电力行业需求对前端生产现场的设备运行数据及状态实时监控,以实现后端调度中心的远程控管与维护。在此背景下各地变电站也已陆续建立起较完善的“四遥”系统——遥测、遥信、遥控和遥调。随着发展,隶属于安防的遥视(主要是视频监控系统),以第“五遥”的身份进入变电站的管理工作。
“亦步亦趋”稳发展
电力行业市场巨大,相应的,电力无人值守涉及子系统众多,相关设备可能来自不同厂家,由此带来兼容性和系统集成等难题,需求集成商对涉及到的协议、接口、甚至是相关规范做到了如指掌,进入门栏较高。发展至今,还没有专门针对无人值守的产品,但同一套系统地理跨度巨大,可能面临不同的地域环境、气候特点、甚至是人文环境,需结合实际状况,选择合适的设备。
即便同一个工程,根据各个基站所处环境、治安条件等差异因素,架设方式、防范等级及投入预算都可能不同。大的基站,相对而言子系统较多,其中视频监控是比较固定的部分,这部分又因为电力行业需要在强电磁环境下运行,对前端设备(球机、枪机)的抗干扰性要求严格。
另一方面,我国变电站数量巨大,却集中由南北两大集团管理,这表示需求相关系统实现各级联网,至少架构在统一的省级平台下,并依次架设地区级分控平台,最后落实到站端各安防子系统的集成。而除了实现多级联网、远程运维、互联互通等,一个好的系统还需求做到多业务融合、多应用集成、智能预警、实时联动及兼容接入。
需求永无止境,对于事关重大的电力行业,不变的基础在于“稳”。也因此,无人值守系统虽早已被市场接受进入架构阶段,但近年来,升级速度一直落后于电力行业与日俱增的需求,而一些在其他领域有很好应用的新技术新产品,虽有相关企业进行推广,但被无人值守系统接纳的速度缓慢。对比其他项目,变电站无人值守虽需求众多,却不会冒进发展,更需要不断借鉴处在前沿的平安城市等项目,“亦步亦趋”平稳升级,力求保持系统的稳定高效性。对此,南京英安特科技实业有限公司总经理刘爱国还表示:“相对平安城市等国家重点项目,需求无人值守的甲方,通常识别能力不高,需要集成商给予更多教育。且其在设计时要充分考虑到所有可能的预案,很考验系统集成商的能力。可以说,现阶段这个巨大却单一的市场,主要被几家集成商霸占。”
天津天地伟业数码科技有限公司产品经理伊彬简单归纳了无人值守中较常见的子系统:
· 智能视频综合监控子系统:其通过视频监控集合远程和本地人员保护电站设备安全,通过智能视频分析功能,完成对监视对象状态的判断,如远程操作开关、刀闸等提供辅助判断信息;配合其他子系统完成视频联动和互动;
· 环境监测子系统:能够实现温湿度、水浸的采集,联动声光/短信报警,启动处理预案,同时将数据转发上传至统一信息平台;
· 消防子系统:较独立,自行闭环控制,产生火警信号时,启动自动灭火装置或火灾隔离措施,同时联动视频和报警,把视频和信号上传监控平台;
· 安全防范子系统:包括电子围栏、红外对射、红外三鉴、震动传感器、门禁等部分,负责周界防范与设备安全防范;
· 控制子系统(照明、空调、给排水):其根据事件(入侵、消防报警、温湿度报警、水浸报警)自动对站内设备进行开启和关闭操作;
· 在一些边远或气候特殊的地区,除了上述系统之外,还要加入铁塔监控子系统,如覆冰探测器、倾斜探测器、绝缘子漏电探测器、风向风力探测器以及供电子系统(风光互补的太阳能电池板/风机、蓄电池等)。
更精彩的发展方向
变电站站端一般采用数字监控主机(嵌入式监控主机,不仅完成嵌入式DVR的音视频采集、存储、传输功能,同时完成报警接入、控制输出,以及一些复杂的本地闭环控制策略,同时由集控中心软件进行远程管理)或嵌入式硬盘录像机作为前端处理设备,能够完成音视频采集处理传输、报警接入联动、灯光警笛控制、环境监测等功能。
深圳市朗驰欣创科技有限公司售前支持工程师黄锋民介绍道:“用户在各自的系统已实施了部分视频监控、动环监测和综合报警系统,但大多分步、分批实施,系统各自独立运行,甚至每套系统都需要独立的管理人员,很难做到多系统的综合监控、集中管理,无形中降低了系统的高效性,增加了系统的管理成本。必须在后续升级时,以图像监控为主、数据监控为辅,结合多种报警功能,同时将多系统进行整合。”与此同时,随着电网公司集中采购、产品陆续更新换代,以及技术产品的成熟、带宽资源的改善,以下种种虽现阶段还有待提高稳定成熟度,但可预见,不久的未来必将有实质性的进步。
1、融合业务管理的大系统联网
把一个基站涉及到的系统都集成到一个平台去管理,是很普遍的需求,但在目前的技术下,还难以做到安防系统与原有“四遥”系统的完全整合,因为管理平台还不够成熟。所以,目前变电站无人值守系统基本与“四遥”系统分开运行及管理,值得一提的是,较为成熟的项目中,安防相关的子系统已经可以集中到一个管理平台,相应的,其他四遥也可集成到统一的平台进行管理。
广州美电贝尔电业科技有限公司技术支持工程师黄观锋解释了平台集成发展缓慢的原因:“系统集成,并不是简单整合就可以,特别是变电站的无人值守,涉及众多设备运行数据,相应的可能遇到的问题也更多。在这种情况下,怎么做到预案与联动都是难点。另一方面,还需求管理平台的开发方,对电力行业每个数据的意义都做到了如指掌,在此基础上考虑如何规划更合乎客户需求的管理界面。而目前市场上的平台都是基于视频监控,然后集成一些重要的安防需求。”与此同时,他还表示:“根据市场的反应,相关企业已经着手研发,目前更多的问题在于,在众多需求中,哪些系统的集成是主要,又该怎样集成到大平台中。也就是在具体模块的开发上,根据子系统的重要程度,会有一个开发集成的先后之分。”[nextpage]
2、兼容
兼容性方面可以通过制定行业标准(如广东电网公司变电站环境视频监控系统企业标准)来统一协议,实现不同厂商的产品、子系统和平台之间能兼容接入。并统一遵从目前行业内相关协议,如:支持DB33协议可实现与第三方平台的互通;支持国际开放型网络视频接口论坛(ONVIF)协议实现多厂商设备兼容接入。可以说,随着网络的发展,兼容基本不再是问题,都能满足与各行业的专网、协议规范进行对接。除此之外,集成商还可为行业用户量身定制系统通信协议标准,满足行业客户深度定制需求,强调统一规划部署、统一管理控制,实现对异构网络的有效兼容,实现不同协议网络或应用系统之间的数据交换和透明访问,满足行业用户特定的应用功能。
3、预案
无人值守需求设备具有极高的稳定性,因为一旦出现意外状况,没有人员可以干预。这个时候就需要系统具备一定‘纠错’能力,通过制定一些预置解决方案,解决可能出现的各种状况。也就是在系统设计的时候,从电力的特殊性出发,考虑到各种可能的状况,做出相应的预案。
预案的完善程度与发展,还影响了系统整合的进程。难点在于需求相关厂商深入行业,了解其运作模式,知道“四遥”系统中每个数据的意义,方能做出贴合行业、切实可用的预案。
必经之路——高清、网络、智能
无人值守不赶潮流,但是对于已被市场证明的好的发展趋势与技术,也有着包容的姿态。而现今最主流的高清化、网络化与平台化集成,不仅进入应用,更提升了系统的可靠性实用性。
1、智能视频分析
智能视频分析技术,可以做到事前预警,事中处理,事后取证,同时增加了视频检测的功能,可进一步检测出烟火、物品搬移/遗留,非法停留徘徊等行为,实现自动跟踪报警,做到人性化、智能化监控。
传统架构模式是在摄像机后端增加一个智能分析仪,再在集控终端增加一个智能分析服务器。需要分别传输两路视频信号,其中智能分析仪送出的信号连接到智能分析服务器里,根据服务器的运算能力有路数限制,不仅增加了网络压力,且同等于架构了两套视频系统,繁琐且花费高。新架构基于具有智能视频分析功能的摄像机,只需传输一路视频,带宽压力小,系统集成度高。凭借上述可见的优势,被大力推广。比起上文两大构建难点,此应用已没有技术难度,是否架构完全由甲方根据投入(平均投资提升30%)以及需要来定夺。目前,故实际架构的不多。
2、网络减压
如今,电力系统普遍架设专网,利用电力本身丰富的光缆资源,通过网络改造实现了网络的升级、扩容。除此之外,很多偏远的无人值守站点没有网络,重新布网费用很高,3G传输技术的发展,解决了网络应用难题。
除了硬件升级,美电贝尔黄观锋还特别介绍了流媒体转发技术:“区别于过去多个控制中心对同一路视频的请求需要分别处理,对带宽构成多路重复的视频压力。现在可在摄像机与监控终端增加一台流媒体服务器,其接到多路请求后,把同一路视频分发出去,可保持与远端存储设备间永远只传输一路视频,避免了重复传输对带宽的浪费。另外在存储方面,除了被管理平台调用的视频信息需要通过网路传输出去,其他信息的存储都在本地,并可在后端另外增加一个存储服务器,实现对重要内容的备份。”
3、高清
过去的系统多采用模拟摄像机,受限于像素画面信息量有限,布点多,且在接入网络前需要另外接入编码器,系统繁杂。随着电力监控需求及电力网络带宽的不断增加,高清监控系统进入应用,加速促进无人值守系统与各行业平台的无缝对接和整合。
4、其他发展
针对前端传感设备的可信接入和恶劣电磁环境下的干扰问题,系统可采用全光网络传输模式,以实现站端高清视频应用,提高传输的可靠性和系统可用性。其次,区别过去被动的视频监控,如今双向音频应用可实现与确切基站的通话,方便领导的现场指挥,也可在发现非法入侵时通过喊话起到威慑作用。
无人值守再思考
利用愈加成熟的网络环境,变电站无人值守将继续保持稳步发展。对工程商而言,未来发挥的余地也将更大,可在丰富系统的同时,增加安全性与集成度。例如满足一些客户的特殊需求(已知有甲方需求系统能甄别出进入变电站的工作人员是否正确着装,以保证工作人员的安全),广州烽火众智数字技术有限公司解决方案部经理贺建林总结了未来系统可能的发展方向。
· 实现接入多元化。其核心是智能传感器适配的软件平台,实现智能化的数据采集、数据处理等功能。智能传感器适配主要体现在采集设备接入标准化方面,其功能是将控制信令(SIP)与数据交换分离;
· 多业务融合。融合多种感知层采集的信息,融合多业务应用系统,嵌入用户生产流程,充分发挥系统的综合效益;
· 数据挖掘与智能分析。强调多元数据的深度挖掘和智能分析,实现提前预测、有效干预,提供及时有效的决策工具。
简而言之,如何在网络架构下,实现对各无人站点的数据、环境参量、图像进行监控,实时、直接地了解和掌握各站点情况,及时对发生的情况作出反应,是行业未来的重点。