变电站监控系统设计方案

发布时间：2024-11-28

变电站监控系统设计方案

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一、概述

电力行业是国家经济的大动脉，在我国的现代化建设中起着举足轻重的作用。国家投巨资完成了城网和农网两级电网的改造，为进入二十一世纪，实现"九五"期间的宏伟蓝图打下了基础。为此应采用先进高效的生产管理实现电力系统的全行业的遥控、遥测、遥调、遥信和遥视五遥管理，确保电网的长期高效安全运营。

同时，随着无人值守变电站管理模式的全面推广，在监控中心通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时视频监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性及可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。

变电站远程图像监控系统可将变电站的各个监视点，如主控制室的设备运行情况、主变、断路器、隔离刀闸等的运行状态实时图像、防火防盗等智能设备报警信息传输到监控中心，监控人员可通过实时图像和远动信息对变电站的运行情况进行综合监控、分析，减少人员现场维护的工作量，提高了工作效率。利用多媒体计算机、网络和远程监控技术进行的“遥视”化管理，有效促进了生产管理水平的进步。

二、用户需求和需求分析

1. 目前针对该变电站要求，对电厂下属三个区内的所有无人值守变电站实施网络远程监控。 2. 在每个区内设置独立的主站监控中心，分别对所属变电站内各个监控点进行集中网络监控。

要求具备图像监看、云镜控制、集中存储、回放检索、报警管理、智能联动、模拟电视墙切换、多级用户管理等功能。

3. 同时对于一些超级管理用户，可在权限内监看各个区内的部分或全部图像，以及相关控制、

检索权限。

4. 基于以上用户需求，采用以“集中存储和多级用户管理”为特点的“IDRS分布式网络视频

集中监控系统平台”来实现用户需求。

三、设计原则

实用性及可靠性原则

在本次远程监控系统工程中，我们首先考虑的是实用性和可靠性，遵循面向应用、注重实效、急用先上、逐步完善的原则，以确保使用的技术及设备成熟可靠。

在系统的设计和实施工程中，应该充分考虑系统的可靠性。在整体设计时关键部位必须有充足的备份措施，对于重要的网络部位应当采取先进可靠的容错技术。在本项目中，我们所设计采用的设备无论是集成的外购产品，还是自行开发设计的产品都经过严格的选择与测试。外购产品全部为国内外具有良好声誉、良好产品质量及售后服务信誉的名牌产品。自行开发设计生产的产品及软件全部都是经过国家权威部门实际测试与使用的产品，并经过严格的器件筛选及老化实验，充分保证了设备及系统的可靠性。

先进性、成熟性与可扩展性原则

在满足实用性原则的基础上，并结合xx集团的实际情况，我们选用先进的设备、优化的结构、综合布线方式及多媒体控制技术，力争将系统的技术水平定位在一个高层次上，以适应新世纪现代生产管理发展的需要。

系统建设适应行业发展，充分考虑xx集团公司的特点，在整体设计、设备配置、通信方式、管理方式、维护方式等方面具有一定的先进性，采用国际标准的同时又是成熟的技术。

系统具有良好的可扩展性，充分保证能够将今后增加的新设备和新功能简单方便地与原有系统相结合。

开放性和标准化原则

系统中所采用的布线设计、通信协议、系统设备及布线材料都符合国际标准、国家标准、工业标准和各类标准及相关行业标准。充分利用不同网络的优势，将它们有机地结合起来，为信息交换和设备互操作创造有利条件。

系统结构设计及布线材料符合ISO/IEC11801综合布线标准及CECS：72/97《国家建筑与建筑群综合布线系统设计规范》。网络系统硬件设备选型、施工、安装符合ISO9002标准。

经济性原则

在完成系统建设目标的基础上，力争用最少的投资，取得最大的效益。在网络设计、设备选型上，采用高性能价格比的方案和设备，不仅使资金的投入、产出比达到最大值，而且要降低整个系统的运行成本，以较低的人员与资金投入来维持系统的正常运行。

可维护性、可管理性原则

网络设计和设备选型应具备实施安装方便、配置方便等特点，尽可能采用先进的、直观的管理手段，能够合理配置、均衡和调整网络资源，监控网络运行状态，控制网络运行。

我们设计的监控系统除要有很好的可靠性外还应有一定的故障自检和系统恢复能力。工程施工前提供详细布线设计图纸；施工结束后，将提供给用户所有安装及施工图纸、技术资料，便于用户维护和使用。

网络继承性原则

在网络的建设中，应在总体方案设计、结构化布线、设备安装过程中，尽量利用已有设备（如已安装的前端设备，已建网络平台等），并保证对已有系统不加改进即可顺利入网，如必须对已有系统更新、升级等，必须尽可能在不影响业务的前提下减少改动内容，保护原有投资。

灵活性原则

我们所提供的系统设计方案具有较强的灵活性，由于我们采用了标准化的布线方式及设备，便于系统扩容和设备的更新，如可方便地将传感器侦测、报警联动录像等功能接入本系统。

四、设计依据

本系统方案设计遵循“功能齐全，技术先进，实用可靠，扩展性好，有利管理，投资合理”的原则，完全符合中华人民共和国公安部有关条例和规范，包括：

GBJ115-87工业电视系统工程设计规范

GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范

GB12322-90通用性应用电视设备可靠性试验方法

GB12663-2001防盗报警控制器通用技术条件

GB 4798.4-90电工电子产品应用环境条件无气候防护场所使用

GB 2423.10-89电工电子产品基本环境试验规程

GB/T17626.2静电放电抗扰度试验

GB/T17626.3射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T17626.4电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T17626.5浪涌（冲击）抗扰度试验

GB/T17626.6射频场感应的传导骚扰抗扰度

GB/T17626.8工频磁场的抗扰度试验

GB50217-94电力工程电缆设计规范

IEC364-4-41保护接地和防雷接地标准

GB/T 14429-93远动设备及系统-术语

ITU-T H.323网络电视电话系统和终端设备标准

ISO/IEC JTCH.264视音频编解码标准-视听对象的编码

ITU H.264视音频编解码标准

IEEE802.310BASE-T 以太网接口标准

IEEE802.3U100BASE-TX快速以太网接口标准

五、系统组成

1.整体系统组成

本监控系统由站端部分、区主站监控中心、网络客户端三部分组成。具体为：

1)站端部分

每个区的变电站配置一套站端设备，包括图像、报警、消防信号的前端采集。采集到的所有信号通过视频线、光纤集中传输到站内机房的嵌入式网络视频服务器上，进行本地储存。同时，网络视频服务器通过站内专用信道将信号上传到所属改区主站的监控中心。

2) 区主站监控中心

每个区设立一个独立的监控中心，共3个区主站监控中心，分别是A区、B区、C区。每个区主站监控中心设置中心服务器、视频工作站、电子地图/报警管理主机，对下属所有变电站的站端设备（信号）进行集中监控录像和报警管理。同时，视频工作站作为视频转发服务器，可根据需要可授权部分网络客户端用户进行网络远程监控。

3)网络客户端

网络客户端用户必须登陆监控中心的服务器，输入用户名和密码，完成身份验证后方可实现远程监控。

2.整体系统框架图

3. A区

共有11个变电站，具体分布及监控点配置要求（略）：

1)站端设备：包括图像采集部分、报警采集设备、网络视频服务器三部分（共11个变电站）。

图像采集部分：49台室外智能球、61台室内智能球、4台红外重型智能高速云台摄像机。摄像机总数114路。

报警采集设备：26个烟感探测器（电缆间6个）、12对红外光束对射探测器。

网络视频服务器：A区共11个变电站，共需要12台网络视频服务器。

2)区主站监控中心设备

中心服务器：用于对该区内所有变电站的站端设备管理、用户管理、用户权限管理、系统配置信息管理、视频工作站管理、电子地图/报警主机管理、设备运行状态检测、进行日志记录等集中管理功能。

视频工作站：为网络监控终端（客户端）进行视频源转发功能，同时进行图像远程监看、画面分割、图像轮巡、云台镜头控制、网络存储等功能。

电子地图/报警管理主机（电视墙主机）：将区内所有变电站的所有图像以坐标方式定位在电子地图上，便于快速查找；集中接收各种报警信号、多级报警电子地图显示、自动上传报警图像、存储报警图像；根据设置，对数字监控信号进行模拟还原，接入电视墙，用于模拟监看等功能。

电视墙：通过“电子地图/报警管理主机”的解码功能，可将数字监控信号还原为1～24路模拟信号，并且利用数字矩阵功能，进行电视墙图像切换。初步设置3×4的电视墙，共12台21寸彩色液晶监视器。

3)区网络监控终端（客户端）设备：

该区内设置2个监控终端。每个终端二台终端监控主机，具体如下。

WEB客户端主机：通过Web浏览器方式实现实时音视频监控、云台镜头控制、资料检索、查询、回放等功能。

电子地图/报警管理主机（电视墙主机）：将授权范围内的监控点以以坐标方式定位在电子地图上，便于快速查找；集中接收各种报警信号、多级报警电子地图显示、自动上传报警图像、存储报警图像；根据设置，对数字监控信号进行模拟还原，接入电视墙，用于模拟监看等功能。

4)系统原理图

4.B区

共有7个变电站，具体分布及监控点配置要求：（略）

1)站端设备：包括图像采集部分、报警采集设备、网络视频服务器三部分。

图像采集部分：27台室外智能球、38台室内智能球、3台红外重型智能高速云台摄像机。摄像机总数68台。

报警采集设备：16个烟感探测器（电缆间4个）、14对红外光束对射探测器。

网络视频服务器：B区共7个变电站，共需要7台网络视频服务器。

2)区主站监控中心设备

视频工作站：为网络监控终端（客户端）进行视频源转发功能，同时进行图像远程监看、画面分割、图像轮巡、云台镜头控制、网络存储等功能。

电子地图/报警管理主机（电视墙主机）：将该区内所有变电站的所有图像以坐标方式定位在电子地图上，便于快速查找；集中接收各种报警信号、多级报警电子地图显示、自动上传报警图像、存储报警图像；根据设置，对数字监控信号进行模拟还原，接入电视墙，用于模拟监看等功能。

3)区内网络监控终端（客户端）设备：

该区内设置2个监控终端。根据招标文件要求，每个区设置监控终端设置二台终端监控主机，具体如下。

WEB客户端主机：通过Web浏览器方式实现实时音视频监控、云台镜头控制、资料检索、查询、回放等功能。

4)系统原理图（同A区监控系统原理图）

5.C区

共有10个变电站，具体分布及监控点配置要求：（略）

1)站端设备：包括图像采集部分、报警采集设备、网络视频服务器三部分（共10个变电站）。

图像采集部分：31台室外智能球、52台室内智能球、23台红外重型智能高速云台摄像机。摄像机总数共106台。

报警采集设备：8个烟感探测器、6对红外光束对射探测器。

网络视频服务器：C区共10个变电站，共需要10台网络视频服务器。

2)区主站监控中心设备

中心服务器：用于对区内所有变电站的站端设备管理、用户管理、用户权限管理、系统配置信息管理、视频工作站管理、电子地图/报警主机管理、设备运行状态检测、进行日志记录等集中管理功能。

视频工作站：为网络监控终端（客户端）进行视频源转发功能，同时进行图像远程监看、画面分割、图像轮巡、云台镜头控制、网络存储等功能。

电视墙：通过“电子地图/报警管理主机”的解码功能，可将数字监控信号还原为1～24路模拟信号，并且利用数字矩阵功能，进行电视墙图像切换。暂时设置3×4的电视墙，共12台21寸彩色液晶监视器。

3)区网络监控终端（客户端）设备：

该区内设置2个监控终端。根据招标文件要求，每个终端设置监控终端设置二台终端监控主机，具体如下。

WEB客户端主机：通过Web浏览器方式实现实时音视频监控、云台镜头控制、资料检索、查询、回放等功能。

电子地图/报警管理主机（电视墙主机）：将授权范围内的监控点以以坐标方式定位在电子地图上，便于快速查找；集中接收各种报警信号、多级报警电子地图显示、自动上传报警图像、存储报警图像；根

据设置，对数字监控信号进行模拟还原，接入电视墙，用于模拟监看等功能，暂时设置3×4的电视墙，共12台21寸彩色监视器。

4)系统原理图（同A区监控系统原理图）

6.所有区内变电站和监控点配置统计（略）

五、系统功能

1.小区主站监控中心功能

灵活的集中存储和分散存储

IDRS NVMS系统提供了方便灵活的存储解决方案。无论前端摄像机安装在何处，均可通过网络在一个或多个监控中心进行集中录像存储。当系统过于庞大，集中存储造成网络指挥监控中心网络压力和设备管理过于沉重时，可采用前端网点分散存储和指挥中心远程检索、网络存储相结合的方式，即把巨大的集中存储任务分散成独立的本地存储，指挥中心可通过远程检索来重点查看图像资料，必要时进行二次网络存储，既保证了存储任务，又极大缓解了中心压力。

集中管理

系统通过其中心服务器可以对系统中所有硬件设备和用户进行集中管理，包括添加/修改前端主控设备、设置/更改设备工作参数、配置/更改设备所属关系，添加/删除用户、设置/更改用户管理权限等。

管理员只需要将这些系统信息在中心服务器上加以注册，即可在整个系统内生效，大大简化了系统操作，有效提高了工作效率。

灵活方便的数字矩阵功能

利用IDRS NVMS配套的硬件解码设备和数字矩阵功能，可实现1～24路信号的电视墙接入，同时提供手动切换、自动切换、分组切换等多种切换方式，不仅满足用户对电视墙监看的需求，同时降低了系统造价。

强大的电子地图和报警管理功能

IDRS NVMS系统提供了强大的电子地图功能。可将所有监控网点在电子地图上一一进行坐标定位，通过鼠标点击可调取该监控网点图像。

用户可以自行编辑地图，地图可分层。报警后，在一级地图上自动显示报警网点位置，点击报警网点坐标，立即调出该网点内部布防图，闪烁显示具体报警方位，使报警信息更加直观和清晰。

支持动态IP，兼容多种网络环境

IDRS NVMS系统支持局域网、广域网、ADSL、CDMA 1X、E1等多种网络传输介质。

对于ADSL等动态IP传输方式，可以通过系统自带的IP解析服务器软件来解决由于IP变更导致网络监控中断的问题，从而为实现廉价的网络监控创造了可能。

任意部署

IDRS NVMS系统依托网络，不受距离限制，可以部署到任何地方，便于跨区域、大范围组网，如设立全国-省-市-县多级网络架构。

方便快捷的IE浏览功能

为了给小型客户端提供更为方便快捷的访问方式，IDRS NVMS提供了Web服务平台，用户无需安装任何监控软件，即可实现IE浏览器方式的实时远程监控。

支持多种设备混合组网

在IDRS NVMS平台下，可同时管理PC式硬盘录像机、嵌入式硬盘录像机、网络视频服务器等前端主控设备，支持这些设备的混合组网，方便用户根据具体需求选取合适设备。

IDRS NVMS系统可兼容当前市场上主流品牌的视频处理硬件设备（如海康的PC式主机、嵌入式主机、视频服务器），来解决用户进行旧系统升级、扩充和兼容性的问题。

随意扩容

由于IDRS NVMS系统采用开放的多级服务器构架，可同时设置多级指挥中心，因此在带宽承载范围内，可任意扩充系统容量，规模没有数量限制。

多级服务器构架、便于分级管理

对于大型监控系统，有时一个监控指挥中心是无法满足用户需求的。IDRS NVMS系统采用开放的模块构架，可以设置多个二级、三级指挥中心，通过多台中心服务器和对应的逻辑关系，进行分级监控和管理。

保障信息安全

IDRS NVMS采用高强度的加密算法保证系统和数据的安全。视频数据使用专有的数据格式，采用专有的播放工具，保证数据信息及系统的安全稳定。

多路同步回放功能

系统提供多路（1/4/9/16路）同步/异步回放功能，提供1～4倍速率快放和慢放，以提高检索效率。

时间条检索

对录像资料的回放检索采用直观的时间条方式，有色块显示的表示有录像资料；不同色块表示不同的录像方式，更加便于检索。

远程维护与升级

中心服务器可随时监测设备运行状态，远程设置、修改设备的各项参数并能够对系统进行升级，使前端真正做到无人值守。既提高了设备维护效率，又节省了人力与时间。

掉线自连功能

当前端设备与网络中断后，监控中心会不停扫描网络，并不断尝试连接前端设备。当前端设备恢复网络连通后，监控中心会在第一时间与前端设备重新连接，无需人工干预。

减少网络资源重复占用

IDRS NVMS系统通过视频工作站的图像转发功能来实现各个客户端对前端图像的远程访问，这样前端主控设备上传图像时，不会重复占用网络带宽，保证了图像上传的稳定性，使得前端图像传输速度和图像质量不受客户端数量的影响。

更适合窄带传输

可对上传图像的画质、速度进行优先级设置，也可单独设置每路图像传输的帧数，以保证在带宽不够或带宽不稳的情况下，满足用户远程访问的基本要求。

人机界面友好，操作便捷

IDRS NVMS系统中所有操作界面延续了IDRS的黄金版界面风格，在突出功能性的同时，充分考虑人性化设计理念。界面采用资源列表（目录树方式）、电子地图、矩阵切换等多种方式进行监控点和摄像机的查看、检索，操作简单快捷，易学易用。

完备的多级用户权限管理

所有用户、用户权限的设置和更改都集中在IDRS NVMS的中心服务器上进行，用户数量不受限制，用户权限也可随意设置。用户无论在哪里，使用哪台计算机，只要登陆中心服务器通过身份认证，即可获得权限内的资源列表，实现对授权设备的访问。系统管理员可根据管理需要，随时调整用户和用户权限，保证了管理上的安全性、实时性。

支持双向语音通讯

IDRS NVMS系统中各个指挥中心之间、指挥中心和客户端之间，以及客户端之间可以通过网络直接进行语音双向对讲，便于不同监控终端的信息交流。

应急预案功能

作为图像转发服务器的视频工作站一旦出现故障，可立即启动另一台备用视频工作站继续进行图像存储和转发工作。如果没有备用机，系统则会自动修改路径，引导用户去直接访问前端主控设备，保证监控的连续性。当设备恢复后，系统将自动提供原有转发路径，以降低前端主控设备对网络资源的重复占用。

运行稳定可靠

IDRS NVMS系统作为一套成熟稳定的大型监控管理系统，已成功应运在全国多省市、多行业中，其功能的优越性和可靠性受到实践的检验。

应用范围广泛

由于IDRS NVMS系统便捷的操作、全面的功能、多层次的集中管理方式，以及在网络构建上的合理性设计，使它具有无法比拟的多种优势，因此决定了它有着无限广阔的应用前景。

2.中心服务器功能

中心服务器是整个系统的核心。其主要功能如下：

① 对所有前端主控设备（PC-DVR、EM-DVR、DVS）远程管理和维护

添加（设备注册认证）和删除前端主控设备；