电力变电站环境监控方案

变电站环境监测预警系统
解决方案Supervision & Control System for Comunication Power Supply, Video & Environment Array广州安普达电子技术有限公司
二零壹零年壹月
目录
第一章概述 (3)
1.1 需求基本范围 (4)
1.2 系统监控目标 (4)
第二章解决方案 (5)
2.1 组网方案 (5)
2.2 总体解决方案说明 (6)
2.3 各系统解决方案 (8)
2.3.1环境监测系统 (8)
2.4 防盗抢视频联动监控系统解决方案 (9)
2.4.1门禁安防系统 (10)
2.4.2视频监控系统 (10)
2.4.3远程遥控系统 (12)
2.5 中心监控平台 (13)
2.5.1运行环境 (13)
2.5.2APD-Manager动力环境监控管理软件 (15)
2.5.3APD-Sight 视频防盗报警管理软件 (18)
2.5.4告警通知系统 (21)
第三章方案特点 (22)
第一章概述
随着电力行业的迅猛发展，电力变电站规模不断扩大，由于缺少人员和缺乏对分布众多的变电站的统一集中监控手段，传统的针对变电站的人工巡查方式显得已经不能满足要求；另一方面，电力行业对变电站的可靠性和可维护性的新需求不断涌现，对变电站的监控和维护提出了更高的要求。

传统的变电站，尤其是偏远变电站，由于站内设备生产设备多、进出人员复杂及地处偏远治安存在隐患，往往存在以下问题：
●设备被盗、遗失情况严重，而没有有效安防对策。

◆对变电站内的设备运行状况，没有统一监测，只有定期巡检来确定设备状况，运行环境情
况如何也没有监测，出了一些小故障不能及时发现排除，很可能造成更大的损失。

◆变电站大多无人值守，是否发生外人侵入、被盗，会否造成事故影响也是管理者关心的重
要问题。

由于大部分变电站处在较偏僻的地方，经常发生打开变电站盗窃设备的情况，目前没有非常有效的方式对现有盗窃情况，进行较有效的监控，当发现被盗时无有效预报警和及时防范等功能。

针对变电站监控系统中存在的这些问题，我公司为实现多区域能够集中管理，统一监控并迅速做出反应，降低维护成本，提高运行工作质量等改革目标，推出全新的变电站环境监测预警系统。

我公司推出的变电站环境监测预警系统可对变电站环境温湿度、漏水检测、门禁保安、安防等进行全面实时监测和管理；将实时监测状态参数及运行情况由系统的监控中心统一集中报警管理，发生报警时自动通过声音、电话语音、小灵通短信、手机短信等多种方式发出报警信息，及时告知维护管理责任人。

对于偏远变电站的防盗抢这一迫切急需解决的问题，本系统可以实施实时防盗报警，报警后启动防盗抢系统，打开视频远程实时监测录像，同时通过远程遥控手段，启动声光报警、打开灯光、远程喊话阻吓、直至高压电击等手段达到有效的防盗抢目的。

我公司推出的变电站环境监测预警系统，适应了当今通信业最新发展潮流，具有针对性强、技术先进、开放性、可扩展等特点。

1.1 需求基本范围
针对于无人值守变电站的实际需求，本方案主要从以下几方面实现对变电站的各环节进行统一集中管理：
监测主控室及设备室的漏水及温度功能
监测变电站及控制室门的门禁功能
监测变电站围墙的红外系统功能
监测变电站设备防盗系统功能
1.2 系统监控目标
针对变电站的实际需求，本变电站预报警系统主要从以下几个方面进行建设。

（1）动力环境集中监控
通过IP+现场总线式数据采集方式，实时监测变电站主控室及设备室温度和渗漏，情况，使维护管理人员第一时间及时了解现场情况，采取相应的措施进行处
理。

（2）门禁系统管理
及时了解变电站主控室门的开关情况，进出入情况，非法开门时第一时间产生报警信息到监控中心，使管理者方便了解变电站出入门的情况。

（3）红外安防系统
通过各变电站内环境监控主机，将在变电站围墙上的红外对射的开关信号输入监控主机，由监控主机将监测的安防报警信息上传监控中心集中监测。

发生报警
时，自动或手动控制电源控制器打开强光灯，现场警笛报警或开启视频监控等。

（4）防盗抢监控报警管理
依据需要安装红外探测器，检测非法人员的入侵，当系统处于布防状态时，非法人员进入到防范区域时，现场的警笛及监控中心立即产生报警，当报警发出时，
自动开启现场的强光灯及视频监控系统，由视频监控系统开始录像，监控中心值班
人员对现场偷盗人员进行喊话，当多次警告无效时，监控中心值班人员可开启现场
预布的强高压的防范措施，以达到远程监控和控制管理的防盗目的。

（5）中心报警管理
监控中心系统能实时监测到各分布点变电站里的温度情况、水浸状况、红外入侵探测等环境信息以及门禁和视频监控情况等；并能在上述各状态出现异常时通过手
机短信、电话语音等方式及时、有效、准确地告知相关人员，及时处理报警事故。

监控中心系统还可实时观看和管理各变电站内视频信息及与环境监测相关的联动系统，在监控中心可与现场进行语音通话，可根据需要实时录像，中心通过远程的
遥控手段，远程地启动声光报警、灯光及强高压设施达到防盗抢功能。

第二章解决方案
针对于变电站监控的实际状况和具体需求，我公司采用自主研发生产的高性能主机，结合各类型探测模块，采用TCP/IP协议，用Ethernet（以太网）为传输通道，集中构建高性能、安全可靠的网络监控系统。

2.1 组网方案
根据各变电站的实际情况，可选择不同的转换设备或路由设备，在各变电站和监控中心之间组成一个TCP/IP监控网络。

对于无任何通信通道的偏远变电站，则可采用CDMA无线路由器或GPRS无线路由器进行组网。

整个TCP/IP监控网络采用星型网络结构，组网拓扑图如下：
组网的关键是流量的规划和控制，各个监控点的数据流量由两部分组成，图像监控的数据流和环境监控的数据。

其中环境监控的数据传输比较简单只是与中心服务器通信而且数据量小，可以忽略。

主要的数据就是图像监控的数据，数据量大而且要达到多台工作站同时观看图像监控的要求，要采用组播数据方式，同时对于视频图像数据的传输，我们采取只在有报警状态时才向中心传输该监控点的视频图像数据，这样平时可最大限度度地减少传输的数据量。

2.2 总体解决方案说明
针对变电站监控的实际要求，以下将对各监控单元子系统分别进行介绍，变电站环境监测预报警系统由以下功能架构组成：
我们根据需求的基本功能架构，本解决方案可分为以下三个部分，具体说明如下：
1)动力环境监控系统：动力环境监控系统由APD-MIII监控主机，APD-HTHM温湿度变送器
和水浸传感器组成。

动力环境监控主要包括对环境温湿度、水浸等进行实时监控，杜
绝事故隐患。

同时红外对射的安防信号，门磁信号及连动控制设备的报警及连动全部
由环境监控主机APD-MIII来智能管理。

2)防盗抢视频联动监控系统：防盗抢视频联动监控系统主要由视频监控系统、门禁安防系
统及远程遥控系统组成。

视频监控系统由摄像云台、高清晰度红外摄像机、APD-Sight 网络视频服务器组成。

使用高清晰度的红外摄像枪，可以保证在任何光线强度下获得
高质量的实时视频。

安装摄像云台，可以通过远程控制来对变电站各个角落进行监
控。

同时可以接受门禁和红外报警的联动，对任何入侵机房的行为第一时间录像，并
发送到监控中心。

门禁安防系统由门禁系统、红外入侵检测和震动入侵监测组成，可
实时监测进入或靠近变电站人员情况，如有非法入侵则触发报警及一系列远程遥控防
盗抢措施。

远程遥控系统指当有入侵报警时，在中心机房通过远程遥控实施防盗抢。

包括警报器的开启、视频系统的启动、灯光的开启、中心人员对入侵者远程的喊话及
开启强电击等。

3)中心监控平台：在监控中心服务器上安装APD-Manager网络监控系统软件，实时集中地
监测各分布机房环境、动力的状态，根据需要远程遥控一些设备，对各种告警信息进
行分级、分类处理，通过现场的告警和远程无线（如手机短信）告警，通知相关人员
及时处理告警事件。

在中心还需建立视频监控中心，此视频监控中心是中心监控平台一个相对独立的子系统。

主要是对各变电站上传来的视频信号进行显示、存储、管理和控制等。

通过中心监控平台对防盗抢视频联动监控系统进行远程的遥控：当发生入侵警告时，
远程打开视频系统进行实时监测、同时根据需要打开灯光、打开警报器，并对入侵者
喊话，如不听劝阻启动强电击设备将其制服。

以上各子系统既能无缝连接组成一个统一的监控管理平台，也能单独构成一个独立的监控子系统。

机房监控解决方案拓扑图如下所示：
各个子系统的采集变送器通过485总线与采集监控主机连接起来，各个采集监控主机，视频服务器等设备通过局域网构成集中监控系统。

本方案通过APD-MIII监控主机、APD-ICT门禁控制器、APD-Sight视频服务器和APD-Manager监控管理中心软件，对分布在不同地方的环境数据量做到现场实时监测与控制，集中统一管理和监控。

监控中心系统能实时监测到机房内环境数据的情况；并能在上述各状态出现异常时通过电话语音系统、手机短信、现场声光报警和电子邮件等方式及时、有效、准确地告知相关人员，及时处理报警事故。

此外，本系统还专门开发设置了无人值守功能，当机房内处于无人值守状态时，系统可自动定时的将监测信息报告相关维护人员，以便维护人员及时的了解现场设备的情况。

此外，管理人员还可以通过管理工作站及WEB的方式，方便的浏览各机房监控设备的运行使用情况，可以更加科学、有效的管理。

对于机房的安全生产起到更好的促进作用。

更为重要的是，我公司的产品与国内同类产品相比，有较高的性价比，我们可为用户花较少的钱，作到对整个变电站内环境状况进行智能集中管理，通过监控中心的集中管理以及WEB 方式的辅助管理，可以实现对系统内各环境数据监测及集中管理，作到及时准确了解变电站整个安防及环境情况。

此外，还可通过历史数据的统计功能，对系统内环境的数据进行记录及统计以便以后作为科学管理的依据。

2.3 各系统解决方案
根据用户的实际情况与具体要求，对监控系统进行全面规划，总体设计以高新技术为主，遵循“力求保证系统先进、实用、安全、可靠、经济、易扩展、易维护和高性价比”的原则。

本系统可对机房内的环境与动力情况进行集中实时监控和全面的管理监视，将各种设备的状态及参数采集并在报警的时候向运行维护人员发出相应的信息提示。

2.3.1 环境监测系统
功能要求
温度、湿度、水浸
解决方案
温湿度监测系统
对机房内重要的区域内的温度、湿度进行实时监测。

以模拟图方式实时显示并记录每个温湿度传感器所检测到的室内温度与湿度的数值，显示短时间段内的变化情况曲线图。

可设定每个温湿度传感器的温度与湿度的报警上限与下限值，当任意一个温湿度传感器检测到的数据超过设定的上限或下限时，监控主系统发出报警。

每个机房（区域）内设一台APD-MIII，各区域内模块通过485总线串接入APD-MIII监控主机，监控数据通过监控主机以IP的方式传送到监控中心统一集中处理。

漏水监测系统
在机房内的可能产生漏水的地方安装漏水检测线，如空调机四周和窗户旁边等，能通过检测线实时监测渗漏情况，且实时报警。

以模拟图方式实时显示并记录漏水线缆感应到的漏水状态、漏水发生的位置，实时显示漏水控制器的状态。

当空调或其它漏水到感应线所在区域漏水时，监控系统发出报警。

推荐使用线式漏水传感器。

每个区域内根据所需安装的水浸传感器与本区域内APD-MIII监控主机的干接点接入点相连，由APD-MIII监控主机通过IP网络将信息传送到监控中心。

（根据需要还可增加）一个MIII的可接9个干接点，如接入点不够还可增加一台APD-HIN10通用输入输出模块以增加设备的接入，这样还为以后增加预留了空间。

（一个APD-HIN10可接12个干接点设备）。

2.4 防盗抢视频联动监控系统解决方案
防盗抢视频联动监控系统主要由门禁安防系统、视频监控系统及远程遥控系统组成。

实现功能：
在变电站的围强四周及需要地方安装红外探测器，在变电站控制室门上安装门禁系统、在窗户旁安装震动探测器，检测非法人员的入侵，当系统处于布防状态时，非法人员进入到防范区域时，现场的警笛及监控中心立即产生报警，当报警发出时，自动开启视频监控系统，由视频监控系统开始录像，监控中心值班人员对现场进行实时监测，并根据需要开启灯光，对偷盗人员进行喊话，当多次警告无效时，监控中心值班人员可开启现场预布的强高压的防范措施，以达到远程监控和控制管理的防盗目的。

解决方案：
2.4.1 门禁安防系统
在变电站的四周及需要地方安装红外探测器，在控制室门上安装门禁系统、在窗户旁安装震动探测器，检测非法人员的入侵，当系统处于布防状态时，非法人员进入到防范区域时，现场的警笛及监控中心立即产生报警，联动启动防盗抢视频联动监控系统。

控制室安装门禁系统，人员进入时需要通过安全认证方可进入，系统将会记录出入此门的人员情况，当出现非法开门时，系统产生报警，此报警信息与安防报警控制联动，达到预报警及预防盗的目的。

2.4.2 视频监控系统
视频监控系统由摄像云台、高清晰度红外摄像机、APD-Sight网络视频服务器组成。

视频监控由如下几部分组成：
视频监控中心：所有视频信息全部上传到视频监控中心集中进行管理。

即在中心的PC服务器上完成监视和控制，录像存储功能。

还可在中心建立相应的大屏幕显示系统及主操作平台等。

监控前端：APD-Sight网络视频监控主机（即视频服务器）及前端摄像机组成。

APD-Sight 视频监控主机采用的视频服务器采用H.264硬件压缩技术，可以在64K-4M的低带宽占用情况下传输高清晰度的实时视频图像，通常情况下250K-400K即可实现30帧/秒的全实时监视。

并能由监控中心控制镜头目标跟踪、目标放大缩小，遥控云台在垂直水平范围内旋转搜索目标。

视频监控系统由下图的基本构架组成，此系统可与环境动力系统有机的组合成一个系统，也可视为一个单独的子系统。

2.4.2.1视频监控中心
视频监控中心系统主要由中心管理服务器、网管工作站、视频管理系统和大屏幕显示系统等组成。

在中心可以设立设立一个磁盘阵列构成的存储网络服务器群，主要向用户提供中心媒体存储的服务功能。

可以根据客户的需要给每个客户管理服务器分配一定数量的存储空间。

此外用户也可以选择带本地存储的前端设备。

另外根据需要建立监控中心的大屏幕显示系统及中心主操作平台等。

2.4.2.2监控前端
根据用户的具体情况，在各监控点安装相应的监控摄像机（彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦）和软件系统。

在每个变电站可以安装多个监控摄像机，外围再各配备一台云
台、防护罩及云台控制器。

每个视频采集点各匹配一台视频编码器。

监控摄像机用于采集基站状况视频信号。

云台可以由控制中心的计算机控制。

这部分是保证整个系统工作质量最重要的部分。

视频编码器负责把摄像机的模拟视频信号转变成数字信号，同时进行压缩，另外也传输控制信号，视频编码器内置10/100M网卡，通过网线连接到网络汇集到监控管理中心，监控中心能看到所监控点的实时状况，监控人员可通过监控中心局域网或Internet远程实时浏览视频图像、遥控云台。

2.4.3 远程遥控系统
在每个变电站监控区域采用电源控制器进行电源开关自动及手动控制。

电源控制与本区域内的APD-MIII的监控主机的485总线相连，当本区域内的红外安防报警时，由APD-MIII监控主机分别将报警信息上传到监控中心和下传批量的自动控制指令到电源控制器达到控制目的。

在监控中心可设置相应的自动连动动作开启相关设备的电源，也可手动直接发送控制指令到电源控制器。

当报警解除时自动关闭相关设备电源。

依据需求，我们需要控制的电源有防盗强光灯电源，视频服务器电源及防盗高电压网电源。

通过对电源的控制以达到当有非法人员入侵时自动开启强光灯，开启视频监控系统及现场警笛声光报警等功能。

开启视频监控系统后，可通过视频监控系统的语音功能，在监控中心对现场人员进行警告及喊话制止其的偷盗违法行为，当多次喊话警告后，仍进行非法活动的，由监控中心管理人员手动开启高电压防盗网，以达到预防盗抢的目的。

2.5 中心监控平台
2.5.1 运行环境
图像监控
环境监控
监控中心
监控中心由监控管理服务器组成，监控中心将采集所有的实时数据、MPEG4窄带视频流和报警内容，并统一对所有事件作出响应。

监控中心管理软件与各机房内监控主机之间通过网络连接，采用主从方式通过TCP/IP通讯协议相互通讯，取得各设备的实时数据，为保障系统实时性，系统采用多线程方式，同时与各端口的设备通讯，便于对事件的即时响应。

监控中心采用完全图形化的用户界面，可以有组织地管理机房各种设备。

监控中心机房还可采用了主备监控服务器的方式，各远程机房的AD监控主机可以将报警信息、参数、视频录像分布存储于主备服务器中。

此外，监控中心与各远程分监控机房还采用了分布式的网络结构，各远程机房的AD监控主机还可以存储本站的监控信息，这种分布式的网络结构，即使监控网络故障或崩溃，所有的报警信息、视频录像记录及历史数据依然存储于分控站的监控主机内，对分析故障的起因提供了保障。

并且由于采用了监控主机，确保了系统的扩容性，今后的扩充设备监控，只要增加相应的AD监控设备，就可集成监控。

监控中心与现场监控单元也可采用二级的结构，根据用户需求而定。

管理客户端
管理工作站主要是让机房分管领导在远程端对监控中心主机的监控信息进行查看和集中管理，在管理工作站可以看到监控中心主机上的所有实时信息，完成各种控制任务。

它占用的带宽极小——分层结构以及极小的带宽占用可便于系统将来在各层上的大规模的扩容。

管理工作站与监控中心主机之间的实时数据传输量较小，管理人员可以在家里，通过MODEM拨号就可浏览实时信息。

管理工作站可以对多个监控主机进行集中管理，它接收各监控主机传来的实时信息、报警信息和视频信息、显示监控画面和视频内容、处理所有的报警信息、发送管理人员的控制命令给各监控主机并记录报警事件。

在管理工作站可以看到各监控主机的所有实时信息，完成各种控制任务，特别适合于相隔较远的多个机房需要集中监控的场合。

管理工作站和各分站之间通过TCP/IP连接，与具体连接网络的类型无关。

为方便管理，系统同时提供浏览器支持，管理人员无需安装任何软件，就可直接在任何微机的浏览器中，观看各分控站的所有实时数据和视频信息，可确保其实时性。

在浏览站可随时随地了解机房的实际工作状况，便于实现管控一体化，系统提供内嵌于浏览器的远程监控模块。

管理人员将可以在浏览器中，直接观看监控画面，并且该监控画面应与当地监控站一致，可以通过该界面远程控制设备运行，同时远程浏览站也能分别浏览各机房的视频信息。

监控中心构成
在监控中心服务器上安装APD-Manager网络监控系统软件，实时集中地监测各分布机房环境、动力和视频的状态，根据需要远程遥控一些设备，如空调、5路电源控制及摄像机云台等。

对各种告警信息进行分级、分类处理，通过现场的告警和远程无线（如手机短信）告警，通知相关人员及时处理告警事件。

APD-Manager网络监控系统软件揉合了运营维护信息管理系统，将日常运维管理，如：各监测点的实时监控信息、运维人员的排班、运维人员的日常询查和身份识别等，和告警事件的处理管理，如：告警信息处理、人员通知、处理情况的反馈等，进行系统的管理，提高运维工作的效率和水平。

APD-Manager网络监控系统软件由APD-Manager动力环境监控管理软件和APD-Sight视频防盗报警管理软件组成。

APD-Sight视频防盗管理软件是把视频信息的显示、存储及管理和事件的监控有机的结合起来。

APD-Manager动力环境监控管理软件是整个AD网络监控系统的核心软件，但又能与APD-Sight视频防盗报警管理软件有机结合，构成一个统一的监控管理体系。

2.5.2 APD-Manager动力环境监控管理软件
动力环境监控管理软件是整个监控系统的核心，解析处理各监控变电站上传上来监测数据，对数据进行实时报警及联动动作处理和控制，并将各类报警信息以多媒体的方式发送出来，还能对历史数据进行回溯统计查询管理，它能实现以下功能：
一、强大的报警管理功能
▪树形分组管理。

对于大量的监控点可以进行分区、分组管理，适合分布式监控集中管理的需要。

▪具有三级告警机制。

由于监测点数量多、监控设备和监测量的种类多，可根据告警情况的严重性设置其级别，便于管理人员在同时出现不同设备不同级别的报警时可以有重
点、有先后的进行处理，首先处理最严重的告警。

例如，烟感消防报警类一定是级别最高的三级报警设置，因为火灾的危害最大。

▪不同级别的告警可以设置不同的通知方式。

如发生三级告警时，控制中心要发出声音和图示警告，并同时向有关维护人员发送邮件、短信通知和电话语音报警等，而发生一级告警时可以只是发送email通知。

▪可以灵活设置报警的条件。

对每种监控量的报警设置中可按报警类别的不同进行设置，用户也可根据需要对相关告警量的门限值设置进行调整，可以使报警的管理更有效、灵活。

二、完善灵活的远程控制功能。