CN103716232A - 一种电力系统基于d5000的视频联动安全网关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，数据转发分发服务器和数据安全隔离设备处于电力生产区网络，视频联动策略服务器和视频应用服务器处于电力信息区网络；数据安全隔离设备和联动策略服务器之间串口连接；数据转发分发服务器用于接收D5000系统的联动数据请求，通将联动数据请求发送到数据安全隔离设备；数据安全隔离设备用于接收数据转发分发服务器的联动数据请求，进行调度数据与视频数据的安全隔离，并发送给视频联动策略服务器；视频联动策略服务器将接收的联动请求数据，根据系统策略将联动情况转换为对应的视频应用策略请求，然后再将视频应用策略请求转发至视频应用服务器，实现电网调度视频联动应用功能。

Description

一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关

技术领域

本发明涉及一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，涉及电力系统的生产区D5000系统的监控数据与信息区视频监控数据进行业务融合的安全装置，实现了相应的联动业务应用。

背景技术

视频监控系统作为电网运行、检修的辅助监控手段，随着视频监控的编解码技术、智能分析技术的发展，变电站视频在实现可视化远程监控和操作等方面起着更加重要的作用，通过视频智能分析、智能化联动，为变电站其他系统提供视频技术支撑。通过智能化视频监控手段，为电网可视化运行、可视化监控、应急指挥提供服务。为辅助调控运行人员对操作区域、保电区域、故障区域相关设备的视频信息、量测值、状态监测信息等进行重点监视，需要将电力系统D5000系统相关重点数据与现场视频数据进行有效结合，利用联动技术、可视化展示技术等，为电力系统运维、监控、检修等业务提供安全保障。

目前，由于D5000系统和视频监控系统分别部署与电力的生产区和信息区不同的数据网，导致数据无法共享、业务无法融合等问题。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，D5000系统依次连接数据转发分发服务器、数据安全隔离设备、视频联动策略服务器以及视频应用服务器；其中数据转发分发服务器和数据安全隔离设备处于电力生产区网络，视频联动策略服务器和视频应用服务器处于电力信息区网络；数据安全隔离设备和联动策略服务器之间串口连接；所述数据转发分发服务器用于接收所述D5000系统的联动数据请求，通将联动数据请求发送到数据安全隔离设备；所述数据安全隔离设备用于接收数据转发分发服务器的联动数据请求，进行调度数据与视频数据的安全隔离，并发送给视频联动策略服务器；

所述视频联动策略服务器将接收的联动请求数据，根据系统策略将联动情况转换为对应的视频应用策略请求，然后再将视频应用策略请求转发至视频应用服务器，实现电网调度视频联动应用功能。

本发明中，所述的数据转发分发服务器用于将D5000系统的单目的端数据请求转换成两个以上目的端的数据请求。

本发明中，所述数据安全隔离设备为单向隔离设备，通过IP网络接收数据转发分发服务器的数据请求，然后通过串口将数据请求转换为串口数据输出到视频联动策略服务器。

本发明中，所述的视频应用服务器信令控制协议采用SIP协议，媒体控制协议为RTCP协议，传输协议为RTP协议。

本发明中，数据转发分发服务器执行以下步骤：

启动网络端口监听并实时接收D5000联动数据；当收到联动请求后，根据转发分发规则，获取联动数据转发分发地址列表，将所有联动数据绑定到各个转发分发地址，从而将单条联动数据转换为两条以上联动数据，并通过网络的方式，将联动数据逐条发送至数据安全隔离设备。

本发明中，数据安全隔离设备执行以下步骤：当收到联动请求数据后，首先将数据包解析得到地址信息和联动请求信息，并将所有地址信息和联动请求信息转换和封装为串口数据，并通过串口发送至联动策略服务器。

本发明中，联动策略服务器执行以下步骤：当收到联动请求数据后，将到联动请求数据写入内部存储队列，并通过串口立即回复数据安全隔离设备；同时，通过数据处理线程实时检查程序的内部存储队列，当队列中有新的联动请求数据时，逐条取出队列中的联动请求数据，通过获取预先配置的联动策略，将联动策略和D5000联动请求进行关联查询，将D5000联动请求转换为视频联动请求，并将视频联动请求通过网口发送至视频应用服务器。

本发明中，当收到联动请求时，根据联动请求地址信息中的客户端IP地址，将视频联动请求发送至该IP地址的客户端，客户端根据接收信息进行联动视频展示，从而实现D5000系统与视频之间联动操作。

本发明具有以下优点：

(1)  实现了电力系统D5000系统所在的生产区网络与视频监控系统所在的信息区网络之间的网络安全隔离，保证了两个分区之间的网络安全性。

(2)  能够为用户及时提供现场视频，为用户能够第一时间了解现场设备运行情况及告警情况，提供了远程视频技术支撑，为调度决策提供有效的依据。

(3)  视频应用服务器用软交换技术进行构建，符合国家电网公司企业标准Q/GDW517.1《电网视频监控系统及接口第1部分：技术要求》。

(4)  能够支持对视频流量的实时统计，能够根据实际网络带宽各个节点之间的最大视频流量进行设置，并能够实时显示各个节点之间的网络流量数据。

(5)  设备能够对请求的实时数据进行转发分发的功能，从而避免多用户对数据访问时，由于访问量较大对前端设备造成较大的压力。

(6)  采用联动策略转发分发机制，能够实现多用户情况下，所有用户都能够及时了解到设备及告警的现场视频情况。

(7)  采用策略化的联动机制，从而为高优先级的告警事件、高权限用户提供了业务优先执行的保障。

设备具备可扩展性，不仅具备与D5000系统之间的安全接入，同时能够满足其他业务系统对视频联动的应用需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明硬件架构信令流程图。

图2为本发明在具体应用中的连接示意图。

图3为本发明联动场景配置策略图。

图4为本发明联动应用实现示意图。

图5为本发明联动数据流程图。

图6为本发明数据转发分发服务器逻辑处理流程图。

图7为本发明单向隔离设备逻辑处理流程图。

图8为本发明联动策略服务器逻辑处理流程图。

图9为本发明视频应用服务器逻辑处理流程图。

具体实施方式

本发明提供一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，能实现D5000系统与视频监控系统的安全业务互联，为辅助调控运行人员对操作区域、保电区域、故障区域相关设备的视频信息、量测值、状态监测信息等进行重点监视，为电力系统运维、监控、检修等业务提供安全保障，并为生产区网络和信息区网络之间的业务数据互联提供安全保障措施。

本发明公开了一种电力系统D5000的视频联动安全网关，包括电网调度视频联动应用系统，其特征在于一种电力系统D5000的视频联动安全网关由数据转发分发服务器、数据安全隔离设备、视频联动策略服务器以及视频应用服务器组成，通过数据安全隔离设备进行调度数据与视频数据的安全隔离；所述数据转发分发服务器接收所述D5000系统的联动数据请求，通过所述数据转发分发服务器将联动数据请求发送到数据安全隔离设备，所述视频联动策略服务器将接收D5000系统的联动请求数据，并根据系统策略将联动情况转换为对应的视频应用策略请求，然后再将视频应用策略请求转发至视频应用服务器，实现电网调度视频联动应用功能。本发明能实现对D5000系统数据与视频系统的联动数据的融合，实现对站内设备状态和告警的远程直观查看的功能，为电力安全生产提供现场直观的可靠依据。

所述的数据转发分发服务器通过网络接口的TCP协议实现与电力D5000系统进行互联，获取D5000系统发送过来的联动请求数据，数据转发分发服务器接入的联动请求数据主要包括了一下内容：

(1)  事故信息，事故信息是由于电网故障、设备故障等，引起开关跳闸（包含非人工操作的跳闸）、保护装置动作出口跳合闸的信号以及影响全站安全运行的其他信号。是需要实时监控、立即处理的重要信息。

(2)  异常信息，异常信息是反映设备运行异常情况的报警信号，影响设备遥控操作的信号，直接威胁电网安全与设备运行，是需要实时监控、及时处理的重要信息。

(3)  变位信息，变位信息特指开关类设备状态（分、合闸）改变的信息。该类信息直接反映电网运行方式的改变，是需要实时监控的重要信息。

(4)  越限信息，越限信息是反映重要遥测量超出报警上下限区间的信息。重要遥测量主要有设备有功、无功、电流、电压、主变油温、断面潮流等。

(5)  告知信息，告知信息是反映电网设备运行情况、状态监测的一般信息。主要包括隔离开关、接地刀闸位置信号、主变运行档次，以及设备正常操作时的伴生信号（如：保护压板投/退，保护装置、故障录波器、收发信机的启动、异常消失信号，遥控装置就地/远方等）。该类信息需定期查询。

(6)  热点视频查看，由D5000系统直接通过UI界面发起的对热点视频进行查看的功能，热点视频包括了设备的视频和区域的视频。

(7)  轮巡请求，由D5000系统直接通过UI界面发起的对指定站点或站点内的视频进行轮巡查看的功能。

所述的数据安全隔离设备通过将接收的网络数据转换为串口数据发送至视频联动策略服务器，从而保证网络之间的隔离。

所述的视频联动策略服务器实现了串口数据转网络数据的接口数据转换功能，通过将数据转发分发服务器发送过来的串口数据转换为网络数据；同时采用反向数据的安全隔离，屏蔽网络协议层的所有请求数据，避免从网络至串口的方向数据的传输，保证单向数据的安全性。

所述的视频联动策略服务器实现了区分后台联动策略和客户端联动策略，各策略的配置和执行由视频联动策略服务统一执行。

视频联动策略服务器实现了设备与视频的关联对应关系配置，通过将所有D5000设备、事故跳变、事故越限等信息与视频预置位信息进行对应配置，保证所有设备及告警信息均有相对应的联动视频预置位信息。联动策略包括了一个设备或一个告警可以联动对应某一个摄像机预置位或多个摄像机预置位。

视频联动策略服务器统一实现对视频设备的控制功能，包括了预置位的控制、云镜控制，策略包括了：

(1)  当多个联动展示请求同时发生时，系统按照预先配置的优先级进行先后展示；

(2)  当多个联动请求所关联的是同一摄像头的多个不同预置位时，系统按照预先配置的优先级进行先后执行；

(3)  当联动展示与后台联动所关联的是同一摄像头的多个不同预置位时，系统按照预先配置的优先级执行预置位调用功能；

(4)  当低优先级的联动事件执行后，若发生高等级的联动事件，优先执行高等级的联动事件；

(5)  当同等级的联动事件同时执行时，优先执行先发生的联动事件。

优先级是可配置的，一般可以按照事故、异常、变位、越限、告知、热点视频查看、轮巡的顺序作为优先级。

所述的视频应用服务器支持多台应用客户端的联动数据的转发分发，支持将联动请求中的设备视频的查看、事故跳变、事故越限等联动请求数据转发分发至不同应用客户端，实现在不同监控客户端上同时监控到设备、告警时的现场视频。

所述的视频应用服务器支持视频数据的转发分发服务，当多个客户端同时浏览同一个摄像机视频时，采用网络视频数据转发分发机制，实现将同一路视频数据转发分发至不同客户端，避免网络带宽的重复占用导致的网络资源浪费。

视频应用服务器信令控制协议采用SIP协议，媒体控制协议统一为RTCP协议，传输协议统一为RTP协议。

实施例

本实施例提供一种电力系统D5000的视频联动安全网关，包括电网调度视频联动应用系统，其特征一种电力系统D5000的视频联动安全网关由在于数据转发分发服务器、数据安全隔离设备、视频联动策略服务器以及视频应用服务器组成，通过数据安全隔离设备进行调度数据与视频数据的安全隔离；所述数据转发分发服务器接收所述D5000系统的联动数据请求，通过所述数据转发分发服务器将联动数据请求发送到数据安全隔离设备，所述视频联动策略服务器将接收D5000系统的联动请求数据，并根据系统策略将联动情况转换为对应的视频应用策略请求，然后再将视频应用策略请求转发至视频应用服务器，实现电网调度视频联动应用功能。本发明能实现对D5000系统数据与视频系统的联动数据的融合，实现对站内设备状态和告警的远程直观查看的功能，为电力安全生产提供现场直观的可靠依据。

图1为本发明硬件架构信令流程图。数据的流向及处理为：

（1）D5000系统通过网络接口，将联动数据发送至数据转发分发服务器，由于D5000系统与数据转发分发服务器均处于生产区网络，之间可以进行安全的网络数据发送。其中发送的数据为单目的端的请求数据。

（2）数据转发分发服务器收到相应的联动请求数据后，根据应用策略，将但目的端的联动请求数据转换为多目的端的联动请求数据，并通过网络接口发送至单向隔离设备，由于数据转发分发服务器与数据转发分发服务器均处于生产区网络，之间可以进行安全的网络数据发送。

（3）单向隔离设备收到数据转发分发服务器发送的多目的端的联动请求数据后，将其网络数据转换为串口数据，从而将联动请求数据通过串口单向发送至联动策略服务器，采用单向隔离设备与联动策略服务器之间串口连接，实现电力生产区网络与电力信息区网络之间安全连接与单向的数据隔离作用。

（4）联动策略服务器通过串口接收单向隔离设备发送过来的联动请求数据，从而安全接收相应的联动请求数据，并根据联动策略的相关配置信息，将联动请求数据转换为视频请求数据，通过IP网络接口，发送至视频应用服务器。由于联动策略服务器与视频应用服务器同处于电力信息区网络，之间的可以进行安全的网络数据发送。

（5）视频应用服务器在收到联动策略服务器发送的联动请求后，进行相应的应用处理，并转发分发至不同的视频应用客户端，从而实现D5000系统对设备视频展示、告警视频展示相关的联动请求，实现不同网络分区、不同系统之间的业务联动功能。

图2为本实施例在具体应用中的连接示意图。D5000系统部署在安全I区，电网统一视频监控平台部署在III/IV区，视频应用服务器部署在III/IV区。

安全I区域III/IV区之间的网络安全及数据传输方式：安全I区与安全II区之间的IP网络通过硬件防火墙进行连接，安全II区与III/IV区之间通过数据安全隔离设备进行连接，数据安全隔离设备只允许I区、II区正向发送数据到III/IV区，不允许反向数据的传输，所有通过I区发送至III/IV区的联动请求数据，均通过III区的网关服务器转发至调度视频联动协同应用系统。

图3为本发明联动场景配置策略图。联动场景配置策略包括了：

（1）预置位定义

视频联动主要依靠对摄像头预置位的定义，系统通过对预置位号、预置位名称进行命名和规范，统一对变电站视频预置位进行配置管理。

（2）指定设备的场景配置

针对指定的联动请求端，可以关联多个系统/平台中的监控数据，从而准确、完整地反映出设备相关数据，为I区D5000的操作提供辅助决策依据。

（3）一对多、多对一的视频场景

通过预置位、云镜控制功能，同一个摄像头可以配置为多个设备的监控场景；同时，某个设备可以指定多个摄像头、从多个角度提供相应现场视频。

（4）对应关系的建立

I区D5000系统中的命名具有唯一性，电网统一视频监控平台、变电站一体化监控系统等系统中的设备编码具有唯一性，系统通过这两者之间的唯一性数据，建立两者之间的关联关系表。

图4所示为本实施例联动应用实现示意图。联动应用实现包括了以下流程：

（1）联动请求

I区D5000系统发送联动请求信息，联动请求中携带相应的设备名称

（2）获取联动策略配置

调度视频联动协同应用系统收到联动请求后，根据设备名称、联动配置对应关系表，获取相应的场景配置信息。

（3）获取场景数据

调度视频联动协同应用系统根据厂家配置系统，从各个场景系统中，获取各项监控数据。

（4）联动展示

调度视频联动协同应用系统将各个场景系统中的监控数据，按照配置要求，发送至指定的III区应用展示端进行数据的自动展示。

在图4中所述的联动请求数据详细包括了：

（1）事故信息，事故信息是由于电网故障、设备故障等，引起开关跳闸（包含非人工操作的跳闸）、保护装置动作出口跳合闸的信号以及影响全站安全运行的其他信号。是需要实时监控、立即处理的重要信息。

（2）异常信息，异常信息是反映设备运行异常情况的报警信号，影响设备遥控操作的信号，直接威胁电网安全与设备运行，是需要实时监控、及时处理的重要信息。

（3）变位信息，变位信息特指开关类设备状态（分、合闸）改变的信息。该类信息直接反映电网运行方式的改变，是需要实时监控的重要信息。

（4）越限信息，越限信息是反映重要遥测量超出报警上下限区间的信息。重要遥测量主要有设备有功、无功、电流、电压、主变油温、断面潮流等。

（5）告知信息，告知信息是反映电网设备运行情况、状态监测的一般信息。主要包括隔离开关、接地刀闸位置信号、主变运行档次，以及设备正常操作时的伴生信号（如：保护压板投/退，保护装置、故障录波器、收发信机的启动、异常消失信号，遥控装置就地/远方等）。该类信息需定期查询。

（6）热点视频查看，由D5000系统直接通过UI界面发起的对热点视频进行查看的功能，热点视频包括了设备的视频和区域的视频。

（7）轮巡请求，由D5000系统直接通过UI界面发起的对指定站点或站点内的视频进行轮巡查看的功能。

图5所示为本实施例联动应用数据流程图。图中包括了联动请求数据及状态数据流程、资源数据流程、实时数据流程和历史数据流程。

（1）联动请求数据和状态数据

联动请求数据和状态数据由D5000系统的设备视频查看及各类告警数据发送至热点区域监视模块的系统接口处理模块，系统接口处理模块通过接口协议转换并转发至联动策略配置管理模块，由联动策略配置管理对联动请求数据和状态数据进行统一处理，实现相应的联动视频展示、联动后台处理和数据存储等功能。

（2）资源数据

资源数据包括了两部分，包括了联动请求端和数据源端的资源数据，由D5000系统、电网统一视频监控平台发送至热点区域监视模块的联动策略配置管理模块，通过联动策略配置管理模块统一将相应的配置策略进行数据存储。

（3）实时数据

实时数据为各个数据源端提供的系统采集数据，为联动视频展示、联动后台处理以及数据存储等服务提供数据支撑。

（4）历史数据

历史数据为各个数据源端提供的历史数据数据，为历史视频展示、数据存储等服务提供数据支撑。

图6为本实施例数据转发分发服务器逻辑处理流程图。服务程序首先启动网络端口监听程序实时启动接收D5000联动数据等待进程，当收到联动请求后，根据服务已经定义好的转发分发规则，获取联动数据转发分发地址列表，将所有联动数据绑定到各个转发分发地址，从而将单条联动数据转换为多条联动数据，并通过网络的方式，将数据逐条发送至单向隔离设备。

图7为本发明单向隔离设备逻辑处理流程图。服务程序启动网络端口监听程序实时启动接收D5000联动数据等待进程，当收到联动请求数据后，首先将数据包解析得到地址信息和联动请求信息，并将所有信息转换和封装为串口数据，并通过串口发送至联动策略服务器。

图8为本发明联动策略服务器逻辑处理流程图。服务程序启动串口监听程序实时启动接收D5000联动数据等待进程，当收到联动请求数据后，将数据写入程序内部的存储队列，并通过串口立即回复单向隔离设备。同时，服务程序通过数据处理线程实时检查程序的内部存储队列，当队列中有新的数据时，逐条取出队列中的数据，并进行后续处理，通过获取已配置的联动策略，将联动策略、D5000联动请求进行关联查询后，将D5000联动请求转换为视频联动请求，并将视频联动请求通过网口发送至视频应用服务器。

图9为本发明视频应用服务器逻辑处理流程图。服务程序启动网络端口监听程序实时启动接收视频联动数据等待进程，当收到联动请求时，根据联动请求中携带的客户端IP地址，将视频联动请求发送至该IP地址的客户端，客户端根据接收信息进行联动视频展示等处理，从而实现D5000系统与视频之间联动操作。

本发明提供了一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，其特征在于，D5000系统依次连接数据转发分发服务器、数据安全隔离设备、视频联动策略服务器以及视频应用服务器；其中数据转发分发服务器和数据安全隔离设备处于电力生产区网络，视频联动策略服务器和视频应用服务器处于电力信息区网络；数据安全隔离设备和联动策略服务器之间串口连接；

所述数据转发分发服务器用于接收所述D5000系统的联动数据请求，通将联动数据请求发送到数据安全隔离设备；

所述数据安全隔离设备用于接收数据转发分发服务器的联动数据请求，进行调度数据与视频数据的安全隔离，并发送给视频联动策略服务器；

所述视频联动策略服务器将接收的联动请求数据，根据系统策略将联动情况转换为对应的视频应用策略请求，然后再将视频应用策略请求转发至视频应用服务器，实现电网调度视频联动应用功能。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，其特征在于，所述的数据转发分发服务器用于将D5000系统的单目的端数据请求转换成两个以上目的端的数据请求。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，其特征在于，所述数据安全隔离设备为单向隔离设备，通过IP网络接收数据转发分发服务器的数据请求，然后通过串口将数据请求转换为串口数据输出到视频联动策略服务器。

4.根据权利要求1所述的一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，其特征在于，所述的视频应用服务器信令控制协议采用SIP协议，媒体控制协议为RTCP协议，传输协议为RTP协议。

5.根据权利要求1所述的一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，其特征在于，数据转发分发服务器执行以下步骤：

启动网络端口监听并实时接收D5000联动数据；当收到联动请求后，根据转发分发规则，获取联动数据转发分发地址列表，将所有联动数据绑定到各个转发分发地址，从而将单条联动数据转换为两条以上联动数据，并通过网络的方式，将联动数据逐条发送至数据安全隔离设备。

6.根据权利要求5所述的一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，其特征在于，数据安全隔离设备执行以下步骤：当收到联动请求数据后，首先将数据包解析得到地址信息和联动请求信息，并将所有地址信息和联动请求信息转换和封装为串口数据，并通过串口发送至联动策略服务器。

7.根据权利要求6所述的一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，其特征在于，联动策略服务器执行以下步骤：当收到联动请求数据后，将到联动请求数据写入内部存储队列，并通过串口立即回复数据安全隔离设备；同时，通过数据处理线程实时检查程序的内部存储队列，当队列中有新的联动请求数据时，逐条取出队列中的联动请求数据，通过获取预先配置的联动策略，将联动策略和D5000联动请求进行关联查询，将D5000联动请求转换为视频联动请求，并将视频联动请求通过网口发送至视频应用服务器。

8.根据权利要求7所述的一种电力系统基于D5000的视频联动安全网关，其特征在于，当收到联动请求时，根据联动请求地址信息中的客户端IP地址，将视频联动请求发送至该IP地址的客户端，客户端根据接收信息进行联动视频展示，从而实现D5000系统与视频之间联动操作。

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