基于监控组态软件的变电站智能视频监控系统设计

高源 闫韬 满成 郑华

摘  要： 为了实现变电站智能视频监控，提出基于监控组态软件的变电站智能视频监控系统设计。在嵌入式的Linux平台中进行系统的总体设计构架，系统主要功能模块有视频信息采集模块、监控组态软件模块、交叉编译模块、程序控制模块、远程信息传输模块、人机交互模块等，采用专家系统引擎控制的方法进行变电站智能视频监控的程序加载，在智能辅助控制系统中进行变电站智能视频监控的监控组态软件设计，在设备布点和线缆敷设过程中进行变电站智能视频监控识别，提取变电站智能视频特征量，采用可视化的运维信息管理方法进行变电站智能视频监控系统的人机交互设计，在集成DSP中进行变电站智能视频监控系统的信息传输控制，提高变电站智能视频监控能力和智能控制能力。仿真测试结果表明，设计的变电站智能视频监控系统可靠性较好，自适应控制能力较强。

关键词： 变电站; 视频监控; 系统设计; 监控组态; 特征量提取; 系统测试

Abstract： A substation intelligent video monitoring system based on monitoring and control configuration software is proposed to realize the substation intelligent video monitoring. The overall design framework of the system is realized on the embedded Linux platform. The main functional modules of the system include video information acquisition module， monitoring configuration software module， cross compilation module， program control module， remote information transmission module， human?computer interaction module， etc. The program load of the intelligent video monitoring of substation is conducted by means of the expert system engine control method. In the intelligent auxiliary control system， the monitoring configuration software of intelligent video monitoring of the substation is designed. The intelligent video monitoring and identification of substation are carried out in the process of equipment layout and the cable laying to extract the intelligent video characteristic quantity of substation. The human?computer interaction design of intelligent video monitoring system of the substation is performed by means of the visual operation and maintenance information management method. The information transmission control of the intelligent video monitoring system of substation is conducted in the integrated DSP to improve the intelligent video monitoring ability and intelligent control ability of substation. The simulation testing results show that the designed intelligent video monitoring system of substation has good reliability and strong self?adaptive control ability.

Keywords： substation; video monitoring; system design; monitoring configuration; feature quantity extraction; system testing

0  引  言

变电站是实现高压变电的重要设备，在进行输电和配电控制中，需要对变电站进行智能视频监控，以提高变电站智能运维管理水平。采用嵌入式的控制技术可以提高变电站智能视频监控系统的优化水平，其相关的设计方法研究在输电配电和电网优化设计中具有重要意义[1]。

本文进行变电站智能视频监控系统设计方法研究，首先进行变电站智能视频监控系统的总体结构设计，然后进行系统的功能模块化开发设计，结合嵌入式开发技术，实现变电站智能视频监控系统设计，最后进行仿真测试分析，得出有效性结论。

1  系统的总体设计构架

为了实现变电站智能视频监控系统设计，首先分析变电站集成智能监测系统结构模型，并结合嵌入式交叉编译方法进行系统的软件开发[2]。采用监控组态软件设计技术，进行变电站智能视频监控系统的程序开发控制。建立变电站智能视频监控系统的嵌入式控制模块，通过功能模块化分析和集成视频信息处理方法，进行变电站智能视频监控系统的集成设计，变电站智能视频监控系统建立在嵌入式的控制平台上，采用嵌入式的B/S构架方法，进行变电站智能视频监控系统的程序控制，提高变电站智能视频监控系统的智能控制和集成信息处理能力[3]。系统主要功能模块有视频信息采集模块、监控组态软件模块、交叉编译模块、程序控制模块、远程信息传输模块、人机交互模块等。根据上述总体设计构架，得到系统的总体构架如图1所示。

根据变电站智能视频监控系统的总体结构分析，监控组态软件进行底层控制，视频信息采集器进行变电站智能视频监控的视频信息采样，在Buffer中执行交叉编译控制，在Cache组件中进行变电站智能视频监控的缓存控制，提高变电站智能视频监控的过程控制能力[4]。

2  系统的功能模块分析

在完成变电站智能视频监控系统总体设计的基础上，进行变电站智能视频监控系统的组件设计和硬件开发环境分析。变电站控制信息采集的多通道数据记录动态范围设定为-10～10 dB，Linux内核配置的放大量为120 KB，采用ISA/EISA/Micro Channel扩充总线进行变电站智能视频监控的指令加载，采用集成控制方法进行变电站智能视频监控的硬件模块化设计，采用专家系统引擎控制的方法进行变电站智能视频监控的程序加载[5]，采用电压冲激响应控制方法进行变电站智能视频监控系统的输出总线控制，构建人机交互接口模块[6?7]。在数据存储中心进行变电站智能视频监控和人机交互设计，建立输出总线控制模块，进行变电站智能视频监控系统的人机交互和交叉编译[8]。系统的功能模块结构组成如图2所示。

3  系统开发设计与实现

通过变电站智能视频监控系统的总体构架设计和功能模块化分析，对变电站智能视频监控系统的组件进行设计。本文提出基于监控组态软件的变电站智能视频监控系统设计方法，主要功能模块有视频信息采集模块、监控组态软件模块、交叉编译模块、程序控制模块等[9]。

3.1  视频信息采集模块

视频信息采集模块实现变电站智能视频监控系统的数据信息采集，视频信息采集器采用传感器装置，在嵌入式总线中进行视频信息采集。采用ADSP?BF537BBC?5A实现变电站智能视频监控的集成信息处理，利用继电保护控制方法进行视频信息采集过程中的中断保护控制。根据直流输电性能，结合电容、电阻及电感的耦合性补偿方法，进行视频信息采集过程中的误差扰动抑制[10]，得到视频信息采集模块的硬件设计，如图3所示。

3.2  监控组态软件模块

监控组态软件模块实现变电站智能视频监控的底层控制功能。在设备布点和线缆敷设过程中进行变电站智能视频监控识别，提取变电站智能视频特征量。在智能辅助控制系统中进行变电站智能视频监控的三维ICAD平台设计，根据系统各前端设备特性进行监控组态软件控制[11]，得到监控组态软件模块的程序，通过ZigBee传输至ZigBee路由节点。通过GPRS上传至服务器，系統采用ADM706芯片设计门限检测器。通过上述设计得到的监控组态软件模块的系统构造如图4所示。

3.3  网络组网和人机交互

在嵌入式的Linux平台中进行变电站智能视频监控的成像控制和信息传输。采用专家系统引擎控制的方法进行变电站智能视频监控的程序加载，使用GPRS模块进行嵌入式人机交互设计。安装Windows Server 2012 R2系统进行人机交互和接口设计[12]，在远程服务器中进行云存储，得到变电站智能视频监控的网络组网及人机交互设计，如图5所示。

综上分析，实现了对变电站智能视频监控的硬件开发和软件设计[13]。

4  实验测试分析

在三维 ICAD 平台上进行变电站智能视频监控系统的硬件测试[14]，结合嵌入式的Linux程序加载方式，进行变电站智能视频监控的输出总线控制[15?16]。在Visual C++软件平台中进行系统开发，得到变电站监控系统的主界面如图6所示。

分析图6得知，设计的变电站智能视频监控系统具有很好的人机交互性。测试变电站智能视频监控的截止频率，得到的结果如图7所示。

分析得知，设计的变电站智能视频监控系统输出截止频率稳态性较好，说明输出稳定性较高。

5  结  语

本文对变电站智能视频监控系统设计方法进行了研究，变电站智能视频监控系统建立在嵌入式的控制平台上，采用嵌入式的B/S构架方法，进行变电站智能视频监控系统的程序控制，进行系统的视频信息采集模块、监控组态软件模块以及网络组网及人机交互设计。实验结果表明，设计的变电站智能视频监控系统输出稳定性较好，可靠性较高。

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