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新型变电站视频监控系统组网方式的研究
一、序言
电力工业发展是国民经济发展的重要基础，电力作为国民经济的命脉广泛应用于人民生产和生活的各个领域。随着我国经济实力的提升，电力安全的发展已经进入的一个崭新的历史发展阶段。目前国家不断加大对电力设施的基础投入，大容量、超高压、交直流混合、长距离输电等使得电力系统的复杂性明显增加，这就使得电力安全防范成为了电力系统一个不可或缺的部分。变电站的视频监控系统在此过程中得到了充分的发展和完善。
随着电力系统的蓬勃发展和体制改革的逐步深入，变电站的规模逐渐增大，越来越多的变电站朝无人职守的方向发展。这样变电站在运行过程中，必须建立一个更加安全的运行环境，对变电站各种设备的运行状态及影响变电站安全运行的因素进行全方位的监控，并要同时满足本地、远程、集控中心等不同层次的监控需要。
视频监控系统作为一套独立运行的网络平台，不同的组网方式就成为了其性能优略的一个重要因素，本文就针对新型的变电站下，视频监控系统网络平台组网方式进行深入剖析和解读。

二、新型变电站的崛起
随着电力工业的不断发展，各发电厂、变电站、变电所、通讯站等都要通过监控系统实现少人、无人监管，以提高生产效率和效益。无人值守监控系统通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况报警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性和可靠性， 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。在电力系统称之为遥视系统。加之遥测、遥信、遥调、遥控等功能，这个“五遥”系统使得变电站实现了真正意义上的无人值守。
要确保无人职守变电站的安全可靠运行, 就要求各级调度人员和运行监控人员在获得各类数据信息、设备运行状况的同时, 也应获得现场设备运行状况的实时图像和环境情况, 真正实现对变电站的全方位监控。数字视频远程监控技术不但弥补了上述不足, 而且不影响变电站设备的正常工作和原有的控制功能, 是对无人值班变电站的进一步完善。

三、视频监控系统的网络化发展
视频监控系统发展至今，经过了模拟视频监控时代、数字视频监控时代和全网络化视频监控时代三个阶段的发展。
1、模拟视频监控
在20世纪90年代初及其以前，主要是以模拟设备为主的闭路系统，称为第一代视频监控系统，即模拟视频监控系统。

2、数字视频监控
20世纪90年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，从而大大提高了图像质量，增强了视频监控的功能。这种基于多媒体计算机的系统称为第二代视频监控系统，即模拟输入和数字压缩、显示和控制系统。因为核心设备是数字设备，因此可以称为数字视频监控系统。

这一时期的特点：
（1）视频监控系统中信息流的形态没有变，仍为模拟的视频信号。
（2）系统的网络结构没有变，主要是一种单功能、单向、集总方式的信息采集网络，介质专用是他的特点。
（3）监控系统的工作方式没有变，主要是通过专用监视器来显示图象，以人的直接观察为提取图像信息的方法。
（4）系统控制设备主要是以前台管理为主（前端设备的控制和遥控、信号的分配和切换）在整个过程中对摄像机输出的视频信号基本上不做任何处理。
（5）对于重要的远程传输功能，现有技术仍然是模拟专线传输。

3、全网络化视频监控
到了20世纪90年代末特别是近两三年；随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高，以及各种实用视频信息处理技术的出现，视频监控进入了全数字化的网络时代，称为第三代视频监控系统即全数字视频监控系统或网络数字视频监控。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命。

全网络化视频监控系统具有如下优点：
（1）网络化结构——线缆的高效复用性
网络化的好处是视频、音频、数据可以在一条网络线缆内同时传输，解决了传统布线一种电缆仅仅能够传输一种信号的问题。前端摄像机直接接入网络视频服务器。模拟视频信号转换为标准的IP包，通过TCP/IP网络传输数字视频，不再需要经过传统的布线，如光纤、同轴电缆等等。这个结构可以利用系统已经具备的LAN布线系统极其方便的传输视频信号。打破了传统布线的点对点方式，有效地节省用户的前期投资以及后期的线路维护工作投资。即使是需要新敷设线路，其链路所需要的线缆量以及线缆敷设、维护的工作量也较模拟系统小得多。
（2）网络化结构——良好的扩展性
网络化结构使得日后系统的扩展工作变得极其容易。我们仅仅需要找到一个信息点（网络接入点）就可以，不必再敷设任何的电缆。
（3）嵌入式操作系统——系统的高稳定性
网络视频服务器使用嵌入式操作系统，系统的稳定性能、安全性能极高。通过网络，用户可以方便的进行远程的管理以及固件的更新。
（4）分布式存储——存储的灵活性
基于B/S（浏览器/服务器）结构，这种结构提供多服务器服务，允许客户根据实际需要灵活的配置存储和管理服务器。存储服务器可以在目录服务器的管理下任意的分配和切换需要存储的摄像机图像，结合硬盘录像服务器的本地录像功能，可以为系统提供更多的灵活性。
（5）分布式存储、分布式观看——良好的易用性
系统的客户端可以分散在LAN的任何地点，数量没有限制。假如不对客户端的权限进行限制的话，那么每一个客户端都可以观看所有网络上的图像。这一点是DVR系统目前的技术所不能够达到的。目前的DVR系统同时可登陆的用户数量不会超过5个，在多于这个数量级时，系统的速度会明显下降，表现的现象为：图像刷新速度下降、丢帧。B/S结构以及多服务器结构有效的解决了这个问题。
（6）强大的多点组播-更加灵活的网络机制
图像存储和图像浏览可以同时进行，不会相互影响。借助视频组播技术，可以使多台设备同时接受监控信号，使视频监控系统更具网络灵活性。

4、小结
毫无疑问，视频监控系统的网络化发展，已经在监控领域迎来了一场翻天覆地的革命，它借助网络的拓展，将安全防范提升到了一个崭新的高度。

四、变电站监控网络组网方式的探究
对于现在的变电站，实现无人职守是必然的发展趋势，这就要求现代的视频监控网络除了满足本地安防的需要，还要实现远程监控的功能。集控中心通过网络可以及时准确的了解下属变电站的运行状态，而每个变电站的视频网络又是独立运行，不会受到其他网络的干扰。
1、视频监控网络组网方式
变电站的监控网络采用分布式的网络结构，将视频负载平衡，系统可容纳上千路的视频接入。其拓扑图如下：

2、系统网络组成
变电站整个视频监控系统由变电站设备、集控中心设备和上级监控中心设备三部分组成。
变电站设备：
（1）前端设备
前端设备分为图形采集设备和报警设备两类：图形采集设备根据需要可选用高速球型摄像机或枪式摄像机。报警设备有温湿度采集器、红外对射报警器、高压脉冲报警器等。前端设备将采集到的模拟信号传输给服务器进行编码处理。
（2）网络视频服务器
网络视频服务器的主要功能是视频编码，它将前端采集到的模拟信号编码成数字信号传输到网络，另外它也将前端的报警信号同时编码以便处理。
（3）磁盘存贮阵列
磁盘存贮阵列用于储存整个网络的视频信号，方便日后查看和调用。磁盘阵列多采用冗余存储方式，防止磁盘意外损坏而造成视频丢失。
（4）流媒体服务器
流媒体服务器是用于配合视频工作站，进行网络视频转发，平衡网络视频负载。它根据网络规模的不同既可以和视频工作站合为一体，又可以多台同时使用，灵活多变。
（5）本地客户端
本地客户端是用于视频监控信号的本地查看，方便系统的现场调试和故障检测，本地客户端并不直接访问硬件设备，而是通过流媒体服务器进行转发，以增强系统的稳定性。
集控中心设备：
（1）视频工作站
视频工作站是监控网络的核心，负责处理所有用户的登录、浏览及其他功能请求，用户也可以通过工作站对前端设备进行参数设置。
（2）视频监控电视墙
视频监控电视墙是由于显示下级变电站的视频监控信号，方便对下属所有变电站进行统一查看管理。
（3）报警服务器
报警服务器主要负责接收各变电站的报警信号，确认其真实性并将报警信号上传到上级监控中心，方便上级机关统一管理。
上级监控中心：
（1）网络客户端
网络客户端可以根据权限收看不同集控中心的视频监控画面，客户端可以处在变电站视频内网中也可处在集控中心的上级网络中。
（2）报警接受及处理器
报警接受及处理器主要负责接收来自集控中心的报警信息，并下达处理意见的装置，方便上级机关对报警问题的统一处理。

3、视频网络平台组网特点
（1）分布式的网络结构
分布式的网络结构使得系统可以承受较大的负责，不但可以容纳上千路的视频流，而且可以处理多用户并的发访问请求，为系统平台的扩展提供了保障。
（2）使用流媒体转发服务器
使用流媒体转发服务器可以使用户不直接访问硬件设备，降低了硬件设备的负担，提高了设备的稳定性。在多用户并发访问的情况下，流媒体转发服务起到了成倍降低网络流量、节省网络带宽的作用。
（3）统一管理机制
整个系统融入了统一管理的思想，从变电站的集中管理，到集控中心的上级指挥，处处体现了统一的管理机制，提高了整体管理的效率和质量。
（4）远程维护管理
通过集控中心可以对下属变电站进行设备参数设置和维护，而不必到变电站现场进行。同样对于上级监控中心，也可通过远程对各集控中心乃至所有变电站设备进行管理和控制，大大提高了管理和维护效率。
（5）良好的系统扩展性
对于系统扩展只需进行简单的软件设置，而不需要额外的设备增加，大大降低了系统的扩展成本，使系统可以满足集成化的需要。
（6）严格的分层化管理
系统对于不同的网络用户，采用分层次的网络权限管理，保障了系统的整体安全性，确保系统可以稳定运行。
五、结语
对于新型变电站，视频监控系统成为了重要而不可分割的组成部分，为变电站的无人职守化做出了贡献。网络化的软件平台的组网方式是整个视频监控系统的核心，它的优略直接影响到了系统的性能。为了达到高效化、智能化和人性化的目的，需要我们不断对软件平台进行调整和更新，将新的理念融入平台改造过程中。
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