本项目为澜沧江上一个以发电为主,同时兼顾防洪、改善下游航运、渔业、旅游和环保作用并对下游电站起补偿作用的特大型水电工程。地下厂房内共装设9台单机容量为650MW的水轮发电机组,电站以500kV电压等级接入电力系统,在系统中担任调峰、调频和事故备用。电站按无人值守设计。
随着信息技术的飞速发展,新技术不断涌现。综合监控系统必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构,以便支持今后不断更新和升级的需要,从而保护投资。同时本方案以满足实际应用为出发点,设计时主要遵循以下原则:
先进性:系统采用当今先进的技术和设备,一方面能反映系统所具有的先进水平,包括先进的传输技术、图像编码压缩技术、视频智能分析技术、存储技术、控制技术,另一方面使系统具有强大的发展潜力,设备选型与技术发展相吻合,能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。
可靠性:系统可靠性是系统长期稳定运行的基石,只有可靠的系统,才能发挥有效的作用。本方案从系统设计理念到系统架构的设计,再到产品选型,都将持续秉承系统可靠性原则,均采用成熟的技术,具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力。同时系统的使用不能影响被监控电气设备的正常运行。
扩展性:系统应充分考虑扩展性,采用标准化设计,严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准,确保系统之间的透明性和互通互联,并充分考虑与其它系统的连接;在设计和设备选型时,科学预测未来扩容需求,进行余量设计,设备采用模块化结构,便于系统扩容、升级。系统加入新的监控区域时,只需配置新增设备、建立和上级中心的连接,在管理平台做相应配置即可,软硬件无须做大的改动。
易管理性、易维护性:系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护,人机对话界面清晰、简洁、友好,操控简便、灵活,便于监控和配置;采用稳定易用的硬件和软件,完全不需借助任何专用维护工具,既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用,又节省了日常频繁地维护费用。
安全性:采用监控中心及分控中心两级部署的原则,任意中心故障,都不会影响其他中心的监控。数据采取分控中心分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式,对数据的访问采用严格的用户权限控制,并做好异常快速应急响应和日志记录。
水电厂综合监控系统由前端系统、传输网络、监控中心系统这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。具体网络结构见下图:
本系统前端设备多数采用光接口IP摄像机,根据不同环境情况选用光纤网络高速球机、光纤网络固定摄像机、光纤网络高清摄像机、热成像摄像机、激光摄像机等类型。
光纤网络高速球机、光纤网络固定摄像机、光纤网络高清摄像机这三类光纤网络摄像机,直接送出含有数字图像信息的光纤信号,通过光缆送到监控中心,再通过光纤接收模块,将光信号转为网络电信号,接入核心交换机。最终与管理服务器、流媒体服务器、视频处理单元互联。光纤摄像机受管理系统的控制及调用。
热成像摄像机、激光摄像机则采用模拟视频光端机的方式,将模拟图像传送回控制中心,在控制中心通过视频编码器,将模拟信号编码为数字网络信号,接入核心交换机,再接入本次工业电视系统,接受管理系统的控制及调用。
电站在中控室设置一套综合显示大屏,本工业电视系统通过4台8路视频解码器,将数字图像信息逆向解码,变成模拟图像信息,传送至大屏进行显示。
传输过程采用了17个分线箱,分布于主厂房上下游中间层各机组段和坝区,将来自于个摄像机的小对数光缆转换为大对数光缆,以便敷设。各摄像机至分线箱采用4芯光缆,主用2芯备用2芯。同时配置电源配电端子,为周围摄像机供电。
随着水利水电信息化建设的不断深入,水电厂综合监控系统除满足原有基本功能外,被赋予了许多新的要求。我们的综合监控系统应具备如下功能:
实时视频监视:视频监视的范围包括水利设施、生产区域及办公区域。通过视频监视可以实时了解水电厂内设备的信息,确定设备运行状态。
远程控制:通过客户端和浏览器用户可对授权摄像机进行控制,实现遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦;对门禁、照明等的开启进行控制。
录像回放:为事件追溯提供视频依据,可根据时间、事件类型、监控点等进行查询。
语音功能:管理平台的客户端主要有语音对讲和语音广播功能:通过语音对讲,上级管理部门和现场工作人员可以进行沟通;通过语音广播,工作人员可对现场的工作进行指导,对非法闯入人员进行警告。
辅助系统整合及联动:通过平台软件可以对各系统进行关联:当周界防御或消防报警设备被触发时,启动现场声光报警并开启灯光,关联摄像机自动转到预置位,联动报警录像;报警信息上传中心,弹出视频窗口,并配合电子地图显示。
配置维护:前端设备提供远程访问功能,管理员不必到达设备现场,就可实现校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能,提高的设备维护效率。
B/S方式访问:用户通过B/S(Brower/Server)方式即可实现配置和控制,B/S方式采用标准的HTTP协议,只需采用标准的IE浏览器,具有很强的开放性和兼容性。
环境数据监测(可扩展):发电系统及区域电网的稳定运行离不开一次、二次设备的安全运行,环境因素影响着设备的安全运行,同时设备周边的环境状况也能反映设备的运行状况。为全面地掌握设备的运行状况,系统需实时对温湿度等环境信息进行实时监测。
生产管理数据的调用(可扩展):在条件允许的情况下,获取综合自动化系统(SCADA系统)及水文水情系统的信息,实现变电倒闸操作联动视频、水位天气信息视频叠加等功能。
根据电站枢纽和电缆沟桥架情况,工业电视系统分为3个大区:地面区域、中心厂房区域、端部副厂房区域、坝区。每个大区又分为不同小区,地面区域又分为地面值守楼和500kV出线和地面副厂房区域,中心厂房区域分为端部副厂房区域和主厂房区域,坝区又分为进水口、溢洪道等。设置18只分线箱,每只分线箱内设置有不同数量的光缆交接箱和电源配线端子。
电梯内摄像机:由厂家配带模拟摄像机,视频电缆引至电梯机房控制箱,工业电视配置视频光端机并敷设4芯光缆,视频光端机安装在电梯控制箱内,电源取自本地。要与电梯厂家商定,其在安装在电梯机房的控制箱内预留1U的位置,用于安装工业电视系统设备。
热成像摄像机采用模拟方式传输,用于监视大坝两端的摄像机暂定在左、右岸缆机平台,由于距离较远,采用视频光端机转换为光缆,引入二次盘室。
处理能力:视频监控平台应具备的处理能力包括——
容灾性能:视频监控平台采用异地容灾机制,可考虑异地主备方式和异地负载均衡方式,优先采用异地负载均衡方式。异地主备方式的重要服务器节点均采用1+1热备的方式工作,一台服务器作为主服务器,另一台服务器作为备有服务器,主备切换应满足:
异地负载均衡方式由负载均衡器和服务节点两部分组成,两个服务器组以集群方式工作,两个服务器组共同分担流量,其中任何一个服务器组故障,另一个服务器组能主动接管所有的工作负荷,系统不存在主备方式的切换时间问题,这种容灾方式系统故障时业务不受影响。
数据备份:平台的配置和数据库应具有自动备份和恢复能力。
分布式部署:视频监控平台的分布式部署要求包括:
可扩展性和可靠性:本期建设的视频监控系统能满足远期规模和容量的扩展需求,具有平滑扩展的能力,实现系统不间断运行的扩展性能。软件采用模块化设计,重要服务器优先采用集群工作方式,以提高可靠性和实现高可扩展性。系统应具有电信级的可靠性,可靠性指标达到99.999%。
实现高可扩展性:系统应具有电信级的可靠性,可靠性指标达到99.999%。
平台系统的数据主要包括视频数据和系统数据,视频数据主要指实时的视频流数据和告警录像等相关流媒体的数据,系统数据主要指横向的数据以及系统操作日志,告警记录,故障记录等信息。流媒体部分的数据由存储系统来保证数据的记录和安全备份。系统数据采用定期循环备份的方式来实现数据的安全。