研华风电场视频监控系统方案

2013年06月20日

　　1.1 风电需求

　　风电厂的运行管理受地域宽阔、运行人员少、设备价值高等因素限制，对设备及时监控和巡视是十分必要的。研华公司根据运行实践，综合利用视频监控技术和综合自动化技术，建立起现场实时监控诊断系统，较好地解决了运行人员不足，劳动强度大的问题，提高了运行管理水平。

　　视频监控系统是一种新型的自动化系统，它综合利用了视频技术、计算机技术、通信技术、网络技术，将发电厂和变电站内采用摄像机拍摄的视频图像远距离传输到集控中心和管理中心，使主站的运行管理人员可以借此对场站电气设备的运行环境进行监控，以保证场站的安全运行和安全生产。遥视系统是电力系统自动化技术发展的产物，是因场站无人值班和安全生产的迫切需求而产生的。

　　一般系统需求：

　　1. 风电厂由于设计时已经考虑到少人值班，加之设备巡视区域广阔，运行人员工作强度大，信息传递及时性要求高，设备安全和运行监控要求远高于一般场站，因此安装视频监控系统更加必要。

　　2. 监控中心可以通过专有的视频监控服务器及大屏幕同时监控风电场所有风机图像。

　　3. 视频服务器可以存储监控图像，提供预览、回放、多重视频窗口等功能。

　　4. 风机监控画面可以同时无缝整合到原有SCADA监控系统中。

　　5. 查看视频画面同时可以看到IO数据，例如齿轮箱温度，发电机温度，油压、转速等等。

　　6. 基于IP传输，风场远程集群监控系统也可以查看现场视频画面。

　　7. 实现语音通话功能，实现远程风机故障技术协助功能。

　　1.2 系统网络架构

　　风电视频监控方案的结构架构示意图如下。该系统以节约用户成本，最大满足客户需求为目的，建立安全，稳定的视频数据传输方案。风机到中控室数据传输基于现有的以太工业环网，将数据安全传送到中控室，同时将视频数据和风场SCADA数据进行无缝整合。客户可以自主监控风机运行情况，降低维护成本。通过防火墙设置VPN实现多个风场的数据整合，为专家诊断提供便利条件，实现了成本低廉，使用方便功能强大的特点。

　　1.3 视频监控点描述及安装方式

　　本系统考虑到各个用户的需求不同，所关注的监控节点也不同，每个方案可以依据不同的风场自行进行修改。研华提供方案建议对机舱内部的轮毂、主轴、发电机、偏航马鞍弧进行重点监控，对塔基监控;风机外方监控采用距离风机65米左右立杆进行监控。

　　视频服务器安装可选择安装到控制柜(导轨安装)，也可以选择就近安装在摄像机旁边。摄像机安装可以依据现场的实际情况进行安装。

　　摄像机通过同轴电缆连接到视频服务器上，同轴电缆的距离最好不要超过20米，若距离超过20米，最好将视频服务器靠近摄像机安装。视频服务器是以用超5类网线连接至交换机，视频信号通过已有的环网交换机网络传输至位于升压站的监控中心。

　　1.4 系统综述

　　研华风电视频监控系统是基于以太网传送数据，满足苛刻工业环境，无缝整合SCADA系统，实现了基于以太网的视频、语音和安防系统。其成本低，使用方便，为客户提供了先进的风机维护平台和监控平台。由于数据点分布较广，使用点数较多，NVS-35X0视频服务器支持多种视频格式和视频流，用户可以根据自己的需求进行调节格式，以满足客户在不同的通讯条件下的稳定传输。本产品支持双通道，支持多页显示。

　　1.4.1 优异视频性能

　　1.支持3种视频格式: MJPEG/MPEG4/H.264

　　2.视频流可达30fps@D1 (all streams at same time)

　　3.支持双通道且每个通道支持多页显示(不同的Resolution/compression/frame rate)

　　: Date/Time/Title/IO info

　　5.在线视频质量设定(Brightness/Contrast/Hue/Saturation/Sharpness)

　　6.支持CBR&VBR

　　7.支持语音流

　　1.4.2 先进性和可扩展性

　　1、基于以太网的WPM系统

　　2、工业数据传输及实时数据库系统

　　3、基于以太网的视频、语音、安防系统

　　4、基于以太网的风机在线状态诊断系统

　　5、工业以太网通讯系统及工业服务器

　　6、运动侦测以及为SCADA软件提供视频OCX接口。

　　7、提供先进的功能包含SDKs, OCX和API库。

　　系统总体结构应具有兼容性和可扩展性。网络系统结构要能够灵活的扩充，满足用户对网络功能需求的不断增长。这样可以让用户在未来以较小的代价，通过产品升级，采用新的技术来扩充现有网络系统的功能，有效地保护用户的投资。

　　1.4.3 标准化、可兼容性

　　1、风机装机容量不断成长

　　2、单机销售价格急速下降，运维市场市场空间巨大

　　3、维护手段和平台滞后、运维成本居高不下

　　4、维护诊断的及时性及准确性需求

　　5、市场竞争由单机价格到质保期限到运维服务水平的综合竞争

　　6、可以和客户原有SCADA系统无缝整合

　　当前各项信息技术发展迅速，新的设备和技术标准不断涌现并趋于成熟。坚持高起点，选用先进的技术标准和设备，将应用系统的技术水平定位在一个较高的层次上，以满足现时以及未来发展的需要。

　　1.4.4 成熟性

　　1、通过鼠标在屏幕上实现云台、焦距等全方位控制

　　2、可以实现运动侦测、非法侵入报警、状态改变报警等功能

　　3、可实现和DVR的同步报警

　　4、可实现事件触发画面刷新

　　5、可以同时传输语音，实现总部专家和远程指导现场调试人员实施交流

　　6、可以同步接入火灾报警器、闯入报警器等第三方传感器。实现风机综合监控。

　　1.4.5 可靠性

　　系统设计的全过程，让可靠性设计的理念贯穿始终。一方面要选择可靠性高的设备和部件;另一个方面，系统的拓扑结构设计中也应该有可靠性设计理念。即当系统中某个节点的设备由于各种意外而出现通信中断的情况下，整体系统的其余部分的运行仍然能够保证正常。

　　在设备选型上采用经过国内外大型项目，多应用环境实践考验，已证明其先进性、可靠性、稳定性均较好的设备。同时要考虑到系统的易扩展、易操作性和恶劣环境应用的特点。

　　1.4.6 经济实用性

　　系统设计的经济实用性和易于操作性，易于管理和维护，易于用户掌握和学习使用。采用的技术和设备具有最优的性能价格比。设计方案充分考虑用户的需要，用户第一、质量第一的原则，为用户提供一个先进、可靠、经济的运行系统。

　　1.5本系统优势

　　通过上述对NVS-35X0在风电视频监控中的应用的描述，我们可以总结出它所体现出的几大优势

　　1.5.1 低廉的成本投入

　　本方案基于客户现有的通讯网络，基于用户现有的SCADA系统，基于用户现有的系统架构进行扩展。在可以现有的系统上进行二次开发，建立起满足客户需求的视频监控系统和专家在线侦测系统，节省用户的高额投入。研华的SCADA软件WebAccess网际组态软件具有传输算法更强、网络实时性更高、网络控制更安全的特点。WebAccess是完全基于TCP/IP协议开发的网络通讯格式，所以无论您的网络系统有多复杂，甚至跨越多个网络区域，均可实现与现场同样的监控效果。且不受网络硬件介质的限制，无论是电话线还是光纤均可通讯。

　　1.5.2 无缝的SCADA整合

　　目前NVS-35X0已经无缝整合到研华SCADA软件Webaccess软件之中，由于NVS提供开放的SDKs, OCX和API库，客户可以根据自己的需求进行定制，研华提供完整地客户需求解决方案，满足客户的客制化需求。

　　1.5.3 满足苛刻的工业环境

　　由于风场的环境比较恶劣，风机震动大，机舱顶部有高电压，一般湿度比较大(海上风机)，NVS-35X0依据工业要求设计。满足客户的需求。

　　1.5.4 方便的管理和更简单的使用

　　客户可以已经自己习惯的方式选择管理NVS-35X0，WebGUI，VideoDAQ界面简单易用，可以大大减低为人员的成本。

　　1.6 系统技术协议及规范

　　1.6.1 技术协议

　　l 基于以太网TCP/IP协议进行网络底层传输，主干网络基于1000M光纤通讯

　　l 视频控制及SCADA数据基于Modbus/TCP模式传输。

　　l 摄像机PTZ控制是基于RS458

　　1.6.2 规范及其他规定