变电站数字化网络监控系统解决方案.pdf
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1、 1 变电站 数字化网络监控系统解决方案 美国柯士达集团有限公司 2 目 录 一、概述.4 二、设计原则.5 1、基本情况介绍.5 3、方案设计原则.6 3.1、标准化 .7 3.2、可扩展性 .7 3.3、易用性 .7 3.4、可靠性 .8 3.5、完善性 .8 3.6、良好的硬件平台 .9 3.7、良好的软件平台 .9 三、系统设计.9 1、设计思路.9 2、总体建设目标规划.12 3、平台选型.13 4、技术分析.14 4.1、柯士达IP 网络监控系统解决方案 .14 4.2、柯士达IP 网络监控系统的稳定性 .14 4.3、柯士达 IP 网络监控系统的强大组网功能 .15 4.4、柯士
2、达 IP 网络监控系统 的结构灵活性 .16 6.系统优势.16 7.系统原理.17 7.1、示意图和系统架构 .18 四、系统的功能介绍.19 1、系统概述.19 2、软件功能特点.19 21、双向通讯功能 .19 22、采用先进网络视频压缩技术 .20 23、实时高质量音频传输 .20 25、网络监控服务器交叉互连功能 .20 2.6、高稳定、高效率 .20 2.7、高适应、高兼容 .21 2.8、低要求、低维护 .21 2.9、实用、安全 .21 3、系统主要功能.22 3.1、实时图像监看 .22 3.2、报警联动机制 .22 3.3、电子地图定位 .23 3.4、远程控制功能 .23
3、 3.5、设备在线管理 .23 3 3.6、通过先进的压缩方式降低对带宽需求.23 3.8、视频影像存储 .24 39、图像回放 .24 310、图像监视 .25 311、虚拟矩阵 .25 312、图像输出 .25 313、图像远程传输 .25 五、技术及设备选型.25 1、技术选型.26 1.1、编码技术 .26 1.2、硬件选型 .26 4 一、概述 随着社会生活及生产对对电源的需求越来越紧密,人们对电力行业的要求也越来越高,提高生产效率,保障安全生产是各电力行业适应社会发展的目标。同时随着各电力单位对自身生产安全管理机制的日益重视,电力部门网络的全面改造的条件下,采用当今先进的技术建立以
4、电力行业的变电站/所为基础的综合监控系统,实现变电站/所无人值守,是当前及未来电力行业提高生产效益、保障安全生产的有效手段。在电力调度中心建立监控中心,能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视,以便能够实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况,并及时对发生的情况做出反应,同时增强电力系统自身的安全防范能力,提高电力系统的服务品质。当前的电力系统集成商主要是承担电力的硬件建设,他们将代理的国内外的各种产品按照客户的要求进行组合,搭建出各种各样的电力监控系统。这些系统多数包含图像监控、安防报警、网络布线系统等。这样做虽然基本完成了电力监控系统的主要功能,但是由于缺乏统一的规划和
5、统一的设计,系统之间相互独立,不能有效的补充,造成电力安全防范能力不完善,而且管理困难。也正是在这样的环境下,柯士达数字柯士达数字电子科技有限公司凭借自身多年来在电信、电力系统从事专业智能监控平台的研发、应用的经验,推出针对电力系统自身特点的电力联网综合监控系统平台,为电力安全生产、安全防范提供切实、有效的解决方案,并本着“精益求精、服务至上“的宗旨推动电力系统智能化的发展。5 二、设计原则 1、基本情况介绍 某省电力公司某分公司综合监控系统的首要目的为了适应发展和满足电力安全生产、安全防范的需要,促进电力“三防一保”工作的落实,实现现代化、高效管理的具体要求,提出结合现今行业发展水平,利用先
6、进技术,采用安全可靠的设计方案,对全公司变电站/所进行数字化监控,实现全公司数字监控报警远程联网和重要机房远程集中管理,以提高全公司安全防范和综合保障管理水平。项目涵盖了某分公司所辖的变电站、供电所等基层网点以及下属的各变电工区和分公司的重要机房。监控对象包括图像、安防、求救、门禁、配电、空调、环境等系统。其需求如下:通过采用设备监控、图像监视、防盗入侵、火灾告警、环境监测、门禁管理等措施,保护无人值守或少人值守变电站人员和设备的安全;通过图像监控结合远程和本地人员操作经验的优势,避免误操作;通过图像监控、灯光联动、环境监控监视现场设备的运行状况,起到预警和保护的作用;配合其他系统(如变电站综
7、合自动化系统等)的工作;下文是我们根据以上的需求,结合我们在电力、通信、电信大型区域联网监控项目的实施经验展开设计。6 3、方案设计原则 根据项目的要求和国家有关法规的要求,我们经过认真研究、分析设计本系统方案。该系统具有性能先进、质量可靠、经济实用等特点,而且该系统具有方便扩展、与其它信息系统实现无缝连接的能力。为实现安防系统的可视化管理奠定了基础。依据、参考的相关规范包括:工业电视系统工程设计规范GBJll587 远动设备终端通用技术条件GB/T16435-1996 中华人民共和国安全行业管理规范 软件工程国家标准 中国电气安装工程施工及验收规范 安全防范工程程序与要求GA/T75-94
8、安全检查防范系统通用图形符号GA/T74-94 社会公共场所安全防范工种设计规范 民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92 公安部、公安厅技防办有关文件规定。中华人民共和国公共行业标准(GA/T70-94)安全防范工程程序与要求(GA/T75-94)电气装置安装工程施工及验收规范(BGJ232.90.92)民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB50198-94)民用工业建筑电气设计规范(GJT16-92)7 电视系统视频指标(CCTR RECOMMENDATION 472-3)3.1、标准化 网络视频监控系统就是要实现在网络系统上的图像传输和共享。本系统采用的产品均遵循网络协议和传输标准的要求
9、。3.2、可扩展性 由于用户以后的需求会不断发展,监控数量将随之扩大,只要增加前端设备和升级软件不用添加其他附加设备,以保证用户的投资。为了适宜未来系统扩展的要求,系统在满足现有功能的基础上预留足够的设备容纳性以便系统扩充之用。系统中控制部件(软、硬件)采用集中式结构、嵌入式等技术措施,可以方便灵活的进行扩充,充分保证系统在将来的适应性。灵活的组网方式,方便被监控点的增加。几个视频监控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统,可按多级组网的方式,形成大规模的监控网络,高一级监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。3.3、易用性 软件使用界面良好,用户安装相应软件(客户端控件)后就可进行实现监
10、控,完全智能控制,不用单独设置。系统可以很方便进行升级,保证用户投资。系统采用的程序,包括:服务器程序和客户端程序,均为客户提供升级服务。可调节图像质量与带宽占用,系统采用 H264 硬件编解码,可以根据用户需求调节帧数、分辨率、图像质量等。带宽和码流,支持 64K-4096Kbps的传输码率 8 多种图像浏览方式,包括单画面、四画面、九画面、十六画面、二十五画面、三十六画面多种浏览方式。系统建立基于 B/S 架构(即 WEB)的组网技术,可以方便灵活的使用。3.4、可靠性 具有设计独到的视频流量管理功能,保证网络通畅。实行操作权限管理,保证统一、规范管理。系统具有自诊断功能。系统设备的平均无
11、故障工作时间 MTBF10000 小时。分布式由于每一个设备均以分散的方式安装于远端的摄像机端,即使单个设备发生了故障也仅仅是影响到这个设备,而不至于影响整个系统 3.5、完善性 具有强大的视频、音频和数据告警功能:当某台摄像机发生移动侦测报警时,系统可实时启动录像,或驱动云台前往预置位实时监视;当发生报警时,能把联动报警的信号进行接入,识别报警。功能完善的录像管理体系:系统可选用手动、移动侦测、报警、定时录像四种录像方式;提供指定周期的滚动删除功能,有效防止存储空间耗尽。同时可提供分布式网络存储或中心集中存储功能;系统具备完善的控制功能:系统设权限管理,对不同级别的用户给予不同的权限,有效防
12、止越权操作;9 3.6、良好的硬件平台 系统硬件平台为嵌入式设计,高实现高度一体化、高度工程化,便于施工、安装、调试。3.7、良好的软件平台 系 统 的 软 件 操 作 简 便、模 块 化 结 构,能 应 用 于Windows2000/NT/XP/Windows2003 等操作系统。三、系统设计 1、设计思路 为了加强电力系统的安全管理,提高电力系统的服务质量,特别是在电力业股份制改造的大势下,保证电力系统的安全生产、提高服务质量、形成更强竞争力,就更加有必要前瞻性的建设全司统一监控管理平台。因此在对某省电力公司某分公司监控对象的现状,建立远程联网型、多系统集成的综合监控体系的规划设计过程中,
13、必须遵循以保障安全生产、提高企业效率,提升企业服务品质为目标,也既是系统必须为电力管理者和使用者的基本原则和设计思路,下面我们从本系统的电力管理者、使用者这两类人来说明本项目的设计思路的:1)针对系统的管理决策者 建立一个高度集成的管理平台,将全公司的变电站/所的图像系统、安防系统、门禁系统、机房设施监控系统、机房环境监控系统、报警求救 10 系统等集成在一个智能化管理平台中进行统一管理,这样可以大大提高系统的监控效率,降低使用难度。建立一个远程联网型的管理平台,将全公司的各变电工区、变电站、办公大楼以及重要机房的监控系统通过电力内部网络构成一个有机的整体,实现信息共享,一旦网点有事发生,上级
14、单位能及时全面的掌握有关情况。建立一个统一的监控管理平台,为不久的将来系统能够平滑地升级全省、全国统一监控管理平台奠定基础。建立一个统一的监控管理平台,对系统的重要信息进行本地、中心的多重备份管理,保证录像数据等资料的安全性。将监控系统构建在目前日益普及的宽带以太网上,使得任何一个管理者在授权的情况下都可以通过网络在本地和远程实现集中监控管理,从而扩展了监控的领域和范围,便于根据管理的规模灵活的扩展和升级,大大提高了监控的效率。采用统一的高度集成的监控管理平台,将使得培训的成本大大降低,监控效率的提高,也有助与减少维护人力,从而降低维护成本。采用统一的可以兼容各种硬件监控设施的监控管理平台,对
15、于系统的改造和升级,在保证实际效果的同时,能够充分地利用现有的监控设备和监控系统的硬件设施,本地监控和远程监控系统的设备要能够有机的融合,节省资金投入。系统平台的建设能够分步实施,在建立统一中心监控平台的前提下,可以先行建县市级平台选择试点。在系统功能方面可以先行接入变电站/11 所的图像、安防监控系统,然后逐步接入其他功能模块,从而降低了投入和实施的风险。选用已经在省市范围内的大型联网综合监控系统中有过长时间成功运用的平台,能够保证系统能顺利的实施和良好的运行,降低本项目的运行风险和后期维护成本。2)针对系统的使用者 在现有的电力组织架构下,不仅各变电站/所需要看到本地各监控点图像并进行相应
16、的录像等操作,上级的变电工区、监控中心等机构及相关管理人员在授权情况下也能够随时远程监控录像,以便有效监管各网点生产安全情况以及在紧急事件时及时全面了解现场情况。能够实现远程监视和门禁限制、布防、撤防、信息广播、照明控制、操作指导等管理功能,加强安全保障能力和提高管理能力。系统能够保存全部变电站/所联网终端的音视频信息和有关数据,防止各变电站/所联网终端因为遭到破坏或者意外事故丢失信息,并能对数据库的信息进行管理,对分公司、变电工区、变电站/所一级的各类信息资料可以分别进行汇总、统计和显示,在有事发生时能够提供有力证据。能对全部网点的数字录像、报警联动录像等信息进行检索回放,异地保存、刻录。各
17、变电站/所本地查阅录像时须得到中心的授权,才能登录回放程序。12 能够有直观的监控界面,所有的图像、安防、门禁、设备监控、环境监控能在同一界面直观地体现出来,有多样的报警信号提示。无须到现场进行数据记录,提供工作效率。监控中心能在中心实时监看到各个网点联网终端和硬盘录像机等监控设备的运行情况。及时发现监控设备和监控对象故障状况。能够进行个性化的界面组态。2、总体建设目标规划 某省电力公司某分公司智能化综合监控管理系统总体建设目标是旨在将其建设成为面向21世纪的先进智能电力管理系统,达到并超过国家规定标准,成为全国电力的样板。某省电力公司某分公司监控系统的建设要为电力管理者提供了一整套现代化管理
18、的方式、控制的手段、运行的机制和维护的措施,并能有效地降低其营运成本;为某电力某分公司提供在安全性、快捷性等工作环境下全方位的、高质量的、卓越的综合服务功能;达到短期最小投资,长期最大受益的目的,使投资回报率达到最高点。我国的电力联网监控目前处于发展阶段,由于某省电力公司某分公司变电站/所数量众多、地势分散,而且系统多、涉及部门广,因此对整个电力的规划,应切合实际地、合理地选择弱电系统的建设,同时适当考虑到发展和集成需要,也就是要做到“规划到位,分步建设”。某省电力公司某分公司监控系统建设的总体目标应定位在:1)能提供安全、快捷的工作环境和高效的综合服务功能,节省能源、降低运行成本和管理人力资
19、源,以及能建立先进、科学的综合管理机制,能满足21世纪社会信息化和经济国际化发展的需要。2)系统建设以系统的先进性和合理性为前提,充分考虑经济实用性、开放性、灵活性、可扩充性、安全性、可靠性、易管理性和易维护性。13 3)作为监控系统在电力的应用,在智能化系统的规划、设计和建设过程中应该具有一定的超前意识。4)应建立先进开放性结构的系统平台,采用成熟的系统和产品,分阶段建立、完善和发展整个应用体系,使系统管理水平和应用水平同步发展,真正体现智能监控的意义。为了保证系统能够跟上技术进步的脚步,除了在系统设计过程中采用先进成熟的技术和产品以外还应该在系统结构方面多做考虑,将整个系统的结构设计成为模
20、块化和开放式的。保证各个模块化的子系统可以独立完成系统的基本功能,某个子系统的故障不会干扰其他子系统、同时所有子系统又可集成在一个统一的管理平台上。这个平台是开放式的、支持多种管理方式和通讯协议并具有升级的能力,可以通过升级管理平台来提升各个子系统的能力。我们建议如下:第一步:建设全分公司的监控平台;第二步:试点建设,如先选某一县级变电工区及其所辖变电站/所建设综合监控系统;第三步:逐步建设 第四步:再扩展重要机房监控及配合变电站其他系统(如变电站综合自动化系统等)的功能。为了保证系统能够跟上技术进步的脚步,除了在系统设计过程中采用先进成熟的技术和产品以外还应该在系统结构方面多做考虑,将整个系
21、统的结构设计成为模块化和开放式的。保证各个模块化的子系统可以独立完成系统的基本功能,某个子系统的故障不会干扰其他子系统、同时所有子系统又可集成在一个统一的管理平台上。这个平台是开放式的、支持多种管理方式和通讯协议并具有升级的能力,可以通过升级管理平台来提升各个子系统的能力。3、平台选型 适合某省电力某分公司的综合监控管理的平台,它应具备下列特征:1.软件结构:分布式客户机/服务器的多层结构,有适用与变电站/所的服务器软件和专门的监控中心主控和分控软件,同时支持 WEB 浏览器 14 访问。2.数据库及接口:能够和其他系统建立连接,共享数据,适应于多种网络平台,同时易于联网升级.3.软件功能:在
22、一个平台上集成管理包括图像、专业安防接警、门禁和设备环境监控等多个弱电子系统,系统功能更加强大。4.软件界面:多个系统采用同一软件界面,支持 HMI 界面组态技术,操作直观简洁.5.稳定成熟:有在省市范围内类似的大型联网综合监控项目应用实例.4、技术分析 4.1、柯士达 IP 网络监控系统解决方案 柯士达数字视频监控系统是一种以 LAN/WAN 等多种网络组成方式,构成具有高质量的、动态图像实时的监控系统,它是大型的、分散的地理区域监控网络系统的技术基础。柯士达 IP 网络监控系统是基于传统模拟监控系统(采用矩阵/画面分割器/长延时录像机等很多种设备构成的、记录和检索均为模拟信号的第一代监控系
23、统)和数字硬盘录像监控系统(记录和检索的是数字信号,仅具有简单的点对点联网功能的第二代监控系统)后最新发展的第三代监控系统,它正以无可比拟的绝对优势取代着早期的监控系统。柯士达数字视频监控系统是完全基于计算机,以其为核心、结合安防监控的实际要求以及多年来不断完善的安防理论和经验,运用最新的数字视频技术、现场总线技术、网络通信技术建立的一套软硬件相结合、崭新的、完整的安防系统,优化了内部结构,减少了不必要的环节,提高整体性能和反应速度,满足新技术不断发展的需要,并能向用户提供全面的增值服务。柯士达 IP 网络监控系统相比传统的模拟监控系统具有以下几个方面的技术优势:4.2、柯士达 IP 网络监控
24、系统的稳定性 柯士达 IP 网络监控系统是建立在计算机和网络基础上的监控系统。工业标 15 准的计算机是大工业生产的产物,经过了全方位的质量检测,符合国际标准,同时也通过了国际安全及质量论证。随着新技术的发展,视频监控向以计算机为核心的数字化、网络化发展已经成为不争的事实,而计算机的国际标准化设计又给第三代网络监控系统的维护和使用带来了极大的方便,一旦出现问题,用户只需对局部进行更换或者维修,能保证用户的长期不间断使用。不像早期监控系统,生产厂家的规模相对较小,没有一个统一的国际标准,产品样式繁多,不具备大规模的监测和应用条件,产品稳定很难保证,而且一旦某个部件发生损坏,就需要整机进行更换。4
25、.3、柯士达 IP 网络监控系统的强大组网功能 柯士达数字视频监控系统以网络为平台,采用全新的设计理念,集成当今最先进的网络技术、计算机技术以及数字处理技术。全柯士达 IP 网络监控系统以IP 地址来识别所有的监控设备,采用统一的 TCP/IP 协议来进行图像、声音和数据采集传输能够实现:更广阔地理区域的布局:网络数字视频监控采用了网络数字传输信号,没有线缆长度和信号衰减的限制,而网络自身又不受地理区域的限制,因此,可以实现更广阔区域的监控布局,这种广阔性几乎不存在距离的限制,唯一的限制是网络带宽和应用者的想象力。无限的可扩展能力:在一个网络视频监控系统中,只要在技术上采用统一的标准,对于应用
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