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【摘 要】遥视系统作为“四遥”的完善补充，为变电运行人员实时监视提供可靠保障，在无人值守变电站得到了广泛应用。文章介绍佛山局通信遥视系统三级级联平台的整体架构、组网拓扑及实际应用，并针对建设中设备互联，平台联调存在的实际问题，结合通信遥视系统未来技术革新和发展趋势，对佛山局遥视系统运行现状提出了提高和改进的方向和建议。
【关键词】遥视系统；三级级联；通信技术协议规范
Foshang correspondence in the power supply bureau see system application and research
Huang Qiang
(Guangdong charged barbed wire net companyfoshang power supply bureau Foshang Guangdong 528000 )
【Abstract】The see system as “four Yaos”s of perfect complement, for change electricity movement personnel solid hour surveillance provide credibility guarantee, at no man value guarded a transformer substation to get extensive application.Article introduction Fo mountain bureau correspondence the Yao see system x-rated allied terrace of whole structure, set the net Tuo rush toward and actual application, and aim at the equipments in the construction with each other allied, terrace allied adjust existence of actual problem, combine correspondence Yao to see system future technique reform and development trend, saw system movement present condition to put forward exaltation and improvement to the Fo mountain bureau Yao of direction and suggestion.
【Key words】The see system;X-rated allied;Correspondence technique agreement norm
1. 引言
随着电网规模的迅速扩大，无人值守变电所的数量日益增加，尤其随着变电所自动化程度的不断提高，非电气因素造成的事故比例越来越高。因此，图像监视系统即遥视作为“四遥”(遥控、遥信、遥测及遥调)的补充和完善，被称为“五遥”［1-2］，其能够实现对变电所内设备运行情况及周边环境的监视，使相关人员及时了解变电站现场的情况，为控制中心操作人员提供变电站实时视频，在电网建设中得到广泛应用。
2. 遥视系统的技术发展过程
遥视系统综合多媒体技术，通信网络技术，计算机技术，将变电站的图像、音频等模拟信号进行数字化编码，通过通信传输网络送至系统监控中心，并解码还原视频、音频，让变电运行人员从远端可以直观对站内布防、设备运行、作业操作进行实时监控。其发展过程可以分为以下几个阶段：第一代遥视系统：通信方式多采用电话拨号，主要应用的编解码技术为H.261／MPEG-1／MJPEG，主流产品为PC插卡式编码器；第二代遥视系统：通信方式多采用E1／ISDN专线，主要应用的编解码技术为H.263／MPEG-4，主流产品为PC插卡式编码器或硬盘录像机；第三代遥视系统：通信方式多采用IP网络，主要应用的编解码技术为H.264，主流为硬盘录像机(DVR)［3］；如今遥视系统又有新的组网方式，网络摄像机的出现，让硬盘录像机逐步淘汰，更多采用网络摄像机附带网络存储器(NVR)组网，有效实现前端存储扩容。遥视技术的发展主要依赖于网络、多媒体通信以及编解码技术的发展，其在电力行业的广泛应用，促使部分省级电网建立全省级联的三级遥视系统，用于辅助省网应急指挥中心的统一调度。
3. 佛山局遥视系统运行现状
佛山局电力通信遥视系统作为地区级遥视平台，已经实现与省级主站、站端系统级联，形成三级级联系统平台。省级系统平台是整个遥视系统的核心，主要负责全省范围内遥视系统的查看及相关运行状态的统计;地区级主站主要负责管辖地区内所有视频及变电站信息，并对站端系统运行状态进行统计。地区级主站下设巡检中心，只负责管辖范围内的变电站，另外在省级主站及地区级主站都已设置应急指挥平台，使得各地区局遥视系统在省网公司汇集，实现电网公司范围内的遥视系统大统一。三级级联遥视系统平台组成按功能一般分3个部分：站端信号采集系统、通信传输系统和主站（地区级和省级）远程监控系统。
3.1 站端信号采集系统。站端信号采集系统主要包括：网络、模拟球机和固定枪机，门禁、消防及SF6监测模块、水浸、红外对射报警探测器等。站端设备连接组网拓扑如图1所示：
图1 变电站站端遥视系统组网拓扑图
模拟变量可直接连接RPU，在RPU内完成抽样，量化，编码的模数转化，模拟固机球机和门禁、温湿度感应、红外感应等环境模拟变量都通过RPU以数据流上传。网络固机球机则通过光纤连接进入光端机，完成光电转化，再通过电口交换机接入RPU，相应的站端存储器、工作站都接入电口交换机。 RPU通过路由器完成IP映射，成为站端与外网连接的统一出口。
3.2 通信传输系统。通信传输系统是连接站端遥视和主站平台的媒介，其带宽直接影响图像传输通道路数，误码率直接影响图像传输质量。随着站端摄像头升级，对采集图像的像素，清晰度要求越来越高，一路图像压缩后一般为512kbit/s至1Mbit/s的数据速率，2M线传输已远不能满足带宽要求，光纤跳接，光缆传输成为通信传输的主要手段，佛山局综合数网的大规模改造已消除高质量视频传输的瓶颈。
3.3 地区级和省级主站远程监控系统。地区局主站遥视系统由服务器，存储设备，同步时钟源和监控中心工作站组成，其系统设备组网拓扑如图2所示：
图2 地区局主站遥视系统组网图
服务器是监控后台实现各种软件的功能的核心，根据功能的差别，可分为web服务器，流媒体服务器，配置管理服务器和通信服务器。Web服务器主要功能是提供网上信息浏览服务，支持用户使用web界面访问遥视系统，这种基于BS模式开发的遥视用户平台比固有CS模式更为方便灵活。流媒体的典型特征是把连续的音频和视频信息压缩后放到网络服务器上，用户可直接在线观看，而不必等待文件下载。平台起用流媒体服务器是对媒体内容进行采集、缓存、调度和传输播放。配置管理服务器是实现对整个平台的数据库配置，功能控制的管理。通信服务器则是转换数据格式，实现双方通信互联的核心设备。磁盘阵列（RAID）是主站平台的存储器，其原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。在结构上磁盘阵列是由很多容量较小、稳定性较高、速度较慢磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时，在储存数据时，利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。在个别磁盘损坏后还能根据数据存储原则还原丢失数据。同步时钟源是一种高性能的时间频率参考接收机，地区级和省级主站统一读取卫星时间，站端RPU通过发送请求报文向主站同步时钟源获取时间，并下发至前端设备，使其时间同步。
省级主站除了地区级主站的服务器外，还有级联各地区级遥视系统的级联服务器，服务器级联主要用于两台以上的服务器连接，以达到扩容的效果。服务器级联分为并联式和分布式两种形式。采用的分布式级联应用于多级网络中，分布式服务器负责分发数据给所在网络内的终端用户，大大节省多级网络之间传输数据的带宽使用。
4. 佛山局通信遥视系统存在问题及改进方向
佛山局通信遥视系统已经初步形成省级、地区级和站端三级级联，《广东电网变电站视频及环境监控系统技术规范》的制定，给接入系统设备的视频编码，通信互联协议都做了统一的规范标准，初步给各厂家设备互联提供依据，但现今联调接入过程和未来发展趋势中依然存在诸多问题有待改进提高。
4.1 变电运行联动性。遥视作为“五遥”之一，需要在变电人员操作和设备运行中起到实时监控作用，目前仅停留在场站安防和设备状态监测的程度，并未真正对变电站设备运行和人员操作起监督提醒作用，作为对“四遥”的补充和完善作用还处于半真空状态。佛山局遥视系统平台已经配合省网开展与站端五防、综合自动化系统联动的技术研发，但现在尚在起步阶段，存在诸多困难。不仅需要遥视厂家的协议统一，还须与五防、综自系统设备互联，涉及范围广，相关设备品种繁多，且对五防、综自系统监控看守位，告警阀值设定都缺乏相关标准。
4.2 厂家设备兼容性。省网三级通信遥视系统已经制定规范化的通信技术协议，要求各厂家操作平台按照统一的通信协议进行设备开发，以达到兼容性能强，风险程度低的要求，但各厂家平台协议兼容在实际应用中还存在较大缺陷和漏洞，除完成实时视频监控联动功能外，其他功能还需加强和完善。
(1）地区级主站平台对站端视频存储的调用未实现。
(2）地区级主站平台对站端环境变量监测及告警数据调用未实现。
(3）地区级主站平台对站端设备远程网管程度低，不能直接对远端RPU和摄像头进行配置，给系统网管造成很大程度的隐患。
4.3 站端设备组网方式。随着前端设备技术升级改造，传统的“模拟摄像头+DVR”的站端组网方式逐步被“网络摄像头+NVS”的组网方式替代，原来站点遗留的旧设备给新的三级平台统一管理带来不便。
(1）传统嵌入式DVR系统为模拟前端，监控点与中心DVR之间采用模拟方式互联，因受到传输距离以及模拟信号损失的影响，监控点的位置也存在很大的局限性，无法实现远程部署。而NVR作为全网络化架构的视频监控系统，监控点设备与NVR之间可以通过任意IP网络互联。
(2）DVR受制于其模拟前端，即DVR无法实现前端存储，一旦中心设备或线路出现故障，录像资料就无从获取了；而NVR产品及系统可以支持中心存储、前端存储以及客户端存储三种存储方式，并能实现中心与前端互为备份，一旦因故导致中心不能录像时，系统会自动转由前端录像并存储；此外，NVR还装置了大容量硬盘，并设硬盘接口、网络接口、USB接口，可满足存储需求。
(3）在信息安全角度，DVR模拟前端传输的音频、视频裸信号，没有任何加密机制，很容易被非法截获，而一旦被截获则很轻易就被显示出来。相比之下，NVR产品及系统已经可以实现这些保障。
(4）NVR监控系统较之DVR系统，在全网管理上是其一大亮点，它能实现传输线路、传输网络以及所有IP前端的全程监测和集中管理。
5. 结束语
新技术不断应用于电力系统中，随着无人值守变电站建设的快速发展，遥视技术的应用前景更广阔，遥视系统在变电站应用的功能将进一步强化，成为四遥功能的必要补充，为实现变电所无人值班、无人值守提供了可靠保证。同时，遥视系统的推广应用对提高变电所运行的安全性、可靠性，提高运行管理的科学性，促进管理工作的现代化具有重要意义［4］。
参考文献
［1］ 汪凯威. 变电站遥视系统的功能应用. ［J］. 新疆电力技术
［2］ 廖韵凯. 变电所遥视监控系统研究. ［J］. 自动化技术与应用
［3］ 王新彤 曹晓辉 电力遥视系统的建设与发展.［J］.华北电力技术
［4］ 董祖斌 遥视系统在无人值守变电站建设中的应用.［J］. 湖北电力
［文章编号］1619-2737（2011）04-19-108
［作者简介］ 黄强（1982-），男（汉族），广东惠州人，硕士研究生，主要研究方向：通信遥视系统，图像处理。
【关键词】遥视系统；三级级联；通信技术协议规范
Foshang correspondence in the power supply bureau see system application and research
Huang Qiang
(Guangdong charged barbed wire net companyfoshang power supply bureau Foshang Guangdong 528000 )
【Abstract】The see system as “four Yaos”s of perfect complement, for change electricity movement personnel solid hour surveillance provide credibility guarantee, at no man value guarded a transformer substation to get extensive application.Article introduction Fo mountain bureau correspondence the Yao see system x-rated allied terrace of whole structure, set the net Tuo rush toward and actual application, and aim at the equipments in the construction with each other allied, terrace allied adjust existence of actual problem, combine correspondence Yao to see system future technique reform and development trend, saw system movement present condition to put forward exaltation and improvement to the Fo mountain bureau Yao of direction and suggestion.
【Key words】The see system;X-rated allied;Correspondence technique agreement norm
1. 引言
随着电网规模的迅速扩大，无人值守变电所的数量日益增加，尤其随着变电所自动化程度的不断提高，非电气因素造成的事故比例越来越高。因此，图像监视系统即遥视作为“四遥”(遥控、遥信、遥测及遥调)的补充和完善，被称为“五遥”［1-2］，其能够实现对变电所内设备运行情况及周边环境的监视，使相关人员及时了解变电站现场的情况，为控制中心操作人员提供变电站实时视频，在电网建设中得到广泛应用。
2. 遥视系统的技术发展过程
遥视系统综合多媒体技术，通信网络技术，计算机技术，将变电站的图像、音频等模拟信号进行数字化编码，通过通信传输网络送至系统监控中心，并解码还原视频、音频，让变电运行人员从远端可以直观对站内布防、设备运行、作业操作进行实时监控。其发展过程可以分为以下几个阶段：第一代遥视系统：通信方式多采用电话拨号，主要应用的编解码技术为H.261／MPEG-1／MJPEG，主流产品为PC插卡式编码器；第二代遥视系统：通信方式多采用E1／ISDN专线，主要应用的编解码技术为H.263／MPEG-4，主流产品为PC插卡式编码器或硬盘录像机；第三代遥视系统：通信方式多采用IP网络，主要应用的编解码技术为H.264，主流为硬盘录像机(DVR)［3］；如今遥视系统又有新的组网方式，网络摄像机的出现，让硬盘录像机逐步淘汰，更多采用网络摄像机附带网络存储器(NVR)组网，有效实现前端存储扩容。遥视技术的发展主要依赖于网络、多媒体通信以及编解码技术的发展，其在电力行业的广泛应用，促使部分省级电网建立全省级联的三级遥视系统，用于辅助省网应急指挥中心的统一调度。
3. 佛山局遥视系统运行现状
佛山局电力通信遥视系统作为地区级遥视平台，已经实现与省级主站、站端系统级联，形成三级级联系统平台。省级系统平台是整个遥视系统的核心，主要负责全省范围内遥视系统的查看及相关运行状态的统计;地区级主站主要负责管辖地区内所有视频及变电站信息，并对站端系统运行状态进行统计。地区级主站下设巡检中心，只负责管辖范围内的变电站，另外在省级主站及地区级主站都已设置应急指挥平台，使得各地区局遥视系统在省网公司汇集，实现电网公司范围内的遥视系统大统一。三级级联遥视系统平台组成按功能一般分3个部分：站端信号采集系统、通信传输系统和主站（地区级和省级）远程监控系统。
3.1 站端信号采集系统。站端信号采集系统主要包括：网络、模拟球机和固定枪机，门禁、消防及SF6监测模块、水浸、红外对射报警探测器等。站端设备连接组网拓扑如图1所示：
图1 变电站站端遥视系统组网拓扑图
模拟变量可直接连接RPU，在RPU内完成抽样，量化，编码的模数转化，模拟固机球机和门禁、温湿度感应、红外感应等环境模拟变量都通过RPU以数据流上传。网络固机球机则通过光纤连接进入光端机，完成光电转化，再通过电口交换机接入RPU，相应的站端存储器、工作站都接入电口交换机。 RPU通过路由器完成IP映射，成为站端与外网连接的统一出口。
3.2 通信传输系统。通信传输系统是连接站端遥视和主站平台的媒介，其带宽直接影响图像传输通道路数，误码率直接影响图像传输质量。随着站端摄像头升级，对采集图像的像素，清晰度要求越来越高，一路图像压缩后一般为512kbit/s至1Mbit/s的数据速率，2M线传输已远不能满足带宽要求，光纤跳接，光缆传输成为通信传输的主要手段，佛山局综合数网的大规模改造已消除高质量视频传输的瓶颈。
3.3 地区级和省级主站远程监控系统。地区局主站遥视系统由服务器，存储设备，同步时钟源和监控中心工作站组成，其系统设备组网拓扑如图2所示：
图2 地区局主站遥视系统组网图
服务器是监控后台实现各种软件的功能的核心，根据功能的差别，可分为web服务器，流媒体服务器，配置管理服务器和通信服务器。Web服务器主要功能是提供网上信息浏览服务，支持用户使用web界面访问遥视系统，这种基于BS模式开发的遥视用户平台比固有CS模式更为方便灵活。流媒体的典型特征是把连续的音频和视频信息压缩后放到网络服务器上，用户可直接在线观看，而不必等待文件下载。平台起用流媒体服务器是对媒体内容进行采集、缓存、调度和传输播放。配置管理服务器是实现对整个平台的数据库配置，功能控制的管理。通信服务器则是转换数据格式，实现双方通信互联的核心设备。磁盘阵列（RAID）是主站平台的存储器，其原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。在结构上磁盘阵列是由很多容量较小、稳定性较高、速度较慢磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时，在储存数据时，利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。在个别磁盘损坏后还能根据数据存储原则还原丢失数据。同步时钟源是一种高性能的时间频率参考接收机，地区级和省级主站统一读取卫星时间，站端RPU通过发送请求报文向主站同步时钟源获取时间，并下发至前端设备，使其时间同步。
省级主站除了地区级主站的服务器外，还有级联各地区级遥视系统的级联服务器，服务器级联主要用于两台以上的服务器连接，以达到扩容的效果。服务器级联分为并联式和分布式两种形式。采用的分布式级联应用于多级网络中，分布式服务器负责分发数据给所在网络内的终端用户，大大节省多级网络之间传输数据的带宽使用。
4. 佛山局通信遥视系统存在问题及改进方向
佛山局通信遥视系统已经初步形成省级、地区级和站端三级级联，《广东电网变电站视频及环境监控系统技术规范》的制定，给接入系统设备的视频编码，通信互联协议都做了统一的规范标准，初步给各厂家设备互联提供依据，但现今联调接入过程和未来发展趋势中依然存在诸多问题有待改进提高。
4.1 变电运行联动性。遥视作为“五遥”之一，需要在变电人员操作和设备运行中起到实时监控作用，目前仅停留在场站安防和设备状态监测的程度，并未真正对变电站设备运行和人员操作起监督提醒作用，作为对“四遥”的补充和完善作用还处于半真空状态。佛山局遥视系统平台已经配合省网开展与站端五防、综合自动化系统联动的技术研发，但现在尚在起步阶段，存在诸多困难。不仅需要遥视厂家的协议统一，还须与五防、综自系统设备互联，涉及范围广，相关设备品种繁多，且对五防、综自系统监控看守位，告警阀值设定都缺乏相关标准。
4.2 厂家设备兼容性。省网三级通信遥视系统已经制定规范化的通信技术协议，要求各厂家操作平台按照统一的通信协议进行设备开发，以达到兼容性能强，风险程度低的要求，但各厂家平台协议兼容在实际应用中还存在较大缺陷和漏洞，除完成实时视频监控联动功能外，其他功能还需加强和完善。
(1）地区级主站平台对站端视频存储的调用未实现。
(2）地区级主站平台对站端环境变量监测及告警数据调用未实现。
(3）地区级主站平台对站端设备远程网管程度低，不能直接对远端RPU和摄像头进行配置，给系统网管造成很大程度的隐患。
4.3 站端设备组网方式。随着前端设备技术升级改造，传统的“模拟摄像头+DVR”的站端组网方式逐步被“网络摄像头+NVS”的组网方式替代，原来站点遗留的旧设备给新的三级平台统一管理带来不便。
(1）传统嵌入式DVR系统为模拟前端，监控点与中心DVR之间采用模拟方式互联，因受到传输距离以及模拟信号损失的影响，监控点的位置也存在很大的局限性，无法实现远程部署。而NVR作为全网络化架构的视频监控系统，监控点设备与NVR之间可以通过任意IP网络互联。
(2）DVR受制于其模拟前端，即DVR无法实现前端存储，一旦中心设备或线路出现故障，录像资料就无从获取了；而NVR产品及系统可以支持中心存储、前端存储以及客户端存储三种存储方式，并能实现中心与前端互为备份，一旦因故导致中心不能录像时，系统会自动转由前端录像并存储；此外，NVR还装置了大容量硬盘，并设硬盘接口、网络接口、USB接口，可满足存储需求。
(3）在信息安全角度，DVR模拟前端传输的音频、视频裸信号，没有任何加密机制，很容易被非法截获，而一旦被截获则很轻易就被显示出来。相比之下，NVR产品及系统已经可以实现这些保障。
(4）NVR监控系统较之DVR系统，在全网管理上是其一大亮点，它能实现传输线路、传输网络以及所有IP前端的全程监测和集中管理。
5. 结束语
新技术不断应用于电力系统中，随着无人值守变电站建设的快速发展，遥视技术的应用前景更广阔，遥视系统在变电站应用的功能将进一步强化，成为四遥功能的必要补充，为实现变电所无人值班、无人值守提供了可靠保证。同时，遥视系统的推广应用对提高变电所运行的安全性、可靠性，提高运行管理的科学性，促进管理工作的现代化具有重要意义［4］。
参考文献
［1］ 汪凯威. 变电站遥视系统的功能应用. ［J］. 新疆电力技术
［2］ 廖韵凯. 变电所遥视监控系统研究. ［J］. 自动化技术与应用
［3］ 王新彤 曹晓辉 电力遥视系统的建设与发展.［J］.华北电力技术
［4］ 董祖斌 遥视系统在无人值守变电站建设中的应用.［J］. 湖北电力
［文章编号］1619-2737（2011）04-19-108
［作者简介］ 黄强（1982-），男（汉族），广东惠州人，硕士研究生，主要研究方向：通信遥视系统，图像处理。