巡檢系統(tǒng)的補充。3. 故障檢修會商平臺雖然現(xiàn)在智能站一般采用無人值守方式運行，但是仍存在電纜老化斷裂，設(shè)備產(chǎn)生物理故障等需要運維人員現(xiàn)場操作檢修的問題。鑒于變電站智能化的發(fā)展，現(xiàn)場設(shè)備、電纜（尤其是二次設(shè)備）等安裝布置復(fù)雜程度的提高，給現(xiàn)場操作檢修人員的工作提出了新的要求。為進一步提升變電站故障搶修工作效率，提升信息共享與溝通水平，可以通過建立視頻會商平臺，在故障處理期間，實現(xiàn)市、區(qū)調(diào)控員、運維單位故障搶修人員在網(wǎng)絡(luò)上進行聯(lián)合會商辦公，一方面加強縱向業(yè)務(wù)一體化管理，形成運維檢修的會商機制，提高操作人員的運作效率和水平；另一方面強化區(qū)域內(nèi)橫向業(yè)務(wù)協(xié)同與溝通，強化電網(wǎng)故障集中研判指揮，形成電網(wǎng)故障信息的統(tǒng)一研判管理模式，避免物理距離帶來的溝通不暢等問題，提高三方故障處理效率。3) 平臺的目標（1）以經(jīng)濟實用為首要原則，充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)，盡可能少增加新的設(shè)備，避免變電站建設(shè)成本的上升。（2）變電站故障搶修視頻會商平臺需保持持續(xù)可靠運行，在需要時能隨時發(fā)起會議。平臺使用管理簡單，會議組織前不需進行相關(guān)系統(tǒng)調(diào)試，參會點打開設(shè)備、任何一方通過簡單操作即可實現(xiàn)會議功能。（3）變電站故障搶修視頻會商平臺與現(xiàn)有平臺可以相互對接，如應(yīng)急指揮中心、調(diào)度視頻會議、供電所視頻會議等，以滿足特殊條件下的需要。（4）為保證故障搶修指揮的連續(xù)性，建議流媒體平臺系統(tǒng)給配網(wǎng)故障搶修指揮平臺視頻會商系統(tǒng)劃分單獨的系統(tǒng)資源與帶寬。（5）變電站故障搶修視頻會商平臺容量有一定的冗余，滿足后期擴容需要。（6）平臺的會商模式：平臺支持雙流模式，可以同時并發(fā)多組會議。4) 方案描述變電站故障搶修視頻會商平臺采用軟視頻方案，僅需在調(diào)控中心配置平臺服務(wù)器，主會場（業(yè)務(wù)主管單位）和分會場（變電站）均利用辦公電腦作為終端。本期在姚橋變所屬調(diào)控中心部署主備2臺服務(wù)器以及1套服務(wù)器熱備軟件，形成雙機熱備，確保系統(tǒng)的可靠性。視頻會議服務(wù)器安裝在調(diào)控中心的信息機房，軟視頻平臺承載在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上，開通專用VPN。在各業(yè)務(wù)主管單位（調(diào)度、運檢、基建、信通等）辦公席位的每個接入點分配一個會商平臺終端軟件許可licence，并配備音視頻終端（麥克、攝像頭）。前去變電站的現(xiàn)場操作人員分配登陸名及密碼，每個登陸名與licence綁定，并一一對應(yīng)。系統(tǒng)建成后，由系統(tǒng)管理員（信通公司）分配好各級人員賬號及權(quán)限，有預(yù)定權(quán)限用戶在會商召集前登陸平臺預(yù)定好相應(yīng)的會商室，參會的班組選擇進入需要參加的“虛擬會商室”即可。具體做為遠期的規(guī)劃，可在鎮(zhèn)江市調(diào)部署一級服務(wù)器，統(tǒng)一管理各區(qū)域調(diào)度的服務(wù)器（二級），并作為備用。在沒有地區(qū)性會商的情況下，各區(qū)可以獨立管理自己的服務(wù)器，召集本區(qū)的會商，當需要召開由全市多級會商的會議時，可以將二級平臺交由鎮(zhèn)江市公司管理，組成一個大型的會商平臺，實現(xiàn)資源的有效利用。具體見系統(tǒng)拓撲圖如下：11整個平臺的功能架構(gòu)見下圖：5) 系統(tǒng)特征1、系統(tǒng)硬件主要基于站內(nèi)視頻監(jiān)控巡檢系統(tǒng)及主控室主控電腦?；緹o需添加其他硬件設(shè)施，其功能由軟件程序?qū)崿F(xiàn)，屬于現(xiàn)有資源的整合再利用，改造簡單，經(jīng)濟性好。2、V2 Conference 基于先進的 IETF XMPP 標準協(xié)議，整合了在多媒體通訊領(lǐng)域領(lǐng)先的開發(fā)技術(shù)和豐富的產(chǎn)品經(jīng)驗，是一款分布式、模塊化、大容量的純軟件網(wǎng)絡(luò)視頻會商平臺。同時該系統(tǒng)充分考慮了對未來功能的延伸能力和擴展性。 3、支持雙機熱備功能，使用鏡像模擬軟件來實現(xiàn)共享存儲功能，要求主備機必須有大小一樣，盤符一致的分區(qū)做為鏡像區(qū)。工作時主備機之間按照設(shè)定的時間間隔進行檢測通訊（應(yīng)用服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫服務(wù)器有一個變?yōu)榉沁\行狀態(tài)）來判斷主機是否宕機。當一臺工作主機宕機后，另一臺備機會切換為工作機，原之前工作機將自動重新啟動，啟動后成為備機。4、支持多會商室結(jié)構(gòu)。在同一個系統(tǒng)中可以并發(fā)進行多個不同資源需求的會商，而且各自獨立、互不干擾。系統(tǒng)以穩(wěn)健的架構(gòu)和卓越的性能保證了長時間召開會商的穩(wěn)定性。5、管理系統(tǒng)采用標準的 ODBC 數(shù)據(jù)庫接口，支持 MySQL 和 ORACLE 等數(shù)據(jù)庫，并可根據(jù)需求進行擴展定制。6、支持完全基于WEB的應(yīng)用。用戶參加會商時，如果系統(tǒng)檢測出尚未安裝客戶端程 序，會自動提示用戶安裝。基于WEB的安裝軟件是通過專業(yè)的數(shù)字簽名公司 VeriSign 簽名認可的。通過這種方式可以保證用戶使用軟件的安全性，而不會被病毒或惡意軟件所利用。7、系統(tǒng)提供智能升級技術(shù)。當用戶進入會商系統(tǒng)時，智能升級模塊能夠自動判斷用戶端的哪些模塊需要更新，哪些模塊不需要更新，這樣，通過減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量， 簡化用戶升級系統(tǒng)操作，提高系統(tǒng)的友好性。智能升級功能支持重傳，即如果某一次升級未完成，下次升級時系統(tǒng)會自動利用上次傳輸?shù)奈募^續(xù)未完成的升級任務(wù)。8、系統(tǒng)提供一個測試會商室，用戶在此會商室中可以聽到自己的聲音看到自己的視頻（本地及遠端），查看網(wǎng)絡(luò)狀況及更改音視頻設(shè)置。該會商室是在 Master MCU 啟動時創(chuàng)建，始終存在，且不占用加密鎖資源。6) 系統(tǒng)功能（1）音視頻功能1、采用 G.723.1、ILBC 和 ISAC 等音頻壓縮算法和先進的網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)算法，使得在各種網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下均能保持聲音的清晰連貫。2、采用業(yè)界領(lǐng)先的軟件回音消除(AEC)技術(shù)、自動增益控制(AGC)算法、多路混音技術(shù)、噪聲消除技術(shù)，實現(xiàn)較好的音頻效果。3、系統(tǒng)引入了 H.263 及 H.264 視頻技術(shù)，可實現(xiàn)標準客戶端與 H.323 視頻終端間基于 H.263 的視頻通訊。系統(tǒng)提供了一整套旨在提高音視頻質(zhì)量的解決方案，可提供分辨率高達 1920X1080 的高清視頻，適合從 56Kbps 撥號直至寬帶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。4、系統(tǒng)支持同時顯示多路遠端視頻，可提供16：9 和 4：3兩種視頻顯示效果，支持視頻窗口的橫幅字幕功能。用戶可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬條件和實際需求，自行設(shè)定會商的視頻模式和最大終端應(yīng)用帶寬，實現(xiàn)從低到高各種級別的視頻會商方案。5、系統(tǒng)支持平板電腦自帶攝像頭、藍牙耳機等無線遠程通信設(shè)備。（2）雙流功能1、用戶在白板上可以自由繪制、書寫信息。電子白板支持多人同時操作，方便所有的會商成員進行交流，熒光筆、激光筆等增強工具使操作更加靈活和方便。2、系統(tǒng)提供文件共享功能，協(xié)同瀏覽功能, 桌面共享功能,截圖功能，文字交流和文件傳輸功能，會商錄制功能。3、用戶可以將本地媒體文件作為虛擬設(shè)備源，將媒體文件中的音、視頻播放給會商中的其他用戶如宣傳片、培訓視頻等。4、主席可以創(chuàng)建會商議程，主席申請為數(shù)據(jù)控制人以后可以執(zhí)行會商議程。會商進入某議程后會在數(shù)據(jù)操作區(qū)顯示添加的附件。5、會商預(yù)定用戶和管理員還可以設(shè)置會商評價功能，增加會商管理者和用戶之間的交流。系統(tǒng)管理員還可以同時給會商室中的全體與會人員發(fā)送系統(tǒng)廣播，將會商信息或通知及時的傳遞給每位用戶。（3）會商用戶的管理和控制管理系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)庫配置、服務(wù)器的配置啟動以及監(jiān)控的功能，數(shù)據(jù)庫配置主要包括數(shù)據(jù)庫的初始化，以及對現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的升級。服務(wù)器配置包括本地以及遠程服務(wù)器的添加設(shè)置，以及生成配置文件配置文件生成后就可以通過WEB啟動本地或者遠程的服務(wù)器服務(wù)， 并且監(jiān)測服務(wù)啟動的狀態(tài)。在多數(shù)應(yīng)用場合下，多方會商都有一個預(yù)約過程。而會商管理系統(tǒng)可以為用戶方便地實現(xiàn)會商的預(yù)定、管理和查詢。系統(tǒng)管理員也可以通過該系統(tǒng)對所有的用戶和會商進行管理。會商管理系統(tǒng)是基于 JSP、數(shù)據(jù)庫以及 Web 服務(wù)器實現(xiàn)的，使用者只要通過瀏覽器打開相應(yīng)的網(wǎng)頁，輸入用戶名和密碼即可登陸相應(yīng)的會商室。（4）雙機熱備雙機熱備份就是一臺主機為工作機(Primary Server)，另一臺主機作為為備份機(Standby Server)，在系統(tǒng)正常情況下，工作機為信息系統(tǒng)提供支持，備份機監(jiān)視工作機的運行情況(工作機也同時監(jiān)視備份機是否正常，有時備份機因某種原因出現(xiàn)異常，工作機可盡早通知系統(tǒng)管理工作人員解決，確保下一次切換的可靠性)。當工作機出現(xiàn)異常，不能支持信息系統(tǒng)運營時，備份機主動接管(Take Over)工作機的工作，繼續(xù)支持信息的運營，從而保證信息系統(tǒng)能夠不間斷地運行(Non-Stop)。當工作機經(jīng)過維修恢復(fù)正常后，它會將其先前的工作自動抓回，恢復(fù)以前正常時的工作狀態(tài)。雙機熱備份的切換時機（Take Over）包括：因斷電等故障引起的服務(wù)器宕機；因網(wǎng)絡(luò)故障或網(wǎng)卡故障等引起的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)無法正常工作；系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件造成的服務(wù)器宕機；服務(wù)器內(nèi)硬件損壞，造成服務(wù)器宕機；服務(wù)器不正常關(guān)機；V2 Conference的雙機熱備解決方案如下：1、如上圖，服務(wù)器A與服務(wù)器B的配置完全相同，都安裝了雙網(wǎng)卡以及Windows 2000 Advanced Server操作系統(tǒng)；2、服務(wù)器A的一塊網(wǎng)卡（我們稱之為監(jiān)控網(wǎng)卡）與服務(wù)器B的監(jiān)控網(wǎng)卡通過一根心跳線進行連接。這跟心跳線可以是一根最簡單的網(wǎng)卡對接線；3、服務(wù)器A與服務(wù)器B之間均運行監(jiān)控軟件，并利用心跳線監(jiān)測對方狀態(tài)；4、在正常工作時，服務(wù)器A處于工作機狀態(tài)，服務(wù)器B處于備份機狀態(tài)，服務(wù)器A通過工作網(wǎng)卡為連接上來的客戶端提供服務(wù)；5、當服務(wù)器B的監(jiān)控軟件監(jiān)測到服務(wù)器A沒有處于正常工作狀態(tài)時，此時通過監(jiān)控軟件將B的工作網(wǎng)卡設(shè)置為工作狀態(tài)，并向外提供服務(wù)；此時根據(jù)服務(wù)器A的錯誤嚴重程度，或者自動重啟動進入備份機狀態(tài)或者通過服務(wù)器B的提示信息通知網(wǎng)管人員對服務(wù)器A進行人工處理；6、當客戶端檢測到網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)異常斷線時，將自動每隔一秒鐘（此數(shù)值可以設(shè)置）試圖重連回到原本所在的會商室，直到連接成功或者嘗試多次（30次或更多，此數(shù)值可設(shè)定）未成功為止；7、根據(jù)錯誤的類型，從一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障到另一臺服務(wù)器切換成功一般需要3秒鐘到30秒鐘時間。（5）服務(wù)器的整合拆分服務(wù)器的整合拆分功能是為了滿足多個會商系統(tǒng)整合到一起成為一個更大的會商系統(tǒng)的需要而設(shè)計的。主要原理是原來的主服務(wù)器可以轉(zhuǎn)換成一個從服務(wù)器，在注冊到中心主服務(wù)器上后，需要把本地的加密鎖信息報告給中心主服務(wù)器；而中心主服務(wù)器統(tǒng)一管理匯總上來的加密鎖資源，形成一個支持更多人員更多會商室的會商系統(tǒng)；在必要的時候，從服務(wù)器還可以轉(zhuǎn)換成一個主服務(wù)器，從原來的會商系統(tǒng)中脫離開來，形成一個獨立的會商系統(tǒng)。目前視頻會商系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，對多個會商系統(tǒng)的資源共享的要求逐步提上日程，通過整合拆分功能，可以有效地管理多個會商系統(tǒng)的資源，實現(xiàn)資源的共享。（6）便攜式視頻終端功能基于全站通無線通信系統(tǒng)，可以將視頻會議平臺延伸至便攜式可移動設(shè)備。通過將便攜式攝像設(shè)備整合進會商平臺系統(tǒng)，在現(xiàn)場維修人員進行戶外維修及巡線等任務(wù)時，可進行實時的資料收集、意見咨詢及措施協(xié)商。可提高故障維修協(xié)商的及時性、機動性與適應(yīng)性。由于現(xiàn)有平板電腦等便攜式操作系統(tǒng)一般均自帶攝像頭、擴音器等視頻音頻配件，無需另行設(shè)計便攜式終端，可直接采購適合的此類設(shè)備，通過預(yù)裝軟件來直接作為會商系統(tǒng)移動