远程图像监控系统在乌溪江电厂的应用

 

关键词：图像 监控 应用

乌溪江电厂位于浙西乌溪江流域内，分上下2个电站，是浙江省电网主力调峰梯级电厂。

电厂生产基地、办公大楼设在衢州市区内，距离黄坛口电站16 km，距离湖南镇电站34 km。全厂共11台机组的梯调中心设在黄坛口电站内。乌溪江电厂设备多、分布面广、相距距离远，运行检查和保安均极为不便。为适应无人值班（少人值守）改革的需求，在实现了计算机监控基础上，又投入运行了远程图像监视系统，大大提高了监视控制系统的灵活性，增强电厂的监测水平，改善电厂的运行环境，减轻运行及有关工作人员的劳动强度，提高了设备安全和经济运行水平。

1 系统特点

（1）采用IP组播和RTP／RTCP技术，多个监控终端可同时监控一个终端。图像监控主机可自动检测网络流量，根据网络上的负荷，自动控制上网图像数据流。在有太多的图像需要发送到MIS网上时，可根据用户优先级调整图像数据带宽，并控制图像数据进入同组网络的路数，从而避免了网络拥塞。

（2）单向图像编码方式采用MPEG－1国际图像压缩标准，即VCD的图像压缩标准。其帧率为25帧／s，纯图像数据码流为1．15 Mbps，分辨率达到352×288。该编码方式图像清晰，色彩丰富，无延时，无动画感。

（3）双向图像编码方式为H．261国际图像压缩标准，是一种用于会议电视的图像压缩方法，其帧率为25帧／s，纯图像数据码流为384 k／s～768 k／s，分辨率达到352×288，该压缩方式图像清晰，色彩丰富，无动画感。

（4）音频编码方式采用G．711PCM编码方式，码流达64 k／s，该压缩方式声音清晰，无失真。

（5）监控终端将编码后的视频数据，通过IP网络转发到监控中心或监控终端，采用Multicast组波技术和先进的网络管理技术，将MIS网上的图像监控用户按地址分组，若组内没有用户调用某一路图像，则该路图像数据不会发到这一组用户的网络上，只发有人调用的组，从而大大减少网络阻塞的可能性。

（6）由图像监控管理服务器负责整个监控系统的配置，状态管理等，它是整个图像监控系统的交互中心 。

（7）采用多级、多路分控方式。利用两站三地之间均已建立的100 M MIS网和光纤2 M口高速通道作为视频信号、音频信号和控制信号的通讯通道。正常情况下同时在MIS网络上通讯有7路图像。

（8）该系统有三个分控站，六个监控站。各个分控站所管辖的监控点，近距离的监控点视频信号通过同轴电缆送至其分控站矩阵，而一些距离较远（距离＞1000 m）的监控点视频信号由差分传输器通过双绞线差分方式送至其分控站矩阵。湖站新厂房分控站的视频信号先通过光缆送至湖站控制室，然后通过HUB上100 M MIS网。湖站和黄站两分控站的视频信号则直接通过HUB上100 M MIS网。 所有分控站和监控站都可以通过本地主机或MIS主机控制前方任何一台摄像机。所有摄像机云台、镜头和灯光控制都采用RS485控制方式控制。

2 系统结构及硬件配置

（1）视频监控服务器安装在梯调中心，包括有一台系统管理服务器和一台显示器及相关外围设备。该服务器除转发视音频数据外，还完成对整个监控系统的管理，如优先权、用户权限、日志、控制协商、报警记录等等。

（2）在黄坛口梯调中心和湖南镇电站共安装了3个分控中心。主要设备有：监控主机、显示器、视频切换矩阵、一台九画面分割器、双向音视频监控套件、网络型视频解码器、视频传输编码器、交换式HUB、UP S、图像监视墙等相关外围设备。

（3）各监控站设备利用原MIS主机，装上相应的软（硬）件，经过授权就可以监控各分控站的所有的摄像机。

这次湖黄两站总共安装了111台摄像机（包括前二期工程安装的），其中湖南镇电站58台，黄坛口电站53台。摄像机安装地点遍及全厂所有设备安装地点。在梯调中心的电视墙上最多能同时显示24路不同的实时图像，在湖站站调监视器上最多能同时显示10路不同的实时图像。这一切为运行人员巡回检查带来很大的方便，也为运行工作节省了大量的人力和物力。

3 系统功能概述

这套系统包含以下功能：

（1）遥控操作功能。通过梯调中心或中控室计算机的鼠标器即可对所有现场安装点设备（包括湖、黄两站的所有摄像机）进行遥控操作。比如：转动云台、调整焦距、变倍长短、打开照明（包括开关站本身的照明系统和摄像机本身所带的射灯）等功能。

（2）本地和远程摄像机切换与控制，远程灯光控制（黄站对黄站摄像机、湖站对湖站摄像机、黄站对湖站摄像机、湖站老厂对新厂摄像机、湖站对黄站摄像机）。

（3）多级分控功能。系统采用多级、多路分控，系统调用控制有优先级之分。

（4）与MIS系统接口，有关人员能通过MIS系统的计算机操作控制前端设备，可进行可视对讲，保卫部能对部分前端设备进行监视控制。具有多点对一点和一点对多点的监视功能，系统具有双向会议电视功能。能在湖黄两站之间、湖黄两站与衢州基地会议室之间进行可视对讲；可视对讲视音频同步，且声音清晰，图像清楚。

（5）图像丢失检测。当前端设备因故障或被盗等原因造成图像丢失时能在多媒体操作站给出“××部位视频故障”语音报警，并弹出电子地图（实际立体图形），并显示所在地的位置，以颜色或闪烁指示。

（6）视、音频切换。每一台监视器（CRT）可观看任何一路图像信号。同时，每一台监视器能自动切换图像、定时、定点扫描功能等。在梯调中心设立的八个监视器组成电视墙，电视墙画面具有切换功能，电视墙上任一监视器能切换到湖黄两站任一摄像机图像。

（7）控制权协商功能。当不同操作者控制同一摄像机，系统只允许其中一个操作者行使控制权，控制权在不同操作者之间转移按优先级协商。优先级较高者可以接管优先级较低者控制权，而仅在低优先级终端上给出提示；优先级较低者要取得控制权时，需要取得优先级较高者同意；只有后者同意的条件，才能取得摄像机的切换和控制权．

（8）报警自动处理功能：

1）对于重要监视点，系统有报警信号（视、音频）、自动录像、CRT图像自动切换并且备份等功能。

2）对报警器发出的报警信号，在就近岗亭发出警铃声，并通过指示灯确定具体报警位置。能自动将其前端摄像机快速跟踪到报警点，同时在保卫部显示器上快速推出界面，保卫部录像机自动启动录像。 

3）对于电厂的开关、闸刀变位信号，能自动将与其相关的前端摄像机快速跟踪到相关的变位点，梯调和相关的站调主机显示器推出电子地图，实现报警点闪烁，并能快速便捷进入故障点画面，同时在梯调中心电视墙上自动推出相关变位点画面。 

4）能实现对开关站部分电气设备的发热报警自动巡检，发现某点过热能自动报警并弹出电子地图，实现发热点闪烁。

5）水位自动报警功能。对电厂的集水井水位过高，能自动给出报警信号，并在监视器上推出实际图像 ．

（9）在梯调中心和湖站中控室的计算机和电视墙上能对图像实现九画面分割，九画面能实现任意组合，可以由湖黄两站任意摄像机组合成实时画面。

（10）多层次电子地图功能：显示各监视点周围的环境、设备、模拟地形图等信息。比如鼠标器触发电子地图中的摄象机图标即可在显示器上显示该路图像。

（11）具有手动本地、远程录像及录像回放和本地、远程摄像机循环切换显示功能。

（12）系统操作、登录、报警及系统错误事件在服务器上有详细记录，通过事件记录系统管理员对整个工业电视系统运行情况有全面认识。对任一用户，系统可以据生产需要给予或删除各种权限，便于系统管理 。并且操作人员可对事件进行分类检索、保存及删除

（13）系统服务器具有统一授时功能。

4 运行情况

该系统于1999年12月安装，2000年4月投入试运行，经过半年多的实际考验，系统运行稳定，至今未出现过大的缺陷。但还存在一些有待进一步改进的方面。如：保卫部监控终端必须受到梯调监控或湖站站调（优先级较高）的制约，而两者监控目标不尽相同，导致保卫部往往不能及时了解到现场的情况。在集水井内，光线差，油污较多，这使采集到的图像清晰度下降，而造成软件分析图像困难，难以实现水位越限报警等．

远程图像监控系统自投入运行以来已充分显示出其重要性和必要性，在实际运行中已为我厂的安全生产发挥了巨大的作用。为运行巡回检查减轻了的大量人力和时间，使所有重要的运行设备和场所均处于严密的监视和受控之中，为运行减人增效，实现无人值班（少人值守）及创国电一流企业创造了必要条件，同时也使我厂安全生产有了更可靠的保证。