研華風電場視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案
研華風電場視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案
1.1 風電需求
風電廠的運行管理受地域?qū)掗�、運行人員少、設備價值高等因素限制，對設備及時監(jiān)控和巡視是十分必要的。研華公司根據(jù)運行實踐，綜合利用視頻監(jiān)控技術(shù)和綜合自動化技術(shù)，建立起現(xiàn)場實時監(jiān)控診斷系統(tǒng)，較好地解決了運行人員不足，勞動強度大的問題，提高了運行管理水平。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種新型的自動化系統(tǒng)，它綜合利用了視頻技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)，將發(fā)電廠和變電站內(nèi)采用攝像機拍攝的視頻圖像遠距離傳輸?shù)郊刂行暮凸芾碇行�，使主站的運行管理人員可以借此對場站電氣設備的運行環(huán)境進行監(jiān)控，以保證場站的安全運行和安全生產(chǎn)。遙視系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是因場站無人值班和安全生產(chǎn)的迫切需求而產(chǎn)生的。
一般系統(tǒng)需求：
1. 風電廠由于設計時已經(jīng)考慮到少人值班，加之設備巡視區(qū)域廣闊，運行人員工作強度大，信息傳遞及時性要求高，設備安全和運行監(jiān)控要求遠高于一般場站，因此安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)更加必要。
2. 監(jiān)控中心可以通過專有的視頻監(jiān)控服務器及大屏幕同時監(jiān)控風電場所有風機圖像。
3. 視頻服務器可以存儲監(jiān)控圖像，提供預覽、回放、多重視頻窗口等功能。
4. 風機監(jiān)控畫面可以同時無縫整合到原有SCADA監(jiān)控系統(tǒng)中。
5. 查看視頻畫面同時可以看到IO數(shù)據(jù)，例如齒輪箱溫度，發(fā)電機溫度，油壓、轉(zhuǎn)速等等。
6. 基于IP傳輸，風場遠程集群監(jiān)控系統(tǒng)也可以查看現(xiàn)場視頻畫面。
7. 實現(xiàn)語音通話功能，實現(xiàn)遠程風機故障技術(shù)協(xié)助功能。
1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)
風電視頻監(jiān)控方案的結(jié)構(gòu)架構(gòu)示意圖如下。該系統(tǒng)以節(jié)約用戶成本，最大滿足客戶需求為目的，建立安全，穩(wěn)定的視頻數(shù)據(jù)傳輸方案。風機到中控室數(shù)據(jù)傳輸基于現(xiàn)有的以太工業(yè)環(huán)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)安全傳送到中控室，同時將視頻數(shù)據(jù)和風場SCADA數(shù)據(jù)進行無縫整合。客戶可以自主監(jiān)控風機運行情況，降低維護成本。通過防火墻設置VPN實現(xiàn)多個風場的數(shù)據(jù)整合，為專家診斷提供便利條件，實現(xiàn)了成本低廉，使用方便功能強大的特點。
圖1 視頻傳輸系統(tǒng)架構(gòu)示意圖
圖2 視頻服務器連接示意圖
圖3 視頻傳輸網(wǎng)絡架構(gòu)圖
1.3 視頻監(jiān)控點描述及安裝方式
本系統(tǒng)考慮到各個用戶的需求不同，所關注的監(jiān)控節(jié)點也不同，每個方案可以依據(jù)不同的風場自行進行修改。研華提供方案建議對機艙內(nèi)部的輪轂、主軸、發(fā)電機、偏航馬鞍弧進行重點監(jiān)控，對塔基監(jiān)控；風機外方監(jiān)控采用距離風機65米左右立桿進行監(jiān)控。
視頻服務器安裝可選擇安裝到控制柜（導軌安裝），也可以選擇就近安裝在攝像機旁邊。攝像機安裝可以依據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行安裝。
塔基攝像機安裝
風機外部攝像機安裝
機艙內(nèi)部安裝
攝像機通過同軸電纜連接到視頻服務器上，同軸電纜的距離最好不要超過20米，若距離超過20米，最好將視頻服務器靠近攝像機安裝。視頻服務器是以用超5類網(wǎng)線連接至交換機，視頻信號通過已有的環(huán)網(wǎng)交換機網(wǎng)絡傳輸至位于升壓站的監(jiān)控中心。
1.4 系統(tǒng)綜述
研華風電視頻監(jiān)控系統(tǒng)是基于以太網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)，滿足苛刻工業(yè)環(huán)境，無縫整合SCADA系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于以太網(wǎng)的視頻、語音和安防系統(tǒng)。其成本低，使用方便，為客戶提供了先進的風機維護平臺和監(jiān)控平臺。由于數(shù)據(jù)點分布較廣，使用點數(shù)較多，NVS-35X0視頻服務器支持多種視頻格式和視頻流，用戶可以根據(jù)自己的需求進行調(diào)節(jié)格式，以滿足客戶在不同的通訊條件下的穩(wěn)定傳輸。本產(chǎn)品支持雙通道，支持多頁顯示。
1.4.1 優(yōu)異視頻性能
1．支持3種視頻格式: MJPEG/MPEG4/H.264
2．視頻流可達30fps@D1 (all streams at same time)
3．支持雙通道且每個通道支持多頁顯示(不同的Resolution/compression/frame rate)
4．OSD: Date/Time/Title/IO info
5.在線視頻質(zhì)量設定(Brightness/Contrast/Hue/Saturation/Sharpness)
6．支持CBR&VBR
7．支持語音流
1.4.2 先進性和可擴展性
1、基于以太網(wǎng)的WPM系統(tǒng)
2、工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸及實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
3、基于以太網(wǎng)的視頻、語音、安防系統(tǒng)
4、基于以太網(wǎng)的風機在線狀態(tài)診斷系統(tǒng)
5、工業(yè)以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)及工業(yè)服務器
6、運動偵測以及為SCADA軟件提供視頻OCX接口。
7、提供先進的功能包含SDKs, OCX和API庫。
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)應具有兼容性和可擴展性。網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要能夠靈活的擴充，滿足用戶對網(wǎng)絡功能需求的不斷增長。這樣可以讓用戶在未來以較小的代價，通過產(chǎn)品升級，采用新的技術(shù)來擴充現(xiàn)有網(wǎng)絡系統(tǒng)的功能，有效地保護用戶的投資。
1.4.3 標準化、可兼容性
1、風機裝機容量不斷成長
2、單機銷售價格急速下降，運維市場市場空間巨大
3、維護手段和平臺滯后、運維成本居高不下
4、維護診斷的及時性及準確性需求
5、市場競爭由單機價格到質(zhì)保期限到運維服務水平的綜合競爭
6、可以和客戶原有SCADA系統(tǒng)無縫整合
當前各項信息技術(shù)發(fā)展迅速，新的設備和技術(shù)標準不斷涌現(xiàn)并趨于成熟。堅持高起點，選用先進的技術(shù)標準和設備，將應用系統(tǒng)的技術(shù)水平定位在一個較高的層次上，以滿足現(xiàn)時以及未來發(fā)展的需要。
1.4.4 成熟性
1、通過鼠標在屏幕上實現(xiàn)云臺、焦距等全方位控制
2、可以實現(xiàn)運動偵測、非法侵入報警、狀態(tài)改變報警等功能
3、可實現(xiàn)和DVR的同步報警
4、可實現(xiàn)事件觸發(fā)畫面刷新
5、可以同時傳輸語音，實現(xiàn)總部專家和遠程指導現(xiàn)場調(diào)試人員實施交流
6、可以同步接入火災報警器、闖入報警器等第三方傳感器。實現(xiàn)風機綜合監(jiān)控。
1.4.5 可靠性
系統(tǒng)設計的全過程，讓可靠性設計的理念貫穿始終。一方面要選擇可靠性高的設備和部件；另一個方面，系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)設計中也應該有可靠性設計理念。即當系統(tǒng)中某個節(jié)點的設備由于各種意外而出現(xiàn)通信中斷的情況下，整體系統(tǒng)的其余部分的運行仍然能夠保證正常。
在設備選型上采用經(jīng)過國內(nèi)外大型項目，多應用環(huán)境實踐考驗，已證明其先進性、可靠性、穩(wěn)定性均較好的設備。同時要考慮到系統(tǒng)的易擴展、易操作性和惡劣環(huán)境應用的特點。
1.4.6 經(jīng)濟實用性
系統(tǒng)設計的經(jīng)濟實用性和易于操作性，易于管理和維護，易于用戶掌握和學習使用。采用的技術(shù)和設備具有最優(yōu)的性能價格比。設計方案充分考慮用戶的需要，用戶第一、質(zhì)量第一的原則，為用戶提供一個先進、可靠、經(jīng)濟的運行系統(tǒng)。
1.5本系統(tǒng)優(yōu)勢
通過上述對NVS-35X0在風電視頻監(jiān)控中的應用的描述，我們可以總結(jié)出它所體現(xiàn)出的幾大優(yōu)勢
1.5.1 低廉的成本投入
本方案基于客戶現(xiàn)有的通訊網(wǎng)絡，基于用戶現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)，基于用戶現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)進行擴展。在可以現(xiàn)有的系統(tǒng)上進行二次開發(fā)，建立起滿足客戶需求的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和專家在線偵測系統(tǒng)，節(jié)省用戶的高額投入。研華的SCADA軟件WebAccess網(wǎng)際組態(tài)軟件具有傳輸算法更強、網(wǎng)絡實時性更高、網(wǎng)絡控制更安全的特點。WebAccess是完全基于TCP/IP協(xié)議開發(fā)的網(wǎng)絡通訊格式，所以無論您的網(wǎng)絡系統(tǒng)有多復雜，甚至跨越多個網(wǎng)絡區(qū)域，均可實現(xiàn)與現(xiàn)場同樣的監(jiān)控效果。且不受網(wǎng)絡硬件介質(zhì)的限制，無論是電話線還是光纖均可通訊。
1.5.2 無縫的SCADA整合
目前NVS-35X0已經(jīng)無縫整合到研華SCADA軟件Webaccess軟件之中，由于NVS提供開放的SDKs, OCX和API庫，客戶可以根據(jù)自己的需求進行定制，研華提供完整地客戶需求解決方案，滿足客戶的客制化需求。
1.5.3 滿足苛刻的工業(yè)環(huán)境
由于風場的環(huán)境比較惡劣，風機震動大，機艙頂部有高電壓，一般濕度比較大（海上風機），NVS-35X0依據(jù)工業(yè)要求設計。滿足客戶的需求。
1.5.4 方便的管理和更簡單的使用
客戶可以已經(jīng)自己習慣的方式選擇管理NVS-35X0，WebGUI，VideoDAQ界面簡單易用，可以大大減低為人員的成本。
