关键词：智能变电站 一体化监控 方案设计 方案分析
中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0166-01
1 引言
智能变电站一体化监控系统能够实现变电站各个组成部分系统性能参数和信息的技术监测和显示，是保证智能变电站正常运行的重要手段，也是提高变电站智能化的必须采取的方法。
2 智能变电站一体化监控系统设计技术内容
智能变电站一体化监控系统是按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。
智能变电站二次系统自动化体系由一体化监控系统和输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计量等共同构成。一体化监控系统纵向贯通调度、生产等主站系统，横向联通变电站内各自动化设备，处于体系结构的核心部分。该系统直接采集站内电网运行信息和二次设备运行状态信息，通过标准化接口与输变电设备状态监测、辅助应用、计量等进行信息交互，实现变电站全景数据采集、处理、监视、控制、运行管理等。
3 智能变电站一体化监控系统需求分析
3、1 系统需求分析
变电站高级应用都是基于变电站所有数据信息进行分析和处理的。传统的监控和数据采集系统只能显示二次设备的故障信息和动作信息，仅仅进行设备故障的查找和分析，这些只能限于变电站设备的保护和检测工作，不足以达到智能变电站的要求。新时期的智能变电站应该独立完成对综合测量控制信息，设备保护控制信息，设备状态检测信息等相关信息的分析，这样能够更加清楚的进行变电站信息的综合处理，能够更加快速的实现变电站设备故障问题的定位。
3、2 智能变电站调度中心需求
由于运行要求的提高，调度中心对智能化的需求也逐渐加大，目前调度中心会对接受到的数据信息进行校核，确保数据的准确性和可靠性，但是这些数据都是从变电站输入而来的，如果能够在数据信息的产生根源处进行检测和监控，这样能够更加及时的进行设备的运行状态的检测，还能够及时的为调度中心提供有效的预警信息，还能够从根本上减少调度中心的信息处理量，这样就对于变电站调度中心提出了更大的要求。智能变电站的调度中心需要实现所有变电站的监视控制功能，进行各个调度中心信息的整理与收集。
3、3 智能变电站生产管理系统需求
国家智能电网发展迅猛，生产管理系统成为智能变电站发展的重要的因素。生产管理系统是对于设备的检测系统进行及时的状态检测，采集设备频率和设备的配置信息，保证生产管理系统始终保持在安全工作区域内，实现智能变电站的正常运行。除此之外，生产管理系统对于设备的运行和维护、变电站内部设备信息检修等都有着重要的作用，在很大程度上提高了工作效率，对变电站生产管理系统整体水平的提高起到至关重要的作用。
4 智能变电站一体化监控系统设计方案
监控系统网络由站控层网络、间隔层网络、过程层网络三部分组成，智能变电站一体化监控系统各个主要组成部分通过防火墙实现隔离。各个部分能够与变电站主要系统实现交互信息功能，信息传输通常是通过整理正反及一体化监控系统的数据通信网关机完成。在进行数据通信时，为了信息安全必须设置纵向加密认证装置，实现与远方调度中心数据通信环节。
通常情况下，站控层由计划管理终端、工程师和操作员工作站、数据服务器、图形通信网关机、综合应用服务器、数据集中器、监控主机、数据通信网关机等几个部分构成。站控层的主要组成设备有：保护装置、工程师和操作员工作站设备、数据服务器、PMU、工区数据通信网关机、一体化监控系统监控主机、测控设备等。监控主机的作用是负责在网数据的安全，在安全区内对采集的实时数据分析、处理、存储。数据浏览服务实现是通过工区数据通信网关机将采集的数据直接送到调度中心来完成。（监控系统网络图如下）（如图1）
间隔层主要包括数据通信网关机器、视频监控系统、综合应用服务器系统、变电设备运行状态检测装置系统、外界环境检测系统、计划管理终端设备系统、安防系统以及消防系统等主要设备。其中综合应用服务器系统主要实现各个变电设备以及辅助设备之间的数据信息的传输，对于外界收集的所有相关的数据信息进行处理和分析，最终得到所需要的数据信息输入到数据服务器系统中进行保存。数据通信网关机器主要是实现数据服务器系统的数据模型和调控中心之间数据信息的相互交换，从而能够为整体系统提供远程信息查询和信息浏览服务。
综合应用服务器的功能是完成信息传递，借助正反向隔离设备数据信息，经过数据通信网关机完成全站的信息交互。在站内送出数据信息，同时接受主站的控制命令。数据服务器作为存储功能的装置，主要用于储存变电站模型数据、操作产生的相关数据、图形、报警数据、故障波形、在线监测信息数据等。计划管理终端完成数据、信息的调度、检修管理、保护定值单的管理工作等。
5 结语
完善监控系统核心技术，积极探索创新的系统方法和集成技术，不断优化和改善现有系统设计方案，提高系统智能化设备的质量，拓展智能化系统的主要功能，是实现更高、更强功能的智能变电站一体化监控系统的最终目标，也是我们未来研究的主要课题。
参考文献
[1]胡刚，夏勇军，蔡勇、智能变电站二次系统设计现状和展望[J]、湖北电力，2010（S1）、
一、案例教学法
案例教学是由美国哈佛法学院前院长于1870年首创，后经哈佛企管研究所所长推广，从美国迅速传播到世界许多地方，被认为是代表未来教育方向的一种成功的教育方法。20世纪80年代，案例教学被引入我国。
案例教学法，即围绕一定培训的目的把实际中真实的情景加以典型化处理，形成供学生思考分析和决断的案例，通过独立研究和相互讨论的方式，来提高学员分析问题和解决问题的能力。案例教学被证明是帮助学生获取和进一步拓展其职业能力、技能的重要方法[1]。
二、建筑智能化工程技术专业案例设计原则
建筑智能化工程技术专业是伴随我国智能建筑发展而产生的工程实践性很强的学科，以培养具有建筑智能化系统设计、施工、维护等技能的高素质人才为目标。建筑智能化工程技术专业融合了建筑设备、计算机、网络、通信、电子、暖通等多门学科，传统的课堂及授课方式会使得学生难以从繁杂的知识体系中抓住重点，难以掌握本专业的核心理论和实践技能。
采用案例教学法可以打破传统的课堂教学模式，整合可利用的资源，并确立“教师主导，学生主体”的教学方式，改善教学效果。鉴于案例教学和建筑智能化工程技术专业的特点，案例设计时要遵循以下原则[2]：
首先，要基于学情，因材设计。建筑智能化工程技术专业课程大多在高职院校大二年级开设，教学对象经过一年的调整，已经适应了大学生活，学习了电类专业基础课，同时对于本专业有了更多的认识，更加容易投入到课程学习中来，但是普遍理论基础较薄弱，专注度较差。教师在进行案例设计时，必须要基于学生的特点，既能体现专业知识和技能，又要能激发学生的学习热情。
其次，要有明确的教学计划。专业课教师根据学生特点和专业人才培养方案编制好授课计划，对于教学过程进行整体设计和各环节设计。
第三，由于建筑智能化工程技术专业工程性、实践性较强，所以选择案例要紧密结合工程情况，或者要从实际项目中提取。同时，案例提取要紧紧围绕具体岗位的工作内容与要求。
第四，根据专业特点充分利用校园建筑环境，模拟职业岗位工作现场，合理安排案例应用场所和实施程序，切实提高学生的职业素质和能力。
三、《安全防范技术》教学案例的设计与应用
《安全防范技术》是建筑智能化工程技术专业的一门核心专业课程，教学目标是根据职能楼宇的性质和风险等级，使学生具备设计和实施安全防范系统的知识、技能和素质，能够胜任智能楼宇管理师、安全防范系统设计、施工、监理等工作岗位。鉴于课程的特点和总体目标，教学案例的设计要遵循上述原则，同时要特别注意其实用性、合理性和可操作性。以本课程“视频监控系统的设计”这部分内容为例。
（一）案例设计
1、设计背景。在进行该部分内容学习之前，学生已经学习了视频监控系统的结构和主要设备，如摄像机、镜头、云台、防护罩、录像机、监视器、矩阵、传输方式等。视频监控系统的设计可以认为是以上知识点的归纳、总结和应用。而在本部分内容中，教学重点是视频监控系统的设计方法和步骤，教学难点是系统设备的选择，要求学生通过学习熟悉相关的工程标准和规范，并能在设计过程中遵循。
学生的状态是：了解了视频监控系统的构成和功能，也了解到相关设备，但对于设备在系统中发挥的作用理解不深刻。对于系统是如何构建起来的这个问题，学生普遍较感兴趣。
本专业的实验室现有完整模数混合式视频监控系统一套，包括常用各种类型摄像机、矩阵、解码器、数字硬盘录像机和监视器，可以演示系统调试、运行过程。
2、案例设计。根据上述建筑智能化工程技术专业的案例设计原则，教师确定了本次案例选择某个建筑环境，为其设计视频监控系统，以此作为授课内容的主线。
在建筑环境的选择上，教师选择学生熟悉且易于活动的场所。教师考察了授课学生日常活动较多的校园建筑，选择了便于学生观察同时又涵盖设计难点的海涵楼一楼作为案例环境。《视频安防监控系统工程设计规范》（GB50395-2007）和《安全防范工程技术规范》（GB50384-2004）是设计过程必须要遵守的规范，故在上课之前，教师要分享给学生并提示其查阅个别章节，并要求学生提前用CAD画好建筑平面图。
在教学设计中教师将视频监控系统的设计要求、设计内容、设计步骤、设计方法等知识点贯穿在“海涵楼一楼视频监控系统设计”这个案例中。
（二）案例实施
案例实施过程按照智能化系统设计部门的工作流程进行。
步骤一，请学生进行实地勘察，明确建筑功能和性质，根据标准确定海涵楼一楼的监控需求。江苏海事职业技术学院海涵楼共12层，与海虹楼（5层）相连接，是一个集办公、实验、教学、科研为一体的多功能高层校园建筑。GB50395中明确视频安防监控系统应对需要进行监控的建筑物内（外）的主要公共活动场所、通道、电梯（厅）、重要部位和区域等进行有效的视频探测与监视，图像显示、记录与回放。故本案例一楼主要监控的部位是主出入口、大厅、两侧走廊。
步骤二，教师给出设计参考步骤和相关标准，请学生分组自行讨论、设计。这一部分是本次课程的重点和难点，涉及各监控部位的前端、传输及控制设备选型。GB50395中要求，前端设备的最大?频（音频）探测范围应满足现场监视覆盖范围的要求，摄像机灵敏度应与环境照度相适应，监视和记录图像效果应满足有效识别目标的要求，安装效果宜与环境相协调。据此，请学生分别就监控部位的范围、特点确定摄像机的外形、感光元件尺寸、灵敏度，镜头的焦距、光圈等核心参数，确定设备型号。传输部分根据系统类型和视频信号传输的距离确定，控制设备根据前端设备的数量确定，硬盘容量由分辨率和录像时间估算得到。
步?E三，引导学生将设计成果在平面图上体现出来，并画出系统图。经由这个步骤得到主要的设计成果布防图（平面图）和系统图，注意引导学生关注作图的规范性。
步骤四，教师组织学生将不同小组的成果展示，请学生比较方案的不同，并思考其原因及优劣，最终得到最优方案。这个步骤可以提示学生关注以下几点：各部分设备是如何选型的，系统架构有何不同，系统成本是否有差距，系统运行和维护有何不同。
由步骤四可以引导学生认识到模拟系统、模数混合系统和数字系统的不同，将视频监控系统的知识架构补充完整。
设计方案完成之后，教师可以带领学生现场观察实际视频监控的做法，将其与自己设计的方案做比对。同时，也可利用实验室设备演示不同摄像机的拍摄效果。通过上述方案与实施效果的对比，学生一方面对于自己要做的工作有了更为清晰的认识，为系统实施的学习打下基础；另一方面也强化了学生对于设计过程的理解和掌握，会使其对于实现设想的功能有更强烈的兴趣和信心。
目前，数字图象监控的相关硬件软件已经成熟并在金融、电信等行业的城市范围联网监控中大量使用，城市宽带网不管是覆盖范围还是使用费用都已经到了可以大规模普及使用的阶段。正是在这样的契机下，城市公安管理部门提出了逐步将城市重点安全防范场所、单位的监控也纳入到城市联网监控管理系统中的需求，并以此为基础逐步整合公安部门原有的各种监控系统，构建一个城市统一的一体化安防综合监控管理平台。
下文首先就本项目的需求进行进一步分析，然后结合需求分析展开系统架构设计和功能设计，整个系统设计的核心是围绕着需求展开，并突出监控系统软件平台在整个监控管理系统中的核心地位。
需求分析
系统目前首要具有以下几大功能：
1、潍坊全市各公共场所、重要设施、道路等区域实现本地视频信息的采集存储；
2、各派出所将本辖区内的视频信息可以通过随时进行调阅；
3、各分局或相关政府机构可以通过同一的平台接入，实现对相关视频设备的访问，进行实时监控、资料回放查询等工作；
4、市局监控中心可以实现对全市各站点的访问，并进行集中管理，远程维护系统设备、进行人员权限的授权等。
具体可分为：
前端监控场所图象与安防信号采集
三级分控中心―派出所
二级分控中心―区、县分局
一级监控中心―市公安局
根据授权许可，在任何时间、任何可接入Internet的终端电脑或移动PC上实现以上全部功能 （供相关领导和管理操作人员在任何时间任何地方实时地开展工作）。
系统规划设计
1、总体规划原则
（1）遵守标准原则
潍坊市城市治安联网监控系统要采用分层次开放式体系架构，选用标准化接口和协议，尽量遵循国际标准，核心管理平台应该能够同时运行在UNIX、LINUX、WINDOWS等操作系统之上，中间核心应用服务器优先选择J2EE、DotNET等国际标准平台。
（2）系统集成原则
规划组建新的城市治安联网监控系统，要充分考虑和利用现有的报警系统和视频监控系统及传输资源，必须能够最大程度的兼容管理目前用户现有设备和其它国内主流的数字图像设备，而不是只支持一种数字图像设备的封闭系统。
（3）系统安全原则
潍坊市城市治安联网监控系统的设备必须满足可靠性和安全性要求，设备选型不能选试验产品，要选先进的市场主流产品，不求最先进，要求最可靠，要能保证系统不间断运行。
（4）系统管理原则
潍坊市城市治安联网监控系统应用要体现资源共享、快速反应，形成一体化的网络体系。
（5）工作流程原则
潍坊市城市治安联网监控系统要实现逐步110报警系统相配合，根据系统的建设、应用和管理的现状，工作流程分为日常管理流程和报警联动与视频监控流程。
（6）视频业务基本原则
具有完整的视频应用功能，包括1～16路图像实时显示、实时录制、实时回放，音频伴随；全功能的云台镜头控制界面和通讯协议自定义功能，可配接多种解码器；可设定并控制高速快球的全方位无级变速运行、预置位、巡逻等所有功能。
（7）平台软件模块化原则
平台软件采用标准化的模块结构，并且可以根据系统规模分布式部署，软件的必须具备实用性、兼容性、扩展性、灵活性、可靠性等基本的网络管理系统要求。
（8）平台扩容原则
平台具备较强的扩容性，随前端业务的增加对平台进行硬件和模块的扩容，具备扩容的包括中心管理模块、流媒体模块、存储模块、应用接口模块、业务应用模块、告警处理模块等，支持服务器集群。
2、系统体系架构规划设计
（1）体系结构的选择
体系结构决定了潍坊市城市治安联网监控系统本身是否能够适应联网监控规模的变化而进行伸缩、是否能够在城市治安需求变化的时候快速响应并无缝集成到原有的系统中去。体系结构也决定了一套系统是否会在很短的时间内被淘汰，还是能够随着信息、视频、智能、安全技术的发展而不断自我完善。
（2）平台具备强大、稳定和快速的设备接入能力
平台可以兼容海康、大华、大立、金鹏、图敏东方中润等国内主流视频压缩板卡的PC-DVR、嵌入式DVR。必须能够有效的解决不同品牌设备集中管理的问题。同时在设备的接入方面应该支持模块化（插件）开发技术，实现快速设备接入，保证系统稳定性。
（3）软件平台采用分层设计
采用优秀大型IT软件普遍采用的三层软件层次划分的体系结构模型，包括客户端、业务层、数据库，其中业务层应该包括专门用于处理设备接入的硬件抽象层，中间层应用服务器和应用层。对于数据库的访问必须通过中间应用服务器完成而不能直接访问数据库，保证数据库访问的安全性和方式DOC攻击。
（4）WEB集成采用的技术
为了满足未来与城市治安联网监控中其它B/S架构业务管理系统的集成，管理平台采用开放的集成接口，支持代表业界标准的WEB集成架构和接口标准，如IBM、微软等公司倡导的SOA面向服务体系架构和web services标准接口。
（5）WEB客户端采用的技术
本系统支持已经被验证和代表未来主流技术的WEB2、0技术，而不是即将被淘汰的WEB1、0技术，WEB客户端页面只刷新需要刷新的部分。WEB客户端除支持传统监控查询功能外还应该在中心授权下实现对系统所有设备、应用服务、人员的管理配置等所有功能。
（6）软件部署方式设计
系统管理平台包括核心认证管理平台和中间应用服务软件模块，其中中间应用服务，如流媒体服务、集中存储服务、报警服务等可以根据系统规模和性能要求在市局、区县分局或其它分控点分布式部署和灵活配置，可以通过管理平台在任何一个WEB客户端上实现所有中间服务模块的部署配置和管理。
3、系统实施规划
本项目遵循系统集成“统一规划、分步实施”的基本原则。应该选择一个扩展性、兼容性好的网络视频与安防管理平台软件，满足本项目的基本需要。实现对图象、报警的集中监控、存储、对讲等管理功能。
4、规划依据、规范和标准
系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：
《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T75-94
《银行营业场所安全防范工程设计规范》GB/T16676-1996
《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87
《公安部安全技术防范工程标准》
《电视监控工程程序与要求》GA/T 75-94
《电视监控工程费用概预算编制办法》GA/T 70-94
《防盗报警控制器通用技术条件》GB12663-90
《入侵探测器通用技术条件》GB104081-89
《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T 16-1992）
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311-2000)
《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》（GB/T50312-2000）
《电子计算机房设计规范》（GB50174-1993）
《民用闭路电视监控系统工程规范》（GB50198-1994）
《建筑防雷设计规范》 （GBJ1115-87）
《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)
系统详细设计
1、网络架构设计
潍坊市城市治安联网监控系统架构分为：市公安局为一级监控中心，区县分局为二级监控中心，各派出所为三级监控中心；各个派出所所辖区域内各个公共场所、娱乐设施、道路交通、教学机构、企事业单位等属站点资源级。
潍坊市城市治安联网监控系统管理中心服务器设在市公安局，各分局或政府相关单位主要放置流媒体转发服务器、集中存储服务器等应用服务器，当系统需要扩展增加相应的二级监控中心时，只需要增加相应的应用服务器即可，通过管理中心注册，即可成为整个联网监控系统中的一个模块，实现相应的应用，系统扩展积极方面。
系统中任何用户需要登陆系统实现各自功能时，都必须首先登陆管理中心服务器，获得授权后，管理中心根据用户发送的具体指令，指挥具体的应用服务器为他服务，可能是市局应用服务器也可能是区县级别的应用服务器，具体情况取决于用户指令的性质与管理中心设置的服务规则。采取此种机制，保证各级用户的操作权限在用户的实际操作过程，管理中心都可以很好的跟踪与侦测，保证各级用户权限都实时可控，权限高度集中管理。
监控网络为ADSL、VPN等网络形式，其网络分多层结构，从区县分局到市局视频信息流量大，要求走的是自建(或租用)视频专网，这一层上传和下调视频信息必须走数字；走数字网络每路视频带宽要求最低为256kbits/s（CIF），重点区域每路视频带宽应达到512kbits/s(2CIF)以上，正常网络带宽应该是最小需求的1、5倍。
由公共场所、娱乐设施、道路交通、教学机构、企事业单位等接入潍坊市城市治安联网监控系统，属于站点资源级，其接入网络可以是公共网（ADSL），也可以是自建(或租用)视频专线，以最便捷的接入方式为准。每路视频带宽要求最低为256kbits/s（CIF），重点区域每路视频带宽应达到512kbits/s(2CIF)或以上，正常网络带宽应该是最小需求的1、5倍。参照本项目目标，每个站点1－4路图像，则需要提供384K-1、5M带宽。
2、监控系统联网架构设计
潍坊市城市治安联网监控系统的核心是一个统一的监控管理平台软件，通过一个统一的管理平台，实现各个厂商的设备的联网，保证联网的视频传输的质量（清晰度、流畅程度），提供一个统一的认证管理、监控检索系统。设立流媒体服务器，实时监控视频信息的传输、管理、分发。支持分散与集中存储相结合的模式，保证重要监控录像的检索、比对、管理、备份。实现统一的身份认证和权限管理、保证信息安全和数据的安全。实现实时视频监控、巡视、视频信息与数据上传和下调（检索），并能与其它业务系统集成。
由于潍坊市城市治安联网监控系统的建设是一个长期的过程，其间城市治安的安全管理变革对视频监控管理的需求也会发生变化，系统的规模和接入的设备种类、需要集成的其它城市治安监控系统的数量也将不断增加，这些都要求系统管理平台必须能够在保证系统可靠稳定性的同时结合系统规模、功能的变化而不断的加以扩展变化，这对平台的所采用的架构提出了很高的要求。
综合以上要求，本项目采用杭州天视智能系统有限公司自主开发的大型网络视频监控管理平台软件作为本项目的核心管理平台。潍坊市城市治安联网监控系统整个联网系统划基本框架图见图（二）：
如图，潍坊市城市治安联网监控系统各组成部分原理与基本功能如下：
（1）各级站点现场监控系统
现场监控系统包括公共场所、娱乐设施、道路交通、教学机构、企事业单位等的数字监控系统，负责完成前端的音视频信息、告警信息的采集、缓存、编码、存储及发送等功能，并可接受来自网络的控制指令通常包括如下设备：PC架构DVR、嵌入式DVR、摄像机、云台、报警输入输出设备等。
（2）市局监控中心
市局监控中心作为一级监控中心，作为整个联网监控中的管理中枢，其中心服务平台由MANAGER系统管理服务器、MEDIUM流媒体服务器、PROXY视频服务器、ALARM报警转发服务器、专用存储设备等几部分组成。市局配备了完整的管理系统，且系统中各个应用服务器软件相互独立，任意模块发生故障，都不会相互影响其它系统或模块。
（3）各区县分局监控中心
各区县监控中心作为二级监控分中心，主要负责各个区县站点的实时监控、资料查询及电视墙显示等工作，同时对重要区域及敏感区域的音视频信息进行集中存储。分中心需要配置MEDIUM流媒体转发服务器、STORAGE网络存储管理服务器（选配）、数字矩阵服务器（选配），以及若干台分控主机（可自备）。如果以浏览器方式进行监控，监控主机可自备（办公用电脑即可）。
（4）派出所监控中心
客户端主要为分局各管理员及用户提供各种服务，包括实现实时、历史音视频的解码播放和控制、实现用户自主管理、实现系统维护、实现接警以及电视墙等功能。目前的客户端即可以采用B/S方式提供视频监控查询、系统维护配置功能，也可以采用C/S方式提供客户监控中心所需要的中心监控管理功能。
【关键词】 风电场；箱变；监控系统[Abstract]Through the analysis and parison of the wind box transformer monitoring application program, it presents the characteristics of various programs, bined with the characteristics of wind box transformer substation monitoring system and the actual demand analysis of these schemes, provide effective help for the wind box transformer substation monitoring options、
[keyword] wind box transformer substation; monitoring system;
中图分类号：TU991、63 文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，我国在风力发电新能源开发和利用上发展迅速，而风力发电机出口箱式升压变压器（以下简称箱变）是风电系统并入电网的关键设备之一，通常由0、69/35kV升压变压器、低压断路器、高压熔断器、高压负荷开关等设备以及连接电缆等附件组成。风电场一般地处人迹稀少，环境复杂的荒山、土坡、戈壁等地，人为巡视和监控及维护相对困难，况且风机制造厂家也很难全面了解该系统的全部功能，所以单独采用一个现地控制单元来监控箱式变，同时需要单独组成一个监控系统来满足箱变监控的要求。在风电发展初期阶段，人们对箱变的重视程度不足，往往忽视了对于箱变信息的监视和控制。但是近年来，随着风电建设的高速发展，许多问题逐渐开始暴露出来，特别是箱变内部设备和电缆等曾多次发生故障，甚至引起严重后果。这就逐渐使得人们开始重视箱变的运行水平，进而引发了对于箱变信息监控的需求。从运行管理角度来看，主要应予考虑监控的箱变信息包括：箱式变压器本体信息，如油浸式变压器的轻重瓦斯信号等，干式变压器的超温报警、超超温报警信号等；箱式变电站高低压配电设备的信息，如690V 低压断路器的位置、告警信息，高压隔离开关位置、告警信息，高压熔断器的动作信息等；高低压交流采样信号，如电流、电压等；控制指令，如远方给出的断路器分合闸指令等；其他信息，如一些在线监测设备的监测告警信息等。
一、箱变信息监控的主要方案
箱变信息监控有多种实现方案，从是否具有智能测控单元（Intelligent Measuring and Controlling Unit，简称IMCU）来看，分为智能型和非智能型两种，前者在箱变内配置具有通讯接口的IMCU，能够实现对箱变内设备的交流采样和数字化监控，并且可以具有保护功能；从是否具有独立后台系统来看，又主要分为单独组网型和非组网型两种，前者通过通讯方式，将多个风机箱变内的IMCU和通常设置于升压站内的后台系统组成网络，实现独立的箱变远方监控功能；而后者则主要是借助风力发电机组监控系统的通道将箱变自身监控信息传递至监控点，不设置独立的箱变监控后台和软件系统。
从目前来看，风机箱变信息监控在实际工程当中主要有以下几种实施方案：
（1）非智能型方案。此方案的主要特点是箱变内不装设IMCU，箱变本身的监控信息通过电缆以硬接线的方式送入相应的风力发电机组就地PLC设备，然后利用风机组监控的光纤网络接入风机组监控系统后台，并由风机组监控系统进行组态。此方案相当于将箱变作为风机组的一部分来实施监控。它不需要额外增加设备和支持系统，就可以完成对箱变设备的监控，这是该方案最大的优点。但是，这种方式对风机监控系统及就地PLC控制设备具有非常大的依赖性，表现在其信息测点的数量、类型等都受到风力发电机组就地PLC的限制，其后台组态也必须通过风机监控系统实现，增加其开发和配置时间。特别是对于一些进口风力发电机组，因其PLC和后台软件配置具有一定的模式化，拓展余地较小，更新时间较长，就使得这一问题更加明显。此外，该方案还有一个特殊做法，即所谓的非智能组网方案。其特殊性体现在箱变监控具有独立后台，并以通讯方式从风机组监控系统中取得所需信息，但是其信息仍然需要借助风机组监控系统的设备和通道传递。这类似于变电站中独立设置微机五防系统时的做法，虽然可以减轻风机组系统的组态和软件系统配置工作，但是仍然存在很大限制，因此常规设计时不宜作为主要考虑的方案。
（2）智能型非组网方案。此方案在箱变内部设置有IMCU设备，但是不设置独立的后台系统，仍然通过风力发电机组就地PLC设备及其光纤网络将监控信息送入风机组监控系统中，并由其完成后台组态工作。IMCU与风机组PLC的连接可以采用硬接线方式或通讯方式，其中前者依然受制于风机组监控设备，几乎无法发挥IMCU的优势，所以不应列为优先考虑；后者则需要与PLC在通讯接口上进行匹配，不过相对于硬接线方式，由于当前主流的通讯协议和接口型式（如MODBUS 协议，RS-485 接口等）
均可灵活配置，因此相对来说限制较小。智能型非组网方案的系统结构在本质上与非智能型方案是一致的，但是由于IMCU 的存在以及采用了通讯方式，就可以将扩展和传递更大的信息量，不受到PLC测点的限制，丰富了箱变信息监控的内容，提高了后台对于故障预警和分析的能力；同时IMCU还可以完成部分信息的就地处理和简单逻辑控制，完善就地设备的继电保护，从而提高了底层设备的自动化水平。
（3）智能型独立组网方案。这一方案是将各箱变内的IMCU通过独立的光纤通道组网后接至独立的箱变监控系统后台，从而形成一个完整的箱变信息监控系统。它不再受制于风机及其监控系统，监控的内容可以根据需要自由扩展，能够在最大程度上适应用户对于箱变运行维护的信息需求，并且还可以随着要求的变化而进行升级和扩展。
二、箱变信息监控方案的比选
在实际工程设计工作当中，如何选择并完成箱变信息监控方案的设计，是目前风电设计工作当中面临的新问题。
通过分析和对比了前文所述的三种主要方案可以看出，以上三种主要监控方案各有利弊，在工程实施阶段进行方案比选时，设计人员一定要注意与业主和设备制造商之间进行充分沟通，根据实际情况确定经济合理的方案并完成设计工作。非智能型方案结构简单，配合方便，费用低廉，易于施工，适用于对造价和进度较为敏感、对信息水平要求并不严苛的项目。采用这种方案时，设计人员应注意与风机制造商的配合，认真了解风机制造商对于箱变的要求以及风机就地PLC所能提供的I/O 接口的形式、数量等，从而有针对性地展开设计工作。智能型非组网方案结构同样简单，设计配合和安装调试更为方便，费用也相对较低，并且可以留有过渡至组网方案的余地。在综合性价比较中，具有一定优势。但是选择这种方案需要注意以下问题：首先是IMCU 的选择问题。风力发电工程的一个显著特点是其气象条件较为恶劣，寒暑交替之间温差很大，特别是在一些山区，年内最低温度甚至可能达到零下40℃左右，这就要求选择具有宽温型特点的IMCU单元，并且应要求生产商提供在同等气象条件下的运行业绩以证明其可靠性。其次，应当注意通讯的可行性和可靠性问题。当前具有一定生产能力的风机厂商和IMCU制造商数量较多，虽然大部分都能够采用主流的通讯方式，但是也有部分厂家，特别是一些进口厂商，不提供或者只提供特殊的通讯类型，这就会阻碍方案的实施；同时，通讯信息量的大小和业主对于箱变监控的重视程度不同，对通讯速率和可靠性的要求也会产生影响，需要设计人员认真考虑。当业主对于箱变运行维护的要求较高、整体项目自动化管理水平也较高时，可以在与业主充分沟通的基础上选择智能型组网方案。采用此方案，需要注意以下几点：一是IMCU的选择，前文已述及。二是应与集电线路设计部门和通讯设计部门相协调，注意根据集电线路的走向确定合理的网络拓扑方案（通常可以与风机监控系统网络采取统一的拓扑形式），并在通信光纤中预留足够的芯数，一般情况下箱变监控系统至少需要四芯光纤，也就是说，按照风机和箱变监控采取同一组网形式时，通信光纤招标时应不低于16芯为宜。三是注意风机塔筒内部光纤接线盒/配线架的配置。一般，风机厂商会为风机监控系统设置一个2进24出的光纤接线盒，但是如果箱变监控系统也考虑利用此接线盒，就需要至少按照3进36出来配置，这就需要事先与风机制造商进行沟通。四是要在升压站设计时，要为箱变监控后台及通讯机柜等预留位置，特别是同一个升压站可能接入多个风场时，还应考虑各风场箱变监控水平要求是否一致的问题，并协调其采用同一个监控后台为宜。从目前情况来看，在实际工程中采用非智能型方案的情况较普遍，但是随着各投资方和电网公司对于风电建设规范化、信息化的重视程度的加深，智能型方案也已有部分采用的案例。因此，设计人员应为业主进行认真分析，因地制宜地提出工程方案，在工程造价、质量、进度的综合控制中取得最优解。
【关键词】数字视频监控系统
The Design Project of Fujian Province Tobacco Surveillance System
Abstract：This article unified the Fujian province tobacco surveillance system project to introduce the digital video surveillance system design method、
Keywords：Digital Video Surveillance System
项目概况
福建省烟草监控系统工程主要是由省烟草总局大楼和其他8个市的监控系统组成。系统在省烟草总局大楼设总控中心，在省其他8个市设分控中心，通过网络形成全省烟草监控系统的全数字化的统一管理。
系统可以将主要出入口、通道、重要设备和公共场所等情况通过图像的方式进行集中管理, 网络所及范围内，各部门领导及相关人员均可根据权限利用办公计算机监控到相应地点的情况，及时掌握并迅速处理相关事宜。
设计原则
1、 性能最优
针对烟草监管的特殊性，以最大限度地满足监管工作所需的功能要求为目标。
2、 开放性与兼容性
在总体规划系统方案时，采用标准化、规范化设计，使得系统具有开放性与良好的兼容性，便于设备、器材的选型，为系统今后技术建设的再发展提供便利条件。
3、 先进性和成熟性
在满足现有需求的前提下，充分考虑监管工作今后的“智能化、网络化、多媒体化”发展方向，选择合理、实用、便于扩展与升级和技术先进、有信誉保证并得到广大用户认可的产品和系统。
4、 集成性
采用具有和其他管理子系统集成的接口系统，采用同一软件平台以实现各系统的集中统一管理。
5、 可扩展性
系统采用可扩展器件，留有合理的扩展空间，以便根据将来发展需要进行适当地变动与再扩充。
6、 经济性
在实现先进性、可靠性、稳定性的前提下，尽量使整个系统所需投资合理，达到功能强、投资少，从而构成一个性能价格比较高的系统。
设计要点
1、 系统结构
本系统由前端摄像系统、视频编解码设备、传输网络、网络录像单元、视频监控管理系统和客户端单元组成。
音视频信号编码设备放置在靠近前端设备，将若干路模拟音视频信号数字化、编码压缩、转换为可以在网络上传输的数据包，通过IP网络传到监控中心。
在监控中心内，视频监控管理系统再将码流按需分发给解码设备、录像单元及相应客户端。
2、 前端摄像系统
系统共设计332台摄像机。省烟草总局大楼设计132台摄像机；其他8个市烟草分公司暂按每市25台摄像机设计，计200台。
省烟草总局大楼摄像机布置如下：室外日夜两用彩色转黑白高速球4台，分布在大楼室外四周；室内彩色高速半球摄像机3台，分布在一至三层大厅；室外固定枪型低照度彩色摄像机25台，分布在大楼四周及主要出入口；室内固定枪型低照度彩色摄像机97台，分布在大楼的出入口、电梯厅和重要场所等处；电梯轿厢配置3台电梯专用摄像机。
其他8个市烟草分公司暂按每市25台摄像机设计，具体配置根据现场决定。考虑到数字化图像的清晰度，本设计采用540电视线以上的摄像机。
3、 网络视频编、解码设备
（1）网络视频编码器
本设计采用Axis 241QA视频编码器。Axis 241QA视频编码器前端可接四路模拟摄像机，并且可以四通道全实时传输。它首先把模拟视频转换成数字视频，然后通过以太网进行全实时的信号传输，使远程监控简单可行。同时它可完成对摄像机控制信号的输出、摄像机联动报警保存的控制。
（2）网络视频解码器
网络视频解码器将经过网络视频编码器编码转换为数字信号视频图像解码，还原成模拟视频信号，并通过一定的切换方式在电视墙上显示，以便于管理人员的对监视画面的监视和观察。
本设计采用“安讯士” AXIS 292网络视频解码器。它能够将来自Axis网络视频产品的MPEG-4视频和音频流转化为模拟信号。
4、 传输网络
网络带宽包括前端设备接入监控中心、监控中心之间级联、用户终端接入监控中心和预留的网络带宽四部分。
（1）前端设备接入监控中心的网络带宽：至少为允许并发接入的视频路数×单路视频码率。
本设计采用目前市场上的主流分辨率CIF（352×288），CIF分辨率的单路视频码率按512kbps估算。烟草大厦局域网内将支持132台摄像机全实时图像传输，所需带宽为0、5M×132=66M左右，考虑到活动图像转发和录像，系统耗用带宽至少在100M以上，另外，网络系统尚需支持其它智能系统，如防盗报警、门禁控制、机电设备控制、火灾报警控制系统间的数据传输，应有约几十兆带宽的预留。
（2）监控中心之间级联网带宽：至少为并发级联视频路数×单路视频码率。
各分控中心，同时会有4-8路图像（包括录像）传送到总控中心，利用租用的电信光纤传输，带宽至少将占用到4M左右，如不考虑其它数据传输，需用专线带宽约5M。
（3）用户终端接入监控中心的网络带宽：至少为并发显示视频路数×单路视频码率。
（4）预留的网络带宽根据联网系统的应用情况确定。CIF分辨率的单路视频码率可采用512kbps估算，D1或4CIF分辨率的单路视频码率可采用1536kbps估算。
5、 网络录像单元
（1）功能概述
网络录像单元用于实现网络媒体数据的数字化录像、存储、检索、回放以及管理功能。
（2）存储设计
在本系统中的录像存储以分布式架构实现，在总控中心设置专用磁盘阵列，在各分控中心直接采用PC机和大容量硬盘直接存储。具体容量计算如下：
总控中心以MPEG 4方式,录像资料保存15天，存储空间占用情况。
设计参数
帧速：25f/s
存储容量：2、78K/帧（考虑音视频全双工传输）
摄像机：132台
压缩码率：512kbps。
录像存储：15天
250M×24 ×15×132/1024/1024 =11、88TB
按计算机存储特点及RAID冗余，约需磁盘空间12T。
分控中心以MPEG 4方式,录像资料保存15天，存储空间占用情况。
设计参数
帧速：25f/s
存储容量：2、78K/帧（按音视频全双工传输考虑）
摄像机：25台
压缩码率：512kb。
录像存储：15天
250M×24×15×25/1024/1024=2、25 TB
按计算机存储特点余，约需磁盘空间2、5T。
6、 系统供电
监控系统的供电采用集中――分散供电系统。监控中心设有UPS电源和一个总配电柜，大楼每三层设一个配电箱，由配电箱供电给相应层的摄像机和网络视频服务器。
7、 视频监控管理系统
（1）系统功能
本系统采用AXIS的Evip Professional视频管理软件来实现整个系统的视频图像进行管理。
本系统具有：能将后端的软硬件设置，实现与周界报警系统联动；实现报警呼叫时监控图像和监听声音同步切换及录像；以及系统任务设置、地图显示、图像自动轮巡、多画面分割、音视频报警、录音录像和录入查询资料等功能。
（2）系统组成
系统主要由监控主机、控制终端、磁盘阵列、视频解码器、电视墙等设备组成；
a、 监控主机
监控主机汇集前端的网络视频服务器，在监控主机上通过一套多功能视频监控应用软件完成对设备的统一管理、用户统一授权、图像资源统一管理等功能；
b、 控制终端
控制终端负责所有三可变摄像机的控制和屏幕墙的图像切换，所有在局域网络上通过授权的计算机都可以成为控制终端；
c、 磁盘阵列
前端所有监控点的图像资料统一保存在磁盘阵列；同时处理图像的检索、回放、归档；
d、 视频解码器、电视墙
视频解码器将前端传输过来的数字视频图像还原显示到模拟电视墙上，并通过控制终端控制画面切换；
8、 软件架构
软件采用Browse Server架构, 分为浏览端和服务器端；数据库采用MS/SQL；
软件运行环境服务器端为WIN2003 SERVER; 浏览端为WIN 2000/WIN XP；
9、 总控中心
（1）总控中心
在总监控中心，需实现同一时刻对区域内所有视频的录像、监控和管理等任务。
监控管理服务主要负责管理图像浏览、控制、录像等，使局域网内授权用户可以对图像的浏览控制，录像资料的查询和报警联动等。
图像存储服务可以对所有视频监控点的图像进行存储。
流媒体服务负责实时图像和录像资料的转发，确保带宽和系统资源的合理利用。屏幕墙控制服务控制电视墙的图像切换、控制和电子地图的显示，并可以电子地图的方式显示图像位置和图像切换等。
在总监控中心配置2台服务器负责前端设备管理、中央控制、用户管理、图像存储和图像，同时1台工作站支持等离子屏上电子地图和图像的显示和控制。
在总监控中心配置20台AXIS 292解码器，和一台PC机，用以还原显示和控制20台监视器和1台等离子屏。并实现多画面分割、镜头切换，轮巡和电子地图的显示，以高画质显示视像效果。
（2）分控中心
在各市分局的监控中心，需实现同一时刻对分公司内所有视频的录像、监控和管理等任务，在分公司分控中心安装1台服务器负责区域内前端设备管理、中央控制、用户管理、图像存储和图像。分控中心服务器独立成系统，与总控中心的服务器群为松散耦合，互相独立运行，从而确保整个系统的可靠性和稳定性。
10、 防雷系统
防雷系统包括直击雷防护、感应雷防护以及可靠的接地系统。为了防止直击雷对设备的危害，在摄像机立杆顶端加装避雷针。
为了防止感应雷对设备的危害，在摄像机电源室外安装DK-24AC10/3电源防雷器，视频信号线上安装对应接口的DK-10F/BNC视频防雷器，带云台的摄像机安装一只对应DK-12DCP控制线路防雷器，在监视器前分别安装对应接口的视频防雷器DK-10F/BNC。在防感应雷的接地体是利用设备控制箱的安装底座作为接地极。所有的防雷器也要与设备的安装底座相连。
在机房弱电配电输出端安装电源避雷器；在机房UPS输入端安装电源避雷器；在电源弱电井道处安装电源避雷器。
参考文献：
关键词： 视频监控系统；矩阵级联；干线
视频监控系统是安全防范系统的重要组成部分，它不仅可以对监控现场进行不间断实时监视，同时还可以通过硬盘录像机等存储媒体将监视内容清晰地记录下来以备查证。由此可见，视频监控系统在加强安全保卫防范力度以及保障国家财产和人身安全方面起着不可忽视的重要作用。
当前，在国内市场上，主要是数字控制的模拟视频监控，它以其性能稳定、技术成熟、应用广泛而著称于大、中型视频监控工程中。但该系统仍存在一定的弊端，需进一步完善和发展。下面，我们将在分析其工作原理的基础上阐述其局限性，并提出相应的改进应用模型。
1 目前视频监控系统中矩阵控制的工作原理及其局限性
视频监控系统的主要工作原理是：利用摄像机采集视频信号，经由监控中心的音频视频矩阵传送到监视墙上；客户端通过视频服务器或由键盘直接发送串口指令到矩阵控制器对矩阵视频信号进行切换选取等，最终改变监视墙上的图像。这种控制模式存在一系列的缺陷：一是只适合于小范围的区域监控。一台矩阵（以32×16为例，下同）根本无法接受大量的摄像机的输入。二是系统的扩展能力差。对于已经建好的系统，如要增加新的监控点，往往是牵一发而动全身，新设备也很难添加到原有的系统中去。正是这些缺陷的存在，在主观和客观上都限制了视频监控系统的进一步发展，也就不能满足日益增长的信息化要求，为此，必须提出级联监控的需求。
2 视频监控系统矩阵级联连接方案
在本文中，我们设计了一个二级监控系统，其视频监控系统矩阵级联详细设计如下：
1）一级监控：即有前端固定摄像机、活动摄像机和二级矩阵实现的功能。一级监控承载着两个方面的任务：第一，它作为整个系统的信息采集基站，其主要功能就是通过前端摄像机采集现场图像信号，接入二级视频音频矩阵，通过视频矩阵切换输出上传到监控中心。第二，它也作为视频和控制信号传输中转站。它将其四路输出通过光纤网络上传到监控中心的一级音频视频矩阵的输入中。
2）二级监控：即有视频服务器、键盘、视频墙、一级矩阵实现的功能。
二级监控通过监控计算机客户端向视频服务器发送消息，经由视频服务器进行消息转换（主要是网口协议和HD600串口协议的转换），向两级矩阵分别发送串口控制指令；最后，视频音频矩阵对视频信号进行切换选取等操作，最终显示在监视墙上。
3）信号的传输：系统设计中，考虑到监控点的分散和传输距离太远，所以在各级监控之间都是采用光纤传输方式。采用视频/数据光端机实现各级之间视频和数据信号的传输，保证了信号传输的质量，同时解决了防雷击和抗干扰等外部环境的影响。
那么，这样如何实现通过一级矩阵的四路光纤输入看到二级矩阵的36路输入呢？为此，我们需要设置相应的软件环境和数据库配置。
3 视频监控系统矩阵级联数据库与算法设计
在视频监控系统中，必须要实现在二级监控中心的操作员能对该中心所直接或间接管辖的所有摄像机进行信号切换操作，也就是说，树（视频监控系统矩阵级联连接图）中任何一个节点（一级、二级矩阵）上，都要求能对其下所有的叶子节点（即摄像机）进行访问。为此，我们必须设计相应的数据库模型与软件算法模型。
3、1 数据库设计
}
4 结语
综上所述，笔者所提出的视频级联监控系统优化方案利用视频服务器实现多级视频矩阵控制，克服了现行一般设计方案的诸多缺陷。此方案的应用将极大提高系统控制的灵活性，便于实现各种复杂的控制功能；将使系统在降低系统造价的基础上具有最大的扩展性。
注释：
[1]消息：指明要求视频音频矩阵做何种工作的指令。其主要内容包括：摄像机GIS号、监视器号、动作。
[2]GIS：全球地理信息系统统一编号。
[3]真实摄像机号：所谓真实是指按照摄像机拨码开关设定的摄像机号。
参考文献：
[1]金星，运动目标检测和跟踪及其在视频监控系统中的应用[D]、浙江大学，2010，01，01、
[2]侯建军，高速公路视频级联监控系统的设计方案初探[M]、河南科学，2005，8、
进入新世纪，国际机场面临着巨大的发展机遇，中国民用航空随着民航事业的发展及客货运量的不断增长，国际航线数量和国际航班的密度稳步提高，很多机场进行了大规模的扩建与新建。国际机场优越的地理位置，齐全优质的服务设施，吸引了众多家国内外航空公司在机场运营，定期航班飞往祖国和世界各地。国际机场是航空客运、航空货运、邮政、快件中心，国际机场作为综合性枢纽机场是全国主要的航空客货运集散中心，大型国际机场不但是对外开放的门户和对外交往的窗口，而且是中国民用航空网络的辐射中心。
大型国际机场一般由主跑道、航站楼、航管中心、货运中心、消防中心、汽车库、航空食品厂、物业楼、边检楼、公安安检楼和海关等多单位及各自管辖的区域所组成，各个单位对于机场各区域的管理既有自立、又有交叉，机场实行自动化监控管理有作特殊的意义。
机场的电视监控系统与报警系统组合采用硬件干接点的方式与机场弱电系统的停车场管理系统、消防报警系统、公共广播系统、楼宇自控系统，及弱电集成系统的实现系统功能联动和系统集成。
为提高机场的工作效率，更好地实施“依法行政，为国把关，服务经济，促进发展”的方针，进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求，创造一个安全、方便、快捷、高效的机场与营运环境，并根据各种不同机场的需要，从项目的具体实际出发，做到配置合理，留有扩展余地，技术先进，性能价格比高，确保系统性能高质量，高可靠性。
设计原则
本项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则：
1、 先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
2、 经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
3、 可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
4、 开放性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。
5、 可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
6、 追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。
7、 保留足够的扩展容量
该项目设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
8、 提高监管力度与综合管理水平
本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。
设计规范和依据
《智能建筑设计标准》(GB／T 50314―2000)
《建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/191-1998）
《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》（CECS/119-2000）
《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB/50198-94)
《系统接地的型式及安全技术要求》（GB14050-93）
《安全防范工程验收规则》（GA/T308-2001）
《安全检查防范系统通作图形符号》（GA/74-94）
系统功能和特点
本着系统既要先进、实用、成熟、可靠，又要做到系统开放性、可扩展性好，兼顾投资合理、效益最佳的目的。闭路电视监控对现场设备进行集中监视、控制和管理，使这些设备得以安全、可靠、高效地运行，最大限度地发挥智能管理的作用，创造安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的优良环境，节约能源，并减少维护人员。根据本项目的环境需要,并接合功能需求建立本项目闭路电视监控，
1、系统功能
CCTV主要任务是对建筑物内重要部位的事态、人流等动态状况进行宏观监视、控制，以便对各种异常情况进行实时取证、复核，达到及时处理目的。
（1）实现各种遥控信号
云台控制：上、下、左、右
镜头控制：变焦、聚集、光圈
录像控制：定点录像、时序录像
防护罩控制：雨刷、除霜、风扇、加热
（2）对视频信号进行时序、定点切换、编程。
（3）察看和记录图像，应有字符区分并作时间(年、月、日)的显示。
（4）接收电梯层楼叠加信号。
（5）实现同步切换：电源同步或外同步。
（6）接收安全防范系统中各子系统信号，根据需要实现控制联动或系统集成。
（7）内外通信联系。
（8）安保监视电视系统与安全报警系统联动时，应能自动切换、显示、记录报警部位的图像信号及报警时间。
（9）电源控制
摄像机应由安保控制室引专线统一供电，并由安保控制室操作通、断。对离安保控制室较远的摄像机统一供电确有困难时也可就近解决，如果系统采用电源同步方式的，则必须与安保控制室为同相的可靠电源。
系统同时具有以下特点：MJPEG算法压缩技术，MJPEG的优点是画质还比较清晰，缺点是压缩率低，占用带宽很大。一般单路占用带宽2M左右；H、264压缩技术，H、264标准压缩率较高，CIF格式全实时模式下单路占用带宽一般在几百左右，具体占用带宽视画面运动量多少而不同。缺点是画质相对差一些，占用带宽随画面运动的复杂度而大幅变化；MPEG-1(VCD标准) 压缩技术、MPEG-2 (DVD标准)压缩技术，MPEG-2的画质质量最好，但同时占用带宽也非常大，在4M~15M之间，不太适于远程传输；MPEG-4压缩技术，MPEG4标准的占用带宽可调，占用带宽与图像的清晰度成正比。以目前的技术，一般占用带宽大致在几百K左右。
总之，本闭路电视监控是一个使本项目高度自动化、高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。
方案设计
根据设计原则、设计规范和依据及国际国内标准，并根据用户的需求，以及所提供的图纸及相关资料，并接合项目的实际情况及未来的发展趋势，对该项目的闭路电视监控进行方案设计。
1、系统构成及原理
闭路电视监控系统分别由前端系统、传输系统、控制系统、显示系统四个部分构成,还具有对图像信号的分配切换、存储、处理、还原等功能。其原理如以下系统图：
2、需求分析及前端分布
国际机场由主跑道、航站楼、航管中心、货运中心、消防中心、汽车库、航空食品厂、物业楼、边检楼、公安安检楼和海关等多单位及各自管辖的区域。
机场监控系统的前端按迎客大厅、国内行李提取大厅；国际到达、国际行李提取厅；行李分检场地；贵宾区；国际到达夹层；国内到达夹层；送客大厅、国内业务大厅、国内安检大厅；国际办票大厅；边检、安检大厅、国际候机厅；国内候机厅、远机位候机厅；地下停车场；陆侧航站楼进口；机坪；跑道来划分管理区域。
机场监控系统前端摄像机采用室内嵌入式半球防护罩的固定彩色摄像机，室内半球嵌入式彩色快球摄像机，室内全球式彩色快球摄像机，室内明装固定式彩色摄像机，室内明装分体云台、可变镜头的彩色摄像机，室内明装分体云台、可变镜头的彩色摄像机，室外全球式彩色快球摄像机，室外明装分体云台、可变镜头的彩色摄像机等多种形式的摄像机系统。摄像机按13个逻辑区域依据现场实际情况进行设置。在设置摄像机的设计别举出二个区域，以机坪和跑道的摄像机设计进行简单的阐述。
机坪的摄像机设计为室外明装分体云台、可变镜头的彩色摄像机系统，安装在航站楼的登机桥的顶部和机坪侧的8米灯杆顶部。根据该区域是监控停机坪上的飞机,大到整体机,小到货物运输的行李的摄像需求，采用高分辨率的彩色摄像机。现时使用的情况是采用广角跟踪运动目标，使用长焦监控再进行细节观察。
对飞机跑道的前端摄像机设计。跑道上的摄像机以及分体云台的转动角速度无法达到跟踪飞行的飞行，但能胜任跟踪飞机的滑行。根据需观测的范围在半径1、5公里的需求，选用的长焦距近1000mm，这样才能看清1500米外的人的面貌，采用高分辨率的摄像机。
整个监控系统的前端有152路摄像机，除固定的摄像机外的全部快球、分体云台（外置解码器）均带有预置功能。这样，一方面可联动与防盗报警系统，另一方面也方便管理者对摄像机观察范围的固定（防止在使用云台后忘了将摄像机还原到原来监视的位置）。前端有152路的摄像机的电源系统按13个逻辑区域划分，设计上结合物理的位置由弱电中心按16个物理区域对前端摄像机系统供电。
3、实施方案设备选型及配置
（1）前端系统
a、摄像机的选择
摄像部分的主体是摄像机，其功能为观察、收集信息。摄像机的性能及其安装方式是决定系统质量的重要因素。光导管摄像机目前已被淘汰，由电荷耦合器件简称CCD摄像机所取代。
b、镜头选择
镜头按功能和操作分类：
摄取静态目标的摄像机，可选用固定焦距镜头，当有视角变化要求的动态目标摄像场合，可选用变焦距镜头。镜头焦距的选择要根据视场大小和镜头到监视目标的距离而定。
选择镜头焦距时，必须考虑摄像机图像敏感器画面的尺寸，有2/3”、1/2”、1/3”、1/4”四种型式，这四种模式都具有垂直X水平尺寸为3X4的方位比，而四种模式摄像机对应于某一个镜头，则下一个模式正好与它上一个模式摄像机相差一个镜头焦距的档次。如专1/2”摄像机使用16mm镜头的视角范围正好与1/3”摄像机使用12mm焦距的镜头相同。以此类推。
c、传输系统
监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场，所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。
视频信号传输
一般采用同轴电缆传输视频基带信号，也可采用光缆传送电视信号以及用平衡电缆对也就是利用电话电缆传送。由于电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用，可减少串扰，传输损失也较小。但当电缆作为长距离传送媒体时，会发生对地不平衡低频地电流的影响，有时也会有高频干扰。信号传输带宽为50Hz～4MHz，当传输距离在200m以内时，用同轴电缆传送，其衰减的影响一般可不予考虑；当传输距离大于200m时，电缆衰减量较大，为了能把整个带宽内不同频率的信号进行传输，必须使用电缆补偿放大器。某些场合，布线非常困难时，可以采用无线传输如微波定向传输，但它要占用频率资源，需经无线电管理委员会核准。
控制信号传输
对于CCTV，常用的控制方式有直接控制、编码控制、同轴视控。目前直接控制由于线缆过多，很少采用。编码控制是将全部控制命令数字化(调制)后再传输，到控制设备后再解调，还原成直接控制量，可节约线缆。这种方式传输距离长，目前工程中采用较多。同轴视控就是控制信号与视频信号共用一条同轴电缆，利用频率分割或视频信号消隐期传输控制信号的方式传输，但价格较贵。
管槽敷设
为防止电磁干扰和外电源及变频电梯等干扰，电缆应敷设在接地良好的金属管或金属桥架，同时保护线缆。
3、 控制系统
(1)模拟控制系统
视频矩阵切换器
对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制，可以通过电子开关，组成切换矩阵，使任一路输入可切换至任一路输出。设计时应满足必要的视频输入／输出容量，并易扩展。一个CCTV系统除主控键盘外，还可根据需要设置分控键盘。
双工多画面视频处理器
能把多路视频信号合成一幅图像，达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号。常用的16画面分割器，又称为多画面视频处理器，双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号，并具有单路回放的功能，即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上回放。
多画面分割器
将多个画面通过视频数字处理合并成分割状的一个画面，就出现了多画面分割器。现有4画面分割器，9画面分割器，16画面分割器。这样用一台监视器，一台录像机上能同时监看、记录4、9、16个画面，多画面分割器通常分为三类：
单工画面处理器：单纯监看一个画面，记录分割画面。
双工画面处理器：在监视单画面、分割画面同时，可以进行记录。
全双工画面处理器：在监视、记录的同时，可以进行记录信号回放。
视频分配器
一路视频信号可同时分配成多路视频输出。
(2)数字化图像监控系统
以同轴电缆传输视频信号，称之为传统的模拟信号传输方式，这种方式传输，在较短距离内(如200m左右)视频信号的衰减不大，如果超过200m，则必须对视频信号进行补偿放大。常规的闭路电视监控系统较适合在一座建筑物或较小的地域范围内使用。
数字化监控系统是将计算机网络技术、多媒体技术与闭路电视技术相结合，适用于远距离传输多路视、音频信号。实际上就是将模拟信号进行数字化，并对其压缩编码，通过计算机网络及数字多媒体技术来传输视频图像。
数字化监控系统将计算机网络技术、多媒体技术与图像监控技术有机结合在一起，能高清晰、同步地传输图像信号，是一项全新的安保电视系统，它已成为现代化楼宇管理的有力工具。
数字化图像监控系统可实现远程图像监控，把分散在各地的监控点通过计算机网络有机联系在一起并利用了多媒体技术，增强了整体安全和图像监控的自动化管理能力。
目前不少公司的产品均使用了特殊的压缩方法，采用了动态存储技术，从而保证了图像的质量。数据压缩和图像、声音的复合全部由硬件完成，在一个系统上可实现16路的实时监控。16路信号可同时存储，而且视频图像的不丢帧，动态存储技术保证了监控端图像的连续性和高清晰度。
(3)数字硬盘录像系统
数字硬盘录像系统是集计算机网络化、多媒体智能化与监控电视为一体，以数字化的方式和全新的理念构造出的新一代监控图像硬盘录像系统。
由于数字硬盘录像设置在计算机系统中，信息可以自由传递到网络能够到达的范围，因此监控图像的显示不再拘于传统的图像切换方式，可以根据需要在任何被授权的地点监控任何一处的被控图像，使系统具有极强的安全管理能力。监控图像通过图像录制模块以高压缩率存储于高容量磁盘阵列中，可随时供调阅、快速检索。也就是说，可将多个摄像机(目前最多为16个)的多路图像实时显示于一台监视器上，同时，还可将所有的图像录制于其内置的硬盘驱动器中，以备回放、查找和转换，并可将图像备份至外置硬盘中。所有操作，都可在遥控器上完成，从而摆脱Windows操作系统，避免了死机现象。相对于传统的磁带记录方式，操作简便，可靠性，回放质量更高。所有记录可供长时间保存，重复利用率极高。还可被转录制成光盘用于存档保存。在大于40G的硬盘配置下，动态录像约可以存储一个月甚至更长时间。
(4)显示系统
显示与记录设备一般均安装在安保控制室，主要由黑白／彩色监视器、录像机及视频处理设备组成。
黑白／彩色专用监视器
实现对摄像机视频信号再现图像的设备，一般要求黑白监视器的水平清晰度应大于600线，彩色监视器的清晰度应大于350线。
录像机
关键词：城市照明系统；监控管理
中图分类号：TU994 文献标识码：A
城市照明系统是城市基础设施建设中的重要组成部分，随着市场经济的发展，城市照明系统逐渐朝着多样化、复杂化的方向发展，对城市照明系统实施有效的管理，对于其社会效益、经济效益的提升都具有非常重要的作用，城市照明监控系统的应用，对于城市照明系统的管理具有非常重要的作用，本文就对其主要子系统的设计进行简单分析。
城市照明系统的控制方法
对城市照明系统进行有效的控制，对于其科学合理的管理具有非常重要的作用，在城市照明系统的控制工作中，智能控制法、光控法、时控法是常用的几种控制方法，但是时控法与光控法都有其各自的优缺点，在光控法中，受到天气的影响比较大，在天气状况不好的情况下，很容易出现误动作，而在时控法中，没有考虑到天气对于光线的影响，开关灯是时间过于固定，在一些光线不好的天气中，不能发挥较好的控制作用。在智能控制系统中，融合了时控法与光控法的优点，具有非常好的控制效果，在城市照明监控管理系统中就采用了智能控制法，对于城市照明系统的管理具有非常重要的作用。
城市照明监控管理系统的设计原则
在城市照明监控系统的设计过程中，应该坚持这样几项基本原则：（1）安全可靠性原则，城市照明系统是服务于广大市民的基础设施系统，保证其安全、稳定运行非常的重要，城市照明监控系统中的相关设备往往需要工作于露天环境中，并且通常工作环境是比较恶劣的，在其设计的过程中，保证其安全稳定性运行是最基本也是最重要的设计原则；（2）先进性原则，城市照明监控系统中应用的相关技术都应该是目前国内比较先进的技术，并且所应用的技术要能够满足有关国际标准；（3）经济性原则，在保证系统能够正常运行的前提下，要保证其具有较好的性价比；（4）通用性原则，所采用的硬件设备要具有较好的通用性性能；（5）实用性原则，虽然在系统设计的过程中应用先进技术是非常必要的，但是在相关设备及技术的选择过程中，保证其实用性是非常必要的；（6）可扩展性，系统设计过程中应用的软硬件要具有较好的可扩展性，这能够为通信网络的扩展升级、功能扩展升级、软件扩展升级提供方便；（7）可维修性，城市照明监控系统在工作的过程中出现故障是在所难免的，在系统设计的过程中，使系统具有比较方便的维修性能是非常重要的。
城市道路照明无线监控系统子系统的设计
照明控制方案设计
从整体上来讲，在照明监控系统的控制方案设计过程中，对其应用了分组控制的控制方案，依据照明控制系统中各种不同灯型的控制方法及控制要求，照明系统中的灯可以划分为景观灯与照明路灯两种类型，对于不同类型的照明系统，可以采用不同的照明控制方案，具体表现为：（1）景观灯照明系统的控制，对于景观灯照明系统，主要采用定时控制方案，在该控制方案中应用先进的组态设计，并且在调度中心的计算机中，可以进行有关灯的开关的程序设计，在具体的控制过程中，既可以采用群控的控制方式，也可以选用选控的控制方式，这使得控制系统具有非常好的灵活性；（2）路灯照明系统采用的是光控与时控相结合的控制方案，采用这种控制方案，能够克服单纯的时控与单纯的光控中的不足，使得控制方案具有较好的控制效果，其软件界面如图1所示。
图1 照明控制的软件界面
照明监控通信系统
通信系统是城市照明监控系统中的重要组成部分，这就需要在监控系统设计的过程中，选择合理的通信方式，USSD、GPRS、移动通信网中的GSM短消息、VHF无线专用网等是照明控制系统中常用的通信方案，其中的GPRS通信方式具有非常广泛的应用范围，这是一种基于GSM的新的承载业务，其能够为用户提供有效的分组形式的数据业务，并且具有快捷登录、流量计费、高速传输、永久在线等诸多的优点，并且其TDMA帧结构、突发结构、频带、无线调制标准与GSM相同，并且其具有与目前广泛使用的电路交换话音业务信道相似的分组数据信道，这使得其在实际的应用中，具有非常好的应用性能。
系统的主要功能
系统的主要功能表现为：（1）手动控制，城市照明监控系统中可以进行多种开关灯方案的预设，系统的相关管理人员可以根据实际的需求来对各终端的开关时间进行设置，并且系统要具有灵活的手动控制功能，一旦出现突发状况，需要对相关终端的开关灯时间进行改变时，要能够通过手动操作立即的进行灯光的开关闭；（2）周末、节假日的定时控制，系统要能够对周末以及一些特殊的节假日的开关灯时间进行设置，实现系统的灵活控制；（3）年定时控制，系统要能够进行半夜开关灯时间、全年全夜灯开关灯时间进行自动计算，使其能够实现全年的自动开关灯；（4）日定时开关灯，在系统中进行相关参数的设置，要能够随时的对每天的半夜灯、全夜灯的开关灯时间进行设定。
结束语
城市照明系统是城市建设及运行过程中的重要的基础设施，与市民的日常生活息息相关，做好城市照明系统的管理与控制是非常重要的工作，本文就针对城市照明系统的运行特点，提出了城市照明监控系统，将城市照明监控系统应用于城市照明系统的管理工作中，对于其管理效率的提升具有非常重要的作用，本文就对城市照明监控系统的设计原则及主要的子系统的设计进行了简单分析。
参考文献