摘要：随着传感技术、编码压缩技术、网络技术等相关技术的发展，工业电视系统的发展也是日新月异，其在工业领域的各个行业都有着充分的应用。本文主要介绍了水电站工业电视系统的主要组成、设备选择及发展趋势，以供相关人员参考。
关键词：数字式；工业电视；水电站；智能化
为了适应水电站“无人值班（少人值守）”的运行模式，除了传统的“四遥”功能外，工业电视系统在水电站中作用越来越重要[1]。工业电视系统是一种全天候、全方位的实时监视设施，是水电站集中监控的辅助手段，它使运行人员能随时掌握电站内相关设备的运行、安全防范等实时情况，并可同时对每个现场场景进行实时录像，以便进行事故分析，为电站的安全运行提供可靠保障。
1 工业电视系统的发展
自20世纪80年代工业电视系统开始应用于工业现场，至今已经快40年了，其发展历程可以分为3个大的阶段[2][3]：第一个阶段为上世纪80年代中期至90年代中期，此阶段的工业电视系统为模拟系统，从摄像机输出、传输网络到终端存储、显示的都是模拟视频信号；第二个阶段为上世纪90年代中期到90年代末，在此阶段，数字硬盘录像机、多媒体主机等设备的出现，使得视频信号的终端处理、传输开始数字化，但摄像机输出仍为模拟信号，此阶段属于模数混合阶段；第三个阶段为本世纪初期至今，工业电视系统已经完全实现了全数字化、网络化，正在向着智能化发展。
数字式工业电视系统与模拟系统相比具有系统配置简单、管理方便、图像清晰、安装便捷等特点。因此，近几年由我司完成的水电站均采用的是全数字式工业电视系统。
2 工业电视系统组成
水电站工业电视系统需要对电站厂房、升压站、泄洪大坝、通航建筑、进水口等区域进行监视，这些区域一般都是分散布置的。因此，根据被监视区域的物理分布，水电站工业电视系统一般采用分级分区方案，系统共分为控制级和分区级。系统主要由控制级设备、分区级设备、前端设备、网络设备等组成。控制级设备主要包括图像管理服务器、流媒体服务器、图像工作站、控制级网络交换机等设备；分区级设备主要包括分区级网络交换机、网络存储设备等；前端设备主要由前端网络交换机、网络摄像机、防雷器、辅助照明及拾音器等组成。
数字式工业电视系统由于数据传输量大，其建立在独立的网络平台上，一般采用高速以太网，为单网结构。前端设备采集到的数字视频信号通过前端交换机汇集到各分区交换机后，由分区级设备通过分区交换机将数字视频信号上传到控制级图像工作站，从而实现整个电站的视频集中监视，甚至远方监视。
3 主要设备选择
3.1 摄像机
摄像机从外形上可以分为枪式摄像机和球型摄像机。枪式摄像机的监视位置固定，一般不设置云台，但其变焦范围可以做到从几倍到几十倍不等，枪式摄像机主要用于固定对象、一些比较小的空间或者只需要简单监控覆盖情况的监视，如狭窄的水轮机水车室、直线距离较长的廊道等部位。球型摄像机集摄像机系统、变焦镜头、电子云台于一体，可以根据现场情况和客户需求设置预置位巡航，也可以远距离控制球机的转动、镜头的变焦、聚焦和光圈，能监视较大的区域，水电站内的摄像机主要为球型摄像机。
对于水电站而言，根据需要摄像机还需选配防雷器、辅助照明及拾音器等附件。对于户外摄像机，均需配置二合一（电源和网络）防雷器；对于水车室、电缆夹层等照明条件较差的监视区域需要配置辅助照明设备以达到更好的监视效果；而对于电站保护盘室、通信室等重要设备的布置区域，应设置拾音器以便能实时监视到相关设备发出的声音报警信息。
3.2 存储设备
数字式工业电视系统的一般选用网络硬盘录像机作为存储设备，存储容量是其最重要的参数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆存储容量计算公式为[3]：
存储空间=通道数×码流×保存日期
对于标清系统，其分辨率为720×480，对应码流为2Mbps；对于高清系统，其分辨率为1280×720，对应码流为5Mbps。水电站内视频数据存储时间一般不少于7天[4]。假设某水电站工业电视系统配置有80个高清网络摄像机，则其需要的存储空间计算值为：
80×5Mbps×（7×24×3600s）≈31TB
考虑20%的备用容量，实际应选用的存储容量为38TB。
3.3 网络设备
数字式工业电视系统的网络设备主要包括交换机和数据传输介质。
交换机包括前端交换机、分区交换机和控制交换机。前端摄像机和前端交换机、前端交换机和分区交换机、分区交换机和控制交换机一般均通过星形网络相互连接，当分区数量多于2个时，分区交换机和控制交换机则通过环网连接。前端交换机连接的摄像机数量一般在10个以下，故可选择百兆交换机，分区级分区交换机和控制交换机则需选择千兆交换机。
工业电视系统数据传输介质分为光纤和双绞线两种，应根据视频信号的传输距离来选择何种介质。在工程实际中，当传输距离小于80m时，可选用双绞线；传输距离超过80m时，应选用多模光缆；当分区交换机和控制交换机之间的传输距离超过2km时，应选用单模光缆。
4 发展趋势
随着相关技术的发展，工业电视系统在水电站中的作用越来越重要，其发展具有以下趋势：
1）智能化。目前，工业电视系统在水电站中的应用属于被动式的，即相关事件的发生仍需要通过运行人员的参与才能被知晓，或者仅为事件发生后提供记录数据，却不能在事件发生前或发生时及时给相关人员提供报警。目前，已有设备厂家及用户正在做智能化方面的研究并取得了一定的成果，如当有人员进入生产管理区域后，可以通过人脸识别等视频分析技术来判断该人员是否属于非法闯入、是否按安全规定佩戴了安全帽、是否跨过了生产设备红线区域等，从而提高了水电站生产的安全性。
2）多样化。在水电站中，工业电视系统与火灾自动报警系统形成联动关系，当某区域出现火警时，火灾自动报警系统将相关信息发送给工业电视系统，然后由工业电视系统自动将相应的摄像机调整到预设的监视角度，并在其人机界面中突出显示以提醒值班人员。根据电力行业相关要求，水电站应配置反恐怖技防设施，包括防系统监控中心、视频安防监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、停车库管理系统、电子巡查系统、公共广播系统、通信显示记录系统、水域周界探测报警装置等八个子系统组成。其中视频安防监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、停车库管理系统等均与视频监控有关。随着工业电视系统的功能越来越丰富，用户的需求也会越来越多，工业电视必然会与其它更多的系统产生联系，甚至整合到一起。
5 结语
工业电视系统在水电站中的应用，实现了对电站主要设备的实时监视，减轻了电站生产人员的劳动强度，进一步提高了电站运行管理的安全性和自动化水平。
参考文献：
[1]姜永富.五强溪水电厂工业电视监控系统数字化改造[J].湖南电力，2002，22（4）：22-24.
[2]夏毅，甘杰.工业电视系统的数字化改造[J].仪器仪表用户，2015（3）：31-34.
[3]西刹子.安防天下：智能网络视频监控技术详解与实践[M].北京：清华大学出版社，2010.
[4]国家能源局.NB/T 35002-2011 水力发电厂工业电视系统设计规范[S].北京：中国电力出版社，2011.
论文作者:张杰,叶磊,桂远乾
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/22
标签：工业电视论文; 系统论文; 交换机论文; 水电站论文; 摄像机论文; 设备论文; 分区论文; 《基层建设》2017年第34期论文;