视频监控系统在变电站中的应用

顾源　赵艳　蒋楷行　郭中奇　朱羽　居潼

【摘 要】本文介绍了视频监控系统的市场需求、发展历史、结构以及功能等方面。特别是在应用方面主要描述了变电站的视频监控系统，即在无人值守的变电站中引入遥视功能。文章最后对视频监控技术的发展趋势进行了探讨，展望了相关的技术前景。

【关键词】视频监控；智能；变电站；遥视；无人值守

中图分类号： TM63；TM76 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）34-0055-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.021

The Application of Video Surveillance System in Substation

GU Yuan ZHAO Yan JIANG Kai-xing GUO Zhong-qi ZHU Yu JU Tong

（School of Electric Power Engineering，Nanjing Institute of Technology，Nanjing Jiangsu 211167，China）

【Abstract】This paper introduces the market requirement，development history，structure and functions of video surveillance system.Especially in terms of application，it mainly describes the video surveillance system of substations which means to introduce the function of clairvoyance in the unmanned substation.In the end，we discuss the further trends of video surveillance technology and provide an outlook of related technology landscape.

【Key words】Video Surveillance；Intelligence；Substation；Clairvoyance；Unattended

0 引言

随着物联网设备的增多，视频监控系统与互联网、物联网相融合。整个视频监控设备市场处在上升周期，而监控技术的升级和人们安防意识的提高成为了主导因素。视频监控行业作为安防行业中增速最快的行业，年均增长率达到了12.4%。

20世纪80年，我国视频监控行业首先在北上广等经济发达城市兴起，主要应用在政府、金融、交通等重要领域。90年代中后期，由于智能建筑的兴起，民用的视频监控系统开始普及。进入21世纪后，中国视频监控系统的建设受到平安城市建设、北京奥运会、上海世博会等安保项目以及各行业对视频监控的需求等因素的刺激和拉动，建设规模迅速扩大，发展水平远超世界平均水平。但与发达国家地区相比有很大差距，我国的视频监控系统仍然有很大的发展空间。政府、金融、交通、治安等行业是视频监控系统应用的最主要市场。在传统视频监控的需求平稳增长的同时，电力、电信、教育等行业的应用也越来越广，并且不断地向民用市场扩散。

在电力行业中，变电站的运行开始向无人值守化發展，世界各国特别是发达国家220kV及以下电压等级的变电站都采取了无人化值班。目前，只有江苏、广东等发达省份的部分变电站实现了“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调）和无人值守。对变电站设备以及周边环境的视频监控已变得十分重要，变电站的传统“四遥”功能所涉及的数字式和简单图形化的监控已不能满足要求，需要引入第五遥“遥视”。遥视即远程图像监控系统，主要由摄像机、云台控制器、红外热像仪、烟感器、图像识别系统和视频传输系统组成，是变电站自动化系统中的一个重要组成部分。

2 视频监控系统的发展与结构

2.1 视频监控系统的发展历史

2.1.1 模拟视频监控系统

视频监控系统最早是全模拟的视频监控系统，称为闭合电路监视系统。模拟视频监控系统以模拟磁带录像机为核心，使用模拟方式传输图像，传输距离较短。该系统的缺陷表现为与信息系统无法交换数据，系统的扩展性能差。监控只限于监控中心，传输距离短，录像管理性差。

2.1.2 数字视频监控系统

上世纪末，借助于计算机进行的视频信号的采集和处理，使得图像的质量得到了提高，视频监控系统开始由模拟视频存储转变为数字存储。数字化存储提高了用户对录像的处理能力，用户能够通过数字硬盘录像机控制摄像头开闭，整个系统拥有较强的功能。

2.1.3 网络视频监控系统

网络视频监控系统一般基于TCP/IP架构，布控区域更大，可以实现网络传输、远程控制以及现场信号采集等功能。监控系统的图像传输不易受距离限制，图像具有稳定的质量，视频资料可以存储在磁盘中，检索非常便捷。

2.2 视频监控系统的结构与功能

视频监控系统的主要组成包括：前端监控场所设备、监控中心、监控客户端。前端系统采集到视频画面，将信号进行压缩处理，通过网络传输到监控中心，监控管理人员可通过电脑终端查看监控画面，也可以通过解码器在手机客户端和电视墙上显示查看。视频监控系统的主要功能需求有：

①实时浏览：可不受地限制访问被监控点，通过PC、手机客户端以及Web等方式实时浏览。

②录像和抓拍：支持多种录像存储触发机制，自动抓拍异常图像并存储，便于查询取证。

③海量数据存储：视频信息通过网络上传至远程服务器，具备存储、检索和备份功能。

④语音对讲：被监控点和监控中心实现双向语音对讲，能够实时处理现场情况。

⑤电视墙：可以通过矩阵对电视墙监控画面进行控制，根据需求配置输入输出信号。

⑥报警联动：报警信号能够通过声、光等方式触发监控中心的监控画面，展示报警点的实时画面，启动录像功能。

⑦电子地图：可在监控客户端中直观地查看和选取监控点。

⑧扩展性：系统可支持多类型的监控设备，可以便捷地增减用户数和监控点数。

⑨权限管理：同一监控点可被多用户访问，且用户间可能无关系。

⑩智能识别：系统自动识别监控画面中的物体，以最佳最快方式发出有用信息。

3 变电站视频监控系统

3.1 站内监控系统的建设需要

许多变电站的自动化调度系统只能实时监测电气数据，不能全面直观地反应变电站设备的现场运行状况。电力人员仍需花费精力进行巡视工作。一旦事故发生，电网调度人员无法准确把握现场状况，只能到达现场查明事故原因后再开始处理，极大耽误了处理事故的时机。

例如，站内一次设备中，例如隔离开关目前的开关成功率达不到100%，操作后必须现场确认成功才能合上断路器。同样的，站内报警设备误报信号，则会扰乱变电站的运行秩序。如果能夠采用远程视频监控技术实时监控变电站现场的画面，则可以确认现场情况，排除信号干扰，减轻工作量，节约资源。

3.2 主要监控对象

①站内的场景情况以及大门的人员车辆出入情况。

②站内常规敞开式隔离开关的分、合状态。

③站内工作室：主控室、高压室等。

④站内电气设备：变压器、断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器和瓷绝缘子等。

3.3 变电站视频监控系统的结构

视频采集、传输以及处理构成了变电站的视频监控系统，视频信号采集系统包括变电站内的摄像设备，能够对站内图像进行采集。采集到的图像数据经过压缩后，通过线缆与光纤，传输至视频信号处理系统。变电站端处理单元能够将图像信息进行集中管理，并通过地区电网的IP通信网传输到地区级监控中心。

3.4 变电站视频监控系统的主要功能

图像监视：实时传输变电站内的视频图像，使得调度中心能够远程掌握站内的实时信息，及时发现和处理事故。系统采用MPEG-4/H.264技术压缩视频，保证音视频信号同步稳定运行。调度人员可以任意缩小、放大和移动图像窗口，对视频进行拖放和多画面分割；可对画面进行对比度、饱和度、亮度的设置；

图像管理：在调度侧能够对云台进行远程控制，切换巡视场景，控制远景和近景的变化。系统具有包括定时录像在内的多种录像模式，录像资料的存储进行集中管理，可检索出待查找的录像。调度中心可对变电站端拍摄的画面进行远程抓拍、录像等等，监控系统画面中能准确给出被监视设备的信息，并将提示信息在状态栏上实时输出。

报警功能：报警系统与门禁系统、消防系统、GIS地理信息应用系统和综合自动化系统实现联动，当发生警报时，触发录像，自动调用报警场景的视频画面和电子地图，以实现全程可视化调度功能。系统自动记录每条报警事件，调度人员可通过控制面板查看报警信息。监控系统对捕捉的图像进行分割识别对比，如果识别到电气设备过热或有害异物侵入等情况，立即发出报警信号并录像，提供事后分析事故的影像资料。

4 技术展望

4.1 变电站监控的智能化

在新兴技术的发展下，变电站监控系统有望通过各环节的智能化与集成化的实现，更好地与电力自动化系统融合，使得变电站更加可靠、经济、高效，从而保证电力系统的安全生产，提高整个电网的科学管理水平。

智能化主要表现在电气事故录像自动触发、变电站现场图像智能分析等方面。目前，变电站视频监控系统能够对场景中的人脸、动作等视频信息进行智能分析，改进了变电站的监控方式。变电站的图像识别有望由传统的人工监视逐步过渡到智能型机器监视。

4.2 视频图像的高清化

视频监控系统的高清化不只是前端摄像头高清化，而是整个系统的高清化，包括图像采集、编码传输、存储、解码输出、中心管理平台的高清等。目前部分厂商已经推出了500万像素的网络摄像机，如松下的WV-NP502、三星电子的SNC-M300等。但是视频监控系统的高清化目前面临着照度要求、性价比、压缩传输、应用环境条件等多方面问题有待解决。

5 结语

在无人值守变电站中建设视频监控系统，有助于电网调度人员远程监控变电站内的一次、二次设备，保障了变电站的稳定运行，提高了电网的管理水平和安全、经济运行水平，是电力行业改革增效，提高劳动生产率的有效途径。

从模拟视频监控到网络视频监控，从固定单一式监控到多路协同式监控，视频监控系统历经多个时代的发展走向成熟。新一代信息技术与视频监控系统的不断融合，正逐步向视频数字化、监控网络化、显示高清化的趋势发展。虽然在视频压缩、模式识别等方面能存在许多技术难题，但毫无疑问视频监控系统具有相当广阔的发展空间，会成为包括电力在内的各行业应用中的重要组成部分。

【参考文献】

[1]魏广巨.视频监控行业发展观察[J].中国安防，2016（11）：29-35.

[2]梁笃国等.网络视频监控技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2009.9.

[3]鞠阳，李干林，赵艳.电网监控技术（主站端）[M].北京：中国电力出版社，2013.2.