包芳 李少辉

（许继电气股份有限公司 河南省许昌市 461000）

随着网络宽带、信息传输能力、计算机以及图像处理等技术飞速发展，推动了视频监控系统相关技术的进步。在社会现代化建设中电力行业占据重要的位置，电力网络系统的安全运营与高效运转，对社会经济发展产生直接影响。传统电力行业中电力系统设备的运转情况依靠人工监视设备的正常运转，但是随着电力系统的迅猛发展，设备不断更新、自动化程度加深，传统的运营管理方式无法满足电力行业监控的需要。尤其是很多变电站，因为建设位置偏远，很少有人去值守或者没有人值守状态，容易招引不法之徒引起各种形式的犯罪活动，影响电网设备运行稳定。可见传统监控手段与实际监控需要的矛盾越来越突出，为此电力行业监控智能化发展是极为必要的，也与变电站实际监控需求相适应。为此通过对变电站无线视频监控系统的功能设计与关键技术分析，突破传统布控区域的限制，对逐步优化变电站监控系统，实现跨区域、实时监控效果，维护变电站安全具有深远意义。

1 变电站无线视频监控系统突出功能点

1.1 信息汇聚与动态显示功能

变电站无线视频监控系统可以对各个电力生产设备与电力系统工作，实施全天候在线监控，确保各个监控点的数据信息汇聚一起。在监控过程中对现场采集的各种数据，经过计算机分析处理，达到监视器实现动态、静态显示。值班人员和管理人员可以实时观看与监控。而且借助系统可以实现对监控图片的放大、缩小、多窗口显示等，迅速查找某一电气设备的周边情况、运行数据等。

1.2 视频监控与控制功能

变电站无线视频监控系统中的中心视频监视可以随时点击任意监控视频设备的图像，且可以实现对这些监控数据的实时存储、回放、检索实现对变电站视频的二级监控。同时当变电站监控系统中的某个设备出现问题，可以对其实施重点关注、协调控制确保实时监督。

1.3 移动功能

变电站无线监控中采用无线网络可以实现系统图像终端处理，任意移动位置，并且及时对已经采集的图像进行处理、传送、定位。

1.4 事故管理功能

变电站无线监控系统中设置报警继电器跟随器，一旦出现事故立刻以声、光等方式发出警告，提醒值班人员。而且系统会结合报警事件的性质、地点等进行自动处理，并且将本系统事件录入、存储丰富监控系统的预警事件信息，为以后报警和自动化处理提供参考。

1.5 系统安全功能

通过设备变电站无线视频监控系统权限维护系统运行安全，防止出现越权修改、存取，以此保障监控数据的完整性。也能记录值班人员的实际操作行为。无线监控系统安全是通过不同权限人员设置不同的操作口令实现。

1.6 双向语音对讲

通过无线监控系统的麦克风、音响等设备，控制中心可以直接与具体环节语言通话，随时向实际执行人员下达操作口令、询问情况等，实现远程工作指导与调节。

2 变电站无线视频监控系统原理

变电站的无线视频监控系统不仅要确保传统的图像监控功能，也要实现网络化监控。即监控现场的图像既能在本地监控中心看到，也能让授权用户通过无线网络随时随地监控[1]。同时录像也可以通过硬盘数字录像，易于保存，有更大的容量空间。变电站的监控系统主要包含视频采集部分、传输网络、监控中心、监控客户端四个方面。

2.1 视频采集设备

变电站的无线终端安装在现场，作为整个系统的视频收集单元，作为系统前端设备，需要设置图像采集的摄像设备、视频处理设备。并且结合现场需求的差异合理、周密地布局，设高清设备，确保变电站监控系统稳定性运行的同时有高清图像。监控系统的摄像部分是将现场图像以电信号的形式传递到监控系统。视频技术监控则是包含数字视频监控系统和网络监控系统两个类型[2]。嵌入型无线视频监控终端是现代计算机技术、多媒体技术的最优结合，也是变电站无线监控系统的核心部分，具有全实时录像、云台镜头控制、全实时监视的等功能。在视频监控中心设置固定外网IP或者域名计算机、安装服务器软件实现对整个系统监控的需要。

2.2 传输网络

传输环节的主要作用是将采集到的各类信号传送到监控室或者其他监控点，这些信号包含摄像机输出视频信号、红外探测器输出报警信号等。变电站的监控传输系统一般是传统模拟传输方式、数字无线网络传输方式两种，因为变电站距离远、布线复杂等因素影响无线网络更为便利实现网络平台视频监控。其中控制信号的传输，由GPRS/CDMA/4G 等网络控制无线视频终端。视频文件的宽带传输网络也是采用以上网络形式实现传输，将压缩后的视频信号通过网络传送到联网功能的TCP/IP 计算机上，实现管理员的远程监控与管理。

2.3 监控中心

变电站监控中心包含中心管理服务器、存储服务器，并且安装中心服务器软件、管理器软件、存储服务器软件专用电脑设备。所有网络监控工作站的用户均实施授权管理，所有用户可以通过网络上的任意一台计算机登录到中心管理服务器系统，不同的用户可以在各自权限内对图像实现实时监控、云控制、录像、查询、回访等

2.4 监控客户端

计算机用户通过IE 浏览器，由变电站无线监控系统中权限准许的管理员，通过合法身份、密码、使用权限登录服务器。授权的用户可以随时随地地登录，实时监控浏览。

3 变电站无线视频监控系统功能设计

3.1 客户端功能设计

变电站无线监控系统的客户端包含视频界面、云台控制、GPS 定位、报警日志等功能，如图1所示。

图1：变电站无线监控系统客户端功能图

视频界面：包含所有前端设备以及当前状态，用户在点击设备之后，可以实现对前端设备视频图像浏览，系统在同一个界面中可以浏览多个视频。且在视频界面可以截图、录像等功能。

云台控制：可以实现对具体设备的焦距、方向控制，用户可以通过对应的按钮向视频端发送调节指令，实现对系统前端的控制。

GPS 定位：引入地图系统，实现对具体位置的卫星定位，但是设备工作的时候会自动将坐标发送到服务器，用户端可以查考到具体的行动轨迹。

报警日志：变电站无线监控系统的报警日志包含：报警名称、名字、区域ID 等信息，且可以在地图中显示出来。若是发现异常情况系统会发出报警提示音，用户可以通过客户端及时查看。

视频下载：变电站无线监控系统会按照时间存储录像资料，用户可以通过时间、地点、摄像机、报警事件等关键信息检索，实现智能化快速检索，保障对变电站无线监控系统中信息的收集更加便利，提升变电站监控效率。同时也可以实现对视频的逐帧播放、慢放、快放等。

3.2 服务端功能设计

在客户端发送请求后，基于IP/TCP 协议，保持客户端与服务器的连接，达到控制命令、转发视频的效果。变电站无线监控系统中的服务端功能设计如图2所示。

图2：变电站无线监控系统服务端功能图

控制命令端：确保变电站无线监控系统的客户可以登录系统、设备对控制命令做出响应。

设备在线管理：客户端登录之后，服务器会显示当前设备上线时间、在线状态，且可以保持与前端设备的长连接。同时当设备在上下线不同状态的时候，服务器会主动通知已有连接的客户端，改变对应设备的显示状态。

视频转发：客户端想要调整指定设备图像，服务器启动视频、调用视频、转发视频的形式如图3所示。

图3：视频调用转发示意图

系统功能：变电站无线监控系统的功能齐全，可以实现对各项系统的管理，包含用户管理、设备管理、权限管理等。其中用户管理功能包含用户、修改、删除用户账号等，借助权限登录之后可以浏览视频、录像等。设备功能则是可以对监控点实施添加、删除、修改等维护操作。权限管理则是结合变电站无线监控系统中会结合不同的角色设置不同的权限，且特定功能仅有特定权限可见。

3.3 加密控制功能

因为互联网的开发性、自由性、连通性特征，保障变电站无线监控系统的信息安全性十分重要。为保证系统的保密性、可用性、完整性与可控性[3]。本次对变电站无线监控系统的加密机制设置目的是防止入侵者、破坏数据，确保数据信息安全。加密技术的应用效果与密钥算法、长度直接相关，密钥加密机制的主要优势是速度快、处理简单，但是管理较为复杂。数据加密时候使用与数据解密相同的密钥，发送与接收方均采用同样的密钥。

变电站无线监控系统中设置安全认证机制，主要是保障各项业务活动参与者的可靠性，进而防止非系统权限用户进入变电站无线监控系统，非法窃取信息，确保变电站无线监控系统稳定、安全性。系统的安全认证机制与安全管理、加密处理、PKI 及认证管理相关。

访问控制策略也可以保护网络安全，确保变电站无线监控系统资源不会被非法访问。例如：设置访问控制，为变电站无线监控系统中用户设置权限，要求用户名、登录口令、登录密码等与系统设定权限相符才能登录成功，也保障了系统的安全性。

4 变电站无线视频监控系统运行关键技术

4.1 视频数据收集技术

变电站无线视频监控系统中采用数据收集技术提升数据收集的完整性。通过网络和接口将数据传输给其他的部门，保障传输数据的安全。将视频装置收集的信息和图像通过软件处理，让变电站工作人员及时了解各项情况。而且分布式网络视频管理系统，最大的作用是自动管理所属的各项信息、资源，用户在登录中心管理服务器后可以配置所管理的各项资源。这一集中管理方式比分布式管理更为便利、更加科学，而且不需要用户每个资源分别登录，操作简单。

4.2 编码技术

将系统收集的各项信息经过分析处理再传送给监督部门。而各种形式文件和图片也具有独立的编码，会采用编码技术转化文件的格式，再传送给其他部门[4]。经过各项数据信息解码后及时查看信息。变电站无线视频监控系统采用编码技术可以保障监控系统数据信息的完整性，且视频系统支持各种形式的文件，在接收和传送地过车中经过编码、解码工作保证用户查看信息清晰、稳定、安全。

4.3 无线传送技术

变电站无线视频监控系统采用计算机数据分析处理视频问题，实现监控功能。而且若是其他部门想要查看各项监控情况、数据信息，也可以直接传送。无线传送技术的应用改变了传统传送中数据丢失情况，无线数据传输技术确保变电站监控系统无线数据传输的完整性且不会失真。再有无线技术可以实时传送，以及相关网络协议保障数据安全，提升数据传递的稳定性和效率。

4.4 显示技术

视频显示技术也是变电站无线监控系统中重要一环，良好视频显示技术可以将监控画面直接给用户。跨平台多媒体开发库可以借助视频播放设备，运用的范围较广，并且操作便利，不仅可以控制软件接口，其他设备也可以通过显示技术直接将图像显示出来[5]。将视频设备安装到监控系统中配合其他设备，实现对变电站的监控。同时采用多路传送技术，可以达到较高的传送速度，如表1 可见不同时间帧率情况是不同的，但是各个系统的干扰作用很小，帧率变化不大保障变电站无线监控系统的监控质量。

表1：监控系统在不同时间帧率情况

5 结束语

随着现代通信技术发展，视频监控技术日益成熟。变电站无线监控系统具有的视频信息收集、动态显示、视频监控与控制功能等解决传统视频监控的弊端。本次变电站无线监控系统主要从客户端功能、服务端功能以及控制功能三方面展开，借助视频数据收集技术、编码技术、无线传送技术以及显示技术，确保变电站无线监控系统的用户可以跨区域操作、远程操作、实时查看监控视频，发现变电站出现运行问题后，及时报警，以此保证变电站无线监控系统运行稳定、安全。