曼维莱水电站视频监控系统设计

金泰植 李秀丽 张梦瑶

曼维莱水电站视频监控系统设计

金泰植 李秀丽 张梦瑶

在曼维莱水电站工程中，监控系统前端采用IP网络高清摄像机，通过光纤或网络线缆将视频信号和控制信号传输到控制中心。系统采用网络视频集中存储系统进行通用录像、报警录像及指定录像。存储视频流可以通过解码器输出到大屏幕显示器上。

视频监控 录像 曼维莱水电站

1 工程概况

曼维莱水电站位于喀麦隆南部紧邻赤道几内亚的恩特姆河上，地处热带丛林地区，距首都雅温得340 km。曼维莱水电站采用引水径流式开发，工程的主要任务是发电，电站安装4台立轴混流式水轮发电机组，总装机容量211 MW。主要水工建筑物包括拦河坝、左岸及右岸溢洪道、左岸引水发电系统等。电站以225 kV电压等级接入电力系统。其中左岸引水发电系统包括渠道进水口、进水闸、输水明渠、天然前池及其二道坝、电站进水口、压力管道、地面厂房、尾水明渠、开关站以及工程区永久交通道路等。

2 视频监控系统建设目标

根据曼维莱水电站 “无人值班 （少人值守）”的控制方式，视频监控系统需要与计算机监控系统、火灾自动报警系统等系统有机结合起来，可接收计算机监控和消防火灾的协议信号，开发相应接口，在平台界面显示计算机监控系统、火灾自动报警系统信息，实现相关联动，通过在电站某些重要部位和人员到达困难的部位设置摄像机并随时将摄取到的图像信息传输到电站控制中心，以达到减少电站巡视人员劳动强度的目的，并实现电站重点防火部位、各场所安全监视、首部枢纽和开关站等部位的远方监视、部分现地设备的运行情况监视等。

3 视频监控系统技术指标

系统应能够7×24 h连续正常运行。如果网络出现个别的断点现象，要保障恢复连接时间不得超过1 s。假定网络最长延迟10 ms，在4 M码流、720P/25IPS图像质量情况下，总的图像延迟不得超过300 ms，PTZ控制及相关联图像的延迟不得超过350 ms。

4 监控系统功能设计

曼维莱视频监控系统管理平台能自动检测系统内设备（摄像机、服务器、存储系统）的工作状态，设备离线时能快速上报告警。设备故障恢复重新上线时，设备能自动重新加入系统中正常工作，原有的系统配置不发生变化。数字视频监控管理系统任何服务器和任何后端存储设备出现任何故障均不能对当前监控系统的操作和运行造成影响，不会影响录像功能，故障恢复后，可以查看到故障期间所有画面录像。视频监控系统提供一个完整的监控管理界面，保证在监控系统网络中任何位置前端设备及服务器都可以控制、配置和诊断整个系统。

视频监控系统的网络摄像机支持双码流的编码。码流格式为MJPEG或H.264。视频解码器或电视墙能够自动识别接收到的视频流所采用的编码制式及相关参数，实现平滑、流畅的解码图像的视频输出。

数字视频监控管理系统服务器对全局性参数进行本地存储，并且提供备份恢复功能，可以简单迅速地恢复系统参数。如果视频服务器连接至Internet，系统能定时将配置信息备份至云端。

根据曼维莱业主方要求软件系统具备英文的图形化用户界面（GUI），应用软件采用Windows操作系统。视频监控系统提供API和SDK，保证电站相关的应用程序都可以使用系统的控制功能，可以交换数据以及视频流；可集成第三方高级图像分析处理软件。

系统支持系统管理员定义用户的级别。系统具有权限锁定管理功能及抢权管理。管理系统支持远程访问。系统能检测存储系统与网络连接的数据丢失，并触发控制室内声光报警提示。系统支持预案配置管理功能。在事件触发后，支持摄像头信号切换到监视器上，同时PTZ运动；可同时进行码流带宽设置、改变帧率、图像质量或视频流编码类型等。并且在改变设置时不能长时间中断视频信号。系统支持同时实时显示、PTZ控制、管理音视频档案、录像回放以及录像。

该系统录像时间设计30 d连续录像，录像格式为720P/25FPS，要求RAID 5。

5 数字视频监控管理平台设计

曼维莱项目建设的智能视频监控管理平台服务器的操作系统采用Windows Server，整个平台架构采用开放式，国标规范化设计，系统具备平台互联能力。提供良好的集成能力及二次开发接口，供其他上层业务系统的集成对接。

5.1 实时监控功能

该系统在PC上通过客户端软件实时查看有权限的监控点的实时视频浏览。系统支持对云台和镜头的远程实时控制。客户端在全屏显示状态下，也可以通过键盘进行云镜控制。系统支持设定控制权限的优先级。电视墙功能：能够集中显示多个前端视频画面，便于监控人员观看，系统支持将实时监控画面通过解码器上传到电视墙上播放。支持同时播放多个监控视频。支持客户端抓拍，包括定时抓拍，告警抓拍和手动抓拍。

5.2 录像管理功能

曼维莱电站视频监控主要包含客户端本地录像和平台录像两种录像业务。用户在客户端启动实时浏览后，可以进行本地录像操作，将录像文件保存在本地PC机上。平台事件录像属于告警联动的一种联动方式。当发生告警事件时，系统根据联动策略启动发生告警的前端设备或其他设备的录像任务，并将录像文件保存到存储设备上。用户可以在监控系统中配置任一摄像机录像计划，系统根据这些录像计划在指定时间进行平台录像。用户可以在客户端上回放录像，也可以将系统录像文件下载到本地PC机上，支持使用通用播放器进行回放。

5.3 告警功能和电子地图功能

用户可通过设置告警联动策略，通过声光告警、视频弹出等方式将告警信息及时告知给相关人员。系统支持报警的设置、报警的接受与分发、报警事件联动、联动策略设置、报警事件的记录、查询、备份等功能。

支持通过电子地图对管辖区域的摄像机进行快速调度，可以在地图上查询监控点和告警源的分布，当发生告警时，可以在电子地图上定位其所在的位置，便于选取合适的监控点，及时调取视频实况。

6 DLP大屏幕显示系统方案

为了使曼维莱工程107个摄像点的图象显示灵活与真实，设备耐久，本工程显示系统采用LED光源，光源寿命不低于80 000 h；黑条纹防眩光树脂幕 （DNP）；拼接缝隙0.2～1.0 mm；比例4∶3；分辨率1 400×1 050。投影机芯具备完备的防尘和散热措施，机芯可以单独升级，机壳屏幕不动，用较少的额外投入获得更高分辨率及亮度、色彩等其它方面的升级。输入接口至少2路DVI信号输入，输入分辨率不低于1 920×1 080，所有画面可任意叠加、任意大小、任意漫游。每个显示单元具备1路RJ45网络接口，1 路RS232控制接口。自动几何调整，整个操作全自动；自动色彩调整 （CSC），数字空间控制电路可有效地补偿不同箱体间的色彩和亮度的差异，从而保证多箱体配置的显示墙始终具有均衡的色彩和亮度；动态色彩/亮度平衡 （DC/BB），每个显示单元内置3个传感器和动态色彩、亮度平衡系统，传感器持续监控各显示单元的亮度输出和色彩，并与其他显示单元交换所监控的数据，使多箱体配置显示墙在运行期间可保持一致。DLP屏与中控室计算机监控系统大屏统一安装。

7 视频监控系统的构成

为了完成以上功能，曼维莱视频监控系统搭建了以下系统软硬件平台。

7.1 监控系统结构

曼维莱监控系统前端采用IP网络高清摄像机，通过光纤或网络线缆将视频信号和控制信号传输到控制中心。

在曼维莱电站主副厂房、首部枢纽、主辅溢洪道、开关站、水厂以及警卫室等设备间设置网络交换机传输监控数字图像信号，在视频监控中心及分控中心通过解码器或电视墙工作站输出图像信号给各中心显示。

系统采用网络视频集中存储系统进行通用录像、报警录像及指定录像。系统所需的网络视频存储系统集中放置在中控室主机房，视频存储服务器通过电缆接入到继电保护室网络汇聚交换机。在图像工作站上具有实时和存储图像显示调用、图像查询功能。存储视频流可以通过解码器输出到大屏幕显示器上。

在中控室主机房安装数字视频监控管理系统服务器及数字视频监控管理系统软件，可实现视频管理、数据管理、存储管理和流媒体管理。且监控系统平台本身没有摄像机数量限制，依服务器硬件性能确定。

在控制中心和分控室安装多媒体监控显示工作站、操作管理工作站及数字视频监控多媒体操作及显示软件。视频监控系统所有的视频和控制信号通过视频监控网络传输。

7.2 设备的选择

曼维莱水电站视频监控系统中控室设有网络硬盘录像机、控制操作键盘、2X2 DLP拼接大屏幕系统、监视器、客户端工作站等主设备及附属配套设备。首部枢纽、开关站设置分控中心。共设置摄像头107个：48台720P室内枪机、6个720P室内半球、36个室外720P快球、17个室内墙装720P快球。摄像头分布在主厂房、副厂房、主溢洪道、拦污栅、渠道取水口、电站进水口、开关站、水厂和警卫室等地。

8 结语

曼维莱水电站工程的视频监控系统采用了先进的视频监控信息采集、传输与处理技术，可对视频信息进行全数字化处理，从而方便地查找及重视事故当时情况。能够使运行（值守）人员及时地了解电站工程范围内各重要场所的情况，提高运行水平。

金泰植 男 高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

李秀丽 女 高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

张梦瑶 女 助理工程师 国家电网天津电力公司物资公司 天津 300304

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2015-08-18）