石龙水电站工业电视系统设计

2017-04-14李言龙

东北水利水电 2017年1期

关键词：石龙云台嵌入式

牟佳，黎昕，李言龙

（1.辽宁省水利厅，辽宁沈阳110003；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021；3.黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龙江牡丹江157000)

石龙水电站工业电视系统设计

牟佳1，黎昕2，李言龙3

（1.辽宁省水利厅，辽宁沈阳110003；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021；3.黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龙江牡丹江157000)

石龙水电站采用先进的第三代嵌入式视频监控系统，增强了对主要环境和设备的监控力度，能够及早发现设备运行过程中可能出现的各种事故隐患，进一步提高电厂的安全运行水平。文中主要阐述了石龙水电站工业电视系统的设计原则，系统的组成，设备配置及选择。

石龙水电站；工业电视系统

1 概况

石龙水电站位于双沟电站下游，是松江河梯级水电站的第三级电站，距双沟电站约5.5 km。枢纽主要由混凝土重力坝、引水隧洞、地面式厂房及开关站组成。厂房位于坝址下游2.7 km处，为引水式地面厂房。石龙水电站装机容量70 MW，设计多年平均发电量1.257亿kW·h。

石龙水电站采用先进的第三代嵌入式视频监控系统，它集视频及多媒体通信、网络通信和自动控制等技术为一体，可以远距离监视机组、开关站等主要机电设备的运行，监视集水井、重要闸门及其它运行人员不易到达或观察的部位，把计算机监控系统反映不出来的被监视部位的真实外貌、运行数据和相对关系等直观地反映出来，及早发现设备运行过程中可能出现的各种事故隐患，大大减轻了电厂生产调度中重复繁琐的劳动强度，为电厂的安全经济运行和逐步过渡到无人值班(少人值守)提供坚实可靠的基础。

2 设计原则

2.1 实用性

系统构成的设备应全部选用已定型生产的成熟产品和技术，易于维护，整个系统易用、实用。系统硬件平台为嵌入式设计，体积小，实现高度一体化、高度工程化，便于施工、安装、调试。系统功能及配置满足电站实现无人值班（少人值守）运行的监视需要。

2.2 先进性

设备应采用专业级芯片、国际先进的MPEG-4图像压缩处理技术，图像清晰，画面质量高，实时性强。

2.3 可靠性

系统构成的设备应选用先进、成熟高集成度的智能设备，具有系统运行状况自动检测、告警，诊断、管理等功能，保障系统的安全稳定运行。具有视频流量管理功能，保证网络通畅。实行操作权限管理，保证统一、规范管理。系统具有自诊断功能。

2.4 开放性

考虑到系统投资的长期效益，设计与选型注重开放性，图像监视系统中各产品符合国际标准、工业标准以及有关国家标准和行业规约等，满足系统的可扩展性和可移植性。

2.5 灵活性

系统应能很方便地进行软件升级，保证用户投资。可调节图像质量与带宽占用，可以根据用户每个监控点的需求调节图像质量、帧数、分辨率等。应能设置多种图像浏览方式，包括单画面、四画面、九画面等。

2.6 经济性

应选用性价比高的设备及产品，在保障性能和可靠性的前提下，降低系统造价，达到少花钱，多办事的效果。系统的所有硬件，应按最新和成熟的科技进行挑选和设计，所有设备符合工业标准或以开放式设计，可靠、易于操作、维修和更换，以达到降低营运成本之目的。

3 系统组成

石龙水电站采用先进的第三代嵌入式视频监控系统，主要包括前端设备、传输网络、监控中心和监控终端四部分。

3.1 前端设备

石龙水电站共设置33套前端设备，分别布置在主厂房、安装间、副厂房、进厂大门、溢洪道闸门、尾水平台、大坝等厂内各重要生产部位，实现对全厂电气设备、水轮机主、辅设备及各处闸门外观（如外部损伤、机械转动等）和运行情况（如盘面仪表数据、运行及事故指示等）的监视。前端摄像设备由室内球机和彩色摄像机、镜头、防护罩、射灯、云台以及解码器等组成。为适应水电站现场环境湿度大的特点，室外摄像站均选用室外型高速球机，为避免雷电损坏前端设备，室外摄像站增设了避雷器。前端摄像设备根据控制中心的命令运行，具有自动光圈、自动变焦、自动聚焦等功能，还可进行水平和垂直方向转动等操作，以完成对被摄物体的实时监视和摄像，并将其转换成电信号，传送至主控中心。

3.2 传输网络

进水口启闭机室前端摄像设备的视频信号和控制信号通过2芯光纤及1对单路视频光端机传输至中心控制设备的网络视频服务器，电源采用现地供电方式；大坝和溢洪道闸门前端摄像设备的视频信号和控制信号通过2芯光纤及1对4路视频光端机传输至中心控制设备的网络视频服务器，电源采用现地供电方式。

除上述地点外，前端设备距离监控中心较近，所以视频信号和控制信号采用电缆传输方式。引至各前端设备的同轴电缆、控制电缆和电源电缆，均由控制中心设备引来。

3.3 监控中心

监控中心设备布置在电站中控室，中心由图像监控服务器、网络硬盘录像机、交换机、监控终端、大屏幕监视器、电源设备等组成。中心完成对图像信号的接收、切换、记录和显示；对摄像机及其辅助部件的控制；用户登录管理，优先权分配，根据访问情况对数据流进行控制等。

3.4 监控终端

监控终端采用高性能工作站，安装客户端软件，用于日常浏览操作，可根据权限对中心站设备进行设置。

4 主要设备配置及选择

石龙水电站工业电视系统方案设计遵循“技术先进、安全可靠、方便实用、经济合理”的原则，保证了系统的高可靠性、先进性、可扩充性和较高的性能价格比。其主要设备配置和选择如下：

4.1 彩色一体化摄像机及镜头

选用Dational彩色一体化摄像机，其影像感应器采用1/4英寸Color CCD，有效像素795（V）× 596（H）PAL，水平解像度520电视线，信噪比大于50 dB，电子快门1/50～1/10 000 s，最低照度彩色0.04 Lux（黑白0.002 Lux），23倍光学变焦三可变镜头，其高灵敏度、高像素和低照度特性符合工业环境要求。

4.2 球型一体化彩色摄像机及镜头

选用Dational球型一体化彩色摄像机及镜头，其影像感应器采用1/4英寸CCD，有效像素752（V）×582（H）PAL，水平解像度为520电视线，信噪比50 dB，电子快门1/50～1/30 000 s，最低照度0.06 Lux，23倍光学变焦三可变镜头，云台水平转动速度为0.5°～300°/s，云台上下转动速度0.5°～140°/s，云台转动范围为水平360°连续旋转、垂直±90°自动翻转，设置/控制支持多种协议。

4.3 云台

云台选用Dational配套室内壁装云台，旋转范围水平0°～356°、垂直0°～90°，旋转速度水平12°/s± 5%、垂直12°/s±5%。

4.4 解码器

采用Dational配套解码器，可编程控制云台自动旋转，内置微电脑控制器，可接受RS-485控制信号，控制地址动态编程，内置八区报警接收，控制电动云台水平/上下旋转，电动操作变焦镜头，2路干触点继电器输出，带报警辅助功能，自检功能，预置功能，提供云台、射灯电源。

4.5 网络硬盘录像机

选用DH-NVS1604D嵌入式硬盘录像机，采用高性能嵌入式实时多任务操作系统（RTOS）和嵌入式处理器，代码固化在FLASH中，系统更加稳定可靠。该网络硬盘录像机结合IT领域各项最新技术，如视音频压缩/解压缩、大容量硬盘记录、TCP/IP网络等，同时具备数字视音频录像机（DVR）和数字视音频服务器（DVS）的特性，既可本地独立工作，也可连网组成一个强大的安全监控网。可提供视频输入16路，视频压缩标准H. 264，图像分辨率PAL：704×576或 NTSC：704× 480，1个100M/1 000 M自适应以太网口，1个设备级联口；支持U盘、USB硬盘、USB CDRW，1个VGA接口，可配8块160 GB硬盘，具有定时录像、手动录像、移动检测录像、报警录像等文件记录功能，可以通过应用软件或浏览器设置参数，通过网络在网络硬盘录像机工作时升级其控制软件，支持本地监控面板按键操作，全菜单操作，使用方便，提供管理员和操作员两种权限级别，可单独进行IP地址、用户名、口令的限制。

4.6 视频光端机

选用Dational配套光端机，4路视频接口，视频输入/输出阻抗BNC 75 Ω非平衡接口，信号制式PAL/NTSC/SECAM，视频带宽8 MHz，微分增益小于或等于0.7%，微分相位不大于0.7°场倾斜不大于0.3%max，色亮度延时差10 ns，色亮度增益差±10%，加权信噪比不小于70 dB；支持1-4路异步RS-232/485/422数据，FC/PC、ST/PC光接口可选，屏蔽超5类RJ-45插座；支持IEEE 802.3/ 802.3 u/802.1 q VLAN控制协议，工作方式IEEE 802.3x全双工流控和Back-Pressure半双工流。

4.7 监控系统软件平台

采用大华公司开发的软件平台，采用驱动和对象组件模型的方式，结合流行的SQL Server数据库，集传统模拟与现代数字视频技术为一体，建起最新一代视频网络管理平台，它既是第三代视频监控系统，又是数/模混和监控系统的桥梁。

该软件是新一代基于TCP/IP网络的数字化和网络化的视频监控管理系统。它具有传统模拟视频监控系统的所有管理和控制功能，并融合了最新的数字化、网络化、嵌入式等先进技术，将传统的模拟视频监控系统和最新的数字视频技术通过网络进行完美地结合，开创了视频监控系统数字化、网络化的新时代。采用了与设备无关的设计思想，可以支持不同厂家的模拟或数字视频编解码设备。可以将传统的模拟视频监控系统通过TCP/IP网络连接组网，将目前各个相对独立的（甚至是不同品牌）模拟闭路电视监控系统升级为网络视频监控系统，实现互联互通互控。

系统具备完善的用户管理、设备管理、操作使用权限等管理功能；所有软件模块都采用WINDOWS操作界面，方便用户使用和操作；客户端软件具有电子地图显示，视频图像显示，报警显示，报警操作等功能，支持设备查询；可以按照不同区域进行多幅地图的配置，达到分群清晰，便于管理；系统服务器自动进行管理，包括设备在线检测、连接管理、自我诊断、网络诊断等；提供了闭路电视报警系统所需的各种控制接口；矩阵控制功能，提供了矩阵切换、云台、报警、轮询等，可以管理和控制目前市场上主流的前端设备；多画面功能，一个客户端可以多画面观看；录像、抓拍功能，能够进行回放及显示。