基于云计算技术的电力视频监控网络设计与实现

2020-01-10刘晓焜张长青

通信电源技术 2020年18期

刘晓焜，张长青，宋超

（1.国网甘肃省电力公司营销服务中心，甘肃兰州 730030；2.甘肃同兴智能科技发展有限责任公司，甘肃兰州 730050）

0 引言

相较于传统电力监控系统，基于云计算的视频监控系统在信息管理方面具有突出优势，人们可以通过该系统转存、搜索以及加工处理信息。从结构上来说，视频监控系统集成了诸多视频感知设备，用户只需要通过网络计算就可以快速获得信息。基于云计算的监控系统带来的变化不仅在于功能方面，而且显著提升了监控系统的安全性、有效性以及智能性。由此可见，在电力系统中应用基于云计算技术的电力视频监控网络，是符合生产需要和社会发展的有利举措。

1 云计算技术下的电力视频监控网络

电力视频监控系统的发展与科学技术的进步有直接关系。经过长时间的创新和升级，电力视频监控系统从模拟信号转成电子信号，从依靠人工现场管理发展为智能化远程管理。现阶段，电力监控系统已经获得了显著发展，不断满足电力体系的现实需要。分析传统视频监控系统被淘汰的原因，可以清楚认识到其与电力体系的扩大的直接关系[1]。当电力体系扩大到一定程度后，原有监控设备无论是在监控方面还是在维护方面都难以符合要求，还会在一定程度上威胁电力体系的安全运行。为此电力系统投入了大量人力和物力进行处理，但没有从根本上解决问题，导致资源过度浪费，使得电力系统在产生大量经济损失的同时，无法保证系统的高效管理和有序运行。

传统电力体系监控系统依赖人力开展各项工作，最基本的工作形式是工作人员在变电站实施管理和维护[2]。随着我国经济的持续健康发展，变电站的数量逐渐增多，电力体系要保证稳定运行，需要安排更多的变电站工作人员，很大程度上加剧了资金的浪费。在计算机网络技术的作用下，传统电力监控体系中存在的问题得到了有效改善。依托云平台构建的视频监控体系能够全方位管理监控信息，准确定位故障产生的位置和原因，并且在监控信息实时共享的状态下提高管理和维护效率，实现了真正意义上的远程操作。在这种电力控制体系的作用下，电力系统的运行稳定性显著提升，故障发生率得到了有效控制。为了更大限度地提高电力视频监控网络的作用，电力系统有必要建立故障诊断的高效管理机制，实现监控、诊断以及定位一体化。整理故障产生原因和项目类型后，可以归纳出视频信息分析、故障类型记录、处理措施记录、管理重点标注以及辅助功能5点系统功能。

在处理故障的过程中，电力视频监控体系通常采用以下流程。首先，对故障信息做出分类处理，对比出现的故障和故障记录，参考处理措施和专业技术给出相应方案。其次，准确定位故障发生点，合理安排检修人员进行维护。最后，工作人员结束检修和维护后，进一步跟踪故障发生信息，分析故障可能导致的其他问题。将云平台视频监控系统应用在电力体系中可以解决传统视频监控系统中的硬件和系统设备问题，从而减少人力和物力方面的投入。此外，视频监控系统长期运行后会逐渐提高系统的智能化水平，因为云平台可以处理存储的故障信息和处理措施，分析相应的解决措施，从而为电力系统的维护提供便利。

2 云计算关键技术分析

云计算融合了网络技术和计算机技术，比较关键的技术包括虚拟化技术、分布式技术、在线软件技术以及运营管理技术。

2.1 虚拟化技术

虚拟化技术可以简单地理解为资源的虚拟映射，在映射过程中，资源本身的使用不会受到影响。虚拟技术的出现使硬件设备和操作系统之间的关系变得愈发紧密，从而显著提高了硬件资源的使用效率[3]。云技术能够广泛应用于各个领域，很大程度上和虚拟技术的成熟度有关。常见的虚拟技术有服务器虚拟化、网络虚拟化以及存储虚拟化。在电力视频监控网络实现中，存储虚拟化发挥了很大作用。

2.2 分布式技术

分布式技术指的是为了提高数据传输和管理效率选择的信息处理技术。其在现代网络通信系统中相对灵活且效率高，可以将分散的网络系统相互连接，实施统一的管理和调节。在电力视频监控网络应用过程中，需要面对海量的数据内容，而分布式处理恰好能够符合其运行需要。分布式处理信息需要网络系统中所有计算机的共同参与，然后将计算结果反馈至系统中心。

2.3 在线软件技术

在线软件技术与视频监控管理服务构建相关联，在特定平台的作用下，通过各种在线工具和开发功能为用户提供有利的开发场所，用户可以通过在线软件技术实现对模块设计的调整。

2.4 运营管理技术

运营管理技术对云服务的开展具有重要作用，没有了运营管理，云服务完全不能为用户提供帮助。运营管理过程中，云服务通常采用提供服务和获取收益的方式运行，电力视频监控系统用户连接到互联网后，可以使用平台上的各项功能进行开发和利用[4]。

3 关于电力视频监控网络结构的具体分析

3.1 硬件设计

传统视频监控网络需要繁杂的设备作为支撑，因此硬件花费较高。云计算技术电力监控网络平台运行需要的硬件设备要求较低，远低于传统监控系统的硬件设备需要，在满足可连接网络的计算机、带有监控软件的终端设备以及过硬网络条件要求后，就可以动态监控电力系统。基于云计算的电力监控网络系统的灵活性很强，可以适应不同工作条件的需要，而这只需软件设计人员在模块设计上作出调整即可。

3.2 逻辑结构设计

作为云服务的一种，电力视频监控网络的逻辑结构具有普遍性，具有结构、业务以及管理3层设计，不同的层级承担的功能不同，相互联系却又不过分干扰[5]。结构层指的是与外部设备系统连接的层级，主要是传输设备间的信息，业务层承担的功能相对较多，除了调配和管理资源以外，还要分析和记录电力体系中发生的故障和解决措施等，管理层侧重于对系统本身的管理，整个系统的管理控制权都集中在管理层。在电力系统视频监控网络中，产生的故障信息或其他信息都需要经过云平台的处理才能通过各种设备传递。

3.3 电力视频监控网络运行流程及软件设计

云计算技术在传统视频监控系统上获得了新的发展，功能也变得愈发强大，主要包括以下10点，可以确保各类视频监控设备有序运行，并且在故障发生的第一时间及时处理故障。第一，具有实用性强、界面简单易操作以及拥有鲜明的特点。第二，在远程操作方面具有稳定性和高效性，系统能够定时自检。第三，监控故障出现的同时做出预警，并且迅速做出反应，给出解决方案和安排检修。第四，可以自由调整用户的使用权限，对用户权限有控制权。第五，兼容性和拓展性兼备，可以适应各种操作系统和硬件设施，能够灵活调整设计模块，且用户拥有一定的编程权。第六，安全性能突出，能够有效阻隔和处理外界的非法入侵，如用户未经授权的情况下无法登录[6]。第七，故障管理系统具有客户、服务以及管理3个端口，各自承担着不同的职能，为用户提供全面的服务。客户端会给用户安装各项功能，为用户的使用创造基础。安装的内容与客户权限有直接关系，因此功能需要匹配才能安装。第八，服务端的对象是客户，客户在使用过程中可能面临各种问题和需要，如视频管理调度、故障预警等都是服务端的重要功能。第九，客户的权限和系统状态也纳入服务段的管理范畴。第十，对于管理端，大到整个系统的配置，小到功能区块的配置，都在管理端的管理范围。用户的更改和报警设置的调整，都需要管理端的操作。

3.3.1 基本流程

电力监控视频故障管理对系统故障的反应比较敏锐，一旦系统故障，会立刻发出报警，然后比对故障信息和历史记录，智能化地记录和分类故障信息。其中，比较常见的故障类型包括图像失真和视频缺失等。在接收到报警信息后，管理人员要按照流程安排检修，分析故障类型后选择合适的检修单位。完成操作后，管理人员会将申请表发给检修单位，让检修人员依照故障申请单开展相应的工作，检修过程中实施全程监督，记录检修中的各项信息。维修后，维修人员需要再次对故障发生原因和维修措施进行描述，并上报维修结果。经过长时间的积累后，故障产生原因和维修结果存储在服务器中组成数据库。

3.3.2 软件设计

电力视频监控网络对故障的处理需要遵循系统预设的程序，在发生故障时做出反应的同时会调出数据进行比对和分析，然后给出维修方案。这个过程中的各项信息都会被记录下来，因此故障发生时故障代码就已经描述了所有信息[7]。软件工作也要依照既定流程展开，主要包括系统初始化和连接服务器，收集视频信息，作出分析，若是信息正常则不执行任何操作，继续实施检测，若出现异状则反馈故障代码，同时全程记录维修过程，并将从故障发生到维修全过程的数据上传至系统数据库。