摘　要：介绍了适合无人值守变电站使用的工电视监控系统前端硬件的设置装备摆设和选择、组网形式和功能特点，并提供了一种在有限带宽下提高图像的方式。
关头词：变电站；工电视；监控系统；图像
分类号：TN949.21　文献标识码：B
文章编号：1007-290X(2000)01-0029-03

ApplicationofindustrialTVmonitoringsysteminunmannedsubstations

GUANZhuo-rong,HUANGKai-rong
(JiangmenPowerBureau,Jiangmen,Guangdong529000,China)

Abstract：Thispaperintroducesthedispositionandselectionoffront-endhardware,thenetworkconfigurationmodeandthefunctionsofindustrialTVmonitoringsystemapplicabletounmannedsubstations.Onemethodofimprovingitsvideoqualityunderlimitedbandwidthisalsoincluded.
Keywords：substation;industrialTV;monitoringsystem;videoquality▲

1　工电视监控系统所需实现的功能

　　在无人值守变电站安装工电视监控系统，其目的是为了弥补SCADA系统在监控方面的一些盲点，进一步提高变电站的平安运行水平。
1.1　装备的监视
　　主要包括主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面等。经由过程在监视对象处安装摄像机、感应探甲等装配，实现对一二次装备及其运行情况的监视，如：主变压器、开关是否有外部损伤，主变压器油位及控制盘上的表头、灯光旌旗灯号是否正常等。
1.2　防火防盗
　　变电站撤人后，万一变电站发生火灾，往往由于不能实时发现而延误了事故的处置，造成事故进一步扩年夜。此外，变电站有响马闯进时，也缺少有用的防御手段。为此，可在高压室和主控室等地址装设一批*感或温感探头，并在围墙四周安装对射式红外线探头。当探头感测到*雾、高温或有人闯进时，就会向后台发出告警信息，同时连动切换摄像机画面，并记实下那时现场的情况。
1.3　灯光及智能化装备的控制
　　为使工电视监控系统在晚上仍能阐扬作用，变电站的灯光应具有按时开关或远方控制的功能；而一些智能化的装备，如探头、门禁等也可做到远方控制。

2　前端硬件设置装备摆设与选择

　　工电视监控系统在变电站真个硬件主要包括：摄像机、镜头、云台、云台解码器、视频控制切换装配、视频编解码器及一些附加装备(图1)。

图1　站端装备

2.1　摄像机、镜头及云台的选择
　　对年夜部门变电站来说，需要安装摄像机的地址主要是高压室、场地和主控室。高压室的装备相对集中，占地范围不会很年夜，而且一般有封锁式的柜壳，凡是只能从整体上观察，可以选择不用云台，带尺度镜头或广角镜头的摄像机。场地范围较年夜，对一些重要装备(如主变压器)，可选1～2台不带云台的固定摄像机作门监视；另外再选用1～2台带万向位云台及镜头可变焦的摄像机对场地的其他装备进行监视。为配合围墙上对射式红外探头的防区设置，建议场地摄像机所选用的云台和镜头是可以进行预置位的。这样，当某防区有报警时，摄像机镜头则可自动瞄准该防区，进而能够时间捕捉到现场的情况。主控室的情况和高压室类似，分歧的地方是主控室有较多的仪表和灯光旌旗灯号，若有需要对控制屏屏面的灯光旌旗灯号和仪表读数进行监察，可选用带云台且镜头自动对焦的摄像机，这样可以免远方人工调整时由于响应时延而酿成的对焦坚苦。
　　摄像机的选择，除斟酌上述身分外，还应凭据摄像机的使用情况来肯定。如布景光线较强，就应选择有自动白平衡及逆光抵偿功能的；情况光线较暗，就应选光照活络度较高的。对于其他一些可提高摄像效果的进步前辈功能，可以适当采用，但图像还遭到编解码技术和通道带宽的影响，是以提高摄像机摄像对提高远端图像的效果可能其实不较着，所以在选择摄像机时，还应连系通道情况，从整体的性能价格比斟酌。
2.2　云台解码器及视频切换控制装配的选择
　　视频切换控制装配和云台解码器之间的通讯要合适一定例约和协议，为避免冲突，建议选用统一厂家的成套产物。云台解码器的作用是把从视频切换控制装配送过来的控制旌旗灯号解码，经由过程它内部的继电器接点控制云台的转动、镜头的对变焦、灯光开关和一些智能化装备运行。对云台解码器的选型要斟酌以下几方面的身分：a)是室内型仍是室外型；b)是否需要预置位功能，对有预置位功能的云台必需有带预置位功能的解码器配合；c)控制的是变速云台仍是恒速云台；d)是否有提供足够的接点对辅助装备进行控制。
　　视频切换控制装配的主要作用是哄骗切换矩阵控制视频的输出，其切换方式有三种：自动切换、人工切换和报警切换。自动切换就是使画面按时自动轮换；人工切换就是人工选择显示任一画面；报警切换就是有报警旌旗灯号时旌旗灯号触发视频切换控制装配进行画面切换。除切换功能外，视频切换控制装配还具有以下辅助功能，如在画面上加字幕，经由过程键盘或面板控制云台的转动和镜头的对变焦，报警的编码和防区设置，一些较为进步前辈的视频切换控制装配可提供外部计较机编程接口。
2.3　一些附加装备的选择
　　附加装备如温感、*感、红外探头、灯光控制器等种类繁多，一般来说它们是配合摄像机一起工作的，具体可依照所需功能和安装地址来选择。

3　组网形式

3.1　通道的选择
　　图像的传输可以经由过程电话线、ISDN网、线电缆、光纤等，分歧通道所传送的图像及帧数会有很年夜的差异，如用普通电话网传送分辨率为352×288象素的图像每秒只能送1～2帧，ISDN网有10帧，光纤的E1通道可达25～30帧，若采用宽带的数字微波及卫星传送，其图像更可上到电视广播级的水平。针对今朝很多电力局都已架设起自己的光纤网络，采用光纤的E1通道传送图像可以说是好选择，由于E1通道传送图像的速度和已基本知足监控的要求，也不会占用太多光纤资本，哄骗光纤的环网更可为图像传送提供冗余通道。今朝针对光纤E1通道成长起来的视频编解码器种类繁多、技术成熟，而且价格其实不昂贵。建议只有在不具有光纤网络的情况下，才退一步斟酌采用电话网或ISDN网。
3.2　视频编解码器的选择
　　总的来说，视频编解码器的作用就是在一端把视频旌旗灯号编制成适合某种通道传送的旌旗灯号花式，再在另外一端把旌旗灯号还原为视频旌旗灯号。今朝用ISDN网或E1通道传送图像的视频编解码器普遍是采用H.320建议，提供H.261视频压缩尺度的FCIF图像，图像分辩率为352×288象素，而在下降图像帧数的情况下，可以进一步提高图像的分辨率。视频编解码器是整个系统的关头部门，在选择视频编解码器时应注重几个方面：a)有双向图像传送功能的视频编解码器主要是运用于视频会议，价格相对较高，对无人值守变电站来说有采用具单向图像传送功能的视频编解码器就足够了；b)应采用完全脱离计较机操作情况、加电即可工作、故障可自恢复的视频编解码器，这样可提高整机的稳定性和靠得住性；c)视频编解码器是否支援其他的接口功能，例如音频接口、数据接口、报警触点接口及一些编程接口等，以便使往后的运用更灵活；d)视频编解码器是否支持透明数据传输方式，这个功能可避免协议上的冲突。
3.3　拓扑结构
　　工电视监控系统从站端到后台的组网方式今朝通常为采用星型结构或点对点的结构。其中点对点结构方式灵活，可同时传送多个图像至后台，错误谬误是采办装备花费较多且要占用较年夜的地方；星型结构的组网方式是哄骗一个多点切换装配(MCU)在每站的数据通道间进行切换，每次只能还原一路视频旌旗灯号。这类方式点是可削减投资和节省空间，错误谬误是一旦MCU或后台的视频编解码器泛起故障，将会造成系统瘫痪。具体选择哪种组网方式，要从投资、空间年夜小及靠得住性等几方面综合斟酌。

4　后台系统

　　后台系统一方面临各变电站上送的图像信息和告警信息进行显示和处置，另外一面还要提供接口，以知足分歧部门对数据查询、图像回放的需要，例如与办公网络的数据同享等。
4.1　后台系统网络结构
　　后台系统的结构如图2所示。

图2　后台计较机网络结构

4.2　后台软件功能
　　凭据无人值守变电站的运行需要，一般而言，工电视监控系统的后台软件应具有以下功能：
　　a)画面监视和画面切换功能。凭据用户的需要，对分歧变电站的分歧监视点进行实时监视和切换。
　　b)控制操作。即对各变电站监视点摄像装备的光圈、焦距和云台进行控制。此外，一些辅助控制操作也是必需的，包括变电站灯光的开停，告警装配的投进与消除等。
　　c)多媒体防区安插图。采用多媒体地图分层显示变电站内各监视现场摄像装备的布点情况，和盗警、火灾等感应装配的设防区域。为运行人员提供直观而具体的变电站监视现场的情况。
　　d)事务告警功能。当变电站现场有异常情况发生时(如泛起盗警、火灾或小动物进侵防区等情况)，后台系统能迅速告警。
　　e)画面记实、回放功能。当变电站发生异常告警时，监控系统可自动记实下事发时告警点的现场情况。今朝而言，对实时画面的记实可选择采用以下方式，即录像或计较机磁盘录像。
　　f)事务查询功能。可分类检索各变电站，各监视点的告警记实，连系画面记实、回放功能，可对异常告警时的现场情形进行回放。
　　g)网络接口。系统可经由过程路由装备实现与办公网络的数据同享，为办公网用户提供图像监视，事务检索，录像回放等功能。

5　关于图像

　　今朝通用的做法是哄骗用集成芯片对数字化的图像旌旗灯号进行压缩，行将图像旌旗灯号由模拟旌旗灯号转换为数字旌旗灯号并进行压缩处置后再行传输。6MHz频率的模拟旌旗灯号数字化后约为108Mbit/s，然后，经过数字旌旗灯号的压缩处置，再往失落一些与视觉相关性不年夜的信息，压缩为2Mbit/s码率的旌旗灯号，或可进一步压缩到384Kbit/s，256Kbit/s，128Kbit/s码率的旌旗灯号，这样图像旌旗灯号即可在E1通道中传输。这样处置后，图像一般只能到达CIF分辨率，即352×288象素。在此情况下，为了能够提高后台图像的，可采用小波理论对视频图像进行处置。原始数字图像经小波变换后再进行传输，图像将较着提高。■

作者简介：关焯荣(1973—)，男，广东新会人，远动助理工程师，工学学士，主要从事电力系统
　　　　　自动化工作。
作者单元：关焯荣(江门电力工局，广东江门529000)
　　　　　黄凯荣(江门电力工局，广东江门529000)

参考文献：

［1］孔俊宝．数字会议电视系统．电视技术，1998(6)：7～12
［2］钱建生．煤矿井下光纤工电视监控系统．电视技术，1998(5)：24～26
［3］黄孝建，门爱东，杨波．数字图像通讯．北京：人平易近邮电出书社，1998