CN101183803B - 无人值班变电站单人操作安全监视系统 - Google Patents
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Abstract
一种无人值班变电站单人操作安全监视系统，属声音/图像信号传输领域。其在中心控制室和前端变电站分别设置一有线局域网，在中心控制室设置一与有线局域网联接的视频接收装置和声音接收/发送装置，在中心控制室和前端变电站之间设置有线以太网，在前端变电站设置一便携式视频/声音传送装置，其便携式视频/声音传送装置经无线局域网络与前端变电站的有线局域网联接。本发明采用无线局域网技术进行声像信号的传输，既达到了在低成本的前提下实现对前端变电站设备进行安全操作的目的，又不会对现有变配电设备产生干扰，实现了“单人”操作过程的安全监护。可广泛用于变配电系统的操作、检修和安全生产等领域。
Description
技术领域
本发明属于声音/图像信号传输领域，尤其涉及一种可用于对变配电操作人员的操作或安全进行监控的声像监控系统。
背景技术
出于安全和防止误操作的考虑，电力变配电系统中对所有一次设备的操作必须是“双人”操作，其中一人负责现场的具体操作(俗称操作人)，另一人负责对其进行监护以及其操作步骤的复查工作(俗称监护人)，这在电力运行系统的安全操作规程中有明确的规定。
随着电力自动化系统建设和改造不断发展完善，无人值班的变电站正在得到越来越多的应用。
对于无人值班的变电站，一旦需要进行相关操作或处理问题时，如果仍然采用“双人”操作的模式进行操作，则电力运行部门必须配备数目庞大的操作运行/检修人员，这对提高人员的利用率和降低运行成本而言，无疑是十分不合理的。
如何在低成本的情况下实现对前端变电站设备进行安全操作，这是电力系统面临的一个新的课题。
为了既能减少常备值班操作人员，又能满足相关安全操作规程的要求，一种新的“单人”运行操作模式被设想和提出来，在这种“单人”运行操作模式中，到达操作现场的人员只有一人(担当操作人)，其随身携带一可移动式声/像信号传输装置，该装置可将操作现场的图像信号传送回中心控制室，并可在现场操作人员和中心控制室之间双向传送声音信号，由位于中心控制室的另一运行人员担当其监护人，通过操作人随身携带的声/像信号传输装置与操作人进行语音交流，对其操作进行远程监控。
当前实现无线视频监控主要使用以下几种技术：一是租用电信运营商的线路，用现有的CDMA或GPRS无线网络来把视频信号传输到中心控制室，操作人员携带能够与现有CDMA或GPRS网络进行通讯的无线摄像机，从而实现中心控制室运行人员对前端操作人员的监护；二是使用微波图像传输技术实现中心控制室运行人员对前端操作人员的监护。
使用CDMA或GPRS无线网络来构建无线视频传输网络，由于需要长期租用电信运营商的线路，其运行成本较高；另外CDMA或GPRS无线发射模块的发射功率大(一般在几百毫瓦以上)，容易对变电站的一次设备和二次控制装置产生干扰；此外，若使用微波技术传输无线视频信号，则需要在变电站和中心控制室之间架设微波发射和接收设备，其构建成本高、工程设施比较困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无人值班变电站单人操作安全监视系统，其采用无线局域网技术进行声像信号的传输，既达到了在低成本的前提下实现对前端变电站设备进行安全操作的目的，又不会对现有变配电设备产生干扰。
本发明的技术方案是：提供一种无人值班变电站单人操作安全监视系统，包括中心控制室和前端变电站，其特征是：在中心控制室和前端变电站分别设置一有线局域网；在中心控制室设置一与有线局域网联接的视频接收装置和声音接收/发送装置；在中心控制室和前端变电站之间设置有线以太网，将上述有线局域网联接成为一个有线网络；在前端变电站设置至少一个便携式视频/声音传送装置；所述的便携式视频/声音传送装置经无线局域网络与前端变电站的有线局域网联接；所述的便携式视频/声音传送装置通过无线局域网络、前端变电站有线局域网、有线以太网和中心控制室有线局域网，将所拍摄的前端变电站视频信号传送至中心控制室的视频接收装置；所述的便携式视频/声音传送装置经过无线局域网络、前端变电站有线局域网、有线以太网和中心控制室有线局域网，在中心控制室和前端变电站之间双向传送声音信号。
进一步的，有线局域网至少包括由网线依次联接的用于处理声像信号的计算机/工作站、交换机和以太网转换器。
有线局域网经以太网转换器与有线以太网联接。
在中心控制室的视频接收装置和声音接收/发送装置包括安装有视频处理软件的计算机/工作站和其附属的声音播放/拾取装置。
具体的，便携式视频/声音传送装置至少包括由摄像头和话筒构成的数据采集模块、由耳机构成的播放模块、由相应集成电路构成的视频/声音压缩/解压模块、与无线接入器相匹配的无线发射/接收模块和电源模块。
其中，视频/声音压缩/解压模块为符合MPEG4标准的压缩/解压数字电路；电源模块为便携式锂电池。
摄像头固定在操作人员的安全帽上；所述的话筒和耳机由操作人员随身佩带，其视频声音压缩/解压模块、无线发射/接收模块和电源模块设置在一个壳体内，由操作人员随身携带。
无线局域网络至少包括与有线局域网联接的无线接入器和设置在便携式视频和声音传送装置中的无线发射/接收模块。
所述中心控制室的有线局域网可以通过有线以太网与n个(n≥2)前端变电站的有线局域网联接。
与现有技术比较，本发明的优点是：
1.摄像机镜头固定在操作人员安全帽上，所有其它随身设备也都采用重量很轻的小型或微型设备，而且采用整体结构形式挂或背在操作人员身上，前端设备携带方便；
2.可以解决有线网络不能任意铺设以及监视地点不固定情况下的视频监控问题，布点非常灵活，特别适合现场操作人员的操作跟踪监护，具有很好的灵活性；
3.施工人员可以在最短的时间内迅速建立起无线网络链路，施工方便，建设周期非常短，具有较好的方便性；
4.前端视频信号被无线接入器接收后可直接接入到现有的有线视频监控网络里，和现有有线监控系统融为一体，具有很好的兼容性，并可把无线视频信号远传至中心控制室或集控站；
5.无线发射装置发射功率小(最大仅为几十个毫瓦)，不会对变电站的设备产生干扰；
6.现场操作人员随身携带便携式视频/声音传送装置，监控中心监护人员可以在计算机显示器上远程监视到操作人员的整个操作过程，实现了现场“单人”操作，达到了在低成本的前提下实现对前端变电站设备进行安全操作的发明目的。
附图说明
图1是本发明的系统构成示意图；
图2是便携式视频/声音传送装置的电路构成方框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1中，包括中心控制室(亦称集控站)A和前端变电站1，…，n，在中心控制室和各前端变电站分别设置一有线局域网，有线局域网至少包括由网线依次联接的用于处理声像信号的计算机/工作站、交换机和以太网转换器。
在中心控制室设置一与有线局域网联接的视频接收装置和声音接收/发送装置，此处通常可以采用安装有视频处理软件的计算机/工作站和其附属的声音播放/拾取装置，但不排除可以采用其他具有相同功能的装置和设备。
在中心控制室和前端变电站之间设置有线以太网，将上述有线局域网联接成为一个有线网络，各个有线局域网经以太网转换器与有线以太网联接。
在前端变电站设置至少一个便携式视频/声音传送装置，便携式视频/声音传送装置至少包括由摄像头和话筒构成的数据采集模块、由耳机构成的播放模块、由相应集成电路构成的视频/声音压缩/解压模块、与无线接入器相匹配的无线发射/接收模块和电源模块。
摄像头固定在操作人员的安全帽上，话筒和耳机(可以采用带麦克风的耳机，俗称“耳麦”)由操作人员随身佩带，其视频声音压缩/解压模块、无线发射/接收模块和电源模块设置在一个壳体内，由操作人员随身携带。
便携式视频/声音传送装置经无线局域网络与前端变电站的有线局域网联接。
无线局域网络至少包括与有线局域网联接的无线接入器和设置在便携式视频和声音传送装置中的无线发射/接收模块。
由图可见，便携式视频/声音传送装置通过无线局域网络、前端变电站有线局域网、有线以太网和中心控制室有线局域网，将所拍摄的前端变电站视频信号传送至中心控制室的视频接收装置。
同样，便携式视频/声音传送装置经过无线局域网络、前端变电站有线局域网、有线以太网和中心控制室有线局域网，在中心控制室和前端变电站之间双向传送声音信号。
中心控制室的有线局域网可以通过有线以太网与n个(n≥2)前端变电站的有线局域网联接。
实际应用时，为了携带方便，摄像机镜头可利用托架固定在操作人员的安全帽上，所有其它随身设备也都采用重量很轻的小型或微型设备，而且采用整体结构形式挂或背在操作人员身上。
这样，前端摄像机的视频信号通过无线信号发射天线传送到安装在本区域内的无线接入器，无线接入器再经过视频局域网传送到变电站当地或集控站的视频监控工作站，监护人员即可通过工作站上的视频监控软件对前端操作人员进行操作监护了。
由于视频/声音传送、有线局域网、以太网、无线局域网及其相关设备均为现有技术，故其具体联接方式和设备工作原理在此不再叙述。
图2中，便携式视频/声音传送装置至少包括由摄像头和话筒构成的数据采集模块、由耳机构成的播放模块、由相应集成电路构成的视频/声音压缩/解压模块、与无线接入器相匹配的无线发射/接收模块和电源模块。
其视频/声音压缩/解压模块为符合MPEG4标准的压缩/解压数字电路；电源模块为便携式锂电池。
数据采集模块主要包含现场图像和声音的采集，将图像采集模块设计一个外壳体，并将该壳体单独固定在安全帽上前方，实现了操作员看到的图像就是采集的图像。
将数据处理模块和便携式锂电池设计成一个整体，用软导线和安全帽上的数据采集模块连接在一起整体挂在操作员的腰上，以便于携带，不影响操作人员的行动自由和正常操作。
实际工作时，前端数据采集模块采集现场的图像和声音，并通过数据处理模块将图像和语音信号按MPEG4标准压缩成数字信号，然后通过无线发射模块将视频和声音数据发送到监控中心，从而实现监控中心对单人操作现场的监控。同时，监控中心的语音数据通过无线网络发射到视频语音采集终端通过耳机播放出来，实现监控中心和操作现场间的双向语音通信。
为了保证通讯效果和传输质量，建议便携式视频/声音传送装置各元部件在选用时其性能指标应符合下述标准：
●1/4-inch彩色CCD感应器，组合扫描模式；
●支持最低照明1.0Lux@f2.04；
●支持H.263(MPEG4)，压缩比例5levels；
●支持通信协议HTTP，FTP，TCP/IP，UDP，SMTP，DHCP，NTP，DDNS，UPnP，DNS；
●支持802.11g，802.11b；
●2.4～2.4835GHz无线频率；
●64/128-bit WEP加密；
●声音输入：内建麦克风，S/N more than 60dB；
●声音输出：麦克风输出格式unbalanced 0.05to 1.0Vpp；
●声音格式：Proprietary，8Kbps audio codec-2-way audio，支持half-duplex，full-duplex modes＊功能；
●电源供应12VDC/1.5A；
●操作温度0℃～60℃；
●储存温度-30℃～75℃，湿度5％～95％无凝结；
●无线发射功率：40毫瓦。
由于无线局域网、视频/声音的拾取、传送等均为现有技术，其细部构成不再叙述。
经实际使用测试，上述便携式视频/声音传送装置的操作范围在室内可达100公尺，在室外至少300公尺(无阻碍环境)，完全满足实际工作的需要。
本发明采用无线局域网技术进行声像信号的传输，既达到了在低成本的前提下实现对前端变电站设备进行安全操作的目的，又不会对现有变配电设备产生干扰，实现了“单人”操作过程的安全监护，硬件本身具备双向语音功能，通过软件所配备的操作功能，还可有选择性的进行现场录音、录像、监控中心多画面视频监控，还可以通过数据的存储、检索，实现根据用户的查询请求(如某路某时刻)查询录制在硬盘上的录像数据，并进行录像回放的功能。
应该指出，上述实施方式的列举，仅仅是为了有助于更好地理解本发明的技术方案，而不应看作是对本发明技术方案的限定。
本领域的普通技术人员，在领会和掌握了本发明的创新意图和设计思路后，无需经过创造性劳动，完全可以在本发明上述技术方案的基础上，派生出各种等同的或具有相同功能的变形方案，而这些变性方案亦应属于本发明请求保护的范围。
本发明可广泛用于变配电系统的操作、检修和安全生产等领域。
Claims (10)
1.一种无人值班变电站单人操作安全监视系统，包括中心控制室和前端变电站，其特征是：
在中心控制室和前端变电站分别设置一有线局域网；
在中心控制室设置一与有线局域网联接的视频接收装置和声音接收/发送装置；
在中心控制室和前端变电站之间设置有线以太网，将上述有线局域网联接成为一个有线网络；
在前端变电站设置至少一个便携式视频/声音传送装置；
所述的便携式视频/声音传送装置经无线局域网络与前端变电站的有线局域网联接；
所述的便携式视频/声音传送装置通过无线局域网络、前端变电站有线局域网、有线以太网和中心控制室有线局域网，将所拍摄的前端变电站视频信号传送至中心控制室的视频接收装置；
所述的便携式视频/声音传送装置经过无线局域网络、前端变电站有线局域网、有线以太网和中心控制室有线局域网，在中心控制室和前端变电站之间双向传送声音信号。
2.按照权利要求1所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述的有线局域网至少包括由网线依次联接的用于处理声像信号的计算机/工作站、交换机和以太网转换器。
3.按照权利要求1或2所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述的有线局域网经以太网转换器与有线以太网联接。
4.按照权利要求1所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述在中心控制室的视频接收装置和声音接收/发送装置包括安装有视频处理软件的计算机/工作站和其附属的声音播放/拾取装置。
5.按照权利要求1所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述的便携式视频/声音传送装置至少包括由摄像头和话筒构成的数据采集模块、由耳机构成的播放模块、由相应集成电路构成的视频/声音压缩/解压模块、与无线接入器相匹配的无线发射/接收模块和电源模块。
6.按照权利要求5所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述的视频/声音压缩/解压模块为符合MPEG4标准的压缩/解压数字电路。
7.按照权利要求5所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述的电源模块为便携式锂电池。
8.按照权利要求5所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述的摄像头固定在操作人员的安全帽上；所述的话筒和耳机由操作人员随身佩带，所述的视频/声音压缩/解压模块、无线发射/接收模块和电源模块设置在一个壳体内，由操作人员随身携带。
9.按照权利要求1所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述的无线局域网络至少包括与有线局域网联接的无线接入器和设置在便携式视频/声音传送装置中的无线发射/接收模块。
10.按照权利要求1所述的无人值班变电站单人操作安全监视系统，其特征是所述中心控制室的有线局域网通过有线以太网与n个(n≥2)前端变电站的有线局域网联接。
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