一种变电站运行环境远程综合监控系统及其联动控制方法

摘要

本发明提供一种变电站运行环境远程综合监控系统，包括动力环境监控系统(1)、视频监控系统(2)、火灾报警及消防系统(3)、辅助设备控制系统(4)、SF6监测报警系统(5)、安防报警系统(6)、门禁控制系统(7)、联动配置系统(8)以及可扩展功能系统(9)；各系统均通过IP通信网络连接到综合监控平台(14)。本发明还提供一种该系统的联动控制方法，包括动力环境监控系统(1)、视频监控系统(2)、火灾报警及消防系统(3)、辅助设备控制系统(4)、安防报警系统(6)、门禁控制系统(7)和报警系统之间的联动；提供一种远程、实时、自动的智能化的变电站运行环境远程综合监控系统及其联动控制方法，提高劳动生产率，增强竞争力。

说明书

技术领域

本发明涉及一种综合监控系统领域，特别是一种变电站运行环境远程综合监控系统及其联动控制方法。

 

背景技术   

随着计算机技术和网络通信技术的快速发展，电力系统自动化建设发展越加完善，尤其是在变电站的安全防范方面，广泛采用了最新的计算机技术、通讯技术和图像处理等技术，实施了诸如视频监控系统、入侵报警系统、SF6气体检测系统以及消防系统等等。

传统的变电站安防智能化系统受传统理念和技术的影响，各个子系统都是孤立的，无法实现系统的联动，不但系统靠人力监控而导致安全性较低，而且增加了中心管理人员的负担和工作压力，并且大大提高了供电公司的投资，以至于出现了一种监控“孤岛”现象，无形中降低了系统的实用性、稳定性和安全性，而且增加了投资成本。

 

发明内容

本发明提供一种远程、实时、多维、自动的智能化的变电站运行环境远程综合监控系统及其联动控制方法，提高劳动生产率，增强竞争力，在变电站系统平常的生产过程可以大量采用无人值守或少人值守的模式。

为解决上述技术问题，本发明采用一种变电站运行环境远程综合监控系统，技术方案如下：

一种变电站运行环境远程综合监控系统，包括监控平台，其特征在于：所述综合监控系统包括动力环境监控系统、视频监控系统、火灾报警及消防系统、辅助设备控制系统、SF₆监测报警系统、安防报警系统、门禁控制系统、联动配置系统以及可扩展功能系统；所述各系统均通过IP通信网络连接到综合监控平台。

所述动力环境监控系统，支持对环境数据的采集和处理以及环境参量超标自动告警功能，能够实现对环境监测数据、状态监测数据及远程控制数据的历史信息进行查询及对工作人员的操作日志进行查询；

所述视频监控系统，实现实时调用并监视变电站视频信息，支持远程控制视频监控设备；

所述火灾报警及消防系统，支持火灾状态的实时监控；支持设置烟感闭锁、火灾自动切断电源；

所述辅助设备控制系统，支持对辅助设备的控制功能；

所述SF₆监测报警系统，支持红外线人体感应开风机；气体含量实时显示功能；具有SF6气体浓度超限或缺氧报警，声光提示，泄漏时自动排风；支持定时排风和强制排风功能；实现通过远程网络进行实时监控系统运行状态，直接控制主机的运行 ；

所述安防报警系统，支持接入报警探测器；可以手动布撤防和自动布撤防结合硬件可控制报警主机每个子系统的布撤防；具有自定义的报警后语音提示；支持完善的事件记录，供事后查询；

所述门禁控制系统，支持灵活权限管理功能；具有开门方式多种选择功能；具有多门互锁多卡认证功能；具有电子地图实时监控功能；具有远程控制功能；具有系统报警功能；具有操作日志查询功能；

所述联动配置系统，支持消防系统与视频监控系统和门禁控制系统联动；支持门禁控制系统与视频监控系统联动；支持安防报警系统与视频监控系统和辅助设备控制系统联动；支持动力环境监测系统和辅助设备控制系统联动；支持该综合监控系统与变电站自动化系统联动；

所述可扩展功能系统，支持预留软硬件接口，能够随时增加系统功能和设备。

进一步地，所述动力环境监控系统的输入端同温度传感器、湿度传感器、明火探测器、烟雾探测器以及水位传感器的数据输出端连接；

视频监控系统的输入端同摄像头的视频输出端连接；

火灾报警及消防系统的输入端同明火探测器和烟雾探测器的数据输出端连接，火灾报警及消防系统的输出端与消防主机连接；

辅助设备控制系统的输出端同辅助设备连接；

SF₆监测报警系统的输入端同SF₆气体传感器的数据输出端连接；

安防报警系统的输入端同报警探测器的数据输出端连接；

门禁控制系统的输入端同门禁控制器的信号输出端连接；

联动配置系统与动力环境监控系统、视频监控系统、火灾报警及消防系统、辅助设备控制系统、SF₆监测报警系统、安防报警系统以及门禁控制系统分别连接；

可扩展功能系统接口同综合监控平台连接。

进一步地，包括WEB发布系统，该WEB发布系统连接综合监控平台，实现在不同网段内，无需安装软件的情况下，管理人员可以对各变电站的运行环境情况的实时监控、查询统计分析。

进一步地，包括短信告警系统，该短信告警系统与综合监控平台和联动配置系统连接，接收告警点报警信息，在短信告警系统中进行设计，根据区域划分，把告警信息发送到相关人员的手机上，做到随时随地的实时告警监控。

进一步地，包括电缆温度监测系统，该电缆温度监测系统同线缆温度传感器以及综合监控平台连接，对电缆沟的线缆进行温度监测，对超过限额的电缆及时告警到综合监控平台界面上。

进一步地，包括红外成像监测系统，该红外成像监测系统同红外测温设备以及综合监控平台连接，实时的将红外监测的图像和温度数据集成到综合监控平台中，并将设定的预警限额，及时的告警到综合监控平台界面上。

进一步地，所述动力环境监控系统包括对降雨量的数据采集，水位传感器的数据输出端连接动力环境监控系统，在监控平台对外界降雨量进行实时监测，当雨量超过预设值时，发出视听告警，在监控平台的图形展示界面或者电子地图界面上闪烁显示，以及通过语音、短信方式自动通知值班维护人员，并自动将排障资料打印或存档，记录了下雨时间和停止时间，并计算出降雨量。

进一步地，所述安防报警系统包括自检功能和捕捉报警点功能，自检功能是系统在运行中自身出现故障，远程控制端能够报警并且提示出问题的所在之处，捕捉报警点是系统运行出现报警时，监控中心能够点对点对报警之处进行报警。

进一步地，所述综合监控系统为嵌入式物联网网关，采用标准物联网传感、控制以及通信接口。

为解决上述技术问题，本发明还采用一种变电站运行环境远程综合监控系统的联动控制方法，技术方案如下：

一种基于变电站运行环境远程综合监控系统的联动控制方法，包括如下系统的联动控制方法：

（1）火灾报警及消防系统与视频监控系统和门禁控制系统联动：根据火灾报警及消防系统监测到的报警信息，在综合监控平台上显示本报警点的实时图像，门禁控制系统自动打开相应的门锁；

（2）门禁控制系统与视频监控系统联动：当人员刷卡、门异常打开或正常打开、非法入侵、开门超时、假锁情况下，门禁控制系统输出信号，监控系统启动视频监控系统对本地抓拍图像，并把本报警点实时图像切换弹出在监控平台的主界面上；

（3）安防报警系统与视频监控系统和辅助设备控制系统联动：监控系统根据安防报警系统的信号，实行撤、布防，监控系统自动启动相应区域的辅助设备，并联动视频监控系统进行录像；

（4）动力环境监测系统和辅助设备控制系统联动：根据动力环境监测系统的报警信息，对相应辅助设备进行远程操作；

（5）报警系统联动：根据报警系统和短信告警系统的报警信息，监控系统启动视频监控系统、门禁控制系统和辅助设备控制系统的联动。

（6）综合监控系统与变电站自动化系统联动：根据变电站自动化系统的操作信号和报警信号，启动视频监控系统、门禁控制系统以及消防系统和报警系统的联动。

根据（1）至（6）所述的联动控制方法，系统把动力环境监控系统、视频监控系统、火灾报警及消防系统、辅助设备控制系统、SF₆监测报警系统、安防报警系统、门禁控制系统、WEB发布系统、电缆温度监测系统、红外成像监测系统以及短信告警系统的监控量和报警信息在综合监控平台主界面上进行一体化显示和控制，综合监控系统提供电子地图监控和图表监控两种监控模式。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：

通过设置有多个子系统的综合监控系统连接到综合监控平台上，对监控范围内变电站的设备及运行环境遥测、遥信和遥控，实时监视站内生产辅助设备的运行状态，记录和处理监控数据，及时监测故障并通知维护人员处理，并对任何操作都有记录，从而达到少人或无人值守，实现变电站的集中监控维护和管理，提高系统的可靠性和设备的安全性；

增加WEB发布系统，实现在不同网段内，无需安装软件的情况下，管理人员可以对各变电站的运行环境情况的实时监控、查询统计分析。

增加短信告警系统，接收告警点报警信息，在短信告警系统中进行设计，根据区域划分，把告警信息发送到相关人员的手机上，做到随时随地的实时告警监控。

增加电缆温度监测系统对电缆沟的线缆进行温度监测，对超过限额的电缆及时告警到综合监控平台界面上。

增加红外成像监测系统，实时的将红外监测的图像和温度数据集成到综合监控平台中，并将设定的预警限额，及时的告警到综合监控平台界面上。

动力环境监控系统包括对降雨量的数据采集，可以在监控平台对外界降雨量进行实时监测并进行处理。

安防报警系统增加了自检功能和捕捉报警点功能，对系统在运行中自身出现故障以及出现报警时，监控中心能够点对点对报警之处进行报警。

综合监控系统采用嵌入式物联网网关，可以兼容主流厂家的传感器、设备控制器以及消防主机等，能够利用现在的绝大部分设备，保护客户的投资。

通过联动配置系统对变电站运行环境远程综合监控系统进行联动控制，提高了监控系统的自动化程度和效率。

 

附图说明

图1为本发明一种变电站运行环境远程综合监控系统的组成框图；

具体实施方式

图1示出了一种变电站运行环境远程综合监控系统的组成框图，本发明的变电站运行环境远程综合监控系统，主要包括以下十三个系统：动力环境监控系统1、视频监控系统2、火灾报警及消防系统3、辅助设备控制系统4、SF6监测报警系统5、安防报警系统6、门禁控制系统7、联动配置系统8、WEB发布系统10、电缆温度监测系统12、红外成像监测系统13、短信告警系统11和可扩展功能系统9，所述各系统均通过IP通信网络连接到综合监控平台14上，可以通过该监控平台对监控范围内变电站的设备及运行环境遥测、遥信和遥控，实时监视站内生产辅助设备的运行状态，记录和处理监控数据，及时监测故障并通知维护人员处理，并对任何操作都有记录，从而达到少人或无人值守，实现变电站的集中监控维护和管理，提高系统的可靠性和设备的安全性。

图1中的动力环境监控系统1的输入端同温度传感器、湿度传感器、明火探测器以及烟雾传感器的数据输出端连接；视频监控系统2的输入端同摄像机的视频输出端连接；火灾报警及消防系统3的输入端同明火探测器和烟雾传感器的数据输出端连接，火灾报警及消防系统3的输出端与消防主机连接；辅助设备控制系统4的输出端同辅助设备连接；SF₆监测报警系统5的输入端同SF₆气体传感器的数据输出端连接；安防报警系统6的输入端同报警探测器的数据输出端连接；门禁控制系统7的输入端同电插锁、读卡器、门磁以及按钮的信号输出端连接；联动配置系统8与动力环境监控系统1、视频监控系统2、火灾报警及消防系统3、辅助设备控制系统4、SF₆监测报警系统5、安防报警系统6以及门禁控制系统7分别连接；可扩展功能系统9通过硬件模块接口同综合监控系统连接；WEB发布系统10连接综合监控平台14；短信告警系统11与综合监控平台14和联动配置系统8连接；电缆温度监测系统12同线缆温度传感器以及综合监控平台14连接；红外成像监测系统13同红外测温设备以及综合监控平台14连接。

图1中所示的各个子系统的功能如下：

动力环境监控系统1，该子系统支持对环境数据采集和处理，包括环境温度、环境湿度、电缆沟进水、水位深度、降雨量、变电站风速风向、烟雾信号、明火信号等；具有环境参量超标自动告警及自动排障功能、警情管控功能、故障定位及管理功能、链路检测功能，能够实现对环境监测数据、状态监测数据及远程控制数据的历史信息进行查询及对工作人员的操作日志进行查询。

视频监控系统2，实现实时调用并监视本地区所辖变电站视频信息；实现实时监视同一变电站多路实时视频并实现一机同屏同时监视；可同时实时监视多个变电站的单路实时视频；可同时监视一次设备的多角度视频； 根据变电站平面布置图上布防、撤防、告警状态直接查看相关视频；对任意视频进行手动录像，对任一帧实时视频以 JPEG、JPG或 BMP的图片进行抓拍和存放。 远程设置站端系统录像规则，实现站端系统的手动录像、定时录像、告警触发录像、画面异动检测录像等，支持远程控制站端系统视频监控设备；实现告警联动，可根据告警信号位置切换指定摄像机视频，操作指定设备，如照明等，并自动录像，录像时间可设定。

火灾报警及消防系统3，支持烟雾、明火、主变消防等火灾状态的实时监控。支持设置烟感闭锁、火灾自动切断电源。具有报警联动功能，本地声光报警，监控中心计算机报警，以及手机短信告警功能。并且可设置联动视频、门禁、灯光等子系统。支持主流火灾自动报警系统和消防系统。

辅助设备控制系统4，系统具有空调、灯光、排水等辅助设备的控制功能。手动控制功能：通过管理软件或客户端，在监控中心远程控制控制空调开机、关机、升温、降温等，并直接调整空调的温度值。智能空调控制器自动适应600多种空调型号，避免了市场上的学习型空调控制器逐一学习和调试编码的麻烦。直接远程控制风机的开启和关闭，也可以设置风机的定时开启和关闭，每台风机每天可设置五个自动时间段。自动控制功能：通过设置温湿度上下限以及室内室外温度差，自动控制空调的关闭、开启以及风机的关闭和开启功能。手动控制：在监控中心电脑远程控制灯光的关闭和打开。联动控制：根据设定的条件，对红外探测器、周界报警以及电子围栏产生的报警信号，自动打开灯光。灯光信号的布撤防时间组可以灵活控制。通过监测关键地点的水位和传感控制，实现排水系统自动或远方控制。

SF6监测报警系统5，支持红外人体感应开风机；SF6和氧气双气体检测，符合电业安全工作规程要求；具有空气中氧气含量实时显示功能，环境中SF6气体含量实时显示功能；具有SF6气体浓度超限报警，声光提示，SF6气体含量超标或缺氧时，泄漏时自动排风；具有空气中的氧气含量检测，缺氧达到设定值时报警功能；支持定时排风和强制排风功能 ；实现通过远程网络进行实时监控系统运行状态，直接控制主机或变送器的运行 ；支持多区域同时监测。

安防报警系统6，支持接入震动、红外探测、周界对射、电子围栏等各类报警探测器。可以手动布撤防和自动布撤防，每个防区可设置5个时间段，结合硬件可控制报警主机每个子系统用户的布撤防。直观的报警后电子地图显示；实现根据不同需求设置分区图、防区图、子防区图；实现设置报警后弹出相关地图；实现设置联动摄像机、门禁等，并直接在地图上控制；具有自定义的报警后语音提示；支持完善的事件记录，供事后查询。

门禁控制系统7，支持灵活权限管理功能；具有开门方式多种选择功能；具有多门互锁多卡认证功能；具有电子地图实时监控功能；具有远程控制功能；具有系统联动功能；具有系统报警功能；具有WEB浏览功能；具有操作日志查询功能。

联动配置系统8，支持消防系统与视频监控系统和门禁控制系统联动；支持门禁控制系统与视频监控系统联动；支持安防报警系统与视频监控系统和辅助设备控制系统联动；支持动力环境监测系统和辅助设备控制系统联动；支持该综合监控系统与变电站自动化系统联动；支持告警信息与短信模块联动配置。

WEB发布系统10，在监控中心配置WEB服务器，实现在不同网段内，无需安装软件的情况下，管理人员可以对各变电站的运行环境情况的实时监控、查询统计分析。

电缆温度监测系统12，支持对电缆沟的线缆进行温度监测，实时监测电缆温度，并根据设定温度的限额，对超过限额的电缆进行及时报警。

红外成像监测系统13，支持与红外测温设备的数据接口，该红外测温设备采用红外线热成像仪，实时的将红外监测的图像和温度数据集成到本系统当中，并将设定的预警限额，及时的告警到系统界面上。

短信告警系统11，在集控站或市监控中心的服务器上安装短信modem，在系统中进行设计，根据区域划分，把告警信息发送到相关人员的手机上，做到随时随地的实时告警监控。

可扩展功能系统9，支持预留软硬件接口，能够随时增加系统功能和设备，预留进行系统集成。

本发明一种基于变电站运行环境远程综合监控系统的联动控制方法，通过设置联动配置系统连接各个子系统达到联动控制的作用，联动控制方法如下：

（1）火灾报警及消防系统3与视频监控系统2和门禁控制系统7联动：根据火灾报警及消防系统3监测到的报警信息，在综合监控平台14上显示本报警点的实时图像，门禁控制系统7自动打开相应的门锁；

（2）门禁控制系统7与视频监控系统2联动：当人员刷卡、门异常打开或正常打开、非法入侵、开门超时、假锁情况下，门禁控制系统7输出信号，监控系统启动视频监控系统2对本地抓拍图像，并把本报警点实时图像切换弹出在监控平台14的主界面上；

（3）安防报警系统6与视频监控系统2和辅助设备控制系统4联动：监控系统根据安防报警系统6的信号，实行撤、布防，监控系统自动启动相应区域的辅助设备，并联动视频监控系统2进行录像；

（4）动力环境监测系统1和辅助设备控制系统4联动：根据动力环境监测系统1的报警信息，对相应辅助设备进行远程操作；

（5）报警系统联动：根据报警系统和短信告警系统11的报警信息，监控系统启动视频监控系统2、门禁控制系统7和辅助设备控制系统4的联动。

（6）综合监控系统与变电站自动化系统联动：根据变电站自动化系统的操作信号和报警信号，启动视频监控系统2、门禁控制系统7以及消防系统和报警系统3的联动。

本监控系统把动力环境监控系统1、视频监控系统2、火灾报警及消防系统3、辅助设备控制系统4、SF₆监测报警系统5、安防报警系统6、门禁控制系统7、WEB发布系统10、电缆温度监测系统12、红外成像监测系统13以及短信告警系统11的监控量和报警信息在综合监控平台14主界面上进行一体化显示和控制，综合监控系统提供电子地图监控和图表监控两种监控模式。

本发明中综合监控系统采用嵌入式物联网网关集成方案，又称辅助监控主机，采用统一数据接口、统一通信规约、兼容市场上大多数安防厂家的设备、具有网络功能的物联网智能网关作为站端主机，取代其它公司在站端配置的工控机和服务器。嵌入式物联网网关，采用标准物联网传感、控制以及通信接口，兼容主流厂家的传感器、设备控制器以及消防主机等，能够利用现在的绝大部分设备，保护客户的投资。不但满足变电站综合监控的所有功能要求，在保障系统的稳定性下，实现多种系统的联动，而且本方案也具有很好的扩展性，可以在DTC以及IEC61850规约下，二次系统进行兼容联动。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。