现代遥视技术在数字监控中的应用

现代遥视技术在数字监控中的应用

0可实现设备前遥调和全遥感控制随着自动站技术的发展，无人站运营模式已成为趋势。目前,许多变电站实现了“四遥”功能,即遥控、遥信、遥测及遥调,其主要依靠SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition,数据采集与监控系统)系统接收站内遥测量、遥信量,实现对设备的遥控和遥调。然而传统的“四遥”只能反映电流值、电压值以及设备变位信号,对一次设备的运行情况不具有直观性。变电站视频及环境远方监视技术已作为“第五遥”引入到变电站无人值守系统中,用以及时地监视设备的运行状态并进行有效控制。变电站视频及环境监控系统的引入能够实现对变电站内设备运行情况及周边环境的监视,能够监测电力设备发热程度,实现防盗、防火、防爆、防渍、防水气泄漏等目的,进一步提高变电站的安全运行水平。1视频及环境监控系统与调度scad系统未形成统一体变电站视频及环境监控系统随着无人值班变电站的发展,已经成为变电站自动化“遥控、遥调、遥信、遥测”的第五遥—“遥视”,通过对变电站视频及环境监控系统应用情况的调研,发现目前变电站视频及环境监控系统与调度SCADA系统未形成统一体。若调度运行人员要查看开关、刀闸位置或状态时,需要人工在遥视监控后台机进行切换,并调整摄像头直到理想位置,整个过程约10min,因此调度值班人员在操作中没有时间去用变电站视频及环境监控系统核对开关、刀闸位置。考虑到以上问题,目前调度值班人员在操作前后仍然需要安排变电站巡检人员到站检查设备确认操作的正确性。所以,在一定程度上放弃了变电站视频及环境监控系统的部分功能。如何实现变电站视频及环境监控系统与调度SCADA系统的联动,实现变电站真正意义上的无人值班,是文章需要解决的问题。2供电视频监控系统与scada系统的连接设计2.1遥视系统与scda系统联动设计文章的设计理念是:通过在变电站视频及环境监控系统与SCADA系统之间建立接口,根据SCADA厂家提供的规约解析SCADA系统转发的远动数据,然后利用这些数据完成预定的关联功能,从而实现变电站视频及环境监控系统对SCADA系统的联动。经过对调度员以及运行人员的调研,总结出变电站视频及环境监控系统实施后除具备基本功能外,还需增加如下功能:1)可以实现用户要求单路视频(例如:某刀闸附近的摄像机在该刀闸动作时对该刀闸进行录像)与SCADA联动的要求,并能准确定位和变焦。2)在做遥视系统与SCADA联动时,还可以实现多路视频(不限路数)响应一个SCADA动作信号的功能,这个功能可以解决因为某台设备状态变化造成其他设备关联动作或需要关注多个设备状态、多个表计读数的需求,为用户提供全面的数据和设备状态信息。3)针对联动的拓展应用,系统记录设备状态变化事件,保存到数据库中,可以以报表形式提供给用户,同时系统还可有把设备变化事件与视频文件关联,在以二维表的方式察看设备状态变化数据时可以随时打开与该事件对应的视频图像。遥视系统总体数据流结构如图1所示。图中具体实现图像监控系统与SCADA系统联动的设计思路,SCADA系统把从前端设备获得的信息码,按照规约形成码流,并把码流发送到遥视系统,遥视系统接收到码流后,系统根据码流特点自动实例化规约解析器,这样就可以针对不同的规约做出不同的解析。规约解析器根据联动设备状态库以及状态过滤器过滤出系统要动作的信息,并调用命令规则组件形成一组命令,把该组命令传给遥视报警响应模块,报警响应模块根据遥视系统中原设功能完成各种响应(调球机预置位、开始录像、弹出对应视频画面、调报警设备发出报警等)。2.2动态scda的通信联系联动考虑到调度计算机子系统中,有多台计算机来完成不同类型的功能,这些计算机都由局域网连接,其中SCADA系统是基础,其基本功能是四遥,可通过串口或者网络来传递SCADA实时数据。为了保证信息接收和安全,SCADA系统与遥视系统间可配置协议转换器,其结构如图2所示。该协议转换器起到安全和信息接收筛选等作用。数据流及网络结构如图3所示。在进行联动时,SCADA程序应负责把四遥事件通知遥视接收单元,接收单元按照预先定义的报文格式接收网络数据并解析四遥事件,进而联动摄像机动作。对于遥控,可在预遥控前,由SCADA自行将遥控点的开关、刀闸映射为一个遥信量。遥控操作时,视频接收单元将其作为一个遥信量来处理。遥视接收程序运行在协议转换器上,从SCADA接收来的信息必须经过解析才能由遥视系统识别。并且,如果该信息在SCADA发送程序中没有进行有效信息的筛选,到遥视接收端则要对SCADA信息进行筛选,即从众多SCADA信号中筛选出具备视频联动条件的信息。SCADA信息发送到遥视接收单元后,视频接收单元对预选设定报文格式解析,将其转换成遥视系统能够识别的信号,主要是从中获得对应变电站信息和被操作对象的位置信息。再由这两个信息来关联相应的视频处理器(RVU,RemoteVideoUnit)和RVU上的通道实现联动。通过配置,选出的可视部分的信息与摄像机位置、球机预置位相关联,以达到在调度操作时自动调出相应的视频的目的。筛选过程是通过手动配置来实现的。2.3核心软件对比文章设计的变电站视频及环境监控系统与调度SCADA联动的核心部分是图像监控软件数据流与数据的访问控制机制,下面对该核心软件的结构进行说明。2.3.1监控软件的运行监控软件采用分布式客户端/服务器(ClientServer)体系结构,并提供Web服务。客户端为操作员提供人机界面、服务器多在后台运行。图像监控系统软件包括:客户端软件、管理主机软件、数据采集及管理软件、流媒体软件、Web软件、自动校对软件、RVU软件和数据库。1)客户端软件。软件运行于工作站或办公电脑上,主要对视频流进行解码以及提供给用户的一套人性化操作界面。主要完成操作人员对监控局、变电站、摄像机、报警探头等的选择;并对摄像机进行拉近、推远、聚焦、转动等的操控;完成对各种数据包括图像数据的查询、存储等操作;为用户提供配置界面,进行各种设备的配置,包括站点配置、区域配置、摄像机及球机配置、告警探头配置、录像配置、联动配置、撤布防配置;另外还进行管理人员的权限分配,各硬件设备的端口配置等。客户端软件向管理主机发出操作请求,并接收流媒体转发的视频流。2)管理主机软件。运行于管理服务器主机上,完成对工作站传送的控制命令的转发,所有工作站上发出的命令先经过管理主机对其权限、级别等的判断后,再把控制命令转发到相应RVU设备,从设备上来的报警信息等也都通过管理主机转发到工作站上。3)数据采集及管理软件。软件运行于服务器上,主要提供数据采集服务,对下可连接多种数据采集设备,将采集来的数据进行处理加工,并对这些数据实时存储,以形成历史数据,供工作站上的历史曲线、报表使用。当工作站客户端有数据请求时,实现将这些数据转发到工作站。另外,该服务器还可以通过TCP或串口与其他的(不同厂家)采集系统通信,完成与不同系统间的数据交换。4)流媒体软件。运行于流媒体服务器主机上,主要完成对RVU设备的视频连接管理和视频流的控制。当工作站请求某个通道的视频流时,要通过流媒体服务器软件来完成。也就是说工作站不直接连接RVU,而是先由流媒体连接RVU,然后转发给工作站。当有多个工作站发出请求不同通道的视频时,流媒体可同时连接多个工作站和多个RVU,并将相应通道的视频转发到对应的工作站上,起到数字矩阵的作用。每个流媒体服务器可连接前端1~1000台RVU,并支持1~200个并发用户(默认50个)。5)Web软件。为Web用户提供服务,多在后台运行。6)自动校时软件。能够在设定的时间间隔上,自动对运行的工作站、RVU进行校时。7)RVU软件。RVU软件是支持RVU/DVRDVS的运行软件,并提供了相应的开发包和升级程序,便于其用户进行二次开发,常被称为SDK。8)数据库。运行在数据库服务器上,整个监控软件的数据都由数据库来管理,本监控软件采用SQLServer2000数据库。监控系统中所有配置参数信息,包括:RVU配置参数信息、用户信息、权限信息、报警信息以及联动信息等都存储在数据库中。工作站、管理主机、Web软件、自动校时软件和自动下载软件都需要连接数据库,并从数据库中获得RVU配置参数信息和用户权限信息。2.3.2接口的视频处理流程基于web客户端以及视频请求流程,如以下一步软件间的调用关系如图5所示。IVP4000软件模块是以IP网络为核心实现数据通信功能。总体上可以分为3类:服务器模块(如图中的流媒体服务器、管理主机服务器、Web服务器、数据库服务器等)、客户端模块(如图中的工作站客户端、Web客户端等)、RVU嵌入式软件模块(如图中的视频处理单元)。视频的请求流程:当工作站客户端、Web客户端请求视频时,该请求先要通过该用户所在区域的管理主机授权认证,然后将该请求转发到RVU,RVU收到命令后,便将用户请求的视频连接到特定的流媒体服务器,由流媒体服务器对视频流进行统一处理/转发,流媒体服务器再将视频以组播的方式转发到发出请求的客户端上。控制命令的请求流程:当客户端发起一个控制请求(云台镜头控制、远程开关灯等)时,同样先要经过管理主机的授权认证,如果认证通过管理主机会将该请求发送给RVU,RVU将请求命令转换为具体的解码设备识别的协议格式发送给解码器,然后由解码器驱动云台镜头、灯光控制器等设备实现控制。当工作站客户端、Web客户端请求视频时,其控制命令先要通过相应的管理主机处理再转发到RVU,RVU收到命令后,便将相应的视频连接到特定的流媒体服务器,由流媒体服务器对视频流进行统一处理,流媒体再将视频转发到发出请求的客户端上。2.3.3系统的数据传输访问控制功能由管理主机服务程序完成,主要对客户端发出的请求、控制命令进行判定、保存(即如日志)和转发。判定主要是判别客户端发来的请求或控制命令是否有权限,当2个用户同时控制一个设备时要判别它们的级别高低,权限不够的命令则不转发,这样使得客户端并不直接将命令发到站端的视频处理单元上,而是由管理主机统一转发,减少了客户端与视频处理单元的连接。对视频流请求,同样也不是直接由视频处理单元和客户端发生连接,而是统一由流媒体服务程序统一管理转发。从而节省了客户端与视频处理单元的连接,有效降低了占用带宽。系统数据流图如图6所示。从图中可以清楚地理解上面的控制机制。这种机制很适合组成规模很大的图像监控网络,而且流媒体可分成两级,省监控中心有一级流媒体来转发各地区供电局的流媒体发来的视频流。系统在总体上可分为监控中心和厂站两大部分,其中监控中心又可以根据实际的管理需要及网络资源情况进一步分成多级结构。监控中心由专用工作站、服务器组(含Web服务器、流媒体服务器、管理主机服务器等)组成。厂站系统由模拟图像监控模块、图像控制设备、站端联动主机、视频处理单元组成。下面详细说明每一种数据流的流向。1)音视频流:在站端,首先由站端模拟音视频采集设备提供未经压缩的音视频数据给RVU(如图6中(1)所示)。RVU再将接收到的模拟音视频数据进行压缩编码,转换为适用于在以太网上传输的压缩后的数字音视频数据,提供给发送请求的流媒体服务器进行转发(如6图中的(2)所示)。在流媒体转发之后音视频数据有2个流向,一是流向Web服务器以响应由Web客户端请求的监听监看请求(如图6中所示),然后由Web服务器将音视频数据转发给各个通过IE浏览监听的Web客户端用户(如图6中(4)所示);二是直接流向工作站客户端来响应由值班员、巡检员请求的监听监看请求(如图6中所示)。在此过程中,默认情况下音视频数据流是单向的,如果启用了站端对讲功能,那么数据流中还包含了双向的音频数据流。2)控制命令包括以下类型:云台镜头控制及报警、数据检索存储、图像联动命令。这些控制命令全部基于TCP/IP传输。3)控制命令:控制命令的发起有2种类型的用户,即Web客户端用户和工作站用户。如果是Web客户端用户发起控制命令,首先由Web服务器接收控制请求并转发给管理主机服务器认证;而工作站用户所发起的控制命令会直接发送给管理主机。另外,工作站、管理主机及RVU还会与数据库服务器产生数据检索及存储命令的双向数据通信,它们之间的数据通信基于ODBC(OpenDatabaseConnectinity,开放数据库互联)标准(以上请参考图6中(1))。然后管理主机将授权的请求发送给RVU(如图6中(2)所示),RVU再将控制命令进行转换发送给连接在其串口上的图像控制设备(如图6中(3)所示),控制设备再将控制协议命令发送给模拟前端(如图6中(4)所示)。此过程的数