1 概述

供電公司配電房開閉所由于數量較多、分布較廣等原因，具有分散、地理環境情況變化多端、覆蓋面廣、用戶眾多，容易受用戶增容和城市建設影響等特點。開閉所的監控對配電自動化管理、線損分析、負荷預測、電力需求管理具有重大意義。

傳統的解決方案就是分別安裝環網柜、開關柜、變壓器等監測設置，以及報警、視頻以及環境監控等系統等，但是這些系統具有如下問題：

1. 很多裝置沒有聯網，只是在本地監測和控制；
2. 聯網的各系統之間獨立運行，形成監控“孤島”現象，無法有效的進行管理，也達不到安全管理的效果。
3. 目前配電站內所有門鎖都采用機械鎖，也就是說隨便配一把鑰匙可將各設備室的門全部打開，從而存在很大的安全隱患，一方面，外來人員用借到的鑰匙就可隨心所欲開啟任何房門，也無法記錄開啟時間，這不僅可能出現物品被盜，甚至可能開錯設備室的門而誤入帶電間隔，出現人員傷亡的事故。另方面，當鑰匙丟失了時，更是存在前面所述的安全隱患。
4. 目前配電站的巡視都是通過手工記錄的方式進行，會出現代簽、統計費時費力，無法做到實時監控和管理。
5. 多系統并存不但增加了投資成本，后期的維護成本也大大增加，并且多個廠家的設備同時運行，也會產生扯皮現象，浪費業主的時間和精力。

電科恒鈦根據開閉所實際情況，結合多年的變電站和開閉所的運行管理的經驗，采用Tip3000核心技術平臺和HT500系列智能監控終端，實現了智能環網柜DTU運行監控、高壓開關柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監控、母線測溫檢測，電纜測溫監控、環境監控、安防監控、采暖通風、燈光、風機、除濕機控制等功能，并可以通過增加設備擴展智能門禁、SF6、02、H2S,O3等有害氣體在線監測等功能。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，實現動力環境*化，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，減少配電房粗放式管理導致成本過高，同樣實現配電動力環境的分布式遠程管理。

1. 開閉所智能環境監控平臺以“智能控制”為核心，通過物聯網技術的集成應用，實現開閉所內環境的全天候狀態監視和智能控制。
2. 平臺以網絡通信為核心，完成站端音視頻、環境數據以及安全防范等數據的采集和監控，并將以上信息遠傳到監控中心。
3. 平臺把環境、視頻、通風、照明、安全防范、消防、一次設備輔助監控等所有監控量在監控系統主界面上進行一體化顯示和控制，不得分系統孤立顯示和控制。系統監控應提供視頻監控和圖表監控兩種監控模式。
4. 平臺可以設置系統內的環境監測、視頻監控、空調及設備聯動等各子系統之間進行聯動，還可以通過硬件和軟件的方式和站內自動化系統進行聯動，應能實現用戶自定義的設備聯動，包括現場設備操作聯動視頻、綜合自動化系統告警聯動門禁視頻等。并可以根據現場需求，完成自動的閉環控制和告警，如自動啟動/關閉空調、自動啟動/關閉風機、自動啟動/關閉排水系統等。
5. 系統所有操作以及報警確認，都需要保留詳細的日志并生成相應報表

2 系統總體設計

2.1 系統總體架構

根據《開閉所管理制度》、《開閉所操作規程》以及《電力安全生產條例》等文件精神，結合我公司實際應用案例，采用分布式和模塊化架構，把開閉所綜合監控系統分為站端設備和軟件系統兩部分。

站端設備以HT500系列站端監控主機為核心，能夠接入開關柜、環網柜、變壓器傳感器或智能設備，溫濕度等環境傳感器，在線式紅外母線溫度傳感器，電纜無線測溫設備，SF6和O2傳感器，H2S傳感器以及O3傳感器。對射/紅外等安防設備、消防主機設備，一路門禁、8-24路燈光/空調以及風機的控制等功能。并可以通過擴展實現圖像抓拍、SF6泄露報警、消防報警等功能。

HT500監控主機采用TCP/IP有線方式或者3G(4G)/CDMA/GPRS等無線方式和中心進行聯網。

2.2 軟件架構設計

根據國網相關文件精神，結合我公司實際應用案例，現把開閉所綜合監控系統分為三級中心、五大功能子系統。

一、三級中心

開閉所綜合監控系統（以下簡稱“系統”）為分層、分區的分布式結構，按開閉所綜合監控地區級主站系統（以下簡稱“地區級主站”）、開閉所綜合監控集控站級主站系統（以下簡稱“集控站級主站”）和開閉所綜合監控站端系統（以下簡稱“站端系統”）三級構建，如下圖所示。

說明：目前實際使用情況一般采用市級中心和集控站兩級監控模式。

二、系統功能結構設計

2.3 網絡拓撲設計

目前，對于開閉所監控系統通常有以下幾種傳輸方式：

1、已有以太網的開閉所：每個開閉所主機需要一個RJ45網口和一個IP地址即可。

2、僅有2M光纖接口：配置一臺2M--以太網橋，通過光電轉換，提供以太網接口。

3、沒有以太網和光纖的開閉所：可以選擇如下兩種方式：

1）就近租用電信運營商的以太網或者光纖：適合于小區內運營商網絡連接較為方便的地方。

2）租用電信運營商的無線網絡：采用3G、4G路由器接入的方式，可以使用公網或者組成VPN專網。本方案需要向運營商繳納網絡使用費用和購買VPN服務器。

  總之，通過各種技術手段，配備以太網為*化和成本zui低的傳輸方式。

3 系統功能設計

3.1 功能結構圖

3.2 智能環境監測子系統

環境數據采集設備安裝在開閉所內，通過采集和傳輸技術，可以實時監測開閉所內的工作環境（如：溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體(SF6,H2S,O3)等）；當檢測到環境量出現異常時，可及時顯示、報警，并可通過通信網絡將數據上傳至系統平臺。

站端設備包含各種傳感器（溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體等）。系統平臺可以直觀的顯示出被監測量的大小或狀態，以及被監測量的實時值或各種故障發生的情況。

3.3 電纜無線測溫監測子系統

電力系統正向著大電網高可靠性、高自動化水平的方向迅猛發展。隨著社會用電量的日益增加，電網中眾多高壓電氣設備本身、設備之間的聯接點，隨著負荷的增大，氧化、電阻增大、再度升溫直至釀成事故。因此，電力系統不惜人力、財力，采取多種措施監測高壓聯接點的溫升。

    實現溫度監測主要有以下幾種方式：

1. 光纖溫度監測：光纖溫度監測系統采用光導纖維傳輸溫度信號，可準確測量高壓觸點的運行溫度， 然而，用于光纖表面可能受到污染，將導致光纖沿面放電，直接影響電力系統的安全運行，至今無法解決。
2. 紅外溫度監測：紅外測溫監測采用紅外測溫方式，但極易受環境灰塵及周圍的電磁場影響，另外開關柜內的空間非常狹小，受開關柜體結構的限制，無法安裝紅外測溫探頭，制約了紅外測溫的應用。
3. 無線溫度監測：無線測溫系統采用頻率為2.4G電磁波傳輸信號，直接安裝在高壓設備上，溫度測量準確，可以*解決電氣絕緣問題，可以測量室內外任何高壓帶電體有溫度事故隱患點的溫度。

3.4 環網柜遠動子系統

3.4.1 系統接入

該系統可集成智能環網柜DTU在線監測系統功能，可支持環網柜的實時狀態監測與運動控制

3.5 高壓開關柜監測子系統

3.5.1 功能概述

通過開關柜數據采集系統或模塊單元輸出RS485采集信號，與HT502監控主機通信，后端數據采集服務器實時采集各種信號量狀態遙測遙信數據，中心軟件集成該開關柜實時監測子系統，主要完成開閉所動力配電柜、高壓開關柜的運行狀態、負載參數等數據采集與監測預警，包括電壓、電流、觸點溫度等，以及各種設備的供電情況的監視。

3.6 繼保開關(刀閘)監測子系統

3.6.1 功能概述

刀閘（保護開關）斷開與閉合狀態作為輸變電生成運行過程中重要監護參數，需要實時監控其當前的狀態，以便掌控相關設備的運作是否正常

1)、接入刀閘（保護開關）的斷開與閉合的狀態信號，有助于實時了解站內所有相關刀閘開關的當前狀態；

2)、結合系統中集成站內各個角落視頻畫面，可更加直觀的觀察到實際室內外刀閘（保護開關）的斷開與閉合動作發生時當前設備的實際狀態是否與操作一致，減少存在的潛在安全隱患；

3）、系統中集成的一系列聯動響應功能，還能在夜間視線不清晰的情況下，在接受到刀閘開關動作信號時，主動打開相應位置的照明燈光，自動彈出視頻，響應實時畫面監控。

3.7 設備控制子系統

3.7.1 功能概述

系統平臺可以實現對任意的監控場所，在任意時間計劃內，對任何發生的事件/組合事件（傳感設備探測、視頻監控圖像分析等事件），制定出詳細的站端設備、語音、燈光、攝像頭等任意設備的關聯動作計劃，進行智能設備聯動。

3.8 安全防護子系統

防盜報警系統通過靈活配置，實時反映探測器的布、設防、報警及各種狀態，對報警信息進行及時提示。在設定的布防時間內，實行入侵監控。并且報警系統可以同時聯動該區域的照明系統、閉路電視監控以及門禁等系統 。

1. 可手動布撤防和自動布撤防（每個防區可設置5個時間段）
2. 結合硬件可控制報警主機每個子系統（用戶）的布撤防。
3. 可按需求設置分區圖、防區圖、子防區圖
4. 可按需要設置報警后彈出相關地圖
5. 地圖上還可設置聯動攝像機、門禁等，并直接在地圖上控制
6. 可自定義的報警后語音提示
7. 完善的事件記錄，供事后查詢

3.9 視頻監控子系統

視頻監控子系統分為兩種方案，*種在沒有以太網的開閉所，可以采用串口攝像頭，平常不錄像，當出現報警等情況時進行聯動抓拍，抓拍的圖片可以傳送至中心平臺上。第二種方案是有以太網的配電網，*可以采用數字監控系統，實現專業監控功能。

一、報警抓拍式監控：

1. 安裝安防攝像頭，可監視開閉所/開閉所即時情況；
2. 支持幀率、碼流、分辨率可通過軟件操作界面進行參數設定，也可按預先設置的方案自動調整；
3. 報警聯動拍照功能：支持開閉所/開閉所事故報警、消防報警、防盜報警、防火報警、電力設備水浸報警、門禁報警、非法闖入及畫面異動報警等多種報警類別聯動拍照上傳功能；當發生報警時，能聯動相關設備，如啟動警笛等，相關設備啟動后，在設定的時間內自動關閉；報警發生后，開閉所/開閉所安防攝像頭向客戶端和監控中心發送報警信息，并同時啟動拍照功能；
4. 可設定非法闖入應用：設定監控范圍，當有可疑人物闖入時，聯動報警、拍照等并向主站告警；

二、專業級監控：

專業級視頻監控系統基于數字硬盤錄象機硬件設備，并以網絡視頻集中監控系統管理軟件為核心，執行強大的系統功能。

（一）、視頻監控

1. 實時監控、分布監控，報警時的刷卡人員姓名、環境數據字符疊加等功能。
2. 以按照地區->區域監控中心->監控區域->攝像機（可為多個攝像機，按監控目標分為一主多輔）樹形方式展開選擇所需監控的視頻，可實時監視本地區所有視頻信息，可實時監視同一區域多路（1、4、9、16）實時視頻并實現一機同屏同時監視；可同時監視一次設備的多角度視頻；
3. 不同的區域巡檢中心僅可監視其所轄視頻；
4. 可在以電子地圖承載的平面布置圖或一次設備連接示意圖點擊一次設備同時監視一次設備的多個攝像機的多角度實時視頻（簡稱多角度視頻）；
5. 可根據平面布置圖上布防、撤防、告警狀態直接查看相關視頻；
6. 多臺監控工作站及 Web用戶可同時監控任一視頻；
7. 具備視頻自動復位功能，即可對攝像機設定默認監視位置，正常狀態下攝像機保持默認位置；在控制完成后設定的時間段內恢復默認監視位置；
8. 具備視頻自動巡視功能，對系統的監控點進行視頻巡檢，參與輪巡的對象可以任意設定，包括不同視頻、同一不同攝像機、同一攝像機的不同預置位等，輪巡間隔時間可設置，完成輪巡任務的攝像機可自動復位；
9. 可對任意視頻進行手動錄像，對任一幀實時視頻以 JPEG、JPG或 BMP的圖片進行抓拍和存放。

（二）、錄像管理

1. 遠程設置前端系統錄像規則，實現前端系統的手動錄像、定時錄像、告警觸發錄像、畫面異動檢測錄像等；
2. 具備集中存儲功能，實現將嚴重告警時的視頻和事故視頻集中存儲到地區級主站 IP SAN中，采用以秒為單位的視頻流方式存儲策略；
3. 同時顯示、存儲、檢索各所選攝像機的多個視頻；
4. 以人機界面方式統一管理本地和歷史視頻和圖片，可按告警事件、時間段、攝像機、存儲位置等組合條件檢索；可從站端系統上傳任意一段歷史錄像，刪除本地和各歷史視頻；
5. 遠程回放任一攝像機的歷史視頻（時間可選）、告警錄像和本地錄像；回放方式有逐幀、慢放、常速、快速、進度條拖放等方式；
6. 具備回放視頻單幀抓拍和連續抓拍能力，并可對圖片進行標注方便查找。

（三）、數據轉發

1. 具備對視頻流、站端錄像、控制信息、告警信息、語音對講流等數據的轉發；
2. 支持 IP單播、轉發組播等多種通信方式。

（四）、語音對講功能

1. 前端場景錄音播放、保存、回放語音；
2. 實現中心與前端的實時雙向語音對講和語音廣播；
3. 實現報警廣播功能；

（五）、遠程控制

1. 遠程控制前端系統視頻監控設備；
2. 對攝像機視角、方位、焦距、光圈、景深進行調整及控制；
3. 對于有預置位的攝像機，能直接進行預置和操作；
4. 對攝像機的控制操作完成后，立刻釋放控制權限；
5. 設置和查詢攝像機的預置位；
6. 具備對前端任何一個門的開、關及解除報警等控制功能。
7. 可進行前端的布防/撤防控制，布防/撤防可按照可事先制定的策略由系統自動進行，也可以通過平面布置圖進行布防或者撤防控制；
8. 控制按照用戶優先級劃分，優先級高的用戶可無條件獲得低優先級用戶的控制權，同級別用戶根據時間優先的原則獲得控制權；

（六）、告警管理

1. 視頻遮擋：當有人或物體移動到攝像頭附近并引起遮擋時，系統會自動做出處理，按已經設定好的靈敏度，布防撤防響應時間，遮擋報警區域等規則，觸發聯動報警輸出，聲音告警，報警上傳中心.。
2. 視頻遮蓋：在監控過程中為保護他人的隱私合法權益，可將視頻監控范圍內不需要或禁止觀看到的區域設置成隱私區域用遮擋區塊進行遮蔽。
3. 視頻丟失或異常：在監控過程中無可避免會出現視頻丟失或異常的情況，當出現上述情況時，按已經設定好的報警處理方式，觸發報警輸出，聲音告警，報警上傳中心。
4. 前端設備異常告警：當前端設備出現硬盤滿，硬盤出錯，網線斷，IP地址沖突,非法訪問，視頻輸入輸出視頻格式不匹配問題時，系統會自動做出處理，按已經設定好的報價處理方式，聯動聲音報警，報警上傳中心，聯動報警輸出。
5. 所有告警信息均在告警窗實時顯示，顯示內容包括日期時間、地區及廠站名、關聯的一次設備或監控設備、告警內容及其它信息；不同級別的告警信息分色顯示，其色可設置；可按分層分區分類選擇顯示，以卡片方式分類提示和選擇；
6. 實現告警聯動，可根據告警信號位置切換攝像機視頻，操作設備（照明等），并自動錄像（錄像時間可設定）；
7. 實現嚴重告警的自動手機短信告警功能；
8. 應提供靈活的告警信息過濾和分類手段，對不同區域、用戶和工作站設置相應的過濾條件和分類方法；
9. 具備告警信息的管理員、監控員確認功能；應按權限和區域確認，不同區域的事件及告警確認和處理相對獨立；
10. 所有告警信息及確認信息（包括確認時間、確認節點、確認用戶等）應自動保存，可打印輸出；
11. 宜具備警鈴警笛聯動告警功能；
12. 按照時間、地點、告警類型組合方式綜合查詢歷史告警信息。

（七）、視頻識別及移動偵測

實現視頻識別、邊界告警（包括視頻丟失、警戒線、警戒區、入侵檢測等）等功能，并實現相應告警聯動。

（八）、視頻分析與互動功能

1. 智能視頻分析：穿越警戒面、進入區域、離開區域、區域入侵、物品拿取放置、徘徊、人員聚集、非法停車、快速移動。（需要配置視頻分析DVR）；
2. 在線修改聯動規則；
3. 依據聯動信息，啟動錄像，并具有預錄像功能，預錄時間可設置；

說明：本子系統支持?？?、大華等主流硬盤錄像機和數字搞清攝像機系列產品。因此產品不再另外介紹。

3.10 火災報警及消防子系統

• 煙霧、明火、主變消防等火災狀態的實時監控。
• 報警聯動功能：本地聲光報警，監控中心計算機報警，以及手機短信告警功能。并且可設置聯動視頻、門禁、燈光等子系統。
• 系統可以直接接入煙霧探測器，也可以通過智能接口集成主流消防廠家設備。
• 目前支持海灣、依愛、賦安、利達華信、互易、安吉斯、泛海三江、泰和安、TX3607、NOTIFIER等消防主機協議。

3.11 門禁控制子系統

一、系統概述

門禁系統是指基于現代電子與信息技術，在配電所的出入口安裝自動識別系統，通過對人（或物）的進出實施放行、拒絕、記錄等操作的智能化管理系統。它是利用非接觸式智能卡或指紋代替傳統的人工查驗證件放行、用鑰匙開門的落后方式，系統自動識別智能卡上的身份信息和門禁權限信息，持卡人只有在規定的時間和在有權限的門禁點刷卡后，門禁點才能自動開門放行允許出入，否則對非法入侵拒絕開門并輸出報警信號。

由于門禁權限可以隨時更改，因此，無論人員怎樣變化和流動，都可及時更新門禁權限，不存在鑰匙開門方式時的盜用風險。同時，門禁出入記錄被及時保存，可以為調查安全事件提供直接依據。

HT502站端監控主機包含一路門禁，直接接入讀卡器、電鎖、按鈕即可實現門禁功能。

二、系統詳細功能

1. 支持多人*、多門*以及復合*三種模式
2. 支持36個可編程時間組，每個時間組包括5個時間段，每個時間段的起始值任意定義。
3. 系統支持實時監控和脫機運行雙模式運行。
4. 系統支持人員進入出去時間人員記錄。
5. 系統提供設備或網絡故障報警、非法闖入報警、門開超時報警、非法刷卡報警以及脅迫報警等。所有的報警都會在總控制電腦上實時顯示紅色閃動記錄，驅動計算機音箱提醒管理者注意，并且和監控等系統進行聯動。
6. 系統支持卡、密碼、卡＋密碼等多種開門方式。
7. 系統提供通過中心軟件進行強制關門和緊急開門功能。
8. 系統支持對所有門或單個門設定門常開時間等。
9. 系統支持多卡認證開門。
10. 系統支持鎖開超時報警功能
11. 系統支持電子地圖實時監控
12. 系統具備考勤、密碼開門、IC卡開門、出門按鈕開門、鎖開超時告警、開門超時告警、斷線告警、非法開門告警以及脅迫告警等多種記錄。

3.12 聯動配置子系統

1. 安防報警聯動：中心站及子站的安防子系統，通過監控主機接入安防信號（電子圍欄、紅外對射，小動物探測器等），一旦有警情發生，系統可以聯動圖像監控系統，并發送報警信號給中心管理系統，同時，可以根據聯動方案自動調用攝像機進行抓拍與錄像，并可實時播放告警語音、發送提醒短信等。
2. 環境量告警聯動：溫度量程告警，前端監控主機可通過接入的空調控制器，自動聯動對應的空調，進行開機制冷或者制熱；濕度探點告警可配置聯動相應區域的風機或者除濕器進行除濕聯動。
3. 有害氣體聯動：根據現場檢測的SF6，H2S,O3,CO等有害氣體，可配置聯動風機，進行通風，以及聯動聲光報警器進行報警。
4. 告警短信語音聯動配置：支持配置各類型告警點報警時的短信提示、語音播報、聲光警示以及現場廣播威懾等。
5. 聯動抓拍錄像及查詢功能：可以根據抓拍類型、記錄類型、聯動類型、觸警條件、抓拍區域以及時間等各種條件，對抓拍錄像進行查詢。抓拍錄像實時存儲在中心服務器上，可避免前端被破壞而造成的錄像丟失。
6. 刀閘動作視頻聯動：通過智能監控主機，后臺監測中心，在監測到刀閘開關動作信號時，主動打開相應位置的照明燈光，自動彈出關聯的視頻，響應實時畫面監控，可觀看保護開關的實時閉合狀態。