1 概述
　　圖像監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè),、郵電、銀行等部門應(yīng)用較多,，在電力系統(tǒng)的應(yīng)用尚處于初期和推廣階段,。該系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)攝得的圖像通過一定的通訊通道傳到監(jiān)視中心，即可以清晰地看到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,。圖像監(jiān)控在電力系統(tǒng)中有以下功能和特點(diǎn)：
　?。?）適用于無人值班變電所,，監(jiān)視變電所的設(shè)備運(yùn)行和操作狀況、發(fā)熱情況,，解決防火,、防盜問題，并逐漸與操作人員現(xiàn)場(chǎng)操作的遠(yuǎn)方監(jiān)視相結(jié)合,，必要時(shí)各監(jiān)控中心的圖像信息數(shù)據(jù)要上局計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),，供網(wǎng)絡(luò)用戶察看。
　?。?）由于變電所之間距離較遠(yuǎn),，通常幾十公里，甚至上百公里,，通訊是用光纖,、微波或電話線等方式進(jìn)行連接，圖像信號(hào)傳到監(jiān)控中心必須經(jīng)過壓縮和解壓縮,，因此圖像質(zhì)量較之現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)稍有損失,，必須選擇好的壓縮和解壓縮的方式以盡量減少圖像的損失。
　?。?）變電所設(shè)備的圖像監(jiān)視以靜態(tài)物體為主,，動(dòng)態(tài)物體為輔（如操作、防盜等）,；監(jiān)視平時(shí)需登高或帶電位置的設(shè)備情況,，如滲油、發(fā)熱,、冒煙等狀況,；電力大樓的各管理、監(jiān)視用戶通過MIS網(wǎng)的終端進(jìn)行監(jiān)控,。
　?。?）要有撤防和布防功能。當(dāng)變電所有人工作時(shí),，要撤防,，以免誤報(bào)警。當(dāng)變電所位于無人狀態(tài)時(shí),，要布防,。
　?。?）控制功能的主要對(duì)象是云臺(tái)和鏡頭,，包括云臺(tái)的左右旋轉(zhuǎn)、上下俯仰,、鏡頭聚焦,、光圈調(diào)整和變焦變倍功能,。對(duì)于多個(gè)云臺(tái)和鏡頭的控制，一般采用諸如89C51,，8031等單片機(jī)加以選擇和控制,。
2 電力系統(tǒng)圖像監(jiān)控的組成
　　無人值班變電所的圖像監(jiān)控主要由攝像機(jī)、云臺(tái),、編碼器,、解碼器、畫面分割器,、視頻監(jiān)視器等部分組成,。另外，還需與照明系統(tǒng)和防火,、防盜系統(tǒng)相結(jié)合,，成為一個(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng)。
2.1 攝像機(jī)（包括云臺(tái)）
　　攝像機(jī)可分為：黑白,、彩色,、廣角、調(diào)焦,、一體化等多種,，適用于不同情況，技術(shù)參數(shù)也各不相同,，黑白攝像機(jī)適用于光線不充足地區(qū)及夜間無法安裝照明設(shè)備的地區(qū),，可選的分辨率通常高于彩色攝像機(jī)。彩色攝像機(jī)可以觀察設(shè)備的紅綠燈等情況,。一般在變電所采用彩色攝像機(jī),，經(jīng)費(fèi)緊張或攝像機(jī)數(shù)目較多時(shí)，在電容器室,、電纜層等地可采用黑白攝像機(jī),；門廳可采用廣角鏡頭的攝像機(jī)；控制室,、開關(guān)室宜采用連帶鏡頭,、自動(dòng)光圈的攝像機(jī)，對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)后能迅速自動(dòng)調(diào)整,，不會(huì)因支架的抖動(dòng)或人工因素造成調(diào)整困難,；球型一體化攝像機(jī)是將攝像機(jī)、光學(xué)鏡頭,、全方位云臺(tái),、解碼驅(qū)動(dòng)器以及附屬的底座和防護(hù)罩，集成在一個(gè)單元中，可以嵌入天花板,、吸頂安裝或支架安裝,，適用于室外和主控室墻壁距監(jiān)控屏較遠(yuǎn)的地區(qū)。室外攝像機(jī)還可內(nèi)置自動(dòng)溫感排風(fēng)和自動(dòng)防霜裝置,，可進(jìn)行64點(diǎn)全方位預(yù)置,，隨時(shí)對(duì)2～3臺(tái)主變油位、中性點(diǎn)閘刀,、電容器以及圍墻外場(chǎng)景進(jìn)行監(jiān)視,，總體上降低成本。
　　此外由于壓縮方式對(duì)圖像的限制,，如果圖像傳遞后清晰度最高只能做到640×480,，則攝像機(jī)的只要選擇480線水平清晰度即可，不必選擇太高清晰度,，以免增加造價(jià),。
2.2 視頻監(jiān)視器
　　監(jiān)視器可分多種：工業(yè)監(jiān)視器、電腦屏幕,、電視機(jī),、數(shù)十臺(tái)監(jiān)視器組成的電視墻等，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇,。一般采用計(jì)算機(jī)作為監(jiān)視器的,，易于操作和控制，由于要顯示多畫面圖像,，宜采用17英寸以上的屏幕,。采用電視機(jī)作為監(jiān)視器，價(jià)格便宜,，但圖像線數(shù)較低,，對(duì)圖像要求較低的場(chǎng)合比較適用；工業(yè)監(jiān)視器清晰度較好,，但控制和調(diào)節(jié)參數(shù)的靈活度不如計(jì)算機(jī),，條件允許的情況下可以采用計(jì)算機(jī)和工業(yè)監(jiān)視器并用的方式。
2.3 畫面分割器
　　使用畫面分割器能同時(shí)顯現(xiàn)前端多個(gè)攝像機(jī)輸出的畫面,。它分為固定式的四畫面分割器和4個(gè)以上的多畫面分割器,。在監(jiān)控室用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，易采用4畫面分割設(shè)備,，既使每個(gè)畫面比較清晰,，容易觀察，又可以觀看多個(gè)圖像,；4個(gè)以上的畫面比較小,，且設(shè)備的價(jià)格比較高,。
2.4 編解碼設(shè)備及相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)
　　 遠(yuǎn)程的圖像傳輸涉及到圖像的壓縮和解壓縮，一般編碼器放置在變電所的控制室內(nèi),，將現(xiàn)場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)壓縮為數(shù)字信號(hào)，傳送到監(jiān)控中心,，解碼器放置在監(jiān)控中心,，解開壓縮的數(shù)據(jù)。編碼器和解碼器是互相對(duì)應(yīng)的,。有一對(duì)一的配置方式,，也有一對(duì)多的配置方式?；谥鳈C(jī)的視頻圖像壓縮技術(shù)有面向硬件的和面向軟件的（如Intel的In－deo）兩大類,。面向硬件的是基于DCT變換（離散余弦變換）等，有如下三種不同的算法 ：
　?。?）視頻圖像壓縮算法DVI（數(shù)字視頻交互）,，壓縮后圖像數(shù)據(jù)率為1．5 Mbps。
　?。?）用于綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）通信中的H．261算法,。
　　（3）用于動(dòng)態(tài)圖像壓縮的MPEG標(biāo)準(zhǔn),，目前有MPEG1,，MPEG2，MPEG4三種算法,。其中MPEG1的圖像質(zhì)量與家用電視系統(tǒng)相近,，壓縮后的數(shù)據(jù)率為1 Mbps～2 Mbps，亮度信號(hào)的分辨率為360×240,，色度信號(hào)的分辨率為180×120,，每秒30幀。MPEG2算法的原始目標(biāo)是對(duì)每秒30幀的720×572分辨率的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮,，壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸速率為5 Mbps～10 Mbps,。
　　目前應(yīng)用較多的為H．261，MPEG1和MPEG2三種方式,，由于變電所的圖像是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合,，以靜態(tài)為主，因此三種方式都適合,，當(dāng)然,，高倍率的數(shù)據(jù)壓縮是以損失原始數(shù)據(jù)信息量為代價(jià)的，會(huì)影響到傳輸圖像的質(zhì)量,。
3 圖像監(jiān)控系統(tǒng)方案的比較
3.1 監(jiān)控與通訊
　?。?）監(jiān)控方式
　　1）由調(diào)度或監(jiān)控中心（在局大樓內(nèi)）統(tǒng)一監(jiān)視,、控制，適用于變電所數(shù)量不多,，分布較集中的電力局 ,。
　　2）由若干監(jiān)控中心分別監(jiān)控變電所，再將圖像上傳到局大樓的方式,，三級(jí)結(jié)構(gòu),，適用于變電所數(shù)量較多，分布較廣的地區(qū),。
　　3）監(jiān)控中心與MIS網(wǎng)終端應(yīng)有一定的優(yōu)先級(jí),，一般來說，監(jiān)控中心優(yōu)先控制和操作,，MIS終端只能監(jiān)視和切換畫面,，兩者不能有沖突．
　　（2）通訊與傳輸方式
　　圖像視頻信號(hào)的傳輸途徑有多種：一點(diǎn)多址小微波,、音頻電纜擴(kuò)頻通訊傳輸,、光纖2 M數(shù)據(jù)口傳輸、電話電纜傳輸?shù)确绞?。從?shí)際應(yīng)用效果來看,，光纖傳輸效果最好。用電話線傳輸圖像容易產(chǎn)生斷續(xù)現(xiàn)象,，不利于觀察防火,、防盜現(xiàn)象，但觀察靜態(tài)事物,，尚可應(yīng)用,。
　　圖像監(jiān)控系統(tǒng)的分布與通訊通道的布置有關(guān)，有以下幾種方式：變電所與監(jiān)控中心有直接的通訊連接,；變電所與局大樓有直接的光纖連接,，監(jiān)控中心再與局大樓有通訊連接，兩種情況考慮的方案應(yīng)有所不同,。
　　信息傳輸通常采用TCP／IP和網(wǎng)絡(luò)組波（Multicast）的技術(shù),，最大限度利用了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬，避免網(wǎng)絡(luò)的擁塞．
3.2 信息壓縮形式
　?。?）硬件壓縮,、軟件解壓的方式
　　用一個(gè)軟件就能解決所有的解壓縮問題，且升級(jí)換代容易,，降低了成本,，MIS網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)只要安裝相應(yīng)的軟件并授權(quán)，就可以成為一臺(tái)功能齊全的監(jiān)控主機(jī),，但穩(wěn)定性較硬件為差,，同一監(jiān)控中心的變電所之間兼容性差,。
　　（2）硬件壓縮,、硬件解壓的方式
　　穩(wěn)定性好,，若采用一對(duì)多解碼器，成本較低,，但兼容性差,；若采用一對(duì)一編解碼器，只要總體設(shè)計(jì)原理相同,，不受產(chǎn)品限制，但主站的控制軟件也不具備兼容性,，且監(jiān)控中心的解碼設(shè)備數(shù)量繁多,，若監(jiān)控中心的通訊通過調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)，則電力大樓的硬件設(shè)備也很多,，且需要兩套編解碼設(shè)備,，上網(wǎng)需要兩次壓縮解壓縮 。
3.3 控制界面操作
　　主站軟件在控制云臺(tái)方面的操作有兩種方式：
　?。?）界面提供專業(yè)控制面板,，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)的方向進(jìn)行控制。
　?。?）直接在圖形界面上引導(dǎo)云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,，鼠標(biāo)指針向哪個(gè)方向滑動(dòng)云臺(tái)就朝相應(yīng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　后種方式對(duì)于監(jiān)控人員來說,，非常方便,，易于操作。
　　可以在電子地圖上直接用鼠標(biāo)雙擊獲得遠(yuǎn)程終端的圖像和對(duì)應(yīng)攝像機(jī)切換和控制權(quán),。地圖可完全模擬相應(yīng)變電所環(huán)境,，方便操作人員尋找攝像機(jī)和快速切換。
3.4 發(fā)熱報(bào)警裝置
　　變電所設(shè)備發(fā)熱也是比較常見的問題,，時(shí)間一長(zhǎng),，容易造成事故?？梢圆捎脙煞N方法監(jiān)視無人值班變電所的發(fā)熱狀況：
　?。?）用紅外攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)視報(bào)警，成本較高,。 　
　
　?。?）用金屬片發(fā)熱變色，攝像機(jī)自動(dòng)巡回檢測(cè)后自動(dòng)報(bào)警,，比常規(guī)的紅外測(cè)溫儀要方便很多,。金屬片一般裝設(shè)在開關(guān)或變壓器的端頭位置,。
3.5 無線攝像機(jī)和無線對(duì)講設(shè)備
　　采用無線攝像機(jī)和無線對(duì)講設(shè)備，當(dāng)變電所有人巡視或操作時(shí),，隨身攜帶以便于遠(yuǎn)方監(jiān)視,，防止走錯(cuò)間隔或誤操作。為今后變電所單人操作監(jiān)視的運(yùn)行方式做好技術(shù)準(zhǔn)備,。
　　無線攝像機(jī)體積小,，且通常鏡頭和發(fā)射天線均包含在其中，發(fā)射功率小,，傳送距離較近,，大多在100 m之內(nèi)能接收。因此無線接收接口必須配置在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄒ话阍谥骺厥遥?，以保證信號(hào)的暢通,。
　　無線攝像機(jī)可以做成帽式或手提式。由實(shí)踐得知,，帽式在頭上運(yùn)行人員走動(dòng)時(shí)經(jīng)常發(fā)生抖動(dòng),，難以迅速聚焦，而手提式結(jié)構(gòu)可視角度大,，輕巧便利,，比較切合單人操作攝像。
3.6 其他設(shè)備
　?。?）升降車,。室外一體化攝像機(jī)由于架設(shè)位置比較高，天長(zhǎng)日久玻璃面罩積灰,，攝像質(zhì)量嚴(yán)重下降,，定期安排清掃又受到安全距離影響，因此可設(shè)計(jì)為升降機(jī)結(jié)構(gòu),，只在第一次安裝調(diào)試時(shí)需要停電,，以后的維護(hù)極為方便。
　?。?）滑軌,。開關(guān)室的結(jié)構(gòu)一般成行排列，只設(shè)一個(gè)或少量的攝像頭無法看清每個(gè)開關(guān)柜的狀況,，無法對(duì)運(yùn)行提供依據(jù),。設(shè)多個(gè)攝像機(jī)既增加成本，也存在死角,。因此設(shè)計(jì)和開發(fā)步進(jìn)馬達(dá)式的電動(dòng)滑軌裝置,，操作人員在遠(yuǎn)方就能控制攝像機(jī)前后左右移動(dòng)，靈活方便,，又降低造價(jià),。 　　
　?。?）組合電纜。電力系統(tǒng)對(duì)電纜有特殊要求：阻燃,、防火,、防小動(dòng)物，目前市場(chǎng)上還無鎧裝的視頻電纜,，因此可以設(shè)計(jì)將控制電纜,、視頻電纜、電源電纜三合一,，制成鎧裝阻燃電纜,，既對(duì)高壓電磁場(chǎng)起到良好的屏蔽作用，又方便安裝和施工,。
4 其他輔助系統(tǒng)的接入
4.1 防火,、防盜裝置
　　在沒有考慮變電所圖像監(jiān)控時(shí)，防火,、防盜裝置也是作為無人值班變電所的必要條件提出的,，它結(jié)合綜合自動(dòng)化輸出兩個(gè)綜合信號(hào),，存在的缺陷是經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào),，由于綜合信號(hào)無法得知什么區(qū)域發(fā)生火警和盜警 ，工作人員趕到現(xiàn)場(chǎng),，可能為時(shí)已晚,。
　　如果能將防火、防盜結(jié)合圖像監(jiān)控系統(tǒng),，就可以解決上述問題,。采用警情聯(lián)動(dòng)功能，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí),，立即啟動(dòng)攝像機(jī),，可以得知是哪個(gè)區(qū)域發(fā)生報(bào)警，是否誤報(bào),，重要情況還可啟動(dòng)自動(dòng)錄像裝置,，為事故分析提供條件。
　　目前絕大多數(shù)廠家生產(chǎn)的火災(zāi),、防盜報(bào)警控制器不具備報(bào)警規(guī)約的輸出功能,，或只有一個(gè)開關(guān)量接點(diǎn)輸入，因此防火,、防盜設(shè)備與圖像監(jiān)控的結(jié)合需要合作開發(fā),，且火災(zāi)報(bào)警控制器要經(jīng)中國(guó)消防產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證，控制器可采用RS232標(biāo)準(zhǔn)接口與上位機(jī)通訊,。
　　與防火,、防盜設(shè)備相連,，探測(cè)報(bào)警信號(hào)源有以下幾種：煙感探測(cè)器、熱感紅外線控測(cè)器,、微波物體移動(dòng)感知器,、開關(guān)、玻璃破碎感知器等等,。一般無人值班變電所大多采用前三種探測(cè)器,。若經(jīng)濟(jì)條件較好，可采用多種探測(cè)器相結(jié)合的方式,。為減少單一探測(cè)原理裝置易產(chǎn)生的誤報(bào),，可以將紅外、微波,、超身等探測(cè)方法組合成雙鑒式,，即基于兩種原理的復(fù)合式報(bào)警器。
4.2 變電所照明系統(tǒng)
　　圖像監(jiān)控裝置啟動(dòng)變電所照明有兩種方案：
　?。?）攝像機(jī)上安裝射燈,，可以隨著攝像機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)方控制,，靈活性高,，但亮度范圍有所限制。
　?。?）啟動(dòng)變電所的照明電源,，當(dāng)有警情或遠(yuǎn)方控制時(shí)，可以開啟變電所相應(yīng)位置的燈光,，亮度范圍廣,、效果好。
4.3 長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)
　　監(jiān)控中心在采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控時(shí),，可用計(jì)算機(jī)硬盤錄像,，必要時(shí)采用雙硬盤備份，但硬盤錄像時(shí)往往計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度就很慢,，不能同時(shí)調(diào)用圖像或控制,。但很多情況下可以在監(jiān)控中心外接長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)進(jìn)行錄像 。24 h的長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)比較理想,，每日只需更換一盤錄像帶,。 訊協(xié)議對(duì)于子站的技術(shù)、通訊接入以及MIS的聯(lián)網(wǎng)都大有影響,，因此一旦主站方案選定后,，再采用另一家廠家的產(chǎn)品，很難兼容和接入，對(duì)系統(tǒng)的圖像質(zhì)量也很有影響,。如果有多個(gè)監(jiān)控中心,，雖然不同主站各自可以采用不同的系統(tǒng)，但是如果要聯(lián)入MIS網(wǎng),，又將會(huì)互相沖突,。因此在考慮安裝圖像監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，一定要有一個(gè)總體的方案,。一般變電所內(nèi)需要監(jiān)視的位置有：
　?。?）主變：油位，中性點(diǎn)接地閘刀,，端頭的發(fā)熱情況,。
　　（2）開關(guān)室：監(jiān)視開關(guān)室的人員出入及開關(guān)操作的正確性,，及面板上的微機(jī)保護(hù)或自動(dòng)化裝置的面板,。 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
　　（3）門廳：監(jiān)視進(jìn)出的人員,。
　?。?）電容器室：防盜、防火監(jiān)視,。
　?。?）主控室：監(jiān)視設(shè)備、直流系統(tǒng),、自動(dòng)化裝置等設(shè)備的讀數(shù),，計(jì)算機(jī)等設(shè)備的防盜,，運(yùn)行人員的現(xiàn)場(chǎng)情況等,。
　　（6）電纜層：防火,。
　　應(yīng)召集各有關(guān)單位的人員進(jìn)行討論,，特別是運(yùn)行人員對(duì)攝像頭的布置，通訊人員對(duì)通訊的接入和設(shè)備調(diào)試,，計(jì)算機(jī)人員對(duì)于MIS網(wǎng)的接入和設(shè)置,，保衛(wèi)人員結(jié)合防火、防盜等都要有一個(gè)綜合的考慮,，新建的變電所應(yīng)在投產(chǎn)之前進(jìn)行布線和設(shè)備安裝等需要停電的工作,，改造的變電所要結(jié)合檢修一起施工。在施工中應(yīng)注意：
　?。?）圖像監(jiān)控系統(tǒng)的施工安全問題相當(dāng)重要,，既要考慮安裝時(shí)的安全間距，又要考慮維護(hù)的方便性,。
　?。?）攝像頭的數(shù)量和位置要預(yù)先定好,，停電后統(tǒng)一安裝、布線和調(diào)試,。
　?。?）變電所內(nèi)具有強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)容易對(duì)圖像數(shù)據(jù)等信號(hào)產(chǎn)生影響,，因此對(duì)視頻線應(yīng)采用鋁帶屏蔽,，對(duì)控制信號(hào)線包括RS485的傳輸采用良好的接地和隔離保護(hù)措施，以起到抗干擾和過電壓保護(hù)作用,，對(duì)變電所主機(jī),、攝像機(jī)、云臺(tái),、控制器等外殼做好接地保護(hù),。