BOSCH电力系统IP解决方案
更新：2013/5/26    点击数：1345

第一章 、概述
1.1 电力行业需求分析
随着电力系统自动化水平的不断提高，在实现了对远方变电站「四遥」（遥测、遥信、遥控和遥调）的基础上，逐渐开始进行遥视方面的建设，也就是我们常说的远程视频监控。它能监视并记录变电站的安全以及设备的运行情况，监测电力设备及运行情况，及时发现、处理事故，有助于提高电力系统自动化的安全性和可靠性，并提供事后分析事故的有关图像资料。
其系统的需求主要在几个方面：
1、设备的监控
主要包括主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面等。通过在监视对象处安装摄像机、感应探头等装置，实现对一二次设备及其运行情况的监视，如：主变压器、开关是否有外部损伤，主变压器油位及控制盘上的表头、灯光信号是否正常等。
2、防火防盗
变电站撤人后，万一变电站发生火警，往往因为不能及时发现而延误了事故的处理，造成事故进一步扩大。此外，变电站有盗贼闯入时，也缺乏有效的防御手段。当探头感测到烟雾、高温或有人闯入时，就会向后台发出告警信息，同时联动切换摄像机画面，并记录下当时现场的情况。
3、灯光及智能化设备的控制
为使工业电视监控系统在晚上仍能发挥作用，除在室外使用超低照度摄像机外，可根据实际需要选择使用红外灯进行监控，同时特殊区域需要良好照明地方，变电站的灯光应具有定时开关或远方控制的功能。
1.2 BOSCH网络监控特点
本方案是神州数码（中国）有限公司采用BOSCH安保产品根据电力行业的系统要求，设计和制定的一套网络视频监控系统管理平台及建议实施方案。
BOSCH安保公司提供的网络视频监控系统，是一个全面网络化的视频监控系统，其系统模式已成为当前各个网络视频监控技术提供商普遍采用的模式。该系统目前已广泛应用于各种行业基于不同的传输网络。
博世网络视频监控系统的主要特点是：
1． 基于DSP技术实现监控点音视频的数字化和网络化，监控前端采用嵌入式设计。
2． 前端监控点监控功能齐全，配置灵活，可对控制、报警、数据进行任意配置。
3． 实现整个监控系统不限用户数量的网络共享。
4． 对所有用户的进行自动的监视和控制权限论证。
5． 将实时监控、数字硬盘录像管理、报警管理、多系统联动有机结合。
6． 支持多个系统的多服务器体制。
博世公司在数字远程图像监控系统的研发方面，积累了大量的经验，可提供满足用户当前和未来需求的一个图像监控平台。
第二章 、系统方案设计及实施
2.1 方案总体设计概述
在无人职守电站、变电站所等区域设置前端摄像采集点和报警接入点
前端摄像机的视频信号直接或通过网络视频服务器压缩成数字信号，通过以太网口直接送到变电站的交换机上，交换机再连接电力专网路由器将信号传输到监控中心。
监控中心设置中心管理服务器、远程工作站、电视墙显示及磁盘存储阵列进行系统的综合监控和管理，提供实时的监视及历史图像的记录、调用等。
控制中心同时可根据需要将监控系统与电力业务管理系统进行集成整合，形成一套完整的智能化信息管理平台。
" 在各个变电站分别设置前端视频采集点和报警探测点。
" 所有视频和报警数据通过网络接入安防管理平台。
" 网络采用接入层与核心层两级架构。
" 设置一个总控中心在电力局调度中心，可根据需要在各个相关的管理单位设置分控中心。
" 存储采用磁盘阵列集中式及分布式架构相结合方式，集中存储1月左右时间。
" 系统联动可采用硬联动与软联动双重设置，与报警、门禁、楼控、消防等子系统的联动设置统一由安防平台设置和管理。
2.2 监控系统的业务组织结构
电力系统网络闭路电视监控系统建成后，将整个系统内所辖电力局、变电站等的视频监控点连成一个整体，在辖区内的任何节点通过系统的授权均可以访问到实时的视频图像，从而有效地提高各部门的工作效率，对保障电力系统及变电站的各项工作的正常进行起着重要的作用。
本系统设置一个调度指挥中心，多个区县分控中心，多个前端变电站区域和无人值守站点，可以根据电力系统各个业务部门的工作需要，为其提供各个工作场景的现场视频，为其提供所需的视频图像记录。


2.3 系统的设备组织结构
系统的设备组织分为三个层次：
1.前端设备，主要负责对信号的采集和压缩；
2.中间核心管理与传输设备，主要负责系统信号传输，设备管理；
3.后端控制及应用设备，主要负责对现场的监视，视频图像数据的存储等。


2.3.1 前端子系统
2.3.1.1 前端子系统监视范围
变电站所监控系统的前端监视区域主要有以下几个：
1) 室外设备区监控
对变电站所设备区域的场景进行监视，并对关键部位防火、防盗自动监视，可进行周边报警联动，在发生突发事件时，可及时进行应急处理；
2) 机房监控
对各类设备仪表盘进行监控，并对关键部位防火、防盗自动监视，可进行报警联动
3) 室内外厂区及室内通道的监控
室内外厂区监控主要作用是监视围墙、大门等区域外部人员非法进入厂区，以及变电站所各进出口的情况；室内通道监控主要作用是监视各出入通道人员的进出，防止非工作人员进入工作区。
2.3.1.2 前端设备选型
BOSCH提供全系列的模拟摄像机、IP网络摄像机、视频编码器来实现前端视频信号的采集，下面就监视区域的各种不同现场情况做如下分析：
1）、室外设备区域及主控室
在变电站室外场区根据具体情况安装一个到数个室外可控高速球型摄像机，室外球型摄像机保护性好，可以有效的防雨除霜，而且可以可带加热器和风扇，自动加热、自动排风，云台可以上下左右的转动，并且镜头可以拉远、拉近，可以大范围地监控场区，并且可以监控主变压器、大门等场所。
针对于无人职守站点区域可采用带自动跟踪功能高速球，当报警发生后能跟踪移动目标，可以监视到可疑目标的动向，跟踪完成或脱离监视区域后可以在设定时间内回复到设定号的初始位。
2）、设备间
在高压室等其他设备间，可以安装相应个数的固定摄像机，对重点部位进行观察。对重点部位可以安装相应的报警器，包括在设备间室内安装烟雾探测器、温湿度传感器，在设备间或主控室门口和窗边安装红外双鉴探测器、门磁开关等。
3）、室内区域
在室内走廊以及部分小的操作间、设备间、控制室，可安装相应数量的半球摄像机，既美观又实现了这些范围的视频监控。
4）、室外周界
在变电站四周考虑防盗的需要，可以安装固定点位摄像机实现多方向和围墙的24小时不间断固定监控，同时考虑配置相应的红外对射探测器，一旦有人翻越围墙，报警器就报警，同时视频服务器可以自动录像，假如联动带预置位的高速球型摄像机，可以自动转动摄像机对准报警处。
同时对室外围墙、重要部位和无灯光部位可通过采用红外灯照明和联动照明来实现24小时不间断监控。
1）、红外灯于夜间照度低时自动开启，配合高速球和日夜型摄像机使用。
2）、红外对射和报警探测器检测到报警，输出报警信号，高速球或编码器的报警输出接口联动控制灯光控制器，灯光开启。


2.3.2 传输及控制子系统
传输由两部分组成，一是前端视频信号的传输，一是网络信号的传输；
当摄像机与网络交换机距离小于100米时可直接使用网络摄像机通过网线接入网络，如摄像机与网络交换机距离大于100米且增加交换机和布设光纤不是最佳方案时可采用模拟摄像机加视频编码器方式，摄像机与编码器之间采用铜铀电缆传输模拟信号，视频编码器负责将模拟的视频信号转换为IP数据接入网络。
传输网络由接入层交换机、核心层交换机以及专线路由器组成；
而系统的管理及控制子系统则由管理服务器和工作站组成。
管理系统除了对视频数据的管理以外，还要对用户及监控设备进行管理，主要有以下几个方面：
（1）、用户管理
提供安全完善的用户帐号密码管理功能和严格的控制权限分级制度。
（2）、密码保护
系统采用严格的操作密码保护机制。
现场监控设备―视频服务器，有用户级密码保护。
（3）远程配置：具有对监控前端进行远程配置、远程复位、远程升级以及IP地址更改等功能。
（4）、各监控设备可按名称、IP地址等分组进行管理。
（6）、摄像机管理：可远程调用摄像头菜单，实现对摄像头参数的远程设置。
（7）、对于网络视频编码器、存储服务器、工作站、摄像头以及其他设备的配置、启用/停用、故障进行管理。
2.3.3 显示及存储子系统
2.3.3.1 显示系统
显示子系统由视频解码器、监示器组成，管理系统的虚拟矩阵功能可以让用户像使用传统模拟设备一样来操作显示子系统，从而完成报警切换显示、分组切换显示、手动切换显示等，利用视频解码器的画面分割功能，用户还能在每一台监示器上实现多画面显示。


2.3.3.2 存储系统
存储子系统由存储服务器、存储管理软件、前端编码器本地存储设备、后端集中存储设备组成。后端的集中存储设备选中专业的IP SAN设备，可为用户提供RAID0到RAID6的多种数据保障方法，一方面可满足海量存储的负载，另一方面也可满足数据的安全性要求。
2.3.4 系统联动与集成管理
监控系统提供了完整的联动接口和集成方案。与门禁、报警等系统联动时，既可以使用干节点、串口等硬件接口，也可使用OPC建立联动关系，还可以两者一起使用。
BOSCH的OPC服务提供丰富的接口信息，可实现与电力信息自动化管理系统（MIS）的无缝集成，为系统的集成化、功能的完善提供了有力的基础。
2.3.5 系统的供电及防雷
考虑到设备供电的安全性，可以给监控设备配置稳压电源或UPS不间断电源，同时考虑配置相应的信号防雷器和视频线控制线防雷器。
由于变电所站对雷电感应很敏感，且很多无人职守电站位于雷电高发区，因而建立有效的防雷和供电系统是电力行业数字监控所必须考虑和实施的，通过建立监控综合防雷系统可有效的减少雷电对设备的损坏。
2.3.6 系统结构示意图