CN104320614A - 一种gis设备内部视频监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种GIS设备内部视频监测系统及方法，其特征在于，包括视频传感器、视频服务器、智能供电系统和视频监测后台系统组成。所述视频传感器安装在GIS壳体上用于对GIS内部导体的分合状态进行实时采集，并把监测数据转换为网络数字信号发送到远端视频监测系统进行统一管理。通过本发明可以实现对GIS内部导体的视频的采集，然后把视频信号转变为网络信号发送到视频监测后台系统，实现对GIS隔离开关触头、接地开关触头和快速接地开关触头的分合状态的远程监测和集中管理。

Description

一种GIS设备内部视频监测系统及方法
【技术领域】
本发明属于智能电网高压电器智能在线监测设备技术领域，具体涉及一种GIS设备内部视频监测系统。
【背景技术】
气体绝缘金属封闭组合电器(GIS)是电力系统中的重要组成设备之一，它是保护电力系统运行安全和控制电力系统电路的重要设备，因此GIS的运行状态关系到整个电力系统的安全。
GIS设备结构复杂，长期运行过程中由于不可预见的机械故障或者电气故障，常造成开关触头的分合指示状态与触头实际的分合状态不相符的情况，或者是分合不到位的情况。由于触头封闭在GIS内部，不能直接掌握触头的实际位置，为GIS设备的安全运行埋下了隐患。
为了能够直接监测开关的分合状态，避免GIS运行事故的出现，视频监测作为一种直接而有效的手段走入人们的视线。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种GIS内部导体的监测方法及系统，通过本发明可以解决有效的解决GIS隔离开关触头、接地开关触头和快速接地开关触头的分合情况的在线监测问题。本发明可以解决视频传感器安装在GIS壳体上的密封和照明的问题，并把视频信号转换为数字信号，实现对开关设备壳体内部触头的视频的远程监测，为隔离开关，接地开关和快速接地开光触头位置的监测提供了有效的手段。
本发明的技术方案是：
一种GIS设备内部视频监测系统，包括GIS视频传感器、智能供电系统、视频服务器，以及视频监测后台系统，其中，GIS视频传感器安装在GIS壳体上用于对GIS内部导体的分合状态进行实时采集；所述GIS视频传感器通过视频服务器与视频监测后台系统连接，所述视频监测后台系统通过控制智能电源模块向视频传感器供电。
所述视频服务器与视频监测后台系统之间通过TCP/IP协议传输。
所述视频传感器在电源输入端和信号输出端均设置有浪涌保护和隔离装置。
所述视频监测后台系统包括主程序模块、数据管理模块、信息交互模块，以及信号解码处理模块；所述主程序模块分别与数据管理模块、信息交互模块，以及信号解码处理模块相连。
所述视频传感器包括固定在GIS壳体上的观察窗外壳，该观察窗外壳与GIS壳体之间的界面为透光的玻璃，所述观察窗外壳内安装有光源、光学镜头以及CMOS感光芯片，所述光学镜头及CMOS感光芯片的外周套设有绝缘套筒。
所述光源和光学镜头及CMOS感光芯片分别设置在观察窗外壳的两个平行的腔室内。
所述观察窗外壳与GIS壳体之间安装有O型屏蔽圈。
一种基于上述监测系统的监测方法，视频传感器实时采集GIS内部导体的分合状态，并将分合状态以视频信号的形式通过电缆发送给视频服务器，视频服务器接收到该视频信号后，先将该视频信号转换为数字信号，然后，通过TCP/IP通讯协议将该数字信号发送给视频监测后台系统，视频监测后台系统经过解码和分析后，将结果以画面的形式展示给用户。
当且仅当视频监测后台系统接收到视频信号时才启动智能供电系统工作。
所述视频监测后台系统的解析和分析方法为：当视频监测后台系统接收到视频信号后，首先根据IP地质和通道号识别不同的视频信息流，确定无误后启动智能供电系统，接着，对接收到的视频信号进行解码和重新编码，通过解码分析，获取视频传感器的编号并对传感器数据进行归类，然后提取有效的视频图像，同时保存视频图像，最后关闭监测视频窗口，向智能供电系统发送指令关闭电源。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明通过对隔离开关、接地开关和快速接地开关的触头位置进行视频采集，把采集到的视频信息通过视频服务器转换为数字信号出入视频监测后台系统进行统一管理，在GIS的隔离开关、接地开关或快速接地开关操作完成后可以直接确认该设备实际触头状态，是否分合到位，为GIS设备的可靠运行提供了保障。
【附图说明】
图1示出了GIS设备内部视频监测系统原理图。
图2示出了视频传感器工作原理图。
图3示出了视频监测后台系统原理图。
图4示出了视频监测后台软件系统的流程图。
图5示出了视频传感器结构图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种GIS设备内部视频监测系统，包括视频传感器、视频服务器、智能供电系统、视频监测后台系统和人机交互模块。如图1所示，视频传感器数量为一个或者一个以上，视频传感器与视频服务器采用电缆相连接，视频监测后台系统通过控制智能电源模块向视频传感器供电，然后通过与视频服务器通讯，获取视频数字信号，信号编码采用H.264编码。所述视频服务器与视频监测后台系统采用网线连接，视频传感器安装在GIS壳体内部，采集GIS内部视频信号，然后通过电缆把视频模拟信号送入视频服务器，视频服务器把模拟视频数据转换为数字信号，通过TCP/IP(网络通讯协议)把视频数据送入视频监测控台系统，后台系统通过解码和分析把监测画面展现给用户。
整个监测系统运行过程中，通过智能电源模块控制传感器供电，视频监控后台系统根据需要发送操作指令打开传感器供电系统，实现对视频传感器供电的选择性控制，在需要进行视频监测时打开传感器电源，不需要监测时则关闭传感器电源。通过这种方式，可以大大的延长传感器的使用寿命。人际交互模块获取视频监测后台系统的数据并展示给用户，采用了主接线的形式对视频数据进行展示，只要单击主接线上对应的标识点就可以获得当时的视频图像。
所述视频监测后台系统负责处理、分析和管理视频数据，其硬件采用计算机完成，通过网口与视频服务器相连接，如果有多个视频服务器则需要使用网络交换机进行组网。视频监测后台系统可以接收多个视频服务器的信号，并对信号进行分析和处理然后展现在以主接线为表现形式的人机交互界面上，监测数据保存在本机设立的数据库中。该系统具有用户管理功能、视频解码功能、视频截图功能(视频采集过程中点击截图功能按钮，会把当前1帧数据保存为图片)、视频录像功能(采集的时候是以录像的形式采集但是不保存录像，只有点击录像按钮时才进行保存)等功能。
本实例中，如图5所示，视频传感器包括传感器外壳1、观察窗外壳3、连接法兰8、接插件7、CMOS感光芯片12、光源6、电源模块2、浪涌保护器9、摄像头10。所述观察窗外壳3与GIS壳体之间的界面为透光的玻璃13；传感器外壳1与观察窗外壳3采用外螺纹5和内螺纹连接，接插件7安装在连接法兰8上，使用螺钉把连接法兰8和传感器外壳1连接，所述接插件采用4芯接插件，通过电缆与视频服务器连接。所述光学观察窗负责视频传感器密封和透光功能。
所述的光源和CMOS感光芯片12安装于观察窗外壳3内，并采用绝缘套筒11进行隔离，防止眩光干扰，具体地说，就是光源安装在观察窗外壳3的第一安装孔内，所述CMOS感光芯片12安装在与第一安装孔平行的第二安装孔内，此外，所述CMOS感光芯片12的外周进一步套设有绝缘套筒11，防止光源和CMOS感光元件直接与传感器壳体接触，防止静电干扰。
所述的浪涌保护器9安装在电源输入端和信号输出端上，防止外界过电压干扰进入传感器内部电路中。所述的观察窗外壳3与GIS壳体的接触面直接安装有密封圈4，防止GIS中气体泄漏。所述传感器外壳1内部进一步安装有电源模块，负责给光源、CMOS感光芯片供电。该电源模块采用24V输入，输出为3.3V和5V，其中，3.3V为CMOS感光芯片供电，5V为光源模块供电；浪涌保护器安装在外界电路与传感器电路之间。
图3示出了GIS导体视频监测系统后台系统的原理图，所述视频监测系统后台系统包括主程序模块、用户管理模块、信息交互模块、数据管理模块、信号解码处理模块、信息采集模块和数据库等。视频信号通过TCP/IP协议传入，经过信号解码处理模块对视频信号进行分类和解码，解码后的数据传入主程序模块；主程序模块负责协调整个系统的运行，它接受用户的登录和操作，协调视频信息的显示和存储，所有的监测信息都保存在数据库中方便调用。
图4示了导体视频监测系统后台系统的主流程图，该流程图详细得说明了从用户登录到视频展示和视频存储的整个过程。其中，配置文件为整个视频监测系统的参数描述文件，配置文件的内容包括视频服务器的IP，视频服务器与视频传感器的对应关系以及各个监测点的配置信息。通过配置文件，视频监测系统就可以获得整个系统的配置参数，并根据配置参数生成视频传感器列表和导体视频监测系统主接线。整个导体视频监测系统采用以太网进行组网，通过网络交换机把所有视频服务器都连接起来，导体视频监测后台系统安装在后台监控主机上并与交换机连接，通过以太网获取所有监测点的视频信息。视频信号采用基于TCP/IP协议的H.264编码进行传输，通过IP地址和通道号识别不同的视频信号。导体视频监测系统中使用的智能电源是可以通过网络控制的智能供电系统，在导体视频监测系统打开视频窗口时通过网络命令打开智能供电系统，在导体视频监测系统关闭视频窗口时关闭智能供电系统，通过该系统不仅可以提高传感器的使用寿命，并且可以有效防止开关设备运行故障对导体视频监测系统产生干扰影响，智能电源系统采用Modbus TCP通信协议进行通讯。导体视频监测系统后台软件还具有截图功能和视频录制功能，视频数据和图像数据以二进制文件的形式保存在数据库中，通过传感器编号和保存时间进行索引。同时，视频截图和录像文件也可以保存在电脑硬盘上，方便存入移动设备中。
本发明公开的一种GIS内部导体的视频监测方法，它包括以下步骤：
(1)视频监测后台系统发送视频查看命令，通过Modbus TCP协议打开传感器智能供电系统，向视频传感器提供电能，传感器采用24V供电。
(2)利用安装在GIS壳体上的视频传感器采集GIS内部导体的视频信号，并把信号通过信号电缆送入视频服务器。该传感器可以解决隔离开关、接地开关和快速接地开关触头位置的视频监测。
(3)视频服务器收到视频信号后对视频信号进行解码和重新编码，通过IP/TCP协议把数据发送到视频监测后台系统。
(4)视频监测后台系统通过解码分析，获得传感器的编号并对传感器数据进行归类。通过点击视频监测后台系统上的对应节点获得对应的视频信息。
(5)通过视频监测后台系统获取视频信息后，可以选择对监测画面进行截图或录制视频，所有监测数据统一保存在数据库中以便以后检索和查看。
(6)监控视频查看结束后，关闭监测视频窗口，后台监控软件会自动向对应传感器智能供电系统发送传感器断开供电指令，结束对视频传感器的供电。

Claims (10)

1.一种GIS设备内部视频监测系统，其特征在于，包括GIS视频传感器、智能供电系统、视频服务器，以及视频监测后台系统，其中，GIS视频传感器安装在GIS壳体上用于对GIS内部导体的分合状态进行实时采集；所述GIS视频传感器通过视频服务器与视频监测后台系统连接，所述视频监测后台系统通过控制智能电源模块向视频传感器供电。
2.如权利要求1所述的GIS设备内部视频监测系统，其特征在于，所述视频服务器与视频监测后台系统之间通过TCP/IP协议传输。
3.如权利要求1所述的GIS设备内部视频监测系统，其特征在于，所述视频传感器在电源输入端和信号输出端均设置有浪涌保护和隔离装置。
4.如权利要求1所述的一种GIS设备内部视频监测系统，其特征在于，所述视频监测后台系统包括主程序模块、数据管理模块、信息交互模块，以及信号解码处理模块；所述主程序模块分别与数据管理模块、信息交互模块，以及信号解码处理模块相连。
5.如权利要求1所述的一种GIS设备内部视频监测系统，其特征在于，所述视频传感器包括固定在GIS壳体上的观察窗外壳(3)，该观察窗外壳(3)与GIS壳体之间的界面为透光的玻璃(13)，所述观察窗外壳(3)内安装有光源、光学镜头以及CMOS感光芯片(12)，所述光学镜头及CMOS感光芯片(12)的外周套设有绝缘套筒(11)。
6.如权利要求1所述的一种GIS设备内部视频监测系统，其特征在于，所述光源和光学镜头及CMOS感光芯片(12)分别设置在观察窗外壳的两个平行的腔室内。
7.如权利要求1所述的一种GIS设备内部视频监测系统，其特征在于：所述观察窗外壳与GIS壳体之间安装有O型屏蔽圈。
8.一种基于权利要求1所述的一种GIS设备内部视频监测系统的监测方法，其特征在于：视频传感器实时采集GIS内部导体的分合状态，并将分合状态以视频信号的形式通过电缆发送给视频服务器，视频服务器接收到该视频信号后，先将该视频信号转换为数字信号，然后，通过TCP/IP通讯协议将该数字信号发送给视频监测后台系统，视频监测后台系统经过解码和分析后，将结果以画面的形式展示给用户。
9.如权利要求8所述的一种GIS设备内部视频监测系统的监测方法，其特征在于：当且仅当视频监测后台系统接收到视频信号时才启动智能供电系统工作。
10.如权利要求8所述的一种GIS设备内部视频监测系统的监测方法，其特征在于：所述视频监测后台系统的解析和分析方法为：当视频监测后台系统接收到视频信号后，首先根据IP地质和通道号识别不同的视频信息流，确定无误后启动智能供电系统，接着，对接收到的视频信号进行解码和重新编码，通过解码分析，获取视频传感器的编号并对传感器数据进行归类，然后提取有效的视频图像，同时保存视频图像，最后关闭监测视频窗口，向智能供电系统发送指令关闭电源。
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