李晟，蔣維，任杰，呂東

（1.華北電力大學(xué)，北京102206；2.中國水利電力物資有限公司風(fēng)電部，北京100045）

中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展引人矚目：21世紀(jì)初才只有幾個示范項目，短短幾年過后，中國市場已發(fā)展成了世界最大的風(fēng)電市場。2010年中國（不包括臺灣地區(qū)）新增安裝風(fēng)電機組12 904臺，裝機容量18 927.99MW，年同比增長37.1%；累計安裝風(fēng)電機組34 485臺，裝機容量44 733.29 MW，年同比增長73.3%[1-3]。風(fēng)電領(lǐng)域已成為能源投資商的熱土，從風(fēng)電開發(fā)商的分布來看，更向能源投資企業(yè)，尤其是以五大電力集團為代表的中央能源投資集團企業(yè)集中。根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所的數(shù)據(jù)，2010年五大發(fā)電集團新增風(fēng)電裝機容量2 243萬kW，占當(dāng)年全國風(fēng)電新增裝機容量的72%[4-6]。由于風(fēng)電場分布廣、數(shù)量多，單個風(fēng)電場同時存在若干個危險源，項目運行人員少、信息傳遞及時性要求高，設(shè)備安全和運行監(jiān)控要求遠(yuǎn)高于一般場站，國內(nèi)一些風(fēng)電場綜合利用視頻監(jiān)控技術(shù)和綜合自動化技術(shù)，已建立起現(xiàn)場實時監(jiān)控診斷系統(tǒng)，較好地解決了運行人員不足，勞動強度大的問題，提高了運行管理水平[7-9]。

五大電力集團基本上構(gòu)建了集團公司、省級分（子）公司、基層企業(yè)三級責(zé)任主體的管控模式，目前迅猛增長、分布極廣的風(fēng)電場對集團型風(fēng)電企業(yè)（以下簡稱集團）的安全生產(chǎn)管理提出了新的要求。從風(fēng)電場視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的角度看，目前分散地建立單個風(fēng)電場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的模式已經(jīng)不能滿足集團安全生產(chǎn)管理的需要，為適應(yīng)風(fēng)電業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，強化風(fēng)電場的安全防范管理，提高各地風(fēng)電場的綜合安全管理水平，強化應(yīng)急指揮能力，提高集團風(fēng)電的整體管理水平和效益，十分有必要在其集團系統(tǒng)內(nèi)建設(shè)統(tǒng)一的風(fēng)電場綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)。系統(tǒng)建成后，集團總部監(jiān)控中心可以查閱其系統(tǒng)內(nèi)的全國各地風(fēng)電場的視頻監(jiān)控資源和設(shè)備運行狀態(tài)，便于各級領(lǐng)導(dǎo)、各級業(yè)務(wù)及職能管理部門等授權(quán)用戶對監(jiān)控部位隨時進行監(jiān)督與檢查，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障情況和隱患，充分挖掘和發(fā)揮監(jiān)控設(shè)備在安全管理、內(nèi)部控制、事后監(jiān)督、應(yīng)急指揮等基礎(chǔ)管理工作方面的作用，配合風(fēng)電場生產(chǎn)系統(tǒng)的工作，提高集團風(fēng)電場生產(chǎn)管理的自動化程度[10-12]。

1 需求分析

依托集團視頻承載網(wǎng)，結(jié)合各地已建成的風(fēng)電場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)和特點，以統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將各地風(fēng)電場視頻監(jiān)控系統(tǒng)有機的融合到一個統(tǒng)一的綜合應(yīng)用平臺下，構(gòu)建一個統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度的資源調(diào)度管理平臺（平臺資源獲取與控制需要示意圖見圖1），實現(xiàn)全網(wǎng)視頻信息資源的高度共享。視頻管理需求、兼容接入需求、轉(zhuǎn)發(fā)管理需求、存儲管理需求、視頻設(shè)備管理需求、權(quán)限管理需求、生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視需求。

圖1 平臺資源獲取與控制需求示意圖

1）綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)采用扁平化管理模式。

2）不管是上級單位對下級單位或平級單位之間均可直接相互調(diào)用權(quán)限許可范圍內(nèi)的視頻圖像資源。

3）綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)開放的視頻圖像資源由各平臺管理部門自行定義。需要調(diào)用資源的各級部門登錄平臺后，可以直接看到自己擁有權(quán)限的所有資源，并可進行相應(yīng)的操作。

綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)中各層次的主要設(shè)備的容量均應(yīng)考慮有一定的冗余，可以滿足日后的擴展需求。平臺提供與視頻智能分析、GIS地理信息系統(tǒng)等相關(guān)智能應(yīng)用系統(tǒng)的二次開發(fā)接口和協(xié)議，可充分?jǐn)U展平臺的智能應(yīng)用功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計思路

集團風(fēng)電場綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)是一個集軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)于一體，可實現(xiàn)對各類視頻資源統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，對各種生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)統(tǒng)一采集和監(jiān)視，采用開放標(biāo)準(zhǔn)的綜合業(yè)務(wù)管理平臺。圖2為綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。該平臺不僅用于監(jiān)控圖像管理，而且能實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視、風(fēng)電場工作流程視頻監(jiān)控（遙視）、GIS等深層次應(yīng)用，同時還可與視頻指揮系統(tǒng)相整合，實現(xiàn)應(yīng)急指揮等功能。采用風(fēng)電場—省公司—集團總公司3層架構(gòu)體系設(shè)計，各個風(fēng)電場綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)對外聯(lián)網(wǎng)共享，對內(nèi)獨立運行，任意局部故障不影響整體運行，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，便于統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施。全網(wǎng)實現(xiàn)“統(tǒng)一互聯(lián)規(guī)范、統(tǒng)一圖像資源編號，統(tǒng)一權(quán)限體系，資源共享”，確保各個風(fēng)電場節(jié)點互聯(lián)互通，實現(xiàn)真正意義上的全網(wǎng)資源共享。

風(fēng)電場綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)可以將風(fēng)電場升壓站接線圖引入系統(tǒng)中，風(fēng)電場用戶可以自行將攝像頭標(biāo)注在接線圖中，看接線圖的時候可以直接找到攝像頭監(jiān)控點位。當(dāng)風(fēng)電場生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障后，風(fēng)電場綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠及時通過視頻圖像監(jiān)控和生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備并上報相關(guān)管理人員，通過網(wǎng)絡(luò)將故障設(shè)備的狀態(tài)顯示給設(shè)備生產(chǎn)廠家，幫助風(fēng)電場及時修復(fù)故障設(shè)備，恢復(fù)生產(chǎn)。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

集團風(fēng)電場綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和綜合應(yīng)用平臺組成。前端系統(tǒng)是指安裝于各風(fēng)電場的攝像機、報警設(shè)備、風(fēng)電機組運行狀態(tài)采集設(shè)備等采集系統(tǒng)；傳輸系統(tǒng)是指將前端系統(tǒng)采集的信號傳輸至綜合應(yīng)用平臺的通道；綜合應(yīng)用平臺實現(xiàn)對各類信息的調(diào)閱、采集、管理、查詢、控制、共享等功能?；诩瘓F風(fēng)電場綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)建設(shè)的實際需求，綜合應(yīng)用平臺采用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)，分別部署在風(fēng)電場監(jiān)控中心、省公司監(jiān)控中心、集團公司總部監(jiān)控中心。風(fēng)電場綜合應(yīng)用平臺作為第3級平臺，對內(nèi)獨立運行，對外聯(lián)網(wǎng)共享，完成所轄監(jiān)控點資源的業(yè)務(wù)管理、認(rèn)證、接入、流媒體分發(fā)、存儲管理和生產(chǎn)設(shè)備運行數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲，配合風(fēng)電場生產(chǎn)系統(tǒng)安全工作，實現(xiàn)與集團公司1級平臺、省公司2級平臺和其他風(fēng)電場3級平臺的無縫對接。綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D見圖3。

圖2 綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D

省公司綜合應(yīng)用平臺作為第2級平臺，完成對本省轄區(qū)范圍內(nèi)所有風(fēng)電場綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的整合，實現(xiàn)對所轄的視頻設(shè)備的調(diào)閱、管理和控制，對所轄的風(fēng)電機組運行狀態(tài)的查看，對本級平臺用戶的管理，實現(xiàn)與集團公司1級平臺和其他省公司2級平臺的無縫對接。經(jīng)過授權(quán)，省公司2級平臺用戶可以調(diào)用集團公司1級平臺和其他省公司2級平臺的監(jiān)控資源。

從表2的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看：游覽次數(shù)分布比較平均，占比最多的是2次，占35.03%。游覽時間最多的是周末和自由時間，均占比39.25%。游覽目的首要的是陪伴小朋友及家人，占比53.7%；其次是休閑放松、舒緩壓力，占比37.85%。信息獲取渠道主要通過熟人介紹、網(wǎng)絡(luò)信息、旅游宣傳冊和電視廣告，四項合計占比87.45%。

集團公司總部綜合應(yīng)用平臺作為第1級平臺，完成對全國范圍內(nèi)所有風(fēng)電場綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的整合，實現(xiàn)對集團所有的視頻設(shè)備的調(diào)閱、管理和控制，對集團所有的風(fēng)電機組運行狀態(tài)的查看，并可與集團其他發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用平臺進行整合，實現(xiàn)各業(yè)務(wù)部門靈活調(diào)用所需的資源信息。

集團風(fēng)電場綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)采用這種樹型管理結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)分級、分層的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，任意局部故障不影響整體運行，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，便于統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施，全面導(dǎo)入集團的管理。每個風(fēng)電場的綜合應(yīng)用平臺都可以提供獨立的業(yè)務(wù)功能，同時又接受上一級平臺的監(jiān)督管理。這樣的規(guī)劃設(shè)計減少了系統(tǒng)的故障風(fēng)險和未來的擴展風(fēng)險，具有很高的可用性[13]。

專業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)是視頻、音頻、數(shù)據(jù)和行業(yè)應(yīng)用一體化的解決方案，集計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信、視頻處理、流媒體和自動化技術(shù)于一身，兼?zhèn)渚W(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、流媒體應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集、圖像存儲、系統(tǒng)網(wǎng)管等功能，具有大規(guī)模組網(wǎng)能力，是構(gòu)建于有線網(wǎng)絡(luò)（LAN/INTERNET）和無線網(wǎng)絡(luò)（WLAN/WIMAX/3G）之上的統(tǒng)一資源管理平臺，如圖4所示。

圖4 專業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

各級綜合應(yīng)用平臺均設(shè)立以下服務(wù)子系統(tǒng)：

1）中心管理服務(wù)子系統(tǒng)。中心管理服務(wù)子系統(tǒng)是監(jiān)控管理平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用核心，采用J2EE架構(gòu)設(shè)計，主要完成設(shè)備管理、用戶管理、權(quán)限認(rèn)證、報警信息管理、信息查詢、業(yè)務(wù)管理、日志管理等事務(wù)性處理功能。

2）數(shù)據(jù)庫服務(wù)子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)子系統(tǒng)采用ORACLE數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)核心運行數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的讀寫與保存，存儲的主要信息有設(shè)備信息，日志信息，用戶信息，故障信息，報警信息，平臺信息和臨時的會話信息等。

3）接入服務(wù)子系統(tǒng)。接入服務(wù)子系統(tǒng)是系統(tǒng)的中心通信樞紐，連接所有的終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端和設(shè)備提交的系統(tǒng)請求服務(wù)，并進行視頻分發(fā)和存儲的調(diào)度管理。

4）分發(fā)服務(wù)子系統(tǒng)。分發(fā)服務(wù)子系統(tǒng)主要是針對熱點視頻被大量用戶并發(fā)訪問時，解決帶寬瓶頸問題的，使用分發(fā)服務(wù)模塊能夠減少視頻傳輸帶寬瓶頸點的并發(fā)訪問量，節(jié)約瓶頸點的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

5）網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)子系統(tǒng)，將綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)相應(yīng)的運行狀態(tài)信息顯示給維護管理人員，并在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況下給出相應(yīng)的告警信息，便于維護管理人員了解系統(tǒng)的運行情況，也便于對整個系統(tǒng)的運行進行配置和管理。

6）報警服務(wù)子系統(tǒng)。報警服務(wù)子系統(tǒng)通過對前端DVR/DVS進行預(yù)案設(shè)置，可以實現(xiàn)對監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)內(nèi)所有報警信號的集中采集管理，能夠遠(yuǎn)程調(diào)用報警主機報警信息，對前端報警源、DVR/DVS視頻通道進行布防、撤防，完成系統(tǒng)級別的聯(lián)動處理，實現(xiàn)對報警信息的視頻聯(lián)動，錄像聯(lián)動等功能。

7）控制子系統(tǒng)和顯示子系統(tǒng)。在各級監(jiān)控中心設(shè)立控制子系統(tǒng)和顯示子系統(tǒng)，完成對監(jiān)控點位視頻圖像的實時觀看、控制，調(diào)用歷史圖像。

8）風(fēng)電機組運行狀態(tài)實時采集子系統(tǒng)。風(fēng)電機組運行狀態(tài)實時采集子系統(tǒng)通過PLC采集器，實現(xiàn)對風(fēng)電機組的運行狀態(tài)、風(fēng)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、設(shè)備溫度、功率、電壓、電流、集控室溫濕度等數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲，能通過圖形界面以圖形、報表、曲線等方式顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，配合風(fēng)電場生產(chǎn)系統(tǒng)的安全工作。

9）平臺互聯(lián)服務(wù)子系統(tǒng)。平臺互聯(lián)服務(wù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理設(shè)備的定位和認(rèn)證鑒權(quán)，完成各級綜合應(yīng)用平臺的互聯(lián)互控，實現(xiàn)各級綜合應(yīng)用平臺之間的實時視頻瀏覽、歷史視頻回放、云臺控制、報警信號傳遞、設(shè)備列表共享、生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢等業(yè)務(wù)功能。

4 結(jié)語

本文從風(fēng)電場視頻監(jiān)控的角度，針對以五大發(fā)電集團為代表的集團型風(fēng)電企業(yè)普遍實行的三級責(zé)任主體的管控模式，提出了與其相適應(yīng)的綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)建方案。從需求分析、系統(tǒng)設(shè)計思路、系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計3個方面進行了闡述，其中專業(yè)網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，要求其具有容量大，承載能力強，可靠性好，擴展性、兼容性強的特點，且能容納業(yè)已存在的若干風(fēng)場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本文提出的方案對集團型風(fēng)電企業(yè)的綜合聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)建具有借鑒作用。

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