无人值守变电站远程视频监控系统的研究与应用

1、无人值守变电站远程视频监控系统的研究与应用工业控制计算机2oo8年21卷第11期31无人值守变电站远程视频监控系统的研究与应用RemoteVideoMonitoringSysteminUnattendedSubstation郭丽红吴海涛(南京工程学院通信工程学院,江苏南京211167)摘要该远程视频监控系统采用c/s工作模式,客户端与服务器端使用的网络通信协议是针对系统结构,模块功能分工而设计的,在此基础上详细描述了ft.统各部分的功能和通信协议的具体实现.最后根据系统设计中遇到的一些现实问题,给出了具体问题解决方案.关键词:远程视频监控系统,C/S模式,通信协议AbstraotTheRemo

2、tevideomonitorandcontrolsystemisbasedonC/SModel.thecommunicationprotocolbetweeninclientandserverisdesignedaccordingtOthesystemSstructureandmodelfunction.Basedonabove,thendescribesthefunctionofsystemandtheapplicationofcommunicationprotocolindetail.Atlastprovidesthemeansthatcansolvetherealprob-lems.Ke

3、ywords:remotevideomonitorandcontrolsystem.C/Smodel,communicationprotocol在电力系统中,随着无人值守变电站管理模式的全面推广,原有的模式都在集中改造,这样就提出了新的监控要求.本文根据某电力公司的系统需求,设计了服务器和客户端(变电站与监控中心)间的网络通信协议,并具体编程实现.在系统开发设计过程中,还碰到了若干实际问题,给出了具体的解决办法.本远程视频监控系统最基本的目的是将变电站的各个监视点,如主变,断路器,隔离刀闸等运行状态的实时图像,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运动信息对变电站的

4、运行情况进行综合监控,分析.这样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.1系统使用的通信协议通信协议(CommunicationProtoco1)是指远程视频监控系统内各台位之间传输的完整数据通信协议格式.监控中心与变电站端之间传输的一个完整的协议报文由通信层报文头和通信层报文内容组成,其中通信层报文内容只要由互联协议报文头,用户数据内容和互联协议结束字符三部分构成.为了提高通信的效率,通信层协议每次传输的最大长度定义为1460Byte.如果互联协议部分的总长度超过1452Byte,就需要进行拆包处理,将互联协议数据包拆成&am

5、p;lt;=1452Byte的数据块,作为通信层协议的报文内容,分多次进行传输.互联协议部分每次传输的最大长度定义为3121024个Byte.1)通信层报文头格式,具体格式如图1所示.氍0高l3l5报文头(018778)报文长度(1452,报文序号I着续嘏文个数报文头梭验l互联协议数据内窖校|盘图1通信层报文头格主I:报文头占两个字节,固定值为0x8778.请求应答标志:发送方等待接收方回应的标志,如果该标志置位,则接收方回应该报文时应该置位应答标志.应答标志:接收方收到带有请求应答标志置位的包,回应该报文时,置位应答标志.报文序号:如果通讯层需要发送大于1452个Byte的数据时,必须拆包.

6、拆包后报文序号从1开始,拆包后所有的报文的包头中应答标志和请求应答标志应该一致.如果需要发送的数据小于1452Be,则不需要拆包.报文序号为1.后续报文个数:总的报文数与报文序号的差.报文头校验:报文头前六个字节累加和取反,报文头前六个字节累加,最终的结果如果溢出(超过0xff),则丢弃溢出的部分,然后进行取反操作.数据内容校验:数据的累加和取反.所有的互联协议数据按字节加和,最终的结果如果溢出(超过0xff),则丢弃溢出的部分,然后进行取反操作.2)互联协议报文头格式,具体格式如图2所示.3)用户数据区.4)互联协议结束字符:结束字符占两个字节,固定值为0xd8d8.帧头(OZcTc'

7、;/).帧长度(低l6位)帔长度(高l6位)帧校聩和保留l傈留2保留3报文类型fPK_?ype(低l6位)报文类型(PXTT'pe)iIii4位)蓍O图2互联协议报文头格式2系统通信协议的具体实现对于服务器(这里指监控中心)和客户端(这里指变电站),两者主要是通过上述制定的网络协议规范来实现通信的.2.1封包,解包报文的实现过程对于监控中心来说:由于其心有软件操作界面,当在监控中心想查看或控制变电站端的设备时,首先按照协议规范,组装成协议中的命令包,然后封包传送.总之,监控中心的主要工作是保留控应答标毒位保留位无人值守变电站远程视频监控系统的研究与应用发送控制命令,并接收变电站端对该命

8、令的响应结果.对于变电站端来说:主要是接收监控中心发过来的协议包,进行解包操作,然后根据协议规范中的定义,定位是什么类型的操作,同时启动相应的DVR(DiskVideoRecorder)端的设备,进行操作,同时把操作结果或确认信息按照协议规范组包,然后发送给客户端.总之,服务器端的主要工作是接收客户端发来的命令包,解析命令包,并对对应设备进行操作,同时把操作结果或状态信息组包发送给客户端.所以两端都涉及到了封包和解包操作.封包程序主要完成:命令包(作为用户数据内容)+互联协议报文头+通信层报文头+结束字符=封好的数据包.解包程序主要完成:接收到的数据包一通信层报文头一互联协议报文头一结束字符=

9、命令包.对于通讯层需要发送大于1452Byte的数据时,必须拆包.拆包后报文序号从1开始,拆包后所有的报文的包头中应答标志和请求应答标志应该一致.具体核心代码如下:其中人口参数/szBuf存放数据包的起始地址,szBufLen存放包的长度.voidTPPack(ucharszBuf,unsignedlongszBufLen)unsignedintn=0.k=0:unsignedlongFirPackSize=0,PackSize=0;u_charszBufPacket=NULL;szBufPacket=(uchar)malloc(1460sizeof(char);/开辟缓冲区if(szBufP

10、acket=NULL,return;n=(szBufLen)frPMAXLENGTH:/拆包发送的次数n,也是报文序号FirPackSize=(szBufLen)%TPMAXLENGTH;memcpy(szBufPacket,szBuf,FirPackSize);Packetnext=n;/n为报文序号packet(szBufPacket.paket_seq.&FirPackSize);send(ClientSocket【iSocket,(char)szBufPacket,FirPackSize,O)/对于小于1452B的包直接发送if(n.>0)for(k=0:

11、k<n:k+)/多次拆包发送paket_seq+;memcpy(szBufPacket,szBuf+FirPackSize-8+(1452k),1452);Packet_next一一:PackSize=1452;packet(szBufPacket,paket_seq.&PackSize);/大于1452B的包要拆包多次发送send(ClientSocket【iSocket,(char)szBufPacket,1460.0);/实发1460B=1452B+8B通信层报头free(szBufPacket):paket_seq=1:return;2l2登录,注销报文的

12、实现过程具体登录,注销过程如图3所示.登录登出(注销),重起,锁定服务器客户端圈3登录,注销报文的实现返回登录用户的允许权限和结果的描述3系统开发中遇到的现实问题及对应的解决办法3.1系统内部IP地址不够分配的问题由于该电力公司下属的变电站很多,如果客户端,服务器端和DVR都给配置系统内部静态IP地址,那么必然会存在系统内部lP地址短缺问题,所以为了解决系统内部IP地址不够分配的问题,我们采用了路由器的端IZl映射功能,为每个变电站端的路由器分配唯一的一个系统内部lP地址,这样在经过其端13映射功能,把变电站内网中的静态IP分配给服务器和DVR.3l2路由器发生瓶颈现象,网络数据传输缓慢由于上

13、述问题解决的时候,使用了路由器的端13映射功能,这样加重了路由器的负担,使网络数据传输缓慢,有时候还会出现丢包现象,引起了路由器瓶颈现象.因为经过路由器的包一方面是视频流,一方面是命令包,所以这就对路由器的性能提出了更高的要求,为了客户端能收到良好的视频图像,为了在传输过程中不出现丢包现象,最好的解决办法是选择稳定性和性能比较好的路由器.3.3监控点过多的问题目前的DVR最多能采集16路图像信息,因此对于多于16路监控线路的变电站,就会出现监控点过多的问题.对于这类问题,可以用多于两台的DVR,拼凑成多于16路的情况,用软件来实现多监控点的问题.具体解决办法叙述如下:假设某变电站有18路监控点

14、需要监测,那么在该变电站配置两台DVR(例如一台为16路监控点的DVR,另一台为12路的DVR),当客户端想查看第17路监控点时,通过软件方法指向第二台DVR的第一路,其他依此类推的解决.4视频监控系统的实现客户端软件开发包主要由客户端操作和设备端操作两大部分组成.客户端操作:主要包含图像预览,文件回放和下载,云台控制,布防/撤防,语音对讲,日志管理,解码卡等功能.设备端操作:主要有远程升级,远程重启/关闭,格式化硬盘,参数配置(系统配置,通道配置,串口配置,报警配置,用户配置)等功能.此系统采用简洁的滑道式操作界面,操作简洁,方便,图4是使用该软件监测到的变电站现场信息.图4监控中心界面5结束语电力远程视频监控系统采用客户/服务器的体系结构,将监控中心和各个