电气化铁路供电视频监控系统联动浅谈.pdf

・四电工程・电气化铁路供电视频监控系统联动浅谈刘克程（神华准池铁路有限责任公司山西朔州０３６００２）摘要早期的综合自动化系统、调度系统及视频监控系统是相对独立的，在实际生产中需要现场工作人员对电力系统运行状况及时观察、汇报反映，经营成本高，人为失误较多。在科学技术进步，自动化生产水平全面提升的背景下，电力行业及电气化铁路供电专业提出集约化管理，推行无人或少人值守，从而达到减少经营成本，控制人为失误等目的。在此需求下，视频监控系统联动技术应用而生，这一技术的开发和使用，有效解决了操控人员无法及时了解现场环境的缺陷，使变电所现场情况能够第一时间从视频监控系统中反映，也使电力行业及电气化铁路供电专业的集约化管理成为可能：关键词视频监控系统综合自动化系统调度系统系统联动中图分类号Ｕ２２文献标识码Ａ文章编号———１００９４５３９（２０１３）增２０１４２０５１引言２视频监控系统联动简介随着先进科学技术的发展，越来越多的先进技术应用到电力行业及电气化铁路供电专业中，综合自动化技术的成熟应用，计算机通信技术的日臻完——“”善，使得以遥测、遥信、遥控、遥调四遥技术为中心的调度系统提高到一个新的水平。在这样的技术水平背景之下，为了提高生产效率，减少人为操作失误，提升设备运行可靠性，电力行业及电气化铁路供电专业逐渐向集约化管理、少人或无人值守运营模式发展。电气化铁路供电变配电所及电力调度的构成及职能基本类似电力行业，综合自动化系统、调度系统和视频监控系统的应用有同无异。综合自动化系统及调度系统是集约化的基础，其技术及应用已成形，但调度系统无法了解现场环境情况，在实际应用中仍需现场工作人员及时汇报的配合，视频监控系统联动技术的开发和使用，有效解决了这一缺陷。首先，视频监控系统与综合自动化系统的联动，使得变电所现场情况能够第一时间从视频监控系统中反应；其次，视频监控系统与调度系统的联动，解决了需要现场工作人员反映情况的问题。视频监控系统作为辅助工具的应用还在进步，每一步都将促进社会经济发展。——收稿日期：２０１３０８１０１４２铁道建篱技术２．１视频监控系统初期应用初期的综合自动化系统和视频监控系统、调度系统和视频监控系统都是相对独立的（见图１），视“”频监控系统在调度发挥遥视作用，但在缺乏四遥系统的配合下，往往处于被动工作状态，当变电站内出现设备故障、开关变位时往往不能第一时间反馈现场信息，需要靠工作人员操作来观察变电所设备状况，这就极有可能耽误及时处理的时机。‘玷黧。。睡黑；置站十０ｌｔ奔Ｓ工作站●■■■■■■●—＿！曰零ｉ峥寺幔务器Ｔ－－ｆ｝坫｛●■●——■—■Ｉ—Ｊ覃ｉ托始采壤控＃谴鲁ｆ，ＱｏＩ摄ｆｔ札控州基咎辱嚣Ｉ…品国零‘等嚣卫酵戋耳ｆ：工Ｉ站■■■■■—■■——●■零．一ｉ件站近：再ｉ聂置●————■－通情枝理篡玉■■■■锥扩蕞ｔ计量冀ｔ图１视频监控系统、调度系统及综合自动化系统２．２视频监控系统联动功能开发及介绍视频监控系统属于执行单元，工作人员在其中起操作和控制作用。这就不免受到在故障的紧急ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３ｔ增２）万方数据・四电工程・时刻，能否第一时间从视频监控系统中得到现场信息；能否在紧急情况中顺畅操作，迅速获得想要的信息；通过操作视频监控系统得到信息，这需要一定的操作时间等因素影响。在客观情况紧急、操作又需要时间的时候，往往放弃利用视频监控系统去观察现场情况。这就使推行少人或无人值班模式“”进入瓶颈，无法满足安全可靠的供电条件。在这样的大环境下，假设变电所出现报警、开关变位等情况，视频监控系统可以第一时间自动弹出窗口，反应现场状况，就可以达到理想的效果。基于这样的思路，得力于多媒体技术、数字视频技术不断发展、现代数据传输技术的长足进步，为综合自动化系统、调度系统和视频监控系统的有机结合提供了技术条件。现阶段在视频监控系统增加联动功能，首先需“”要完善系统间接口，才能实现和综合自动化系统、调度系统实时联动。综合自动化系统、调度系统与视频系统，通过装置及软件的联接，将系统中重要信息信号实时送到视频监控系统中，通过数据处理，进行实时图像联动。其次将视频监控系统摄像机的方位和焦距锁定在需要观测的电气设备位置。则当变电站设备出现告警、开关变位时，第一时间自动推出现场视频图像，使工作人员在急需了解设备状态及其周边环境的时候，不用进行任何操作即可迅速查看现场设备状况，准确掌握现场情况，及时汇报并处理，这不仅为变电所运行监控及故障现场提供视频信息及图像，并且为快速事故处理提供辅助决策依据，同时将少人值班、无人值守成为可能，这也对提高安全运行有着重大意义。视频监控系统与综合自动化系统、调度系统联动已可以实现下列功能：（１）在工作人员远程操作变电站设备时，在操作前可根据操作票、工作票内容使用视频监控系统对变电所被操作设备、现场环境观察，了解相应的设备运行状态。操作完成后，重要的开关状态变化时，视频监控系统可根据联动设置，自动推出相应联动摄像机画面。（２）综合自动化系统有重要的开关状态变化、设备故障发生报警时，相关信息可通过联动接１３被铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ传输到视频监控系统中，视频监控系统启动联动功能，自动推出相应联动摄像机画面。（３）视频监控系统根据综合自动化系统实时的“”四遥信息启动联动功能，视频监控系统相关的联动摄像机对各类突发性事件现场进行录像或抓拍取证。３系统间安全关系视频监控系统与调度系统、综合自动化系统联动的实现，涉及到电力二次系统的安全防护问题。电力二次系统安全防护的目的是为了防止电力系统核心业务（如调度系统、综合自动化系统）通信中断；防止电力系统核心业务本身崩溃；抵御外部人员对电力系统核心业务发起的恶意破坏和攻击。国家电力部门结合《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护的规定》的要求及我国电力调度具体情况，为防范外界环境对电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络的攻击和侵害，避免由此引起的电力系统事故发生，在２００６年制定了《全国电力二次系统安全防护总体方案》，《全国电力二次系统安全防护总体方案》在总体技术路线方“”面提出了三层四区的基本原则，用以保障国家电力系统的安全、稳定、经济运行，保护国家重要基础设施的安全。首先，将电力二次系统安全防护体系分为三层：第一层为实时监控系统，第二层为生产管理系统，第三层为电力信息系统，这三层反映了各系统的不同重要性。其次，在三层中，按照安全等级的不同，又划分四个安全区：安全区Ｉ为实时ⅡⅢ控制区、安全区为非控制生产区、安全区为生ⅣⅡ产管理区、安全区为管理信息区。安全区Ｉ、，ⅢⅣ归为生产控制大区，安全区、归为信息管理大区（见图２）。生产控制大区内的业务系统或功能模块是电力生产的核心环节，直接实现对电力一次系统的控制及实时监控；生产控制大区以外的电力管理业务系统和功能模块属于管理信息大区，对生产工作起到辅助、提高工作效率作用。为达到防护目的，不同安全区的业务终端、传输通道相互隔离；通信网管系统与外界网络相互隔离；电力通信网络与互联网络实现隔离，且公共用户不能访问电力通信‘接点１｜。２０１３ｌ增２）１４３万方数据・四电工程・图２电力二次系统安全防护四区示意随着自动化水平的提高，电网安控、稳控等实时控制系统、非实时生产系统和生产管理系统被广泛使用。目前，继电保护、自动控制系统、电量计费等业务属于生产控制大区；气象信息、ＭＩＳ系统、视频监控系统等业务属于信息管理大区。按照《全国“电力二次系统安全防护总体方案》中安全分区、网”络专用、横向隔离、纵向认证为原则，安全区Ｉ和ⅡⅢⅣ安全区之间、安全区和安全区之间必须采用经有关部门认定核准的硬件防火墙隔离；生产控制大区与信息管理大区之间必须采用经有关部门认定核准的专用隔离装置。专用隔离装置分为正向隔离装置和反向隔离装置。由生产控制大区向信息管理大区单向传输信息须采用正向隔离装置；由信息管理大区向生产控制大区的单向数据传输必须采用反向隔离装置；反向隔离装置采取签名认证和数据过滤措施。采取严密的隔离手段就是为防止在通信网络中出现影响安全生产的因素。４视频监控系统联动构建４．１视频监控系统与综合自动化系统的联动明确了安全关系，下一步便是技术上的实施。调度系统作为各变电所综合自动化系统的集约形式，实现与视频监控系统的联动实质则是综合自动化系统与视频监控系统的联动集中形式。综合自动化系统信息通过信号采集服务器将需要启动联动的信息向视频监控系统传输，信号采集服务器通过物理隔离装置实现与视频监控系统连接，但通过相关信号进行联动，需要在综合自动化系统与视频监控系统之间增加信号联动装置构成网络（见图３）。—口一＿＿卜｝－一ｒ自动，匕“信号采集＋句传舵信号联动Ｄ、・Ｒ摄像女装１服务嚣隔爵蓑置服务器图３视频监控系统与综合自动化系统的联动模式（１）通过技术整合，设备集成的发展，综合自动化系统与视频监控系统之间通过通信控制服务器，实现物理隔离、信号的处理等功能（见图４）。视频监控系统采用集成度高的智能化高速摄像头及相关硬件，确保摄像机速度快、运转平稳、定位精确，提高效率。搭建成网络结构后，接下来通过软件实现联动功能。在变电所内通信控制服务器安装联动软件，建立关系型数据库。联动软件是完成联动关键，关系型数据库是联动功能的核心。１４４铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣ丁『ＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３ｌ增２）万方数据・四电工程・口一－｝一一１ｊｌ自动化装１通冀蔓，ＤＶＲ摄像头屐务器图４视频监控系统与综合自动化系统的联动模式（２）联动软件主要是提供综合自动化系统与视频监控系统管理服务端软件之间联动的中介功能。联动软件通过单向串口接收综合自动化系统发来的时钟信息、遥信联动数据等信息，分析后与关系型数据库进行关联处理，再以ＴＣＰ方式通知视频监控系统管理服务端软件。关系型数据库是实现综合自动化系统与视频监控系统管理服务端软件之间的联动基石。数据库中编制视频监控系统的摄像头ＩＤ并储存ＩＤ及关联的ＤＶＲ通道；编制综合自动化系统中需要引发联动的信息ＩＤ并储存。根据需要的联动关系，将摄像头与综合自动化信息ＩＤ一一对应。通过接收综合自动化系统发出的各类信息，联动软件解析出具体需启动联动动作对应的信息ＩＤ，通过数据库的查找得到信息对应联动摄像头ＩＤ以及其ＤＶＲ的通道。预先将视频监控系统中摄像机根据观测设备，调整位置、焦距后设定为预置位旧Ｊ。视频监控系统管理服务端软件根据需要的联动关系，设置预置位与其摄像头及ＤＶＲ通道形成联动对应关系。管理服务端软件在接到联动软件通过ＴＣＰ方式发来的动作通知后，主动将动作ＤＶＲ通道视频在当前的屏幕上弹出，并启动摄像头联动，转向相应的预置位。通过软、硬件的配合，视频监控系统和综合自动化系统得以安全有效的实现联动。无论综合自动化系统发出开关变位信号或是设备故障告警信号，都可设计与视频监控系统的联动。若在数据库中合理编制综合自动化系统信息和视频监控系统摄像头对应关系，也可实现一个信号与若干相关的摄像头联动，同时屏幕上以多画面方式显示。４．２遥视系统与调度系统的联动视频监控系统和调度系统的联动，是建立在其与综合自动化系统联动的基础之上。调度端视频监控系统是一套完整的遥视系统，安全方面也属于信息管理大区。调度系统具备监测、监控各站端的“”功能，汇集各站端四遥信息，安全方面属于生产钐｝道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣ丁『ＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ控制大区。调度系统和遥视系统的联动，可利用各自的服务器构建网络来实现（见图５）。ｉｊｌｌ度系统服务器，＿物理隔离装◇◇国＿￥遥观系境防火墙遮钝监｛！ｃ＝服务器客户端图５调度系统和遥视系统的联动模式（１）调度系统服务器就相当于大型的综合自动化“”装置，通过物理隔离装置将四遥信息传输到遥视系统服务器中。在遥视系统服务器建立数据库，将需要联动的信息与对应摄像头保存在数据库中。同样在遥视系统服务器中集成联动功能，将摄像头调整并设置预置位。遥视监控客户端具备显示、控制视频监控功能，并集成ＷＥＢ发布，所以遥视监控客户端需要与外部网络连接。按照《全国电力二次系统安全防护总体方案》的安全要求，遥视系统与外部网络间必须设置防火墙。遥视系统服务器根据调度系统传来的“”信息解析联动的四遥信息后，检索数据库中对应视频设备关系，启动遥视系统联动，通过防火墙在遥视系统监控客户端反映联动信息，弹出监控画面。另一种遥视系统联动网络构成与上述类似，是在调度系统客户端安装遥视系统的专用视频控件（见图６）。专用视频控件可以将遥视系统的视频信息整合到调度系统客户端中，在调度系统客户端中可以获取站端视频监控系统的摄像头、预置点等信息，在调度系统客户端上显示实时视频，并能任意控制摄像头至指定预置点，专用视频控件还可从遥“视系统接收联动视频信息，实现调度系统内部四”遥联动功能。但这种方式用生产控制大区兼容信息管理大区功能，安全防护起着极其重要的作用，如果其中一个系统不可靠，且安全防护薄弱，就可能对生产工作产生干扰，甚至将造成严重的损失，所以这种方式适用于可靠性要求不高的系统。≥国一＿国一－串￥≮’嚣褊甄絮臀瞅墙臻巍呲务嚣褊离长置Ｈ随务嚣…”～”１７１．：誓：：．。图６调度系统和遥视系统的联动模式（２）２０１３ｅ增２ｌ１４５万方数据・四电工程・５应用探讨在视频监控联动的实践上还有一些问题需要进一步的解决，如视频监控系统与综合自动化系统联动，根据开关变位、告警信号设置摄像、拍照功能时，时间如何控制；遥视系统和调度系统联动建立的数据库，相当于各个站端联动数据库的总和，数据量较大，如何优化数据库，从而加快响应联动的速度；遥视系统服务器启动联动后，从视频联动指令传达至各个站端，到遥视监控客户端显示视频图像的时间，受传输距离、带宽等影响，如何减小影响，快速显示站端视频图像；在发挥视频监控系统辅助功能的路还有很长要走。６结束语视频监控系统起初用于监控现场情况，目的是及时发现盗、火、险等安全情况，相当于不眠不休的“”眼。变电所中视频监控系统或遥视系统可以为“”工作人员提供眼见为实的现场情况，能够避免操作过程出现误操作事故，为现场设备的安全运行提供有效依据。视频监控系统联动功能的投入，无论（上接第１３９页）是开关变位还是发生故障等情况下，都能及时弹出设备及周边现场情况的实时图像，可以为事故处理提供可靠的辅助决策依据，可以在设备检修时缩短“”了停电操作时间。视频监控系统联动将眼的作用提升了一个高度，为集约化管理，变电所少人或无人值班运营模式奠定基础，对推动运营模式改革有重要的意义。视频监控系统联动在电力行业及电气化铁路供电专业的投入使用，提高了操作效率，提高了电力系统运行可靠性。今后对视频监控系统的辅助作用开发还应继续，将其应用到极致。视频监控系统作为辅助功能的开发将为未来的电力行业及电气化铁路供电专业运行管理提供有利支持，并带来了不可估量的经济效益与社会效益，将在电力安全生产中起到极为重要的作用。参考文献［１］李正超，万红军，薛惠明．做好通信网安全防护措施，提高通信网安全运行水平［ｃ］．见：第二届电力安全论坛论文—集（第三分册调度通信信息安全）．北京：２１３０６：４７５２．［２］张游杰，焦荣华．一种基于图像分析的云台预置位控—制方法［Ｊ］．现代电子技术，２０１２，３５（１０）：５７６０．表３经济、技术对比项目（按平原地区）７Ｘ４对称电缆８芯光缆敷设工费１３０００．００Ｘ１８０１３０００．００Ｘ１８０经主缆材料费５５０００．００Ｘ１８０８０（）０．００Ｘ１８０济辅材费（含分歧缆材料、接续等）ｌ００００．００Ｘ１８０４０００×１８０比较设备费电缆通话柱２４３０．００ｘ９０（局端设备＋光缆通话柱＋远端设备）平均点３５０００．００Ｘ９０合计１４２５８７００．００７６５００００．００（光缆投入费用／电缆投入费用）×％１００％５３．６５％实现功能最多提供６部电话接口—提供４／８部电话接口、ｌ路Ｅｌ接口、１３路以太网接口技术使用效果只满足电话语音通信满足区间通信对语音、数据、实时动图传输的要求比使用环境普速铁路普速、高速、客专、地铁较比较结果一般优综合比较性能落后。造价贵技术先进，造价低７结束语准池铁路主要穿行在中低山区，隧道量大、长桥、高桥多、区间跨度大等，公路通行极为不便，增加了后期铁路设备单位的维护难度。综上分析，通过对技术难点（长大区间、低温环境等）的攻克，光１４６铁道建筑技术区间光通信系统所具备的特点克服了传统模拟区间通信系统维护工作量大、安全稳定性差、传输业务单一等缺点，进一步完善、增强准池铁路的区间通信能力，为准池铁路向自动化、智能化发展提供相应通信业务承载，满足神华建设铁路数字化发展需求。ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１３（Ｊ８２Ｊ万方数据