视频监控系统在大黑汀水电站的应用

石明忠

（水利部海委引滦局 大黑汀水库管理处，河北　迁西　064300）

视频监控系统在大黑汀水电站的应用

石明忠

（水利部海委引滦局 大黑汀水库管理处，河北迁西064300）

大黑汀水电站具有厂区分布较宽、运行设备较多等特点，在近年来电站运行人员逐年减少的情况下，如何更加有效地保障电站安全可靠地运行呢？在这样的需求下，大黑汀水电站选择视频监控系统来作为电站机组设备运行管理的补充手段，实现对水电站机组设备运行及厂站环境的全方位监控管理。

视频监控系统；大黑汀水电站；应用

1　总体设计思路及功能要求

大黑汀水电站为水利部海委引滦工程管理局大黑汀水利枢纽工程的一部分，位于河北省迁西县城北5km的滦河干流上，地处燕山山脉山区。考虑到山区防雷以及水电站复杂运行环境的影响，为提高防雷能力和传输可靠性，大黑汀水电站视频监控系统采用了全光传输技术在网络架构下进行搭建的设计思路，为高清（1080P）IP网络视频监控系统。它以全光IP网络，MPEG4/H.264压缩技术、千兆网络交换、流媒体等技术为核心，实现以下功能。

（1）可实现12路960P准高清网络视频信号及反向控制信号接入；（2）可实现12路视频信号接入、回放和存储；（3）可实现视频信号压缩编码后的网络接入功能；（4）可实现网络视频信号光传输；（5）实现12路视频信号在监控中心的远程集中监视，实现对大黑汀水电站重点建筑物、机电设备环境及运行情况的安全监控功能；（6）监视水轮机组及附属设备运行状态、异常情况，监视低压配电室及10kV高压配电室仪器仪表运行状态、异常情况，监视升压站、变压器现场情况、异常情况及工况等。

2　视频监控系统中的关键技术

2.1采用先进的视频编码技术

大黑汀水电站视频监控系统中使用的网络硬盘录像机（Network Video Recorder，NVR），是以国际先进的MPEG4/H.264编码技术为基础对采集的视频信号进行压缩存储。该编码技术在本系统中可以针对运动物体（人、运转的设备）的编码分配较高的码率，而对静止的环境背景分配较少的码率，这样就保证了在有限的处理时间和资源的情况下压缩视频中被监控目标具有较高的清晰度。

2.2基于全光架构的IP网络传输载体

大黑汀水电站12路视频终端均为960P规格，其单路码流带宽约为4M左右，12路带宽为48M左右。以100M以太网为例，在确保流畅的前提下，实际上同时只能承载24路左右的高清图像，但如果同一视频源有多个用户访问，占用的带宽会更大，再考虑到以后扩充视频终端数量，100M以太网无疑成为数据传输的瓶颈，换成千兆以太网可以承担几十路，对于大黑汀水电站这样十几路多用户访问的高清监控系统，可以有效解决。

同时，以光传输网络技术为主要架构的监控系统在山区水电站监控系统中作为首先还体现在以下技术优势。

（1）大通信量，适用远距离传输。光纤通信具有很宽的传输频带，理论上可以达到30亿MHz，足可以保证数字高清信号的传输带宽和质量。传统的同轴电缆及双绞线根本无法与其比拟。所以在高带宽的数据传输中光传输架构成了理想基础技术。

使用双绞线传输高清信号有效距离不过百米，传统的同轴电缆传输有效距离也不过为几百米；而用光纤可传输几公里甚至几十公里远。对于降低高清信号通信成本、提高可靠性和稳定性具有特别重要的意义。

（2）电站环境下适应性强，抗电磁干扰，无串音干扰。水电站的环境复杂，其正常运行时的高电压、大电流以及开关操作产生的暂态骚扰等相互作用，构成了复杂的电磁环境，电力系统产生的电磁干扰也更严重和复杂，同轴电缆及双绞线作为高清视频传输媒介在水电站复杂的电磁环境中无法保证图像的传输质量。由于光纤是绝缘体材料，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化干扰，不受电磁场和电磁辐射的影响，且在光缆内多光纤也无串音干扰，提供了比铜线更清晰的信号。

（3）便于施工维护，可扩展性强。光纤具有抗张强度好，质量小的特点，而且比较小巧，所以光缆能最大限度地扩大配线管道的使用率，并且能够尽可能地减少安装问题。通过以下的数字可以分析出光纤的优势，1 000根1km长的双绞线重达8 000kg，而容量更大的1km长的两根光纤的重量只有100kg重，这就极大减少了必须维护的昂贵机械支撑系统的需要，所以光纤要胜过铜线。

以光纤为传输介质的系统扩展能力很强，由于光纤的通频带很宽，且抗化学腐蚀，使用寿命长。投资一次形成物理链路后，即可在原有链路的基础上进行系统升级和扩容，只需更换设备部分，而不必更换原有的光纤网络，大大地节约系统的升级成本。

2.3基于TCP/IP分布式网络结构

大黑汀水电站视频监控系统即采用了基于TCP/IP分布式网络结构技术，可以让数据通过局域网网络进行分发、交换、复用，用户能随时随地进行监控、管理，并且可以让监控系统与其他系统无缝对接。其网络拓扑结构如图1所示。在大黑汀水电站局域网范围内能够使多个用户共用一套中心控制平台，并通过IP网络实现视频监控及视频图像的控制、录像、存储、回放以及相关的应用管理。同时还引入了许多新的数字化技术成果（如图像识别技术），弥补了传统视频监控系统的不足，提供了增值业务能力，扩展了功能和范围，提高了系统的性能和智能化。

图1　大黑汀水电站视频监控系统网络拓扑图

2.4基于先进的视频服务及控制软件

大黑汀水电站视频监控系统采用了海康威视公司的主流监控设备及iVMS-4200网络视频监控软件系统。iVMS-4200适用于嵌入式网络硬盘录像机、混合型网络硬盘录像机、网络存储设备（CVR）、网络视频服务器、NVR，IP Camera，IP Dome，PCNVR和解码设备、云服务设备，支持实时预览、远程配置设备参数、录像存储、远程回放和下载、报警信息接收和联动、电视墙解码控制、电子地图、日志查询等多种功能。

iVMS-4200特别针对大黑汀水电站这类小型系统，还可以将多个组件安装在同一PC上，进行高度集成；同时能够实现超级管理员，管理员和操作员三级用户权限管理和多达50个用户的账户管理，并充分满足各个系统的权限管理。

3　应用效果

大黑汀水电站全光传输视频监控系统布放如图2所示。

供电方案采取就近集中供电原则：升压站2个监控点、渠首电站6个监控点取自渠首电站220V直流经电力逆变器逆变后集中供电；河床电站4个监控点取自河床电站220V直流经电力逆变器逆变后集中供电。

视频监控中控室设在渠首电站中控室，并在交接班值班室与渠首电站中控室各设一个监控工作站。

在实际运行过程中，大黑汀水电站视频监控系统运行稳定可靠，易于操作，监控点布置合理，影像清晰；通过远程视频监控客户端软件，主管领导及运行管理人员可以及时、准确地获取现场情况，体现了以人为本的运行管理理念，实现了工作人员在远离恶劣现场环境下（如雷雨、冰雹、风暴等）实现对电站设备及附属设施现场进行不间断巡视监控；实现了远端无人或少人值守的目的，起到了减员增效的作用，同时对大黑汀水库管理处东渠首小水电的无人值守方案设计起到了借鉴作用。

图2　大黑汀水电站全光传输视频监控系统布放

4　结语

由于各个水电站对视频监控系统要求的不同，以上只是针对大黑汀水电站视频监控系统作了一个简单的解析，不妥之处敬请读者批评指正，希望此文能够在技术方面为其他水电站视频监控系统起到一定的借鉴作用。

［1］西刹子.智能网络视频监控技术详解与实践［M］. 北京：清华大学出版社，2010.

［2］周迪.玩转IP看监控［M］. 北京：电子工业出版社，2015.

Application of video monitoring system

Shi Mingzhong
（Daheiting Reservoir Management Offce of Luanhe Ministry of Water Conservancy， Qianxi 064300， China）

Daheiting hydropower station has the features of wide distribution， more operation of the equipment and so on， in the station of operating personnel in recent years is decreasing year by year， how to ensure the safe and reliable operation of the power station more effectively？ In such demand，Daheiting hydropower station's using video surveillance system as a supplementary means of operation and management of power plant equipment to achieve all-round monitoring of hydropower station's equipment operation management and plant environment is a good choice.

video monitoring system； Daheiting hydropower station； application

石明忠（1979— ），男，河北承德，工程师；研究方向：水利信息工程管理。