亭子口水利樞紐工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

周雙進(jìn)

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

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亭子口水利樞紐工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

周雙進(jìn)

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

主要介紹嘉陵江亭子口水利樞紐工業(yè)電視系統(tǒng)的監(jiān)控部位分布情況、系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)組成，較詳細(xì)地說明了亭子口水利樞紐圖像監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計及功能。

亭子口水利樞紐 工業(yè)電視 監(jiān)控系統(tǒng)

1 工程概況

亭子口水利樞紐大壩為混凝土重力壩，整體布置為：河床中間布置8個表孔、5個底孔，底孔布置在表孔左側(cè)，河床左側(cè)布置壩后式電站廠房，電站裝機(jī)4臺共1100MW，右側(cè)布置2×500t級垂直升船機(jī)。以上這些區(qū)域都有必要進(jìn)入工業(yè)電視系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。

2 工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 監(jiān)控區(qū)域的劃分

亭子口水利樞紐按監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備布置劃分，為以下2個監(jiān)控分區(qū)：

(1)電站監(jiān)控分區(qū)。主要包含電站安裝場、主廠房、上下游副廠房、尾水平臺及下游導(dǎo)墻監(jiān)控區(qū)域；

(2)大壩監(jiān)控分區(qū)。主要包括進(jìn)水口啟閉機(jī)房，泄洪閘表孔啟閉機(jī)房、底孔啟閉機(jī)房、大壩變電所、下游導(dǎo)墻排水泵房、左右岸灌渠及大壩左右端頭等監(jiān)控區(qū)域。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

亭子口水利樞紐圖像監(jiān)控系統(tǒng)采用全數(shù)字分級分區(qū)方案，能夠兼容標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。系統(tǒng)共分為控制級和分區(qū)級，主要由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制級設(shè)備、分區(qū)級設(shè)備、前端設(shè)備組成。電站和大壩共設(shè)置113個攝像機(jī)點(diǎn)位，108個攝像機(jī)(另預(yù)留5個電梯轎廂內(nèi)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的點(diǎn)位)。圖像監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 亭子口水利樞紐圖像監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1 局域網(wǎng)

本圖像監(jiān)控系統(tǒng)建立在自建的圖像監(jiān)控局域網(wǎng)絡(luò)平臺上。該平臺采用高速以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用TCP/IP協(xié)議。本系統(tǒng)的圖像管理服務(wù)器將兼作本局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器。

控制級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與分區(qū)級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間采用光纜連接，分區(qū)級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與前端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間，將根據(jù)實際傳輸距離采用光纜或網(wǎng)線，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率應(yīng)為1000Mbps。

之間傳輸距離小于80m的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用網(wǎng)線直接連接，超過80m的則采用4芯鎧裝光纜連接。

2.2.2 控制級設(shè)備

系統(tǒng)采用1套圖像管理服務(wù)器、1套流媒體服務(wù)器、3套圖像工作站和4塊70”的液晶監(jiān)視器及彩色激光打印機(jī)，并預(yù)留至升船機(jī)、電力調(diào)度部門及電站上級公司的網(wǎng)絡(luò)接口。

其中，布置在中控室前臺的圖像主工作站具有最高控制權(quán)限及控制優(yōu)先級，另外2套圖像工作站分別布置在中控室前臺和后臺，4塊70”的液晶監(jiān)視器配置1套網(wǎng)絡(luò)解碼器。

2.2.3 分區(qū)級設(shè)備

電站設(shè)置2臺分區(qū)級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，大壩設(shè)置1臺分區(qū)級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。其中，大壩還設(shè)有1套現(xiàn)地圖像工作站。

每套分區(qū)級設(shè)備主要包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)存儲錄像機(jī)及機(jī)柜等。分區(qū)級通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將數(shù)字圖像信號傳到圖像監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)，接受圖像工作站的控制。

每個分區(qū)級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)均配置1臺網(wǎng)絡(luò)存儲錄像機(jī)，分別對現(xiàn)地所有攝像機(jī)的攝像資料進(jìn)行錄像并保存，各個圖像工作可隨時調(diào)用錄像資料。該網(wǎng)絡(luò)存儲錄像機(jī)與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)采用I/O方式連接。

2.2.4 前端設(shè)備

前端設(shè)備主要由前端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、光纖收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、防雷器、輔助照明及拾音器等組成。

前端共布置108個攝像點(diǎn)。其中，固定槍機(jī)24臺，室內(nèi)球機(jī)68臺，室外球機(jī)16臺。另外，電站及大壩的5個電梯轎箱內(nèi)，有5路數(shù)字視頻信號。

攝像機(jī)采用一體化網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，有效像素不低于40萬，具有日夜色彩自動轉(zhuǎn)換功能。另外部分?jǐn)z像機(jī)按所監(jiān)控部位的要求，配置相應(yīng)的拾音器及其附件等，室外攝像機(jī)均加裝二合一防雷器。

2.3 系統(tǒng)設(shè)備布置

2.3.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

控制級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)布置在安II段上副384.2m高程中控室內(nèi)的控制級機(jī)柜內(nèi)，現(xiàn)地網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)分別布置在電站和大壩現(xiàn)地設(shè)備機(jī)柜內(nèi)。

2.3.2 控制級設(shè)備

控制級設(shè)備設(shè)置1個控制機(jī)柜(含雙電源切換等)，布置在安II段上副384.2m高程中控室，柜內(nèi)置控制級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、圖像管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)解碼器等設(shè)備。

控制級的3套圖像工作站，分別布置在安II段上副384.2m高程中控室和計算機(jī)室內(nèi)，4塊70”的液晶監(jiān)視器布置在中控室。

2.3.3 現(xiàn)地級設(shè)備

電站分區(qū)的2個現(xiàn)地級設(shè)備機(jī)柜(含雙電源切換等)，布置在2#機(jī)組段上游副廠房384.2m高程的公用盤室內(nèi)?，F(xiàn)地級設(shè)備機(jī)柜內(nèi)布置有雙電源切換裝置、網(wǎng)絡(luò)存儲錄像機(jī)、部分前端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、光纖收發(fā)器及現(xiàn)地攝像機(jī)供電電源等。

大壩分區(qū)的1個現(xiàn)地級設(shè)備機(jī)柜，布置在24壩段465.0m高程大壩集控室內(nèi)。現(xiàn)地級的1套圖像工作站，布置在集控室前臺?，F(xiàn)地級設(shè)備機(jī)柜內(nèi)布置有網(wǎng)絡(luò)存儲錄像機(jī)、部分前端網(wǎng)絡(luò)交換攝像機(jī)供電電源等。

2.3.4 前端設(shè)備

亭子口水利樞紐圖像監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備的基本配置見表1。

表1 亭子口水利樞紐圖像監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備的配置

2.3.5 接口要求

亭子口水利樞紐圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)與電站火災(zāi)自動報警系統(tǒng)接口，接口采用串行通信接口和I/O報警接點(diǎn)接口兩種方式。

3 系統(tǒng)功能

3.1 控制功能

3.1.1 自動控制

攝像機(jī)鏡頭的光圈調(diào)節(jié)由鏡頭的光檢測電路，根據(jù)被攝物體的照度自動控制光圈大?。荒軌?qū)D像自動調(diào)節(jié)焦距、自動逆光補(bǔ)償及自動調(diào)節(jié)對比度；視頻自動循環(huán)切換由系統(tǒng)程序控制完成，切換周期通過控制軟件進(jìn)行設(shè)置。

3.1.2 遠(yuǎn)方手動控制

通過圖像工作站可以實現(xiàn)下列遠(yuǎn)方手動控制：

(1)攝像機(jī)及輔助照明電源開啟/關(guān)閉、云臺水平/垂直、鏡頭焦距的遠(yuǎn)近和聚焦位置預(yù)置、光圈大小、防護(hù)罩雨刮風(fēng)扇開啟、關(guān)閉、錄像機(jī)的錄像/放像/停止；

(2)應(yīng)具有視頻切換功能?？蓪⑷我鈹z像機(jī)視頻圖像切換給任意顯示器或監(jiān)視器，直接對切換順序和周期進(jìn)行編程控制，對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視；

(3)可選擇多畫面顯示傳輸，對現(xiàn)場多個監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行綜合監(jiān)視。

3.1.3 自動調(diào)用功能

能根據(jù)預(yù)置的圖像，自動成組切換、調(diào)用相應(yīng)的圖像畫面在顯示器或監(jiān)視器上顯示。

3.1.4 報警及聯(lián)動控制功能

當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生報警時，如火警、非法人員闖入、手動報警等，應(yīng)能自動推出關(guān)聯(lián)的攝像機(jī)圖像，同時啟動網(wǎng)絡(luò)存儲錄象機(jī)。圖像工作站發(fā)出語音報警提示。

3.1.5 循環(huán)切換功能

具有圖像的自動循環(huán)切換和手動切換功能，可將任意攝像機(jī)的圖像切換到系統(tǒng)中任意一個顯示器或監(jiān)視器，并使每個監(jiān)控點(diǎn)的地址及說明均可疊加在相對應(yīng)的圖像畫面上。自動循環(huán)切換間隔時間可靈活設(shè)置。

3.2 圖像采集與處理功能

3.2.1 圖像監(jiān)視功能

(1)監(jiān)視電站及大壩機(jī)電設(shè)備運(yùn)行情況。向中控室操作人員提供現(xiàn)場實時圖像，取得設(shè)備運(yùn)行的全面信息，尤其是不能由計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供的信息，如設(shè)備的實際運(yùn)行狀況、煙、光等；

(2)對歷史圖像進(jìn)行完整的保存與再現(xiàn)，滿足運(yùn)行監(jiān)控、管理對信息的要求，為設(shè)備故障或事故分析和處理提供準(zhǔn)確、可靠的依據(jù)；

(3)與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配合，提供現(xiàn)場火災(zāi)災(zāi)情圖景信息，以便準(zhǔn)確判斷災(zāi)情，及時采取消防措施。

3.2.2 自診斷

設(shè)備自身防盜功能：前端設(shè)備若發(fā)生被盜，有報警提示，并顯示被盜設(shè)備位置。電站重要地方設(shè)防報警，一旦發(fā)生警情，能準(zhǔn)確指出報警點(diǎn)的位置，并自動切換報警點(diǎn)的圖像顯示、錄像存盤。

3.2.3 權(quán)限設(shè)置功能

(1)網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)具有設(shè)置所有圖像工作站和監(jiān)控終端的優(yōu)先級別、監(jiān)控范圍，并在必要時鎖定圖像工作站和監(jiān)控終端的控制指令；

(2)圖像監(jiān)控主工作站具有監(jiān)視、控制及報警功能，并具有最高的優(yōu)先級；

(3)當(dāng)多個圖像工作站或監(jiān)控終端同時監(jiān)控同一前端時，控制權(quán)可以根據(jù)用戶優(yōu)先權(quán)或通過用戶之間消息對話協(xié)商分配；

(4)各圖像工作站應(yīng)具有與圖像監(jiān)控主工作站相同的監(jiān)視、控制及報警功能。

3.2.4 現(xiàn)場監(jiān)聽功能

對電站各重要部位配合攝像機(jī)可視部位，設(shè)置實時監(jiān)聽功能。任一圖像工作站可根據(jù)需要，配合圖像選聽現(xiàn)場聲音，以判斷設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，并全面了解現(xiàn)場動態(tài)。

3.3 錄像功能

3.3.1 錄像檢索及回放

(1)錄像檢索功能。可對系統(tǒng)中任一路圖像進(jìn)行錄象，并按照時間、圖象編號、攝像機(jī)號碼等建立索引，以便保存記錄，支持快速查找，以供各種分析取證；

(2)播放功能。將檢索到的錄像文件進(jìn)行播放，一次可以播放單個錄像文件，也可以連續(xù)播放多個錄像，文件播放結(jié)束后自動返回原來的狀態(tài)。

3.3.2 錄像管理

(1)錄像硬盤空間管理功能。當(dāng)剩余硬盤空間到達(dá)設(shè)置界限時，自動刪除最早的錄像文件，剩余硬盤空間和每次刪除的錄像空間可以根據(jù)需要設(shè)置；

(2)錄像文件備份功能。錄像文件可以有選擇地備份到硬盤，以便重要錄像的長期保存；

(3)錄像文件刪除功能?？梢噪S時將沒有保存價值的錄像文件手動刪除；

(4)系統(tǒng)應(yīng)能同時保存全部攝像點(diǎn)的攝像資料，保存存儲時間不得少于30d，且留有20%余量。

4 結(jié)語

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)是企業(yè)信息化建設(shè)必不可少的一項內(nèi)容，亭子口水利樞紐作為新建的現(xiàn)代化發(fā)電企業(yè)，工業(yè)電視系統(tǒng)的建設(shè)對保障安全生產(chǎn)、減人提效、提高電廠現(xiàn)代化管理水平等，都將起到極其重要的作用。

〔1〕韋鴻舉.視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與施工.北京：北京理工大學(xué)出版社,2013.

〔12〕梁篤國.網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用.北京：人民郵電出版社,2009.

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2095-1809(2015)06-0048-04

周雙進(jìn)(1988-)，男，河北唐山人，本科，助理工程師，從事水電站通信設(shè)備維護(hù)。