基于无线网状网的变电站视频监控系统的设计与实现

1、基于无线网状网的变电站视频监控系统的设计与实现重庆大学工程硕士学位论文学生姓名： 指导教师： 兼职导师： 工程领域：软件工程重庆大学软件学院二O一二 年 四月Design and Implementation of the Substation Video Surveillance System Based On Wireless Mesh A Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement forthe Degree of Master of EngineeringBySupe

2、rvised by Pluralistic Supervised by Specialty: Software EngineeringSchool of Software Engineering Chongqing University,Chongqing China April 2012摘 要近年来，视频监控因其直观、方便、快速的特点，在各行各业都得到了广泛的应用，特别是在小区安保、金融现场、交通控制以及国防安全等方面，已经成为视频监控渗透的主要领域。变电站作为电网系统中重要枢纽之一，利用视频监控能够强化变电站场所和重要设备的安全。但是，当前对于变电站场所内的监控以及大型设备的监控大多数还是

3、基于传统有线局域网络的基础上实现的，这种方式需要通过复杂的布线、周密的布防才能完成，有线局域网的自身的局限性限制了变电站视频监控的发展，显现出监控范围小、传输性能低、可移动性差等缺点，无法满足越来越严峻的电力安全形势。因此，在变电站场所的视频监控方面，迫切需要进行完善，实现及时、灵活、方便的监控特点，保障监控任务的顺利完成。本文主要工作在于研究、设计并实现了基于无线网状网的视频监控系统，主要内容包括：1）无线网状网的基本理论进行了研究，包括无线网状网的概念、组成和基本结构，以及无线网状网的关键技术与优越性。2）对实现基于无线网状网的变电站视频监控系统进行了可行性分析与需求分析，分别从技术、操作

4、、经济及安全可行性方面进行分析，同时从功能需求、性能需求及安全需求方面进行了深入探讨3）对无线网状网的变电站视频监控系统的总体架构进行了明确，设计了系统的功能模块，并就系统实现所需要的业务流程、数据库、安全性等方面展开全面设计4）在全面设计的基础上，对系统进行实现，主要包括对系统无线网状网的配置、视频采集与控制模块的实现以及监控部署模块的实现，并针对完成的系统展开测试，测试结果能够满足变电站视频监控的需求。关键词：视频监控；无线网状网；数据库；变电站ABSTRACTRecent years, video surveillance because of its intuitive, conven

5、ient, fast, in all walks of life are widely used, especially in residential security, financial scene, traffic control and national defense security, has become the main areas of infiltration by video surveillance . Substation as one of the important hub in the grid system, the use of video surveill

6、ance to strengthen the security of the substation premises and equipment. Moreover, with the continuous development of Internet technology, computer network-based video surveillance to become one of monitoring the most common and most advanced application monitoring in most of the substation operati

7、on is automated. However, monitoring of the current monitoring of the substation premises and large equipment is lacking, this video monitor or traditional wired local area network based on the basis of, this approach requires complex wiring, and careful deployment to complete the wired LAN limitati

8、ons restrict the development of the substation video surveillance, showing the scope of monitoring, low transmission performance, poor mobility shortcomings, simply can not meet the increasingly severe power security situation. Substation video surveillance of the premises, there is an urgent need t

9、o be refined to achieve a timely, flexible and convenient monitoring of the characteristics of successful completion of the protection of the monitoring task.The main work of this paper is to study, design and implement a video surveillance system based on wireless mesh networks, the main contents i

10、nclude:1) The basic theory of wireless mesh networks have been studied, including concept, composition and basic structure of the wireless mesh network, as well as wireless mesh network technology and superiority.2) the realization of the feasibility analysis and demand analysis based on wireless me

11、sh substation video surveillance system, respectively, from the technical, operational, economic and security terms of feasibility analysis, from both the functional requirements, performance requirements and security needs in-depth discussions3) the overall architecture of the wireless mesh substat

12、ion video surveillance system were clear, the design of the system functional modules, and systems to achieve the required business processes, database, security and other aspects of comprehensive design4) on the basis of a comprehensive design, system implementation, including configuration of the

13、wireless mesh network, video capture and control modules and monitor deployment of the module to achieve, and to complete the system to expand the test, the test results can meet the needs of the substation video surveillance.Keywords: video surveillance; wireless mesh network; database; substation目

14、 录摘 要3ABSTRACT4目 录61 引 言71.1研究背景与意义71.2 国内外发展现状81.2.1 国外发展现状81.2.2 国内发展现状91.3 论文的组织结构111.4 本章小结112 相关理论122.1 无线网状网基本理论122.1.1 无线网状网的概念122.1.2 无线网状网的组成与基本结构132.2 无线网状网关键技术152.2.1 无线网状网路由器传输技术152.2.2 媒体访问控制接入技术162.2.3 无线IP接入点的路由技术172.3 无线网状网的优越性182.4 VC+ 6.0基础182.5 MSSQL Server 数据库引擎技术192.5.1 MSSQL Se

15、rver数据库引擎技术特点202.5.2 MSSQL Server数据库安全技术202.6 本章小结213 变电站视频监控系统的需求分析223.1性能需求223.2 功能需求233.2.1 功能模块组成233.2.2 系统功能用例图253.2.3 系统所需开发环境274 变电站视频监控系统的设计284.1系统总体设计284.1.1 系统设计原则284.1.2 系统架构294.2系统详细设计304.2.1 系统业务流程设计304.2.2 系统数据库设计334.2.3 系统安全性设计364.3 所需环境设计374.3.1 硬件环境374.3.2 软件环境384.4 本章小结395 变电站视频监控系

16、统的实现405.1 无线网状网配置405.2 监控部署模块的实现415.3 视频采集传输及监控模块的实现425.3.1 视频采集及监控的基本过程435.3.2视频传输过程的特殊技术445.3.3 多路监控的实现455.4 移动监控功能的实现475.5 视频主机性能监控功能的实现495.6 本章小结516 系统测试526.1 测试环境的建立526.2 测试过程526.2.1 功能测试526.2.2 兼容测试546.2.3 数据库安全测试546.3 本章小结557 结论与展望567.1 结论567.2 展望56参考文献58致 谢601 引 言1.1 研究背景与意义随着全球电力技术的不断发展，再加上

17、计算机网络的持续进步，以及由电力生产所带来的全球环境问题，使得人们对于电力生产的要求日趋严格，传统的电力生产及管理模式已经难以满足这些发展要求。为此，很多专家学者提出发展智能电网的发展模式，以实现传统电网的升级换代。在智能电网中，实现电网运行的自动化管理与控制是智能化的重要前提，变电站作为电网系统中的枢纽环节，针对它的自动化控制和监控就显得尤为重要了。如今，变电站的无人值守运行管理已经成为智能化变电站实现的主要目标之一，在无人值守的情况下，对变电站所属区域内的环境及设备安全的保护就显得非常重要了。鉴于此，本课题便是在当前变电站依托电力通信网实现对主要设备运行数据及状态监控的基础上，借助无线网状

18、网对变电站整体环境实现远程实时视频监控、远程故障及主要意外情况警报的发现与处理，从而提供变电站在大环境中的安全性与可靠性，进一步提升变电站可视化监控的水平，使变电站的宏观管理更加精细化。无线网状网，即WMN（Wireless Mesh Network的简称），这是一种在传统无线网络基础上发展而来的一种新的无线网络技术，是一种多跳网络，可以将无线网络中任何无线设备或节点都能够平等的充当网络路由器或AP，同时任何节点都可兼顾接收与发送的任务，节点之间的通信是对等的。无线网状网具有快速、智能、及时的特点，避免了传统无线网络的一些缺陷。使用无线网状网在变电站内实现视频监控，能够非常有效地保证变电站区域

19、环境与设备的安全性。本课题的研究具有以下重要意义：一是将无线网状网络应用在变电站场所与设备的监控系统中，这对电力系统的其它行业信息化建设能够起到显著的借鉴作用，整个电力行业可以此为突破口进行横向扩展，充分利用无线网状网络的优势，提升电力系统运行的效率与水平；二是基于无线网状网的变电站视频监控系统的开发，将会完美地与传统监控的有效方法进行结合，这对于不断提高变电站工作的现代化水平，不断改进监控形式、规范管理行为，最大限度减少对电网正常运行的影响，实现最佳的变电站监控效果具有非常重要的现实意义。三是本课题对于无线网状网在变电站管理工作中的应用，将进一步扩充无线网状网在社会各领域应用的范围，能够填充

20、该网络在电力行业应用的部分理论空白。1.2 国内外发展现状1.2.1 国外发展现状有关变电站监控的研究已经有几十年的历史，它随着监控技术的不断进步而获得了持续发展。在国外，对于变电站监控的研究和应用开始于上世纪60年代，并取得快速的发展，应用初期，国外一些发达国家主要将计算机应用于变电站复杂数据的计算，如在1968年时美国在变电站用于计算的计算机达到100多台，日本到1970年时也有10几台计算机应用在变电站的管理中。严格地讲，早期的变电站监控并非真正意义上的监控，应用的计算机不能准确地了解并监视各个变电站以及线路的状态，当然也无法实现对一些主要部件的直接控制，整个变电站的一、二次设备的运行情

21、况、各主要线路的电流、电压等都无法及时掌握，所谓的监控只是在计算机数据计算的基础上通过电话进行联系与沟通。随着计算机技术的不断发展，变电站监控技术也渐渐成熟了起来，在欧洲一些国家率先出现了以远动技术为代表的监控方式，通过在各变电站中安装远动装置，采集变电站内的主要数据，如电压、电流及功率等，然后通过电缆将这些数据传输到调度中心的计算机上，那么调度中心便可以通过这些数据了解到站内运行的实际情况，从而有效地对全变电站的运行状态进行实时的监控，调度员还可以在调度中心直接对某些开关进行投入和切除的操作。进入新世纪以来，计算机及网络技术发展更加成熟，应用于发电厂和变电所监控的技术也更加先进，有关变电站的

22、监控系统在国外变电站中的应用基本普及。在美国，2003年，时任总统布什提出了“电网 2030 规划”，指出要建设现代化电力系统，以确保经济安全，同时促进电力系统自身的安全运行，这个规划的实质性内容主要有：为所有用户提供高度安全、可靠、数字化的供电服务，并在全美范围的变电站中建立智能化监测与控制系统，将无人值守变电站推广到所有的电网系统中。除此之外，在其它一些发达国家，几乎所有的变电站都已经开始了自动化监控方面的软硬件建设，如ABB、西门子等，已开发了很多种的有关变电站监控的一次设备和二次设备，并得到成功的应用。在IEC 61850标准的制定过程中，进行了各厂家设备间的互操作试验并在示范变电站得

23、到应用。之后，符合IEC 61850要求的可用于远程监控的智能断路器，带数字接口的光CT、PT等也陆续出现，进一步带动了变电站监控的发展。2005年，ABB和SIEMENS在美国，进行了变电站采样值传输互操作试验，以及变电站一二次设备的视频监控实验，并将互感设备与视频触摸充分结合，实现了跳闸和采样值互操作性试验，试验都很成功。1.2.2 国内发展现状我国的电力行业应用计算机监控开始于上世纪70年代中期，在1975年上海南市电厂12MW燃油机组实现了闭环的直接数字控制试验，同年对北京高井电厂100MW燃煤机组也进行了同样的试验，为我国发电厂变电所实现计算机监控奠定了良好的基础。到目前为止，我国新

24、建的大型发电厂变电所都装设了计算机监控系统，并已对部分老厂、站进行了改造，基本实现了计算机监视功能，计算机控制功能在一些发电厂变电所中也已开始应用。2009年，随着国家电网公司“坚强智能电网”的提出，我国对智能化电网的应用进入了实质性阶段，我国的智能电网在“十一五”就已经起步，如今已经作为国家“十二五”期间的重点工作在大力推广与实施，随之而来的整个电网系统的智能化运行也被提上了日程，有关变电站监控的研究也朝着自动化、智能化的方向发展。2009年，国内学者张靖阳等人综合国外有关变电站监控经验的基础上，对变电站智能监控系统的建设进行了初探，指出智能变电站分为设备层、系统层，设备层主要由高压设备、智

25、能组件和智能设备构成，实现IEC 61850中所提及的变电站测量、控制、保护、检测、计量等过程层和间隔层的功能；系统层相当于变电站的站控层，实现信息共享、设备状态可视化、智能告警、分析决策等高级智能应用，包含智能变电站系统级的先进功能。2009年7月，我国金华500千伏芝堰数字化变电站正式投入运行，成为了当时国内智能化技术应用程度最深、实施范围最广、保护数字化程度最高的500千伏变电站。该站诸多技术为国内首次应用，如首次采用智能终端并就地安装以大大节省控制及信号电缆，首次在全站500千伏、220千伏继电保护上采用GOOSE技术传输保护信号；首次实现了全国以无线网为基础的数据传输及整站监控。 2

26、010年12月，国内率先实现物联网技术与高压强电控制技术全面融合的国家电网首座220千伏新建智能变电站无锡西泾变电站竣工投运，“无人值守”智能变电站正式步入实用阶段。据称耗资2亿元打造的无锡智能变电站备受媒体关注，无锡供电公司在新闻发布会上宣称，西泾变电站利用物联网技术，建立传感测控网络，布设了水浸、烟感、温湿感等传感器385个，配置了55个高清摄像头和2台红外热成像仪及声光报警等设施，将传统意义上的变电设备“活化”，实现自我感知、判别和决策，从而实现变电站的自动控制。随着智能化应用的不断深入，几年来，在我国，一系列新技术新设备得到了创新尝试，如220千伏堰万线采用了国际最先进的光学电子式互感

27、器，取代了原有的电磁式互感器，从根本上解决了电磁式互感器在电流、电压信号传输和处理过程中所产生的附加误差；主变实现了变压器油色谱、特高频局放、铁心电流等在线监测，35千伏智能混合式HGIS开关投入使用；三个试点间隔应用了智能组件，将原先小室内保护测控设备集中到户外，实现了保护测控就地安装；试点间隔断路器在线监测装置投运，开关分合闸动作电流、时间、速度及SF6微水、温度、湿度等参数实现了在线监测；低功耗电池供电的氧化锌避雷器远程在线监测装置投入运用。综上所述，目前在变电站自动控制和监测领域中，无论国内还是国外的技术及应用已经非常先进。智能化电气设备的发展，特别是智能开关，光电式互感器等电机一体化

28、的出现，让变电所智能化进入了新的发展阶段。但是，国内外的监控大多数是鉴于系统设备运行状态的控制，对于变电站场所及环境监控，以及主要设备的意外状况报警还有所欠缺，在这种条件下，如何充分利用智能化实现快捷、及时的变电站视频监控正成为最为热门的探讨课题。1.3 论文的组织结构本课题主要针对基于无线网状网的变电站视频监控系统的设计与实现进行研究，研究的主要内容包含以下六大部分：第一章 绪论。首先在介绍课题选题背景及意义的基础上，进行国内外研究及发展状况，之后提出本文研究的主要内容和研究方法。第二章 相关理论。重点针对无线网状网的基础理论及设计变电站视频监控系统所用到的关键技术进行阐述，主要包括无线网状

29、网的概念、结构及特点等，为后文进一步开发奠定基础。第三章 变电站视频监控系统的需求分析。针对变电站视频监控的的实际情况，进行系统开发的需求调研，在此基础上提出系统的可行性分析及具体需求，第四章 变电站视频监控系统的设计与实现。针对系统所具有的基本需求，对系统进行总体设计与详细设计，并分析这些需求的具体模块实现的过程和思路，并就一些关键技术进行着重分析。第五章 系统测试。在系统开发完成后，从业务需求的角度对该系统多方面的功能与性能进行测试，保证系统的可用性。第六章 结论与展望。对全文进行总结，指出文中的不足，并对下一步研究提出展望。1.4 本章小结 本章首先提出了课题选题的背景及意义，并对国内外

30、变电站自动化及监控的发展现状进行了研究，在此基础上提出本文的组织结构2 相关理论2.1 无线网状网基本理论2.1.1 无线网状网的概念无线网状网，即WMN（Wireless Mesh Network的简称），也常常被称为“无线网状网络”、“无线蜂窝网格网络”或“多跳网络”，这是一种在传统无线网络基础上发展而来的一种新的无线网络技术。众所周知，传统的无线网络在组建局域网之后，客户端要实现与互联网的连接，必须首先通过预先设定的访问链路在访问固定的AP设备，然后才能进一步接入互联网，这种通过唯一的链路访问唯一的AP的无线网络结构被称为单跳网络。那么很显然，作为多跳网络的无线网状网网，可以将无线网络中

31、任何无线设备或节点都能够平等的充当网络路由器或AP，同时任何节点都可兼顾接收与发送的任务，节点之间的通信是对等的。在上述网络结构模式下，若在一个足够庞大的无线局域网络中，某一节点在传送数据时发现其最近的AP设备数据链路不畅通，则该节点会自动选择并路由到数据通信量较小的AP设备后进行数据传送，当然如果第二个选择AP设备依然繁忙，则继续路由下一个设备，直到数据安全送出，这便是多跳网络的模式。多跳网络的模式解决了传统单跳无线网络中可伸缩性差等一系列问题。总而言之，无线网状网是一种比传统无线网络更先进的网络技术，它充分将传统无线局域网和Ad hoc网融合在一起，支持多对多的数据传输模式，能够实现自动组

32、网、自我管理与修复、多跳控制等自动化的网络管理模式，具有大范围、高容量的特点，体现了一种新的网络架构思想。如果将无线网状网的思想放大到整个互联网中，实际上互联网也是基于这种无线网状网思想的，只不过它不完全是纯无线的结构，在互联网中的数据传输也是通过多次路由的方式，选择效率最优的路径进行的。2.1.2 无线网状网的组成与基本结构2.1.2.1.无线网状网网的组成一般来说，无线网状网的组成主要包含以下两个部分：客户端与路由器。客户端又分为普通客户端与节点客户端，客户端的种类很多，包括个人PC、便携式笔记本、掌中PDA、智能手机、RFID射频识别器和无线传感器。在这些客户端中，有些是充当普通客户端的

33、功能，这类客户端在整个无线网状网络中只进行数据的发送，不具有节点转发的功能；而另一些客户端则是节点客户端，它们除了进行自身数据发送之外，还具有对其它数据的接收与转发功能，也就是具有无线路由的功能。路由器是无线网状网络中必不可少的重要组成部分，它一般由专用的硬件配合固定的嵌入式操作系统来充当，在特殊的情况下，也可以使用普通的PC机来充当。无线网状网中的路由器主要实现的功能是为那些客户端组建成骨干网络，尽管一些客户端能够暂时充当无线路由器的角色，但无论从硬件还是软件方面来讲，都无法和专业的无线路由器相比，这些暂时性的角色都不具备网桥与网关的功能。在整个网络中，一部分Mesh路由器同时具有路由和网关

34、的功能，具有网关功能的这些无线路由器一般处于网络边缘，有些无线路由器还能够支持无线组网。2.1.2.2 无线网状网网的基本结构同传统的无线网络一样，无线网状网网也具有以下几种结构，包括平面结构、分层结构和混合结构。具有平面结构的无线网状网，其节点中只有能够实现路由的终端用户设备，这些终端用户通过搭建传统的ad hoc网络结构，实现节点设备的便捷移动以及整体拓扑结构的动态变化，平面结构有助于无线网状网在无法利用当前基础设施的环境中实现基本的通信。具有分层结构的无线网状网，为常用的组网结构之一，其主要层次包括回传层与接入层。其中接入层主要是由普通的客户端组成，这些客户端只具有自身数据传送的功能，不

35、能路由，因此，这类普通客户端需要借助路由器与上层的网络实现连接，也必须通过路由器才可能实现与网络中的网关形成数据链路。分层结构能够较为方便的兼容大部分的路由设备，从而在一定程度上提升无线网状网的安全性和稳定性，但这种分层结构具有明显的特点便是任意两个终端之间无法实现方便的通信。具有混合结构的无线网状网，为最常用的组网结构，这种结构模式下的客户端都具有了路由与数据转发的功能，这使其能够和ad-hoc网络进行直接通信，处于混合结构中的节点设备不但能够完成与上层网的接入，而且还能够实现和本层网络的节点通信。混合结构是当前无线网状网组网最为常用的方式之一，下图2-1显示了这种网络的结构。图2.1 无线

36、网状网网的混合结构2.2 无线网状网关键技术前文所述，无线网状网网主要是在传统无线接入方式的基础上增加了无线网状网路由器，各路由器之间通过无线的方式通信，由此也产生了新的层次路由器层，这也使得无线网状网具有与传统的无线网络不同的关键技术，这些技术几乎都和路由器层有一定的联系。2.2.1 无线网状网路由器传输技术无线网状网路由器之间的传输是通过无线进行的，因此其传输技术也常常被叫做网络的物理层技术。所谓传输主要包含有三个方面，分别是无线网状网路由器和终端之间的无线传输模式、无线网状网路由器之间的传输模式以及无线网状网路由器与无线IP接入点之间的传输模式。无线网状网路由器与终端之间的无线传输一般以

37、终端所能支持的标准或技术完成的，形成以无线网状网路由器为基站的传输模式，二者之间的传输可以实现各类不同接口的接入，这是因为无线网状网能够充分支持不同标准的接入系统，使终端与无线网状网路由器之间的传输能够自适应。无线网状网路由器之间相互进行的无线传输以及无线网状网路由器与无线IP接入点之间的传输都需要预先进行定义，从根本上讲，这两种传输技术和终端用户没有直接的关系，它们可以选择采取现有的标准或技术。但是在这两种传输模式中，无线网状网路由器都需要避免相互之间的干扰，而且要能够进行多重路由选择。不论是上述三种传输模式中的哪一种，都需要基本的传输技术作为支撑，在无线网状网中传输的基本技术包括有智能天线

38、技术、调制编码技术和功率控制技术。智能天线技术应用在无线网状网网中，首先必须是定向的，即天线发出的信号必须集中在固定范围的方向上而形成波束。实际上智能天线的这种定向方式在移动的3G中已经广泛应用，它是基于多输入多输出模式的一种定向技术，将其用于无线网状网路由器中的基本原理如下：通过采用相位受控的N个天线振子进行组合，可使其形成N个方向完全不同的低功率定向发射，最终实现在范围内的接收点的信号最强，同时对于其它相邻的无线网状网路由器的影响却很小，通过多个路由器，完成对范围网络的全面覆盖。调制编码技术是在一定的控制方式下实现无线传输编码的首要选择，由于无线网状网路由器的位置相对固定，信号也相对稳定，

39、因此在调制编码过程中可以采取信道估计补偿技术来实现，最终达到高效数据通信的目的，在可控制的调制编码技术中，常用的有Turbo编解码技术、OFDM技术。 功率控制技术是针对发射信号的功率进行控制的技术，该技术与无线网状网的拓扑结构联系比较紧密，前文所述的无线网状网能够在一定范围能实现全面覆盖，而且是密集型的低功率覆盖，那么，为了避免无线网状网路由器之间由于信号问题而产生相互影响，对发射信号功率的控制就非常重要了，如果发射信号功率太小，则网络无法实现全覆盖，但如果过大，全覆盖的重叠范围又太多，只有实现全面覆盖且重叠范围不多才是最佳的发射信号功率控制要求。这种功率控制技术还需要充分考虑数据传输的质量

40、及时间延迟等问题。2.2.2 媒体访问控制接入技术实际上，媒体访问控制接入技术在传统的无线网络中就存在，无线网状网环境中的媒体访问控制接入技术也同样生效，常用的有频分多址(FDMA)技术、时分多址(TDMA)技术、码分多址(CDMA)技术。在无线网状网中经常将这些技术进行部分综合使用，从而实现多信道的媒体访问控制接入技术，而且，因为无线网状网路由器的定向技术，在媒体访问控制接入过程中还可实现空分多址(SDMA)技术，尽量实现各信道的独立，这是无线网状网具有的一大优势。一般地，无线网状网的接入层设计和传统无线网络的接入层设计是相同的，都与接入点有直接的关系，不过鉴于无线网状网的多跳特性，在设计接

41、入层的时候，需要考虑对无线网状网路由就近优先的原则，而且由于无线网状网能够对网络进行自行组织，其路由连接数和终端数量会不断发生变化，这些变化可因环境改变、位置改变而改变，所以每次接入的过程，都是不确定的，可能需要经过多次跳转才能接力，那么，如果在接力的过程中，每次都能选择最近的无线网状网路由器，无疑会节省最终接入的时间，所以就近原则就显得十分重要了，这一点与传统无线网络有所区别。2.2.3 无线IP接入点的路由技术无线IP接入点的路由技术与协议是实现用户终端借助无线网状网路由器接入因特网的关键技术，对无线IP接入点的路由协议进行实现需要遵循以下基本原则，即跳数尽可能地少，延时尽可能地短，速度尽

42、可能地快，差错尽可能的小以及路由尽可能地稳。这使得无线IP接入点路由协议的设计不能只考虑上述某些有利因素进行，如不能仅靠跳数少进行路由的选择，而必须全面综合地考虑上述五大指标，选择综合性能最好的路由进行选择；同时所设计的路由协议必须能够提供较好的容错能力与安全支持，当通信链路出现问题时，能够快速寻找新的链路代替其完成通信；此外，所设计的路由协议要能够实现对系统资源的充分利用，并实现对路由器和终端的良好支持。无线IP接入点的路由协议设计可借鉴ad hoc网络的设计方式，常用的路由协议包括动态源协议、目的序列距离矢量协议、临时按序算法以及按需距离矢量协议等。其中动态源协议属于自组织路由协议，它能够

43、依靠自身的缓存实现对路由的自行创建，这种创建是基于网络拓扑信息的。在一般的无线网状网中，进行路由选择时可能包括多种方式，但网络中的无线网状网路由器是相对静止的，不存在功能消耗，如果此时不存在网络结构的改变，则能够已经存在的ad hoc路由协议实行跨层次设计，从而产生较为简单的多层路由协议。在无线IP接入点的路由协议设计中还需要重点考虑接入的公平性问题，这是为了实现各终端对网络接入的几率基本是均等的，从这方面来讲，实现接入公平性的最好接入方式是并行接入方式，也就是允许无线网状网路由器各自按照自己的终端数量，实现与因特网的最快连接。与此相对的串行接入方式，会产生在路由器能力相同的基础上速度无法实现

44、公平的问题。2.3 无线网状网的优越性与传统无线网络相比，无线网状网具有以下几方面的优越性：一是无线网状网极易完成部署。如果只是设置一定范围的无线网状网的话，只需要将几个节点设备进行安装即可，设备的安装仅需要接通电源就行，这使得使用者能够很轻易地对节点设备进行增加，从而扩大无线网状网的覆盖范围。这种极易部署的特点正是无线网状网设计的初衷之一：降低设置的成本与减少安装的时间。 二是无线网状网能够实现无视距传输。在传统无线网络中，使用者必须能够直接接收到AP的信号才能完成数据传输，这一点在无线网状网中得以改善，无论在什么样的应用场景中，能够直接与发射点产生视距的终端总是先接收到通信信号，而那些无法

45、与发射点产生视距的终端则需要通过直接视距用户进行信号的转发来完成网络的接入。在这样的情况下，只要有任意的直接视距用户存在，就实现了对无线网状网的大范围传递，扩大了网络的覆盖范围。 三是无线网状网具有较强的健壮性。网络的健壮性通常是指网络在数据通信过程中发生故障后依然能够将数据完整传送的特点。在传统的互联网络中，想要增强网络的健壮性就必须通过增加一定的路由器数量来实现，也就是将各路由器之间互相成为备用路由器，当故障发生时能够用备用路由器代替完成数据传输。显然，无线网状网的多跳特点就具有这样的健壮性，它在数据传输的过程中不需要依赖单一的某个节点，而是在任何数据传输过程中都存在多条可选择路径，数据会

46、自动根据节点的路由状况选择最佳路由进行传输。四是无线网状网具有较高的带宽。我们知道，无线网络的重要特点之一就是距离AP越近，其信号越强，带宽越高，这是因为距离太长会产生更多的干扰，而无线网状网的多跳特点恰恰是能够保持数据传输过程中距离始终不会太长的一种方法，而且在无线网状网中，每个节点不但能够完成数据传输，还能实现路由器的功能，这就使得网络中节点越多，带宽就会越大。2.4 VC+ 6.0基础本文所研究的变电站视频监控系统使用VC+ 6.0为主要开发语言。Visual C+ 6.0简称VC+ 6.0是微软公司研发的一款基于C+面向对象语言的WIN32环境平台，同时也是一个集成化的编程软件，该软件

47、能够自动完成程序开发框架的建立，并具有强大的类库管理，以及便捷的代码设计与编写的界面；同时在接口方面，VC+ 6.0具有完美的数据库接口支持、WinSock网络接口支持以及3D控制接口支持。与其它一些开发环境相比，VC+ 6.0开发环境不但具有远程调试、单步调试的功能，而且有良好的自动编译及高级差错功能，并允许开发者在程序调试期间就能完成代码的重新修改与编译，这些显著的特点使得VC+ 6.0在开发一些大型程序时能够节约编译时间，并利用头文件的优点减少程序代码的编写。VC+ 6.0在开发应用程序时常用的模式有两种，一是WIN API模式，二是MFC模式，实际上MFC是对WIN API模式的二次封

48、装，因此在实际的开发过程中，一般采取比WIN API更为高效的MFC方式。基于MFC模式下的应用程序，其主要特点便是简洁，这是因为MFC框架已经基本决定了应用程序的框架，而且由MFC为各种接口标准提供了具体的方法，在开发程序时只需要根据已经定义的接口将特定的功能实现代码写入到框架中即可。MFC实际上包含有两大部分，一是常规的C+类库，这也是MFC类库中的主要部分，构成了MFC的基本框架；二是预定义宏、全局变量与函数，这是MFC的辅助部分，构成了MFC模式开发时的重要组成。如果将MFC进行功能性划分，则根据类的功能不同，可分为基类、结构类、对话框及控件类、显示或打印类、数据类型和集合类、线程和同

49、步类、网络和Internet类、OLE类、ActiveX控件类、调试和异常类。其中，基类包括有根类、CObject类、命令目标类及窗口类；结构类包括有文档模板类、视图类、菜单和控件栏类等；对话框和控件类包括有通用对话框类、网页对话框类、普通控件类、通用控件类等；显示和打印类包括绘图类、绘图工具类、MFC打印机制类；数据类型和集合类包括有数组类、链表类、映射类等；线程和同步类包括同步类、线程类；文件和数据库类包括文件类、OLEDB和ODBC数据库类；网络和Internet类包括有Sockets类、WinInet类等；OLE类包括有容器程序类、服务器程序类、OLE自动化类等；ActiveX控件类包

50、括有ActiveX控件的核心类及其它类；调试和异常类包括调试支持类和异常类。2.5 MSSQL Server 数据库引擎技术MSSQL SERVER作为著名的关系型数据库，是本课题在研究过程中的数据库引擎选择，之所以选择MSSQL SERVER数据库作为本次研究的后台支撑工具，根本原因有两点：一是公路路网系统本身数据库将非常庞大，各数据表之间具有错综复杂的关系，需要有良好数据支撑能力的大型数据库来支持，MSSQL SERVER 就具有这样的能力；二是一些外部相关系统使用的是MSSQL SERVER数据库，因此本课题选择MSSQL SERVER数据库能够更好地实现与这些系统在数据库结构方面的兼容

51、，方便引用。除此之外，MSSQL SERVER数据库本身具有一系列的特点也是本课题选择的原因。2.5.1 MSSQL Server数据库引擎技术特点MSSQL Server是Microsoft开发的关系型数据库引擎，无论对B/S结构的网站还是C/S结构的系统，它都是非常稳定的数据存储系统。MSSQL Server 具有以下特点：一是安全性：MSSQL Server作为一种关系数据库引擎，管理数据并将其存储在关系型表中，它具有较高的安全性，利用自身的锁功能可确保数据的可靠性。 二是灵活性：MSSQL Server支持分布式数据库结构，在同一个网络中可以存在多个MSSQL Server 服务，用户

52、也可以将逻辑上是一个整体的数据库分别存放在不同的MSSQL Server服务器上。三是集成性：MSSQL Server作为Microsoft旗下的一款产品，自然与Windows系列操作系统完全集成，并且能与Windows系统集成安全策略，使用同一个用户名和口令登录，使得数据运行非常稳定。四是线程性：MSSQL Server支持多线程工作，它所拥有的线程池允许有1024个线程同时工作，可实现连接速度和访问速度的大幅度提升。2.5.2 MSSQL Server数据库安全技术相对来说，MSSQL Server是一种安全级别较高的数据库引擎系统，它的安全级别可以划分四个等级，如图 2-2 所示。服务器

53、数据库用户客户机数据库对象数据库对象访问权数据库访问权限验证SQL server操作系统安全 图2-4 MSSQL Server的安全体系结构首先是操作系统的安全性，SQL Server集成了同属MicroSoft公司的 Windows NT 网络安全性的机制，使得操作系统的安全性地位得到提高；其次是数据库的登录安全性，SQL Server 的服务器级安全性是建立在控制服务器登录账号和密码的基础上；用户只有登录成功，才能获得 SQL Server 的访问权；再次是数据库的使用安全性，用户通过了 SQL Server 服务器的安全性检验后，权限不同会使得数据库入口不同；最后是数据库对象的使用安全

54、性，在创建数据库对象时，SQL Server 可对权限进行管理，用户必须在自己的权限范围内进行操作。2.6 本章小结 本章重点对开发基于无线网状网的变电站视频监控系统所需要的基础理论和技术进行阐述，主要包括有无线网状网的概念、特点、关键技术以及其比传统无线网优越的地方，同时对本系统所使用的开发语言VC+ 6.0以及SQL SERVER 2000数据库引擎进行了介绍。3 变电站视频监控系统的需求分析鉴于变电站在整个电网系统中的特殊重要性，以及当前在变电站区域环境及重要设备管理过程中面临的主要威胁，从主动防御的角度来看，变电站视频监控系统的建设很有必要，本章就对基于无线网状网的变电站视频监控系统进

55、行分析与设计，旨在建设一套较为完善的，能够服务于变电站区域及主要设备的监控系统。本章主要完成对该监控系统的分析和设计，分析包含可行性分析、需求分析及性能分析；为了给变电站区域安全及防护的相关管理部门提供综合的监控管理信息，打造一个安全、可靠、稳定的变电站视频监控系统，本系统首先要在保证使用者能够灵活使用的前提下，远程实现对变电站现场的管理以及具体业务的执行部署，保证能够在任何时候都能够做到及时、准确的判断与调度，确保监控工作的万无一失。要达到上述目标，在本监控系统设计的过程中，必须充分考虑到系统所要满足的性能需求和功能需求。3.1性能需求在开发本系统之前，按照系统的既定目标，需要对以下性能指标

56、予以明确，主要包括：一是系统响应时间：系统响应时间是指有关管理人员在使用客户端访问本系统之时，操作者向数据库服务器提交一个请求到收到响应之间的间隔时间。这个时间很大程度上决定着监控系统是否能够长时间的经受住考验，一般来说，系统请求响应时间超过15秒，大部分使用者会失去耐心，因此，在本系统中，需满足系统响应时间在15秒之内。二是请求成功率：请求成功率是指使用者在操作本系统时，系统能够正确处理请求的数量和接收到的所有请求数量的比值。请求成功率代表着系统实现后是否完整的问题，请求不成功的功能或模块，多数是由系统开发过程中的问题造成，这会对监控工作造成不必要的麻烦，因此，在本系统中，请求成功率要求达到

57、100%。三是系统吞吐量：系统吞吐量是指在单位时间内系统服务器成功处理的客户端请求的数量。这个指标决定着系统反馈的速度及能够支持的操作用户。在本系统中，要求系统在每秒钟内能够处理至少10个客户端请求，且相应时间不得大于15秒。四是系统易用性：系统易用性是指用户为学会本系统操作和运行控制所消耗的努力多少的属性，易用性指标的目的在于增加系统操作的简易性，让用户容易接受系统，也方便日常使用。本系统中，针对易用性的主要实现目标是：系统能力达标，操作步骤简单。五是系统稳定性：稳定性是保证变电站视频监控系统正常使用的重要性能需求之一，它主要是指系统在使用过程可能发生中断的几率大小，在本系统中，稳定性重点表现在监控端视频画面的传回不能中断、与数据库的连接不能中断以及对无线网状网