BOSCH電力系統(tǒng)IP解決方案
更新：2013/5/26    點擊數(shù)：1700

第一章 、概述
1.1 電力行業(yè)需求分析
隨著電力系統(tǒng)自動化水平的不斷提高，在實現(xiàn)了對遠(yuǎn)方變電站「四遙」（遙測、遙信、遙控和遙調(diào)）的基礎(chǔ)上，逐漸開始進(jìn)行遙視方面的建設(shè)，也就是我們常說的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。它能監(jiān)視并記錄變電站的安全以及設(shè)備的運行情況，監(jiān)測電力設(shè)備及運行情況，及時發(fā)現(xiàn)、處理事故，有助于提高電力系統(tǒng)自動化的安全性和可靠性，并提供事后分析事故的有關(guān)圖像資料。
其系統(tǒng)的需求主要在幾個方面：
1、設(shè)備的監(jiān)控
主要包括主變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、高壓室開關(guān)、主控室的電源盤及控制盤盤面等。通過在監(jiān)視對象處安裝攝像機、感應(yīng)探頭等裝置，實現(xiàn)對一二次設(shè)備及其運行情況的監(jiān)視，如：主變壓器、開關(guān)是否有外部損傷，主變壓器油位及控制盤上的表頭、燈光信號是否正常等。
2、防火防盜
變電站撤人后，萬一變電站發(fā)生火警，往往因為不能及時發(fā)現(xiàn)而延誤了事故的處理，造成事故進(jìn)一步擴(kuò)大。此外，變電站有盜賊闖入時，也缺乏有效的防御手段。當(dāng)探頭感測到煙霧、高溫或有人闖入時，就會向后臺發(fā)出告警信息，同時聯(lián)動切換攝像機畫面，并記錄下當(dāng)時現(xiàn)場的情況。
3、燈光及智能化設(shè)備的控制
為使工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)在晚上仍能發(fā)揮作用，除在室外使用超低照度攝像機外，可根據(jù)實際需要選擇使用紅外燈進(jìn)行監(jiān)控，同時特殊區(qū)域需要良好照明地方，變電站的燈光應(yīng)具有定時開關(guān)或遠(yuǎn)方控制的功能。
1.2 BOSCH網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控特點
本方案是神州數(shù)碼（中國）有限公司采用BOSCH安保產(chǎn)品根據(jù)電力行業(yè)的系統(tǒng)要求，設(shè)計和制定的一套網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺及建議實施方案。
BOSCH安保公司提供的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是一個全面網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)模式已成為當(dāng)前各個網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)提供商普遍采用的模式。該系統(tǒng)目前已廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)基于不同的傳輸網(wǎng)絡(luò)。
博世網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點是：
1． 基于DSP技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)控點音視頻的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，監(jiān)控前端采用嵌入式設(shè)計。
2． 前端監(jiān)控點監(jiān)控功能齊全，配置靈活，可對控制、報警、數(shù)據(jù)進(jìn)行任意配置。
3． 實現(xiàn)整個監(jiān)控系統(tǒng)不限用戶數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)共享。
4． 對所有用戶的進(jìn)行自動的監(jiān)視和控制權(quán)限論證。
5． 將實時監(jiān)控、數(shù)字硬盤錄像管理、報警管理、多系統(tǒng)聯(lián)動有機結(jié)合。
6． 支持多個系統(tǒng)的多服務(wù)器體制。
博世公司在數(shù)字遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)方面，積累了大量的經(jīng)驗，可提供滿足用戶當(dāng)前和未來需求的一個圖像監(jiān)控平臺。
第二章 、系統(tǒng)方案設(shè)計及實施
2.1 方案總體設(shè)計概述
在無人職守電站、變電站所等區(qū)域設(shè)置前端攝像采集點和報警接入點
前端攝像機的視頻信號直接或通過網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器壓縮成數(shù)字信號，通過以太網(wǎng)口直接送到變電站的交換機上，交換機再連接電力專網(wǎng)路由器將信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
監(jiān)控中心設(shè)置中心管理服務(wù)器、遠(yuǎn)程工作站、電視墻顯示及磁盤存儲陣列進(jìn)行系統(tǒng)的綜合監(jiān)控和管理，提供實時的監(jiān)視及歷史圖像的記錄、調(diào)用等。
控制中心同時可根據(jù)需要將監(jiān)控系統(tǒng)與電力業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)進(jìn)行集成整合，形成一套完整的智能化信息管理平臺。
" 在各個變電站分別設(shè)置前端視頻采集點和報警探測點。
" 所有視頻和報警數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接入安防管理平臺。
" 網(wǎng)絡(luò)采用接入層與核心層兩級架構(gòu)。
" 設(shè)置一個總控中心在電力局調(diào)度中心，可根據(jù)需要在各個相關(guān)的管理單位設(shè)置分控中心。
" 存儲采用磁盤陣列集中式及分布式架構(gòu)相結(jié)合方式，集中存儲1月左右時間。
" 系統(tǒng)聯(lián)動可采用硬聯(lián)動與軟聯(lián)動雙重設(shè)置，與報警、門禁、樓控、消防等子系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)置統(tǒng)一由安防平臺設(shè)置和管理。
2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)組織結(jié)構(gòu)
電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)建成后，將整個系統(tǒng)內(nèi)所轄電力局、變電站等的視頻監(jiān)控點連成一個整體，在轄區(qū)內(nèi)的任何節(jié)點通過系統(tǒng)的授權(quán)均可以訪問到實時的視頻圖像，從而有效地提高各部門的工作效率，對保障電力系統(tǒng)及變電站的各項工作的正常進(jìn)行起著重要的作用。
本系統(tǒng)設(shè)置一個調(diào)度指揮中心，多個區(qū)縣分控中心，多個前端變電站區(qū)域和無人值守站點，可以根據(jù)電力系統(tǒng)各個業(yè)務(wù)部門的工作需要，為其提供各個工作場景的現(xiàn)場視頻，為其提供所需的視頻圖像記錄。


2.3 系統(tǒng)的設(shè)備組織結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的設(shè)備組織分為三個層次：
1.前端設(shè)備，主要負(fù)責(zé)對信號的采集和壓縮；
2.中間核心管理與傳輸設(shè)備，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)信號傳輸，設(shè)備管理；
3.后端控制及應(yīng)用設(shè)備，主要負(fù)責(zé)對現(xiàn)場的監(jiān)視，視頻圖像數(shù)據(jù)的存儲等。


2.3.1 前端子系統(tǒng)
2.3.1.1 前端子系統(tǒng)監(jiān)視范圍
變電站所監(jiān)控系統(tǒng)的前端監(jiān)視區(qū)域主要有以下幾個：
1) 室外設(shè)備區(qū)監(jiān)控
對變電站所設(shè)備區(qū)域的場景進(jìn)行監(jiān)視，并對關(guān)鍵部位防火、防盜自動監(jiān)視，可進(jìn)行周邊報警聯(lián)動，在發(fā)生突發(fā)事件時，可及時進(jìn)行應(yīng)急處理；
2) 機房監(jiān)控
對各類設(shè)備儀表盤進(jìn)行監(jiān)控，并對關(guān)鍵部位防火、防盜自動監(jiān)視，可進(jìn)行報警聯(lián)動
3) 室內(nèi)外廠區(qū)及室內(nèi)通道的監(jiān)控
室內(nèi)外廠區(qū)監(jiān)控主要作用是監(jiān)視圍墻、大門等區(qū)域外部人員非法進(jìn)入廠區(qū)，以及變電站所各進(jìn)出口的情況；室內(nèi)通道監(jiān)控主要作用是監(jiān)視各出入通道人員的進(jìn)出，防止非工作人員進(jìn)入工作區(qū)。
2.3.1.2 前端設(shè)備選型
BOSCH提供全系列的模擬攝像機、IP網(wǎng)絡(luò)攝像機、視頻編碼器來實現(xiàn)前端視頻信號的采集，下面就監(jiān)視區(qū)域的各種不同現(xiàn)場情況做如下分析：
1）、室外設(shè)備區(qū)域及主控室
在變電站室外場區(qū)根據(jù)具體情況安裝一個到數(shù)個室外可控高速球型攝像機，室外球型攝像機保護(hù)性好，可以有效的防雨除霜，而且可以可帶加熱器和風(fēng)扇，自動加熱、自動排風(fēng)，云臺可以上下左右的轉(zhuǎn)動，并且鏡頭可以拉遠(yuǎn)、拉近，可以大范圍地監(jiān)控場區(qū)，并且可以監(jiān)控主變壓器、大門等場所。
針對于無人職守站點區(qū)域可采用帶自動跟蹤功能高速球，當(dāng)報警發(fā)生后能跟蹤移動目標(biāo)，可以監(jiān)視到可疑目標(biāo)的動向，跟蹤完成或脫離監(jiān)視區(qū)域后可以在設(shè)定時間內(nèi)回復(fù)到設(shè)定號的初始位。
2）、設(shè)備間
在高壓室等其他設(shè)備間，可以安裝相應(yīng)個數(shù)的固定攝像機，對重點部位進(jìn)行觀察。對重點部位可以安裝相應(yīng)的報警器，包括在設(shè)備間室內(nèi)安裝煙霧探測器、溫濕度傳感器，在設(shè)備間或主控室門口和窗邊安裝紅外雙鑒探測器、門磁開關(guān)等。
3）、室內(nèi)區(qū)域
在室內(nèi)走廊以及部分小的操作間、設(shè)備間、控制室，可安裝相應(yīng)數(shù)量的半球攝像機，既美觀又實現(xiàn)了這些范圍的視頻監(jiān)控。
4）、室外周界
在變電站四周考慮防盜的需要，可以安裝固定點位攝像機實現(xiàn)多方向和圍墻的24小時不間斷固定監(jiān)控，同時考慮配置相應(yīng)的紅外對射探測器，一旦有人翻越圍墻，報警器就報警，同時視頻服務(wù)器可以自動錄像，假如聯(lián)動帶預(yù)置位的高速球型攝像機，可以自動轉(zhuǎn)動攝像機對準(zhǔn)報警處。
同時對室外圍墻、重要部位和無燈光部位可通過采用紅外燈照明和聯(lián)動照明來實現(xiàn)24小時不間斷監(jiān)控。
1）、紅外燈于夜間照度低時自動開啟，配合高速球和日夜型攝像機使用。
2）、紅外對射和報警探測器檢測到報警，輸出報警信號，高速球或編碼器的報警輸出接口聯(lián)動控制燈光控制器，燈光開啟。


2.3.2 傳輸及控制子系統(tǒng)
傳輸由兩部分組成，一是前端視頻信號的傳輸，一是網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸；
當(dāng)攝像機與網(wǎng)絡(luò)交換機距離小于100米時可直接使用網(wǎng)絡(luò)攝像機通過網(wǎng)線接入網(wǎng)絡(luò)，如攝像機與網(wǎng)絡(luò)交換機距離大于100米且增加交換機和布設(shè)光纖不是最佳方案時可采用模擬攝像機加視頻編碼器方式，攝像機與編碼器之間采用銅鈾電纜傳輸模擬信號，視頻編碼器負(fù)責(zé)將模擬的視頻信號轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)。
傳輸網(wǎng)絡(luò)由接入層交換機、核心層交換機以及專線路由器組成；
而系統(tǒng)的管理及控制子系統(tǒng)則由管理服務(wù)器和工作站組成。
管理系統(tǒng)除了對視頻數(shù)據(jù)的管理以外，還要對用戶及監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行管理，主要有以下幾個方面：
（1）、用戶管理
提供安全完善的用戶帳號密碼管理功能和嚴(yán)格的控制權(quán)限分級制度。
（2）、密碼保護(hù)
系統(tǒng)采用嚴(yán)格的操作密碼保護(hù)機制。
現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備―視頻服務(wù)器，有用戶級密碼保護(hù)。
（3）遠(yuǎn)程配置：具有對監(jiān)控前端進(jìn)行遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程復(fù)位、遠(yuǎn)程升級以及IP地址更改等功能。
（4）、各監(jiān)控設(shè)備可按名稱、IP地址等分組進(jìn)行管理。
（6）、攝像機管理：可遠(yuǎn)程調(diào)用攝像頭菜單，實現(xiàn)對攝像頭參數(shù)的遠(yuǎn)程設(shè)置。
（7）、對于網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器、存儲服務(wù)器、工作站、攝像頭以及其他設(shè)備的配置、啟用/停用、故障進(jìn)行管理。
2.3.3 顯示及存儲子系統(tǒng)
2.3.3.1 顯示系統(tǒng)
顯示子系統(tǒng)由視頻解碼器、監(jiān)示器組成，管理系統(tǒng)的虛擬矩陣功能可以讓用戶像使用傳統(tǒng)模擬設(shè)備一樣來操作顯示子系統(tǒng)，從而完成報警切換顯示、分組切換顯示、手動切換顯示等，利用視頻解碼器的畫面分割功能，用戶還能在每一臺監(jiān)示器上實現(xiàn)多畫面顯示。


2.3.3.2 存儲系統(tǒng)
存儲子系統(tǒng)由存儲服務(wù)器、存儲管理軟件、前端編碼器本地存儲設(shè)備、后端集中存儲設(shè)備組成。后端的集中存儲設(shè)備選中專業(yè)的IP SAN設(shè)備，可為用戶提供RAID0到RAID6的多種數(shù)據(jù)保障方法，一方面可滿足海量存儲的負(fù)載，另一方面也可滿足數(shù)據(jù)的安全性要求。
2.3.4 系統(tǒng)聯(lián)動與集成管理
監(jiān)控系統(tǒng)提供了完整的聯(lián)動接口和集成方案。與門禁、報警等系統(tǒng)聯(lián)動時，既可以使用干節(jié)點、串口等硬件接口，也可使用OPC建立聯(lián)動關(guān)系，還可以兩者一起使用。
BOSCH的OPC服務(wù)提供豐富的接口信息，可實現(xiàn)與電力信息自動化管理系統(tǒng)（MIS）的無縫集成，為系統(tǒng)的集成化、功能的完善提供了有力的基礎(chǔ)。
2.3.5 系統(tǒng)的供電及防雷
考慮到設(shè)備供電的安全性，可以給監(jiān)控設(shè)備配置穩(wěn)壓電源或UPS不間斷電源，同時考慮配置相應(yīng)的信號防雷器和視頻線控制線防雷器。
由于變電所站對雷電感應(yīng)很敏感，且很多無人職守電站位于雷電高發(fā)區(qū)，因而建立有效的防雷和供電系統(tǒng)是電力行業(yè)數(shù)字監(jiān)控所必須考慮和實施的，通過建立監(jiān)控綜合防雷系統(tǒng)可有效的減少雷電對設(shè)備的損壞。
2.3.6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖