亭子口水利枢纽工业电视监控系统的应用

周双进

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)



亭子口水利枢纽工业电视监控系统的应用

周双进

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

主要介绍嘉陵江亭子口水利枢纽工业电视系统的监控部位分布情况、系统功能、结构组成，较详细地说明了亭子口水利枢纽图像监控系统设备的设计及功能。

亭子口水利枢纽 工业电视 监控系统

1 工程概况

亭子口水利枢纽大坝为混凝土重力坝，整体布置为：河床中间布置8个表孔、5个底孔，底孔布置在表孔左侧，河床左侧布置坝后式电站厂房，电站装机4台共1100MW，右侧布置2×500t级垂直升船机。以上这些区域都有必要进入工业电视系统的监控范围。

2 工业电视监控系统现状

2.1 监控区域的划分

亭子口水利枢纽按监控点设备布置划分，为以下2个监控分区：

(1)电站监控分区。主要包含电站安装场、主厂房、上下游副厂房、尾水平台及下游导墙监控区域；

(2)大坝监控分区。主要包括进水口启闭机房，泄洪闸表孔启闭机房、底孔启闭机房、大坝变电所、下游导墙排水泵房、左右岸灌渠及大坝左右端头等监控区域。

2.2 系统结构

亭子口水利枢纽图像监控系统采用全数字分级分区方案，能够兼容标清网络摄像机。系统共分为控制级和分区级，主要由网络设备、控制级设备、分区级设备、前端设备组成。电站和大坝共设置113个摄像机点位，108个摄像机(另预留5个电梯轿厢内网络摄像机的点位)。图像监控系统结构见图1。

图1 亭子口水利枢纽图像监控系统结构

2.2.1 局域网

本图像监控系统建立在自建的图像监控局域网络平台上。该平台采用高速以太网，网络结构为单网结构，采用TCP/IP协议。本系统的图像管理服务器将兼作本局域网的网络管理服务器。

控制级网络交换机与分区级网络交换机之间采用光缆连接，分区级网络交换机与前端网络交换机之间，将根据实际传输距离采用光缆或网线，网络传输速率应为1000Mbps。

之间传输距离小于80m的网络交换机采用网线直接连接，超过80m的则采用4芯铠装光缆连接。

2.2.2 控制级设备

系统采用1套图像管理服务器、1套流媒体服务器、3套图像工作站和4块70”的液晶监视器及彩色激光打印机，并预留至升船机、电力调度部门及电站上级公司的网络接口。

其中，布置在中控室前台的图像主工作站具有最高控制权限及控制优先级，另外2套图像工作站分别布置在中控室前台和后台，4块70”的液晶监视器配置1套网络解码器。

2.2.3 分区级设备

电站设置2台分区级网络交换机，大坝设置1台分区级网络交换机。其中，大坝还设有1套现地图像工作站。

每套分区级设备主要包括网络交换机、网络存储录像机及机柜等。分区级通过网络交换机将数字图像信号传到图像监控系统局域网，接受图像工作站的控制。

每个分区级网络交换机均配置1台网络存储录像机，分别对现地所有摄像机的摄像资料进行录像并保存，各个图像工作可随时调用录像资料。该网络存储录像机与火灾自动报警系统采用I/O方式连接。

2.2.4 前端设备

前端设备主要由前端网络交换机、光纤收发器、网络摄像机、防雷器、辅助照明及拾音器等组成。

前端共布置108个摄像点。其中，固定枪机24台，室内球机68台，室外球机16台。另外，电站及大坝的5个电梯轿箱内，有5路数字视频信号。

摄像机采用一体化网络摄像机，有效像素不低于40万，具有日夜色彩自动转换功能。另外部分摄像机按所监控部位的要求，配置相应的拾音器及其附件等，室外摄像机均加装二合一防雷器。

2.3 系统设备布置

2.3.1 网络设备

控制级网络交换机布置在安II段上副384.2m高程中控室内的控制级机柜内，现地网络交换机分别布置在电站和大坝现地设备机柜内。

2.3.2 控制级设备

控制级设备设置1个控制机柜(含双电源切换等)，布置在安II段上副384.2m高程中控室，柜内置控制级网络交换机、图像管理服务器、流媒体服务器及网络解码器等设备。

控制级的3套图像工作站，分别布置在安II段上副384.2m高程中控室和计算机室内，4块70”的液晶监视器布置在中控室。

2.3.3 现地级设备

电站分区的2个现地级设备机柜(含双电源切换等)，布置在2#机组段上游副厂房384.2m高程的公用盘室内。现地级设备机柜内布置有双电源切换装置、网络存储录像机、部分前端网络交换机、光纤收发器及现地摄像机供电电源等。

大坝分区的1个现地级设备机柜，布置在24坝段465.0m高程大坝集控室内。现地级的1套图像工作站，布置在集控室前台。现地级设备机柜内布置有网络存储录像机、部分前端网络交换摄像机供电电源等。

2.3.4 前端设备

亭子口水利枢纽图像监控系统前端设备的基本配置见表1。

表1 亭子口水利枢纽图像监控系统前端设备的配置

2.3.5 接口要求

亭子口水利枢纽图像监控系统应与电站火灾自动报警系统接口，接口采用串行通信接口和I/O报警接点接口两种方式。

3 系统功能

3.1 控制功能

3.1.1 自动控制

摄像机镜头的光圈调节由镜头的光检测电路，根据被摄物体的照度自动控制光圈大小；能够对图像自动调节焦距、自动逆光补偿及自动调节对比度；视频自动循环切换由系统程序控制完成，切换周期通过控制软件进行设置。

3.1.2 远方手动控制

通过图像工作站可以实现下列远方手动控制：

(1)摄像机及辅助照明电源开启/关闭、云台水平/垂直、镜头焦距的远近和聚焦位置预置、光圈大小、防护罩雨刮风扇开启、关闭、录像机的录像/放像/停止；

(2)应具有视频切换功能。可将任意摄像机视频图像切换给任意显示器或监视器，直接对切换顺序和周期进行编程控制，对设备进行监视；

(3)可选择多画面显示传输，对现场多个监控点进行综合监视。

3.1.3 自动调用功能

能根据预置的图像，自动成组切换、调用相应的图像画面在显示器或监视器上显示。

3.1.4 报警及联动控制功能

当监控点发生报警时，如火警、非法人员闯入、手动报警等，应能自动推出关联的摄像机图像，同时启动网络存储录象机。图像工作站发出语音报警提示。

3.1.5 循环切换功能

具有图像的自动循环切换和手动切换功能，可将任意摄像机的图像切换到系统中任意一个显示器或监视器，并使每个监控点的地址及说明均可叠加在相对应的图像画面上。自动循环切换间隔时间可灵活设置。

3.2 图像采集与处理功能

3.2.1 图像监视功能

(1)监视电站及大坝机电设备运行情况。向中控室操作人员提供现场实时图像，取得设备运行的全面信息，尤其是不能由计算机监控系统提供的信息，如设备的实际运行状况、烟、光等；

(2)对历史图像进行完整的保存与再现，满足运行监控、管理对信息的要求，为设备故障或事故分析和处理提供准确、可靠的依据；

(3)与火灾自动报警系统配合，提供现场火灾灾情图景信息，以便准确判断灾情，及时采取消防措施。

3.2.2 自诊断

设备自身防盗功能：前端设备若发生被盗，有报警提示，并显示被盗设备位置。电站重要地方设防报警，一旦发生警情，能准确指出报警点的位置，并自动切换报警点的图像显示、录像存盘。

3.2.3 权限设置功能

(1)网络管理机具有设置所有图像工作站和监控终端的优先级别、监控范围，并在必要时锁定图像工作站和监控终端的控制指令；

(2)图像监控主工作站具有监视、控制及报警功能，并具有最高的优先级；

(3)当多个图像工作站或监控终端同时监控同一前端时，控制权可以根据用户优先权或通过用户之间消息对话协商分配；

(4)各图像工作站应具有与图像监控主工作站相同的监视、控制及报警功能。

3.2.4 现场监听功能

对电站各重要部位配合摄像机可视部位，设置实时监听功能。任一图像工作站可根据需要，配合图像选听现场声音，以判断设备运转是否正常，并全面了解现场动态。

3.3 录像功能

3.3.1 录像检索及回放

(1)录像检索功能。可对系统中任一路图像进行录象，并按照时间、图象编号、摄像机号码等建立索引，以便保存记录，支持快速查找，以供各种分析取证；

(2)播放功能。将检索到的录像文件进行播放，一次可以播放单个录像文件，也可以连续播放多个录像，文件播放结束后自动返回原来的状态。

3.3.2 录像管理

(1)录像硬盘空间管理功能。当剩余硬盘空间到达设置界限时，自动删除最早的录像文件，剩余硬盘空间和每次删除的录像空间可以根据需要设置；

(2)录像文件备份功能。录像文件可以有选择地备份到硬盘，以便重要录像的长期保存；

(3)录像文件删除功能。可以随时将没有保存价值的录像文件手动删除；

(4)系统应能同时保存全部摄像点的摄像资料，保存存储时间不得少于30d，且留有20%余量。

4 结语

工业电视监控系统是企业信息化建设必不可少的一项内容，亭子口水利枢纽作为新建的现代化发电企业，工业电视系统的建设对保障安全生产、减人提效、提高电厂现代化管理水平等，都将起到极其重要的作用。

〔1〕韦鸿举.视频监控网络的设计与施工.北京：北京理工大学出版社,2013.

〔12〕梁笃国.网络视频监控技术及应用.北京：人民邮电出版社,2009.

■

TN

B

2095-1809(2015)06-0048-04

周双进(1988-)，男，河北唐山人，本科，助理工程师，从事水电站通信设备维护。