無人值守變電站下視頻監(jiān)控的網絡化發(fā)展

無人值守變電站下視頻監(jiān)控的網絡化發(fā)展

0實現對變電站的全方位監(jiān)控,更好地發(fā)揮系統(tǒng)的實隨著電氣系統(tǒng)的不斷發(fā)展和體制改革的深入，越來越多的核電站在擴大規(guī)模、實施無人補償的同時逐漸實現規(guī)模。這就要求在變電站運行過程中,必須有一個安全和穩(wěn)定的運行環(huán)境,對變電站各種設施的運行狀態(tài)進行全方位的安全監(jiān)控。要確保無人值守變電站的安全可靠運行,就要求各級調度人員和運行監(jiān)控人員在獲得各類數據信息、設備運行狀況的同時,也應獲得現場設備運行狀況的實時圖像和環(huán)境情況,真正實現對變電站的全方位監(jiān)控。數字視頻遠程監(jiān)控技術不但彌補了上述不足,而且不影響變電站設備的正常工作和原有的控制功能,是對無人值班變電站的進一步完善。本文就針對新型網絡化視頻監(jiān)控平臺的特點和結構,與其在當今無人值守變電站下的應用進行深入剖析與解讀。1視頻監(jiān)控系統(tǒng)網絡實名在20世紀90年代初及以前,主要是以模擬設備為主的閉路系統(tǒng),稱為第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng),即模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng),這是監(jiān)控系統(tǒng)早期的構建模型。到20世紀90年代中期,隨著計算機處理能力的提高和視頻技術的發(fā)展,人們利用計算機的高速數據處理能力進行視頻的采集和處理,從而大大提高了圖像質量,增強了視頻監(jiān)控的功能。這種基于多媒體計算機的系統(tǒng)稱為第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng),即模擬輸入與數字壓縮、顯示和控制系統(tǒng)。因為核心設備是數字設備,因此可以稱為數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)較模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)有著本質的飛躍,為監(jiān)控系統(tǒng)的網絡化發(fā)展奠定了基礎。近兩三年,隨著網絡帶寬、計算機處理能力和存儲容量的迅速提高,以及各種實用視頻信息處理技術的出現,視頻監(jiān)控進入了全數字化的網絡時代,稱為第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng),即全數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)或網絡數字視頻監(jiān)控。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網絡為依托,以數字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心,以智能實用的圖像分析為特色,引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術革命。全數據視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(1)基于fpga傳輸視頻的模擬視頻在網絡傳輸系統(tǒng)中的應用網絡化的好處是視頻、音頻、數據可以在一條網絡線纜內同時傳輸,解決了傳統(tǒng)布線一種電纜僅僅能夠傳輸一種信號的問題。前端攝像機直接接入網絡視頻服務器。模擬視頻信號轉換為標準的IP包,通過TCP/IP網絡傳輸數字視頻,不再需要經過傳統(tǒng)的布線,如光纖、同軸電纜等等。這個結構可以利用系統(tǒng)已經具備的LAN布線系統(tǒng)極其方便地傳輸視頻信號。打破了傳統(tǒng)布線的點對點方式,有效地節(jié)省用戶的前期投資以及后期的線路維護工作投資。即使是需要新敷設線路,其鏈路所需要的線纜量以及線纜敷設、維護的工作量也較模擬系統(tǒng)小得多(見圖1)。(2)良好的網絡結構網絡化結構使得日后系統(tǒng)的擴展工作變得極其容易。我們僅僅需要找到一個信息點(網絡接入點)就可以,不必再敷設任何的電纜。(3)嵌入式操作系統(tǒng)的高穩(wěn)定性網絡視頻服務器使用嵌入式操作系統(tǒng),系統(tǒng)的穩(wěn)定性能、安全性能極高。通過網絡,用戶可以方便地進行遠程的管理以及固件的更新。(4)客戶存儲及管理服務器基于B/S(瀏覽器/服務器)結構,這種結構提供多服務器服務,允許客戶根據實際需要靈活配置存儲和管理服務器。存儲服務器可以在目錄服務器的管理下任意的分配和切換需要存儲的攝像機圖像,結合硬盤錄像服務器的本地錄像功能,可以為系統(tǒng)提供更多的靈活性。(5)速度下降系統(tǒng)的客戶端可以分散在LAN的任何地點,數量沒有限制。假如不對客戶端的權限進行限制的話,那么每一個客戶端都可以觀看所有網絡上的圖像。這一點是DVR系統(tǒng)目前的技術所不能夠達到的。目前的DVR系統(tǒng)同時可登陸的用戶數量不會超過5個,在多于這個數量級時,系統(tǒng)的速度會明顯下降,表現的現象為:圖像刷新速度下降、丟幀(見圖2)。B/S結構以及多服務器結構有效地解決了這個問題。(6)強大的零組播和更靈活的網絡機制圖像存儲和圖像瀏覽可以同時進行(見圖3)。全網絡監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分是軟件平臺。2視頻監(jiān)控的需求對于現在的變電站,實現無人值守是必然的發(fā)展趨勢,這就要求現代的視頻監(jiān)控網絡除了滿足本地安防的需要,還要實現遠程監(jiān)控的功能。集控中心通過網絡可以及時準確地了解下屬變電站的運行狀態(tài),而每個變電站的視頻網絡又是獨立運行,不會受到其他網絡的干擾。變電站的監(jiān)控網絡采用分布式的網絡結構,將視頻負載平衡,系統(tǒng)可容納上千路的視頻接入。(見圖4)全數字網絡監(jiān)控系統(tǒng)包括(1)攝像機及報警設備前端設備分為圖形采集設備和報警設備兩類:圖形采集設備根據需要可選用高速球型攝像機或槍式攝像機。報警設備有溫濕度采集器、紅外對射報警器、高壓脈沖報警器等。前端設備將采集到的模擬信號傳輸給服務器進行編碼處理。(2)數字信號編碼網絡視頻服務器的主要功能是視頻編碼,它將前端采集到的模擬信號編碼成數字信號傳輸到網絡,另外它也將前端的報警信號同時編碼,以便處理。(3)視頻工作站視頻工作站是監(jiān)控網絡的核心,負責處理所有用戶的登錄、瀏覽及其他功能請求,用戶也可以通過工作站對前端設備進行參數設置。(4)網絡接口下視頻轉發(fā)流媒體服務器是用于配合視頻工作站,進行網絡視頻轉發(fā),平衡網絡視頻負載。它根據網絡規(guī)模的不同既可以與視頻工作站合為一體,又可以多臺同時使用,靈活多變。(5)磁盤存儲組磁盤存貯陣列用于儲存整個網絡的視頻信號,方便日后查看和調用。磁盤陣列多采用冗余存儲方式,防止磁盤意外損壞而造成視頻丟失。(6)網絡客戶網絡客戶端可以根據權限收看視頻監(jiān)控畫面,客戶端可以處在變電站視頻內網中也可處在集控中心的上級網絡中。3多服務器平臺軟件平臺是整個監(jiān)控網絡的核心,它多采用B/S(瀏覽器/服務器)結構,運行在Windows2000/XP平臺,由分層的各級集控中心組成多服務器結構,平臺直接利用網絡傳輸圖像、聲音、控制信令及其他數據信息等,以達到對被監(jiān)控點的實時、動態(tài)監(jiān)控。平臺提供控制優(yōu)先級調度、網絡電子地圖、分布式與分級式服務器結構、云臺鏡頭控制、數據監(jiān)控等高級模塊。在網絡帶寬足夠的情況下,可以滿足上千個并發(fā)用戶訪問。(見圖5)攝像機與攝像機之間、攝像機與服務器之間、攝像機與用戶之間沒有地理位置的界限。結構特點(1)采用b/s模式在B/S體系結構系統(tǒng)中,用戶通過瀏覽器向分布在網絡上的服務器發(fā)出請求,服務器對瀏覽器的請求進行處理,將用戶所需信息返回到瀏覽器。B/S結構簡化了客戶機的工作,客戶機上只需配置少量的客戶端軟件。服務器擔負更多的工作,對數據庫的訪問、視頻流的處理、存儲、轉發(fā)等各種服務都是在服務器上執(zhí)行。(2)分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用程序跨多個服務器分布和運行、連接到遠程數據源和WebServer,并可通過Internet訪問,分布式計算功能強大,很適合應用于遠程監(jiān)控服務體系。(3)主流分析：部署營造android平臺,減少道式機病系統(tǒng)基于Java驗證和授權服務(JavaAuthenticationandAuthorizationService,JAAS),使用Java驗證和授權服務(JAAS)API至少可以明顯地降低為你的應用程序實現安全性的影響。JAAS應用程序必須提供兩個特性:驗證和授權。(4)利用多媒體技術的應用系統(tǒng)基于最新的Directshow體系架構,為在Windows平臺上處理各種格式的媒體文件的回放、音視頻采集等高性能要求的多媒體應用,提供了完整的解決方案。(5)長絲管的分組管理設備管理提供視頻服務器、附屬設備等的增加、修改和刪除功能。攝像頭分組將系統(tǒng)中的攝像頭進行分組管理,便于監(jiān)控管理。提供4種用戶類型(系統(tǒng)管理員、超級用戶、一般用戶和瀏覽用戶)及255級控制權的用戶管理,可向用戶分配攝像頭、組,可根據用戶的優(yōu)先級分配控制云臺和攝像機的權限。軟件特點(1)“分布式綜合管理平臺”做網絡視頻監(jiān)控管理軟件不僅適用于本地的視頻監(jiān)控系統(tǒng),而且更可應用于大規(guī)模、多層次、分布式的大型網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)。對于大型網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)中提出的流媒體服務器與視頻工作站理念,對所管轄范圍廣,系統(tǒng)龐大的監(jiān)控應用用戶來講,使用本“分布式綜合管理平臺”將能提供更加清晰的組網、監(jiān)視、控制、管理邏輯關系,從而提高系統(tǒng)使用率、降低運營費用與系統(tǒng)維護費用。在這樣的視頻監(jiān)控管理平臺軟件下,流媒體服務器與視頻工作站可進行堆疊,也就是說一個視頻工作站不僅可以包含子視頻服務器還可以包含更多下級視頻工作站。這樣系統(tǒng)將提供更加強大的管理能力和擴展能力。利用視頻工作站的這一特點,將各個子系統(tǒng)進行設置、集成、集中管理,為架構大型、超大型綜合管理平臺提供了強大的平臺。(2)錄像錄像控制限制系統(tǒng)監(jiān)控主機和各客戶端可以對管轄范圍內多個本地和遠程監(jiān)控前端進行實時監(jiān)控,不同的用戶可根據職務分配不同的控制權限?，F場圖像可根據地點分成監(jiān)控組,以4分屏、9分屏或者16分屏方式顯示,可設置手動錄像、計劃錄像和報警自動錄像等多種錄像方式。在本系統(tǒng)中由于合理的配置了流媒體服務器與存儲服務器,以及前端網絡視頻編碼器,系統(tǒng)將發(fā)揮他們最大的效率。(3)轉發(fā)請求服務在帶寬有限的環(huán)境下,系統(tǒng)提供代理訪問機制,即當多個用戶集中訪問某一路圖像時,此路圖像由本地的視頻工作站轉發(fā)給發(fā)出訪問請求的用戶,從而節(jié)省了有限的互聯網帶寬資源。同時,圖像傳輸以“點播”的方式發(fā)送,即當有用戶發(fā)出請求時才發(fā)送圖像,沒有用戶觀看時,不占用網絡資源,從而使網絡帶寬的利用率更高。(4)基于中方功能的監(jiān)控功能操作界面人性化設計,全部為中文可視化界面,用戶可根據清晰的中文功能提示,實現全部的監(jiān)控操作。用戶在實時監(jiān)控過程中,可利用鼠標移動對前端監(jiān)控點的攝像機進行控制。(5)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的完善視頻工作站提供遠程訪問功能,管理員不必到達設備現場,就可修改前端視頻服務器的各項參數,提高了系統(tǒng)的維護效率。同時,管理員可以遠程增加、刪除、修改用戶、監(jiān)控地點、用戶的控制權限、錄像時間和報警等信息。當這些信息修改之后,管理員不用對客戶端進行維護,用戶只要在重新登錄系統(tǒng)一次,即可得到管理員重新分配的信息,大大減輕了管理人員的軟件維護工作量。(6)快速的網絡實名技術—易于與本地網絡系統(tǒng)結合系統(tǒng)采用的是標準的TCP/IP協(xié)議,具有很強的開放性和兼容性,完全能與各系統(tǒng)方便地聯網,網內的用戶只要使用客戶端軟件即可進行圖像監(jiān)控,無需任何設置。監(jiān)控前端可以將許多現有的資源接入本系統(tǒng),避免重復投資。(7)布署中心內的前端監(jiān)控點“分布式綜合管理平臺”的前端監(jiān)控點采用模塊化設計,當系統(tǒng)需要擴容時,可以很方便地增加前端監(jiān)控點。在監(jiān)控中心,只需要將增加的前端監(jiān)控點加入系統(tǒng),這樣就完成了全部的系統(tǒng)擴容工作。系統(tǒng)不限制用戶數量,用戶利用瀏覽器、使用辦公微機,只要達到一定配置隨時隨地可以監(jiān)控現場環(huán)境。(8)完善的安全機制網絡視頻監(jiān)控管理軟件采用多種安全機制,確保系統(tǒng)高可靠性。1加密認證產品客戶端程序與平臺服務進行通信,采用高加密認證產品,用戶登錄服務器必須使用硬件身分標識,并要求用戶名密碼,具有極高的身份認證級別及通信數據的不可更改性。22視頻服務與平臺服務系統(tǒng)之間的安全機制系統(tǒng)視頻服務器采用CA證書技術進行通信身分認證和數據加密。應用程序必須提供正確的CA證書才能與視頻服務器進行安全通信。32設備接入認證機制每臺視頻服務器,具有128位身分標識。設備網關服務只允許在系統(tǒng)中注冊的設備接入系統(tǒng)。4日記系統(tǒng)提供完整的日志功能,所有用戶事件和系統(tǒng)事件都能完整記錄。并提供詳細的查詢功能。5數字簽名控制視頻加密(水印)是通過給每一幀被保存的圖像加一個數字簽名來實現的。如果之后有人想更