无人值守系统中的监控技术
> 黄志辉 张珂珩
（武汉水利电力大学计算机系 湖北 武汉 430072）
摘要：电力企业中，无人值守变电站、车间的安全问题显得尤为突出，对监控系统提出了更高的要求。本文分别阐述了传统监控系统和多媒体监控系统的特点，突出了多媒体监控系统的先进性。
关键词：无人值守 数字图象 远程监控
0 前言
计算机技术和计算机网络技术近年来发展极其迅速。数字化技术和多媒体技术在许多领域中都得到了广泛的应用。在电力企业中，这些新技术应用也十分普遍，这必将大大地提高电力工业的自动化和管理现代化的水平。
电力工业是国民经济的基础产业，它一刻不停地向社会提供清洁、高效的能源。电力工业的安全、经济运行，对于向社会提供稳定、优质的电源和提高电力工业企业的经济效益都具有十分重要的作用。现在发、供电企业中有许多无人值守的厂、站和自动化车间，这些场所是发、供电生产的重要组成部分和重要的生产环节。对这些敏感场所实施有效的保护以保障电力生产的正常进行，就成为一个非常重要而迫切需要解决的问题。通常的解决办法是将保护装置、摄像机和报警探测器等采集到的信号传至集控室，对这些场所状况和设备的运行状态进行监控，使之安全、经济、高效运行。
1 无人值守系统中传统的监控技术
过去，人们采用闭路电视监控的方法对无人值守的厂、站和自动化车间等敏感场所实施监控。摄像机把各监控扬所的实时图象通过视频电缆送到控制室内，在电视墙上显示。值班人员通过控制台的按扭来控制各摄像机的动作（如俯仰角度，左右横扫，焦距的控制等等）及摄像机之间的切换，以达到对现场全面监控的目的。但这种方法在应用中有许多局限，难以满足现代电力工业的需要。 现代电力企业管理的范围较大，发电厂有一些无人或少人值守的自动化车间、水力发电车间，供电局有许多无人或少人值守的变电站、微波通讯站，他们与主控室的距离有的较远，甚至还有许多地处偏远地区。而这些无人或少人值守的自动化车间、微波通信站、变电站的信息都需及时地传送至主控室，这都需要依靠监控系统来完成。
传统的监控系统中采用8位CPU或单片机作为控制台的主机，因此只能完成如控制各摄像机的动作、摄像机之间的切换及基本的报警等简单功能。而且所有的控制动作均需由复杂的按钮完成。值班人员需记住繁杂的面板和各种控制命令。现代大型电力企业的监控系统一般都有几十、甚至上百个的监控点，这么多摄像头的动作都要由相应的面板按纽来控制，面板上按纽的繁杂是可想而知的，对操作人员的要求也非常高。此外，电力监控系统要求的监控功能十分完备，有时甚至需要传送监控现场的传感器采集的数据。传统的8位CPU或单片机要完成如此复杂的任务就显得力不从心。
传统监控系统中摄像机信号是模拟信号，不经处理直接在显示器上显示，我们只能被动的接收图象而不能对其进行处理。另外，由于模拟信号无法用计算机进行处理，故其信号的远距离传送也存在困难，要实现远程监控其难度就更大。
在传统监控系统中，每台摄像机的动作均需一根专门的电缆控制，不仅施工时线缆繁杂，安装、查线和维护的难度也很大。损坏一根线就将影响整个系统的正常运行，甚至造成整个系统瘫痪。这对于连续运行的电力企业来说是不能允许的；为了正确地、方便地了解每个现场画面的当时所有的状态，每路视频均需一套单独的字符、时间发生器，给画面迭加汉字和时间，而字符、时间发生器的内容大多数是由厂家制成ROM，无法更改。这样既增加了成本，又不灵活。
由此可见，传统监控技术难以胜任复杂的监控任务，迫切需要发展新型的监控系统，以适应现代电力工业发展的要求。
2 数字化多媒体监控技术在无人值守系统中的应用 随着计算机多媒体技术的发展，图像处理数字化技术的日渐成熟，我们可以利用计算机强大的处理能力实施更完备的监控功能。人们只需通过一个计算机显示器就可以获取高质量的监控图象，所有的控制功能都可以通过鼠标实现，而且利用计算机网络可以非常方便的实现远程监控。多媒体监控系统开辟了电力系统监控的新途径，使监控技术发展到一个新的阶段。
多媒体监视系统采用先进的多媒体数字图象及多媒体监视技术，采用32位高性能微机，监控能力远远超过传统系统。电脑同时显示监控图像，控制菜单及各种报警；汉字图形提示，控制全局。操作人员不用记繁杂的面板和各种控制命令，根据计算机提示，用鼠标、健盘、触摸屏即可完成所有操作；图像尺寸可以随意放缩，在一个屏幕上可以任意显示多个画面，可以自动定时／自由切换摄像机的图象，并可实现多画面、画中画监视和慢镜头等特技功能，体现高科技监视系统的优越性。对于监控点多的电力系统，这些新功能将大大减轻操作人员的工作强度，提高工作效率。即使监控的范围再大，摄像机再多，也能轻松应对。而且高清晰度、高分辨率的显示设备，提高了图象质量，使监视准确度大为提高。
在远程监控方面，采用远程单线遥控技术，10km以内控制线，无须中继放大。而且所有摄像机可以公用一根控制线，摄像机可以象挂灯泡一样并联，从而大大简化施工，并且可不停机维护，满足了电力系统不停机的要求。
多媒体监控系统的一个显著优点，是将摄像机的模拟视频信号进行数字化后交由计算机处理。我们不再只是被动的接收图象，而可以充分利用数字图象处理技术对监控图像进行各种处理；图像数字化后另一个优势是它可以被压缩，可以通过电话线、光纤等远程高速传送，可以实现图形、图象的实时远程监控。远程监控对电力企业是非常有意义的，电力企业的厂区面积一般较大，有时各监控地点与主控室的距离较远，甚至还有许多地处偏远无人值守的微波通信站、小变电站等等，这些地方的监控都需要图像的远程传送。远程监控还可以使企业的管理手段现代化，例如，在长春市的吉林省电力工业局和吉林市的吉林热电厂各配了一套远程电话线多媒体监视系统，省电力工业局通过电力微波通信线路可拨通电厂的主机，注册成电厂系统的一个远程分控。通过电话线，看到远程现场活动图像，听到声音，并控制现场的云台／镜头，大大方便了生产调度指挥，使得上层领导，不必一个一个地点地出差，仍能用现代化的方法“下现场”，得到第一手资料。
此外可利用电脑的内置字库和图像处理系统对监视信号实时叠加汉字、地点提示及年月日分秒便于识别和录像记录。汉字内容可现场用键盘输入。由于音、视频信号的数字化处理后，可方便地用计算机硬盘高速地录音录像。这些信息在进入图文数据库后，可以实现计算机的查询、检索及打印报警报告、图像。
目前，具有分控功能、电子地图、人工智能图象报警系统、报警联动等多功能的多媒体监控系统，已在电力系统中得到应用。
实时分控功能，可以允许不同部门，不同权限的几十台电脑同时利用监控主机操作，监视、监听、检查报警。所有操作者的密码和权限可任意设定。
在较大范围的监控系统中，将各监控点绘制在电子地图上，并标注地名。用鼠标击地点后，进入该地点的详细电子地图，图上标注该地点各摄像机、报警探头的位置。点击某一摄像机将出现该摄像机的监控图象。点击某一报警探头将出现该报警探头的状况，并可设置其布防状态。
人工智能图象报警系统，可用鼠标在监控画面上设定敏感区（闭合曲线），电脑自动调节光线变化和其它干扰，一旦发现险情立即启动报警。对每一个报警区的报警，都可以设置相应的报警动作，如警号、开灯、录像、拨110、119等。具有摄像机和报警探测器联动的系统，发现非法的闯入时，系统自动切换摄像机，起动录像机、射灯和高音警号，使现场的各种状态、图象都在值班人员的掌握之中，从而确保系统的正常、安全运行。
3 结束语
在无人值守系统中多媒体监控技术的成功应用，代表了监控系统的发展方向，具有传统技术不可比拟的优越性。特别是在电力系统的应用中，它较好的适应了电力企业规模较大，各监控地点与主控室距离远、相对分散的特点。多媒体监控系统充分利用计算机技术，实现了监控图的数字化，可以利用企业内部的计算机网络很好地实现远程监控。特别是随着INTERNET技术的发展，网络速率的提高，电力工业与下属企业之间、电力企业与电力企业之间可以相互传送监控图象，实现电力系统内部的远距离监控，实现监控数据的动态的、远程的查询、检索。多媒体监控系统在电力工业企业中必将得到广泛应用。