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[2009-6-26]
 

1 监控系统组成
1.1 远端部分(监控点)
主要由摄像机、视频服务器组成。摄像机采集视频信息, 传至视频服务器, 视频服务器对视频信号进行转换、编码和压缩。

1.2 数据传输部分
负责将远端视频信号传输至监控中心, 将监控中心的控制指令传送至远端。有无线和有线 2 种传输方式。无线传输包括模拟微波、数字无线网络, 有线传输包括电缆或光缆等。

1.3 监控中心
所有远端监控信号汇集于此, 进行信息浏览、存储、转换和交互控制等操作。主要由录像服务器、计算机、监控终端等设备组成。

2 系统监控方案
由于工程施工的临时性, 在数据传输链路部分部署有线电缆或光缆成本高、周期长, 而无线传输由于其组建灵活、建设周期短, 符合工程的需要。部分工程建设位于荒郊野外, 比如电力输变电线路工程经常需要跨越崇山峻岭, 监控点往往没有交流 220 V 电源接入, 远端部分如何供电是需要解决的一个关键问题; 另外, 输变电线路工程空间跨度大, 有时达到上百公里, 如何让视频监控系统能延伸到如此远的距离, 是需要解决的另一个问题。鉴于输变电施工的具体情况, 将监控中心 ( 近端)设置在施工项目部, 根据不同的施工环境设置监控点(远端), 并选定不同的实施方案。综合各种情况, 因地制宜地运用不同的技术方法, 有 4 种方案可以达到实际运行的最佳效果。这 4种方案基本覆盖了工程建设各种应用场合的视频监控需要。

3 具体案例实施
3.1 方案 1
近、远端所有设备就地取用 220 V 交流供电, 信号传输敷设视频数据线, 将信号传输至监控中心。监控中心接收信号, 传输至硬盘录像机, 硬盘录像机对多个监控点的多路视频信号进行复合和模/数转换, 转换成数字信号, 即可利用计算机进行处理。此方案适合远端有 220 V 交流电源接入、传输距离 500 m 左右的工程建设。优点是视频图像清晰、信号无干扰。目前已成功应用于居民小区, 可以安装在 110 kV 变电站的施工项目中。缺点: 视频数据线的敷设需要进行优选, 并要采取相应的保护措施以防止施工损坏, 费用较高。

3.2 方案 2
近、远端部分所有设备采用 220 V 交流供电, 传输部分利用无线微波传输。摄像机采集视频信号,传输至微波发射机, 模拟微波发射机对信号进行调制并发送至监控中心, 监控中心通过模拟微波接收机接收信号, 传输至硬盘录像机, 硬盘录像机对多个监控点的多路视频信号进行复合和模/数转换, 转换成数字信号, 即可利用计算机进行处理。此方案适合近、远端有 220 V 交流接入、传输距离约 2 km 的工程建设中。优点是视频图像清晰、成本较低。缺点是传输距离较短。目前已成功应用于1 000 kV 南阳开关站工程施工中(系统结构见图 1),同时在±500 kV 宜华线荻港长江二岸跨越塔 ( 呼高189 m)上使用, 效果很好, 极大地方便了运行巡视。

3.3 方案 3
近端取用 220 V 交流电源, 远端采用 12 V 太阳能供电系统, 数据传输部分采用 IEEE 802.11b 11Mbps 无线以太网。远端太阳能和蓄电池组对所有远端设备供电。摄像机采集的模拟视频信号传输至远端视频服务器, 视频服务器对视频信号进行数字编码压缩, 压缩后的数字信号传输至远端无线网桥, 远端无线网桥和控制中心的无线网桥利用 11 Mbps 标准无线以太网协议进行双向数据通讯, 控制中心无线网桥将接收到的数字信号直接传输至计算机, 利用视频监控软件实现视频浏览、录像、存储备份和交互控制功能。
此方案适合监控点无 220 V 交流电源的工程建设中。优点是视频图像清晰、数字无线网络抗电磁干扰能力强。缺点是由于采用太阳能供电, 成本较高。目前在安徽送变电工程公司宏源大厦建筑工程中试用, 效果很好。

3.4 方案 4
监控点采用太阳能加蓄电池 12 V 直流电源供电, 数据传输部分采用 IEEE 802.16 数字无线网络,建立中继站主干信号传输通道, 实现 30 km 以上远距离传输。在线路路径周围选择合理位置架设点对点无线网桥, 与控制中心直连或经中继连接, 对一段距离范围进行无线信号覆盖, 监控点在信号覆盖范围内可以自由移动并与此无线访问点进行网络通讯。此方案采用点对点连接、中继接力方式进行信号传输, 实现了更远距离的无线覆盖和链路备份。优点是信号传输距离远、网络有效带宽大、抗干扰能力很强、安全性高、组网灵活, 只需增加中继网桥, 就可迅速延伸网络覆盖距离; 缺点是成本偏高、对监控系统安装要求较高。成功应用于 1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压线路工程中。

4 设备选择简介
4.1 远端部分
4.1.1 太阳能供电系统
采用 150 W 太阳能供电系统, 在有阳光时由太阳能供电系统对设备直接供电并对蓄电池充电。阴雨天利用蓄电池对设备供电。蓄电池采用 12 V 铅酸硅能蓄电池, 在阴雨天可以满足远端设备连续运行3 天的供电需要。

4.1.2 摄像机及云台
采用一体化摄像机, 22 倍光学变焦, 1/4"SuperHADCCD, 500 线清晰度。集成云台控制器, 可水平360°连续无阻碍旋转, 垂直 90°旋转。

4.1.3 视频服务器
采用内置 Web 服务器, 用户可以通过 IE 浏览器 或 者 客 户 端 软 件 进 行 实 时 视 频 监 控 ; 支 持MPEG4、H264 多种流行的压缩格式, 支持高清晰 D1图像传输; 内置 PPPoE 动态 IP 获取协议, 支持ADSL自动拨号功能, 支持 88IP 动态域名注册, 使用方便;内置硬件狗, 确保 7×24 h 稳定运行, 不死机。

4.2 数据传输部分
由点对点网桥和点对多点无线访问点 AP 组成。产品选用无线宽带接入产品, 工作在 5.8 GHz 频率, 符合 IEEE 802.16 标准。外加无源反射板, 信号传输距离达 30 km 以上。单个无线访问点 AP 可以覆盖 16 km 范围内的施工线路, 在此范围内的监控点可以自由移动并与 AP 进行无线通讯。单点理论速率为 10 Mbps, 有效速率高达 7 Mbps, 完全满足视频监控的需要。

4.3 控制中心
4.3.1 计算机
一台普通计算机即可, 如果需要存储长时间录像资料, 需要配备大容量硬盘。1 个月不间断录像存储空间约 500 G。

4.3.2 监控软件
采用网络视频监控中心软件, 完成监控、录像、存储和交互控制等操作。
在 1 000 kV 晋东南—南阳—荆门输电线路工程位于河南省境内的第 13 标段, 线路总长度为34.435 km。在线路的 3 个拐点处固定安装 3 个中继网桥, 既可直接与监控中心无线直连, 也可对更远的监控点进行中继连接, 实现远距离传输和链路冗余备份。3 个中继网桥需要安装在地理位置较高的地方, 可自己架设支架, 也可就近选择高层建筑和高塔设点。无线访问点 AP 与中继网桥连接, 负责对整个线路施工地段进行无线信号覆盖。监控点与无线访问点 AP 进行无线通讯, 监控点随工程施工进度移动, 安装方便。在整个线路通道内, 都有无线网络信号, 也可以实现车载移动监控。

5 异地远程监控
本文所列 4 种方案都支持异地远程监控, 多级用户管理功能。将监控中心接入施工项目部局域网,再通过 ADSL 或光纤线路连接到互联网, 即可实现异地远程监控功能。在 ADSL 拨号上网方式中, 需要ADSL 路由器支持动态域名解析, 断线自动重登录功能。由于国内大部分地区电话线路质量较差,ADSL 上行速率往往只能达到 512 kbps, 会造成监控图像断续。条件许可的情况下, 施工项目部可以通过光纤接入互联网, 获得更高带宽来保证视频图像的稳定传输。


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