无人值班变电所的远方图像监控技术的探讨
无人值班变电所的远方图像监控技术的探讨 摘要：提出了适用于无人值班变电所的图像监控系统应达到的基本技术要求，对县局电力系统宜采用的图像信号处理方式和采用的网络带宽作了分析，对图像监控系统的建设提出了应注意的问题。 关键词：变电所 图像监控 技术 探讨 1 概述随着电力系统无人值班变电所的不断增多，为了解决无人值班后变电所存在的一系列问题，如变电所的安全保卫、设备的巡视、环境的监视等，近年来无人值班变电所的远方图像监控技术在电力系统内越来越被重视。如何来建设一个既具有一定先进性又具有运行稳定、实用、经济的无人值班变电所图像监控系统，将是大家关心的问题。一种与传统图像监控系统不同的，以计算机技术、网络传输技术及图像视频压缩为核心的新型数字视频监控系统正在崛起，并已在电力系统开始推广应用。2 远方图像监控应达到的基本技术要求2.1 图像质量图像质量应达到清晰、无干扰、图像不失真，色彩度好，在观看活动图像时不能出现“卡通”现象，或观看活动图像及静止图像时不出现“马赛克”现象。当然图像的清晰度与带宽、投资费用成正比，盲目追求图像的高清晰度将带来投资费用的成倍增加，笔者认为电力系统的图像大部分为静止图像，偶然也有活动图像，若网络终端图像画面能达到VCD的水平（清晰度640×480、PAL25帧s），色彩度方面能达到2432位真彩色也已够了。2.2 远程点数量与图像信号传输所谓图像前端监控主机也就是远程点，可以把要监控的每一个变电所理解为一个远程点，根据县一级电力系统的远景规划，一般选在3040个变电所，因此图像前端监控主机数量也应选在3040个为妥，以保证与远景规划的同步局域网均位于各电力调度大楼内，为了满足领导与生产有关科室、班组对无人变电所监控需要，要求远程点的图像信号能在局域网上传输，并能在任一个网络PC终端上显示、调用，观察图像时不影响MIS信息流的传输，任一个网络PC终端经切换又能运行MIS数据。因为系统采用了分布方式，可以将系统理解为有一个虚拟的监控中心，或无监控中心的系统。2.3 基本功能（1）具有“一点对多点”的功能。也就是说在不用画面分割器的情况下，系统本身能同时看到四个以上不同远程点的活动图像，其图像质量能达到25帧s。（2）具有“多点看一点”功能。在变电所出事故情况下，可以由网络中多个PC终端同时调看同一地点的活动图像。（3）具有后台录像功能。不仅在现场可以进行硬盘录像，最主要的是在局大楼可以实时硬盘录像（录像方式为内置硬盘和外接录像机两种方式），以防人为破坏现场，造成无档案记录。（4）系统能与变电所已有的烟雾及防盗报警装置相衔接。（5）能和局域网并网。即在双绞线上同时传控制和图像信号，在局域网上的任一PC终端，不加视频线，可控制镜头及观察图像的功能。（6）图像预置功能。系统具有图像预置点功能（对球机言）。并能实行图像预置点巡航及摄像机巡航。（7）连动报警功能。当外人进入变电所时，自动启动报警系统，告警灯光亮，启动摄像机并录像，并自动弹出告警画面。2.4 其他技术要求（1）应具有功能丰富的电子地图功能。在电子地图上直接可调看摄像镜头，图像不失真，无干扰，色彩丰富。（2）系统应扩容容易且成本低。今后扩容时，只需增加外围站的投资，而不必在中心站投资主设备。（3）系统兼容性。系统在以太网上（或其它TCPIP协议的网络），无论采用硬解压或软解压，无论采用何种编码方式，都必须兼容各种平台（如WINDOWS95、98、NT等）。（4）系统具有图像上大屏幕显示的功能。系统应提供数字或模拟信号接口，以便实现监控图像上大屏幕显示。 3 图像信号的处理和网络带宽分析3.1 视频压缩模式视频信息在不压缩的条件下，其传送速率可在140 Mbits左右，至于高清晰度电视（HDTV）更可高达1000 Mbits。为了节约带宽，让更多的多媒体信息在网络中传送，必须对视频信息进行高效的压缩。经过了近20年的努力，视频压缩技术逐渐成熟，出现了H261、H263、MPEG1、MPEG2等一系列的视频压缩的国际标准。目前无人值班变电所远方图像监控的图像信号处理可分为硬件压缩硬件解压，硬件压缩软件解压两大类。硬件压缩硬件解压图像较清晰，图像监控终端控制切换响应时间短，但投资较大，特别在今后扩容时还要在中心站投资设备。而硬件压缩软件解压图像清晰方面明显不如硬解压，控制切换响应时间也比硬解压明显长，但硬件压缩软件解压投资较省，今后扩容只需增加外围站的投资，而不必在中心站投资主设备。随着计算机技术的飞速发展，预计硬件压缩软件解压是今后图像监控的发展方向和潮流。3.2 网络带宽分析 一般供电局的网络条件为中心大楼100 M以太局域网，通过E1（G703，2 M带宽）与各个远方变电所连接，整个网络适宜于采用统一的TCPIP方式，这样既方便了图像的调用，也大大方便了数据文件的远程传输。通常在100 M的网络内文件数据传输占用较少带宽，当然压缩后的视频数据流占用的带宽越宽，则图像质量越好。假设100 M的带宽中分出60 M用来传输图像信号，如果选用的软件产品具有96kbits2 Mbit s可调带宽，实际选择768 kbits15 Mbits的带宽范围。当用768 kbits方式，对远程点来说，图像可达到20帧s的速度，图像质量达到VHS质量。60M768 K80点，运用768 kbps带宽可以达到80个远程点。当用1.5 Mbits方式，对远程点来说，图像可以达到25帧s的速度，图像质量达到VHS质量，此种方式是标准的MPEG格式，具有类似本机播放VCD的质量，但是由于在网络上进行传输，故有可能发生丢帧的现象。60 M1.5 M40点，运用1.5 Mbits带宽可以达到40个远程点。因此采用不高于1.5 Mbits带宽，一般能满足县局电力系统远景规划2040个变电所的远方图像监控容量。采用二种不同传输速率方案的性能比较见表1。4 建设远方图像监控系统应注意的问题 6
