CN103326462A - 一种变电站双视在线监测智能预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站双视在线监测智能预警系统和方法，由视频监控前端系统和后端管理平台系统构成，采用分层、分级等方式进行建设；使用分布式网络系统，软硬件模块化设计，双视监测技术，智能图像和温度分析，集多种监控功能为一体；同时通过统一平台实现远程实时监控、数据报表统计、数据趋势对比曲线、风险分析、兼容监控系统。该系统用一根网线解决了图像的数字化时实传输和融合问题，也支持视频输出扩展，用户可参照CCD图像确定故障部位，还可实现用鼠标点击红外图像的任意部位同时显示该部位的CCD图像并进行测温。同时能通过RJ45网线实现对仪器的设置、自动报警、自动录像和对云台的控制，方便了安装施工，减少了故障发生率。

Description

一种变电站双视在线监测智能预警系统

技术领域

本发明属于电力领域，尤其涉及一种变电站双视在线监测智能预警系统。

背景技术

现在的电力系统自动化建设发展越加完善，采用了最新的计算机技术。传统的变电站视频监控系统受技术发展的局限，只能进行现场监视，简单的报警信息传输，无法实现远距离传输视频信号，对于变电站这样的行业来说，远程、实时的监控是行业系统安全运作必备的前提条件。对于常规无人值守变电站来说：长时间无人值守且地理位置分布广泛，所有设备都必须能适应环境的变化。通常安装重要且贵重的设备。监视、遥控、防盗、消防和报警联网系统需要有机结合。存在高温、高压、高磁等物理特性。变电站一般具有较好的网络带宽资源。如何将远程的监视、遥控、防盗、消防和报警联网系统有机的结合起来，做到既可以远程监视、遥控和图像的传输，又具备环境的整体监控，并且具有通常联网报警的功能。投入费用应该合理，能够更加有效地预防、打击犯罪，保障财产安全。确保系统运行稳定，将安全防范技术提高到一个新的水平，这已经成为当前变电站应用发展的主要方向。

针对无人值守变电站的特点，我们建立的安全监控体系需要实现：

1)监视系统、环境监控系统、防盗系统、消防系统、报警系统、远程控制系统必须要有机的联动结合，从而提高无人值守或少人值守变电站人员和设备的安全性及便利性。

2)传输方式基于TCP/IP网络，音视频压缩技术成熟、可靠。

3)把现场的视频画面、人员进出情况、特定环境的报警信号等数据及时地传回监控中心。

4)所有视频数据、环境数据必须远程传输，并且对数据的记录存储要尽量的全面、细致。使得数据的存储、检索、回放、备份、恢复利于管理和服务。

5)系统的管理采用分级权限，不同的人员具有不同的使用权限。以便实现安全化管理。

6)系统必须采用模块化设计，各个功能模块可根据需要添加。保证系统具有灵活的扩展性，同时提供友好的人机对话界面。

基于以上需求，网络化远程监控将是实现功能丰富、保障有效、拓展简便的变电站安全监控体系的最佳方法。目前，现有视频监控系统功能单一落后，不能满足电力系统对监控、预警系统的需求。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种变电站双视在线监测智能预警系统，旨在解决现有视频监控系统功能单一落后，不能满足电力系统对监控、预警系统的需求的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种变电站双视在线监测智能预警系统，视频监控前端系统采集的信号通过信号传输系统传输到后端管理平台系统；视频监控前端系统采用双视摄像头，由双视红外监控器和室外全方位监控专用云台组成；信号传输系统由交换机和光纤收发器组成；后端管理平台系统由变电站工控计算机和集控中心工控计算机组成。

进一步，变电站双视在线监测智能预警系统的双视红外监控器由高性能红外热像仪和CCD摄像机组成；变电站双视在线监测智能预警系统还设有防火防盗预警系统；变电站双视在线监测智能预警系统采用RJ45标准通讯接口，使用一根网线，同时支持视频输出扩展；变电站工控计算机和集控中心工控计算机及网线延长器安装在集控中心内，电源采用墙壁插座电源。

进一步，双视摄像头根据现场情况布局，安装在变电站主变的两边的杆塔位置，采用不锈钢支架安装，不锈钢支架与杆塔固定；网线与电源电缆同时敷设，沿杆塔敷设到底层动力配电箱，再经现场已有电缆沟将光纤布至主控室后台管理系统，并可上传至集控中心站；电源由现场动力配电箱提供。

本发明的另一目的在于提供一种变电站双视在线监测智能预警方法，其特征在于，该方法的表现层以HTML网页的WEB-UI为主，基于JQuery为核心，应用AJAX技术来实现分级数据加载，FLAH用于图标展示，而远程数据监控采用ActiveX嵌入方式；逻辑层主要负责业务模块划分，跟第一期平台基本保持一致，分为用户权限模块，日志系统，报表和图标系统，以及远程监控系统，对报表和图标系统需要进行功能增强，根据用户的需求增加报表种类，优化报表参数选择功能；数据来源分为三个部分，本地管理数据库，数据备份数据库，和外部数据，其中跟权限，站点信息相关的参数保存在本地管理数据库中，数据备份保存从站点提取的经过处理分析的温度数据，而远处数据是直接通过远程接口从站点读取的数据；领域驱动层是基于内存的建模组件，将不同的数据来源进行屏蔽，对业务模块提供统一服务；领域框架提供了缓存系统以保证系统的性能；

进一步，该变电站双视在线监测智能预警方法采用两种形式的远程组件，一种是基于Hessian的远程数据接口，还有一种是基于第三方供应商提供的DLL开发库；在DLL能够满足需求的情况下使用DLL来提取站点数据，如果没有提供相应功能，使用Hessian远程接口，直接到站点数据库读取需要的数据。

进一步，数据交换方面采用DLL控件时，服务器程序通过JNI调用DLL控件，网络数据传输由DLL负责，DLL控件直接连接到工作站系统中，提取需要的数据，并使用Socket通过网络完成数据传输工作；对于一些功能如果DLL没有提供相应接口，使用Hessian方式通过工作站骨架程序，直接提取数据库中需要的数据给平台使用，数据通过Hessian协议进行传输。

本发明提供的变电站双视在线监测智能预警系统的优点和积极效果：

1)全数字化“一线通”网络实现热图像数据传输和监控器（可见光摄像仪，红外光摄像仪和数字云台）控制。监控器与监控服务器的数据传输只需要一根网线连接，大大简化系统安装和布线，提高监控系统的可靠性，并降低系统安装成本。确保传控安全可靠、抗干扰能力强、安装简捷、扩展和兼容性强；

2)通过全数字实时热图像采集，用户或监控系统可对采集的红外热图像数据进行实时二次温度分析（如更改部件测温参数）和故障核实等功能；

3)系统支持多种类型的区域标注（如点、线、圆、矩形、多边形、温差线），使电气部件标识更加灵活方便；可以实时对全图像、区域进行参数设置、测温、温升计算、温度校正、部件识别（可视和红外局部融合）、部件定位自校正等，提高了电器设备故障和缺陷检测和识别准确度；

4)多种智能温升计算方法，系统可针对每个检测部件单独设置测温参数和报警阈值，提高测温红外热诊断灵活性和可靠性，减少电气故障或缺陷的误判率；

5)实时热图数据（注：不是图片）记录，为后期设备故障和缺陷验证、运营状态和趋势分析、设备维护提供了可靠数据；并可根据电力设备红外诊断技术导则，提供多种温升检测和计算方法，实现对指定电气部件之间的相对温升计算，使电气故障或缺陷红外检测不受环境温度变化影响；

6)基于Web的集中式数据管理和分布式监控，自动插件安装，完全免维护和自动升级，提供了多级灵活监管能力和系统扩展能力；

7)智能数据抓取和统计功能，可生成多种曲线图，对比图和数据报表，为管理决策人员提供有力的数据分析和决策支持。

附图说明

图1是本发明实施例提供的变电站双视在线监测智能预警系统的结构框图。

图2是本发明实施例提供的变电站双视在线监测智能预警方法的软件平台层次图；

图3是本发明实施例提供的变电站双视在线监测智能预警方法的软件平台架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施案例提供的变电站双视在线监测智能预警系统的结构。具体详述如下：

一种变电站双视在线监测智能预警系统，视频监控前端系统采集的信号通过信号传输系统传输到后端管理平台系统；视频监控前端系统采用双视摄像头，由双视红外监控器和室外全方位监控专用云台组成；信号传输系统由交换机和光纤收发器组成；后端管理平台系统由变电站工控计算机和集控中心工控计算机组成。

在本发明实施例中，变电站双视在线监测智能预警系统的双视红外监控器由高性能红外热像仪和CCD摄像机组成；

变电站双视在线监测智能预警系统还设有防火防盗预警系统；

变电站双视在线监测智能预警系统采用RJ45标准通讯接口，使用一根网线,同时支持视频输出扩展；

变电站工控计算机和集控中心工控计算机及网线延长器安装在集控中心内，电源采用墙壁插座电源。

在本发明实施例中，双视摄像头根据现场情况合理布局，安装在变电站主变的两边的杆塔位置，采用不锈钢支架安装，不锈钢支架与杆塔固定；

网线与电源电缆同时敷设，沿杆塔敷设到底层动力配电箱，再经现场已有电缆沟将光纤布至主控室后台管理系统，并可上传至集控中心站；

电源由现场动力配电箱提供。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种变电站双视在线监测智能预警方法，该方法的表现层以HTML网页的WEB-UI为主，基于JQuery为核心，应用AJAX技术来实现分级数据加载，FLAH用于图标展示，而远程数据监控采用ActiveX嵌入方式，逻辑层主要负责业务模块划分，跟第一期平台基本保持一致，分为用户权限模块，日志系统，报表和图标系统，以及远程监控系统，对报表和图标系统需要进行功能增强，根据用户的需求增加报表种类，优化报表参数选择功能；数据来源分为三个部分，本地管理数据库，数据备份数据库，和外部数据，其中跟权限，站点信息相关的参数保存在本地管理数据库中，数据备份保存从站点提取的经过处理分析的温度数据，而远处数据是直接通过远程接口从站点读取的数据；

领域驱动层是基于内存的建模组件，可以将不同的数据来源进行屏蔽，对业务模块提供统一服务。领域框架提供了缓存系统以保证系统的性能；

远程组件目前规划了两种形式，一种是基于Hessian的远程数据接口，还有一种是基于第三方供应商提供的DLL开发库。在DLL能够满足需求的情况下使用DLL来提取站点数据，如果没有提供相应功能，使用Hessian远程接口，直接到站点数据库读取需要的数据。

在本发明实施例中，数据交换方面采用DLL控件时，服务器程序通过JNI调用DLL控件，网络数据传输由DLL负责，DLL控件直接连接到工作站系统中，提取需要的数据，并使用Socket通过网络完成数据传输工作；对于一些功能如果dll没有提供相应接口，我们使用Hessian方式通过工作站骨架程序，直接提取数据库中需要的数据给平台使用，数据通过Hessian协议进行传输。

变电站双视在线监测智能预警系统的研究是由视频监控前端系统和后端管理平台系统构成，采用分层、分级、分域、分权的方式进行建设；使用浏览器和服务器（B/S）架构结合的分布式网络系统，软硬件模块化设计，双视监测技术，智能图像和温度分析，集多种监控功能为一体，并可以实现远程实时监控，数据分析，最大范围的兼容已有监控系统。

监控系统采用了当今最先进的计算机压缩技术与网络传输技术，仅用一根网线就解决了多路红外热像与CCD图像的数字化时实传输、图像融合问题，用户可参照CCD图像确定故障部位，还可实现用鼠标点击红外图像的任意部位同时显示该部位的CCD图像并进行测温。同时还能通过这根网线实现对仪器的设置、自动报警、自动录像和对云台的控制，真正实现了一线通，大大方便了安装施工，减少了故障发生率。

红外热成像变电站双视在线监测智能预警系统的研究，采用384×288像素探测器，可使用户看到更多的图像细节和更小的目标。系统由双通路全天候监控头（含高性能红外热像仪和CCD摄像机）与相应计算机网络组成，它可构成单独的监控系统，也可并入各生产企业、场所管理已有的在线监控系统、防盗防火报警系统中。系统采用先进的计算机压缩技术和网络传输技术，通过RJ45标准通讯接口，仅用一根网线，无需增加任何电缆就可实现对仪器的设置、报警、自动录像等日常寻检工作。系统拥有自己的IP地址，可通过权限控制实现无级或中央监控（一对多或多对一的监控）。

监控器适合在日常室外环境下使用，红外热图像数据可直接用于实时在线监控和图像处理，先进的软件和技术支持，使系统成像清晰，产品性能稳定可靠，使用寿命长。

本发明实施例提供的监控系统提供如下功能：

1)多路监测器实时监控，提供IP单播和主播通讯方式实现多对一和一对多监控；

2)通过权限控制实现无级（如：多计算机对一监测器）或多级（如：区域和主控中心）监控管理；

3)点对点（监测器和监控计算机之间）数据传输率设置，有效地利用网络带宽资源；

4)双视监视和图像融合，辅助故障部件识别；

5)监控计算机端对全图和区域进行实时温度分析（如：可对同热图中不同的区域或部件采用不同的测温方法和测温参数进行分析）；

6)实时录像、抓拍、故障处理报告生成；

7)定时、定点自动巡检，检测时间、策略、路径设置（如：监测点、监测部件设置）；

8)手动控制方式故障检测和定位功能；

9)远程红外监测器控制（调焦、测温校正、云台移位等）；

10)以监控计算机为基点（注：不同的监控计算机可对同一监测器设置不同的报警参数）的报警参数设置，如监视位置，报警温度，报警目标，温差报警等等；

11)多路监视显示，报警画面自动切换，自动抓拍和录像报警画面（注：抓拍图像和录像带测温数据，供事故分析和调查），自动生成处理报告；

12)检索抓拍热图像和录像，录像播放，二次温度分析或事故调查；

13)远程监测器设置、状态检测、重启动、复位等；

14)自动生成系统运行日志、系统故障自检；

15)生成标准格式（如：JPG，BMP，AVI）热图像，可被其他系统（如：Web服务等）直接使用；

16)通过网络报告软件，网上办公电脑可对多监测器进行同时监测；

17)系统的图像是以全数字格式显示和处理，从而确保了图像的质量；

18)提供了多级权限管理功能；

19)提供多种数据报表，曲线图和图像对比功能。

该系统具有全数字红外热成像功能，可以有效的反应设备运行时的热分布状况，配合后台软件的分析功能，可随时捕捉设备的热故障状态，并直观的在区域图上行进行实时预警，同时管理平台的数据统计和分析功能能够更直观的为管理者呈现变电站相关的设备状态数据，将可能发生的事故消灭在萌芽状态。除了具有以上的功能外同时还具有红外监控防盗、现场图像等功能。

该系统可以实现对管理区域内多个变电站的多个关键设备实现远程实时监控，可基本替代手持式红外热成像设备。

相关的工作人员不用经常到现场进行巡视，这意味着设备的巡视和维护将会真正进入状态检修阶段，即根据该系统在线监控所反映的现场实际情况来指导检修维护工作的开展，从而最大限度的节省人力和物力，为企业大大降低了投入成本。

通过该系统的研制，将形成一套功能完备的双视监测系统，实现对设备的可视化和红外监测，并充分发挥计算机技术优势，结合数据挖掘和统计，对前端系统采集的数据进行智能处理分析，实现诸如测温等基本功能和运行决策及检修指导等高级应用功能；

该系统应用后，将在局MIS网络覆盖的范围内，通过各级有关部门的计算机都可以随时监测变电站现场的实时画面情况。该系统必将对生产智能化管理和现场实时调度，发挥出巨大的作用，从而获得更大的经济利益和社会效益。

总而言之，该系统的运行为变电站的设备监测、监视提供了一种全新的工作方式，对于实现变电站实现无人值守和状态检修，以及未来建设智能化电网管理都具有重要而深远的意义。

本发明提供的变电站双视在线监测智能预警系统的技术特点为：

1)通过红外监测器测温，对变电站运行的设备进行实时检测或定期巡检，对超热部件或热故障部位定位和报警；

2)通过控制红外监测器的镜头聚焦和云台的定位，对电器设备进行局部细节检测或观察；

3)通过控制红外和可视光监测器及云台和镜头焦距，对变电站进行不间断、全天候（有光和无光环境下）防入侵和防盗监视；

4)多点发布监测，分级集中监视；

5)多种温升计算方法，提高测温红外诊断灵活性和可靠性；

6)实时热图数据记录，为后期设备故障和缺陷验证、运营状态和趋势分析、设备维护提供可靠数据；

7)提供强大的软件数据开发包（SDK）和软件控件供第三方软件调用，实现嵌入式专用系统平台使用。

8)双视云台的自动发现，不需要人工检测，安装设备之后即可使用，无需网络调试；

9)支持在监测范围内的多角度见侧面设置；

10)支持同一个监测面多个监测点的设置，可增加，修改，删除监测点监测信息；

11)支持监测点监测数据的数据信息定制，包括最高温，升温，监测数据信息；

12)实施对全图像、区域（如：点、线、圆、矩形、多边形）进行参数设置、测温、温升计算、温度校正、部件识别（可视和红外局部融合）、部件定位自校正等，提高了电气设备故障和缺陷检测和识别准确度；

13)支持人工关闭（开启）监测，在特殊场景取消监测；

14)生成可视化的红外像成像图，支持图像融合；可将图像及温度数据信息进行图像融合；

15)当被监测目标出现温度超高（超低）时自动报警；报警方式包括声音及文字图像报警、报警声音可制定；

16)可查看和分析（二次温度分析）历史报警信息和数据，及提供技术诊断和故障核实依据；

17)监控范围达到大于360度全方向巡视；

18)除定点区域温度检测外，同时监测环境温度数据信息，达到温度对比；

19)可见光图像和红外图像的实时显示，可同时显示；可同时显示多个监测点及检测设备的实时热图数据（不是图片）；

20)所有检测数据信息（包括图像，视频，测温数据）永久保存，可提供同一监测点不同时间点的数据对比；

21)可按日，月，年提供多种不同的报表展示和检索信息；

22)监控设备在断电重启后自动开始工作，无需人员操作；

23)定点监控和自由巡视的自由切换，可根据需要切换操作模式；

24)具有权限管理。分级权限人员的不同控制，系统退出时候提供登陆保护，防止误操作；

25)系统通过网络（TCP/IP）模式进行数据传输，数据传输距离远；系统采用B/S架构，用户在公司网络内，用个人办公电脑直接通过IE就可以方便访问，客户机无需要安装客户端；

26)支持以浏览器方式进行系统操作。可查看检测图像，视频信息，控制云镜；无需安装其他除必须插件（图像浏览，视频播放）之外的其他插件；

27)支持以区域分布图或趋势图的方式查看所有站点监测设备的运行状况，当出现异常时可提供醒目信息显示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变电站双视在线监测智能预警系统，其特征在于，视频监控前端系统采集的信号通过信号传输系统传输到后端管理平台系统；视频监控前端系统采用双视摄像头，由双视红外监控器和室外全方位监控专用云台组成；信号传输系统由交换机和光纤收发器组成；后端管理平台系统由变电站工控计算机和集控中心工控计算机组成。 

2.如权利要求1所述的变电站双视在线监测智能预警系统，其特征在于，变电站双视在线监测智能预警系统的双视红外监控器由高性能红外热像仪和CCD摄像机组成；变电站双视在线监测智能预警系统还设有防火防盗预警系统； 

变电站双视在线监测智能预警系统采用RJ45标准通讯接口，使用一根网线，同时支持视频输出扩展；变电站工控计算机和集控中心工控计算机及网线延长器安装在集控中心内，电源采用墙壁插座电源。 

3.如权利要求1所述的变电站双视在线监测智能预警系统，其特征在于，双视摄像头根据现场情况布局，安装在变电站主变的两边的杆塔位置，采用不锈钢支架安装，不锈钢支架与杆塔固定；网线与电源电缆同时敷设，沿杆塔敷设到底层动力配电箱，再经现场已有电缆沟将光纤布至主控室后台管理系统，并可上传至集控中心站；电源由现场动力配电箱提供。 

4.一种变电站双视在线监测智能预警方法，其特征在于，该方法的表现层以HTML网页的WEB-UI为主，基于JQuery为核心，应用 AJAX技术来实现分级数据加载，FLAH用于图标展示，而远程数据监控采用ActiveX嵌入方式； 

逻辑层主要负责业务模块划分，分为用户权限模块，日志系统，报表和图标系统，以及远程监控系统，对报表和图标系统需要进行功能增强，根据用户的需求增加报表种类，优化报表参数选择功能；数据来源分为三个部分，本地管理数据库，数据备份数据库，和外部数据，其中跟权限，站点信息相关的参数保存在本地管理数据库中，数据备份保存从站点提取的经过处理分析的温度数据，而远处数据是直接通过远程接口从站点读取的数据； 

领域驱动层是基于内存的建模组件，将不同的数据来源进行屏蔽，对业务模块提供统一服务；领域框架提供了缓存系统以保证系统的性能。 

5.如权利要求4所述的变电站双视在线监测智能预警方法，其特征在于，该变电站双视在线监测智能预警方法采用两种形式的远程组件，一种是基于Hessian的远程数据接口，还有一种是基于第三方供应商提供的DLL开发库；在DLL能够满足需求的情况下使用DLL来提取站点数据，如果没有提供相应功能，使用Hessian远程接口，直接到站点数据库读取需要的数据。 

6.如权利要求1所述的变电站双视在线监测智能预警方法，其特征在于， 

数据交换方面采用DLL控件时，服务器程序通过JNI调用DLL控件，网络数据传输由DLL负责，DLL控件直接连接到工作站系统中，提取 需要的数据，并使用Socket通过网络完成数据传输工作；对于一些功能如果DLL没有提供相应接口，我们使用Hessian方式通过工作站骨架程序，直接提取数据库中需要的数据给平台使用，数据通过Hessian协议进行传输。 

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