專利名稱：變電站智能視頻控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)變電站視頻系統(tǒng)控制，尤其是涉及一種數(shù)字化變電站的
保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的智能視頻控制裝置。
背景技術(shù)：
變電站遙視系統(tǒng)(Remote Video Surveillance System for Substation, RVSS)可把變電站各類設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)圖像送到遠(yuǎn)方控制中心，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控與調(diào)度，提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的安全性與可靠性；還能記錄現(xiàn)場的各類事故和報(bào)警信息，為事故分析提供第一手資料。因此，RVSS已經(jīng)成為無人、甚至有人值班變電站必備的建設(shè)項(xiàng)目。[0003] 安裝在變電站的遙視系統(tǒng)設(shè)備包括攝像機(jī)、各類探頭/對射、報(bào)警控制器、視頻處理單元(Remote Video Unit，RVU)等，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。遙視系統(tǒng)完成以下功能實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控/錄像、攝像機(jī)控制、事故報(bào)警，接受遠(yuǎn)方操控等。RVU是其中的核心設(shè)備，通常為專用的視頻服務(wù)器。它完成站內(nèi)所有視音頻信號及消防、防盜、門禁、照明等控制器信息的轉(zhuǎn)換、處理、編碼、存儲(chǔ)和上傳；同時(shí)接收控制命令對站內(nèi)所有可控對象進(jìn)行操控。[0004] 與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)是RVSS的一項(xiàng)重要應(yīng)用。它要求RVSS能夠獲取并解析綜自系統(tǒng)的"四遙"信息，當(dāng)發(fā)生遙信變位、事故告警等事件后，能快速驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)轉(zhuǎn)向相關(guān)的一二次設(shè)備并進(jìn)行記錄。如何獲取"四遙"信息并建立它們與攝像機(jī)的對應(yīng)關(guān)系則是實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能的關(guān)鍵。以往，由于變電站內(nèi)各系統(tǒng)相互獨(dú)立，RVSS只能借助綜自系統(tǒng)的通信管理機(jī)或者監(jiān)控主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)"四遙"信息。這不免帶來了不少工作量且增加了原有系統(tǒng)的復(fù)雜性，因而難以得到綜自廠商的全力配合，導(dǎo)致RVSS獲取信息的完整性、實(shí)時(shí)性得不到保證，聯(lián)動(dòng)的效果受到了限制。 數(shù)字化變電站中絕大多數(shù)自動(dòng)化功能都以通信方式實(shí)施，而站內(nèi)各系統(tǒng)的融合與集成應(yīng)用又是其內(nèi)在訴求。這就給重新設(shè)計(jì)RVSS的聯(lián)動(dòng)功能帶來了新的技術(shù)條件與現(xiàn)實(shí)需要。 面向通用對象的變電站事件(G00SE)是數(shù)字化變電站中最重要的一類通信服務(wù)一次設(shè)備的操控，二次設(shè)備的閉鎖、聯(lián)動(dòng)等都是由G00SE通信實(shí)現(xiàn)的。變電站遙視系統(tǒng)(RVSS)在電力系統(tǒng)各電壓等級的變電站中獲得的廣泛的應(yīng)用，目前發(fā)展的趨勢要求其動(dòng)作行為更加智能化。數(shù)字化變電站技術(shù)的出現(xiàn)為RVSS的智能化發(fā)展提供了更加便利的條件。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能在電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站中實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制的裝置。 本實(shí)用新型技術(shù)方案為由G00SE網(wǎng)交換機(jī)、嵌入式一體化工作站及視頻控制器構(gòu)成，嵌入式一體化工作站包含一塊PCI類型的光纖接口以太網(wǎng)卡、帶主板集成網(wǎng)卡的CPU處理系統(tǒng)，G00SE網(wǎng)交換機(jī)經(jīng)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)輸入至光纖以太網(wǎng)卡，光纖以太網(wǎng)卡通過PCI總線與CPU處理系統(tǒng)相連，主板集成網(wǎng)卡通過以太網(wǎng) 輸出控制信號至視頻控制器。[0009] 本實(shí)用新型還配備有通信服務(wù)器，CPU處理系統(tǒng)通過其串行通訊口與通信服務(wù)器進(jìn)行通訊。 本實(shí)用新型所述CPU處理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用Windows XP，工作站尺寸為4U19〃標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，采用LCD顯示、機(jī)箱、鍵盤三位一體化工作方式；工作站內(nèi)置14槽嵌入式工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)底板，總線類型為PICMG1. 0PCI/ISA總線標(biāo)準(zhǔn)；處理器為Pentium 4處理器；系統(tǒng)芯片集Intel 865GV芯片組；系統(tǒng)內(nèi)存包括兩條184Pin腳雙通道DDR DI匪插槽，最大支持2GB。 本實(shí)用新型可根據(jù)保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制，適用于數(shù)字化變電站，運(yùn)用數(shù)字化變電站中最重要的一類通信服務(wù)一面向通用對象的變電站事件(G00SE)，不依賴于綜自系統(tǒng)而獨(dú)立完成了變電站二次系統(tǒng)與視頻控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能。它具備以下優(yōu)點(diǎn)1.實(shí)現(xiàn)了保護(hù)系統(tǒng)與視頻控制系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，這在以往的視頻系統(tǒng)中是無法完成該項(xiàng)功能的，保護(hù)和視頻的聯(lián)動(dòng)使得在數(shù)字化變電站中當(dāng)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作以后，運(yùn)行人員可以在第一時(shí)間查看到已動(dòng)作的保護(hù)裝置的動(dòng)作情況，或通過錄像查看該信息；2.直接從數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)層(站控層、過程層或單獨(dú)的G00SE網(wǎng)絡(luò))捕獲并解析GOOSE報(bào)文，在不依賴于變電站綜自系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，獨(dú)立完成了更智能、更實(shí)時(shí)，更復(fù)雜的聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)了與數(shù)字化變電站的高度融合。

圖1為傳統(tǒng)的變電站遙視系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本實(shí)用新型智能視頻控制裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。[0015] 本實(shí)施例由G00SE網(wǎng)交換機(jī)、嵌入式一體化工作站、通信服務(wù)器及視頻控制器構(gòu)成。嵌入式一體化工作站包含一塊PCI類型的光纖接口以太網(wǎng)卡、帶主板集成網(wǎng)卡的CPU處理系統(tǒng)，操作系統(tǒng)采用Windows XP。工作站尺寸為4U 19〃標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，采用LCD顯示、機(jī)箱、鍵盤三位一體化工作方式；工作站內(nèi)置14槽嵌入式工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)底板，總線類型為PICMG1. 0PCI/ISA總線標(biāo)準(zhǔn)；處理器為Pentium 4處理器；系統(tǒng)芯片集Intel 865GV芯片組；系統(tǒng)內(nèi)存兩條184Pin腳雙通道DDR DI匪插槽，最大支持2GB。 G00SE網(wǎng)交換機(jī)經(jīng)100Mbps以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)輸入至光纖以太網(wǎng)卡，光纖以太網(wǎng)卡通過PCI總線與CPU處理系統(tǒng)相連，CPU處理系統(tǒng)通過其串行通訊口與通信服務(wù)器進(jìn)行通訊，主板集成網(wǎng)卡通過以太網(wǎng)口輸出控制信號至視頻控制器。 本實(shí)用新型工作原理及實(shí)現(xiàn)智能視頻控制功能包括以下步驟[0017] —、建立映射關(guān)系 本環(huán)節(jié)建立各攝像機(jī)的編號(cameraID)及各預(yù)置位(cameraPreset，包括方位、觀察角度和焦距等)與代表G00SE事件內(nèi)容的G00SE變量列表成員(allData)之間的映射關(guān)系。 建立攝像機(jī)的編號/各預(yù)置位與變量列表成員的映射關(guān)系需要變電站的攝像機(jī)安裝配置信息和系統(tǒng)配置描述(System Configuration Description, SCD)文件。[0020] 第一步根據(jù)攝像機(jī)與被控或關(guān)聯(lián)二次設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系，建立各攝像機(jī)的編號/各預(yù)置位與系統(tǒng)配置描述文件中物理設(shè)備名稱的對應(yīng)。 第二步遍歷系統(tǒng)配置描述文件，在各智能電子設(shè)備元素中找出通用變電站事件控制塊(GSEControl)并記錄其唯一的應(yīng)用標(biāo)識(appID)。由于GSEControl和其采用的數(shù)據(jù)集(datSet) —定屬于同一個(gè)IED，而變量列表成員是數(shù)據(jù)集在制造報(bào)文規(guī)范(匪S)中的實(shí)現(xiàn)。因此，變量列表成員與IED name的對應(yīng)可以由應(yīng)用標(biāo)識與IED name的對應(yīng)來反映。[0022] 第三步，由cameralD/cameraPreset與IED謹(jǐn)e、allData與IED謹(jǐn)e的對應(yīng)，建立cameralD/cameraPreset與allData之間的映射關(guān)系，并最終形成配置文件GSE. ini，用于實(shí)現(xiàn)G00SE聯(lián)動(dòng)的通信服務(wù)器(后文簡稱GCS)則通過加載該文件獲知映射關(guān)系。[0023] 二、捕獲GOOSE報(bào)文 從數(shù)字化變電站的過程層、間隔層網(wǎng)絡(luò)或獨(dú)立GOOSE網(wǎng)絡(luò)上捕獲并解析G00SE報(bào)文。 為了減少組幀、傳輸及解析的時(shí)間，G00SE報(bào)文直接從應(yīng)用/表示層映射到數(shù)據(jù)鏈路層；但RVU和GCS大多為基于Win32平臺(tái)的工控機(jī)，默認(rèn)通過完整的TCP/IP協(xié)議棧對外通信，應(yīng)用層以下各層并不向用戶開放。這就需要設(shè)法繞開操作系統(tǒng)的協(xié)議棧，以使RVU和GCS上的應(yīng)用程序能夠直接從數(shù)據(jù)鏈路層上獲取GOOSE報(bào)文。WinPc即(Windows Packet c即ture)是Win32平臺(tái)上的免費(fèi)開發(fā)工具，它的基本功能是為應(yīng)用程序提供訪問協(xié)議棧底層的能力，如捕獲/發(fā)送鏈路層上的數(shù)據(jù)幀、包過濾、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷監(jiān)控等。WinPcap由一個(gè)內(nèi)核級模塊、二個(gè)用戶級模塊組成，在本環(huán)節(jié)中利用WinPc即提供的工具和函數(shù)完成GOOSE報(bào)文捕獲任務(wù)。[0027] 三、解析GOOSE報(bào)文 當(dāng)發(fā)現(xiàn)GOOSE事件更新后，根據(jù)已建立的映射關(guān)系，找到與該GOOSE報(bào)文中allData對應(yīng)的cameralD/cameraPreset以及cameraID對應(yīng)的視頻通道號(displayCH)。[0029] 實(shí)現(xiàn)RVSS與GOOSE的聯(lián)動(dòng)并不需要完整解析GOOSE報(bào)文，只需要獲知報(bào)文中的appID、狀態(tài)號(StNum)、順序號(SqNum)、測試(Test)和存活時(shí)間(TAL)等控制塊參數(shù)。[0030] 第一步，根據(jù)從header中得到的數(shù)據(jù)包長度，從pkt_data中拷貝出報(bào)文；同時(shí)判斷第17/18字節(jié)是否為0x88B8，即復(fù)核報(bào)文是否為GOOSE報(bào)文。 第二步，根據(jù)抽象語法記法(ASN. 1)及其基本編碼規(guī)則(BER) 、 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編碼標(biāo)記(Tag)及數(shù)據(jù)類型解碼下列參數(shù)TAL(Tag等于81，無符號整型)、即pID(Tag等于83，字符串)、StN咖(Tag等于85，無符號整型)、SqN咖(Tag等于86，無符號整型)、Test(Tag等于87，布爾型)。 第三步，根據(jù)上述參數(shù)，依次做出如下判斷是否為測試報(bào)文、是否為新事件、StNum是否正確、SqNum是否正確、傳輸是否超時(shí)，繼而對報(bào)文采取不同的處理方法[0033] 1)如果是有效的新事件(非測試，StNum加1、復(fù)歸或首次獲得，SqNum等于l，未超時(shí))，則將即pID作為參數(shù)去調(diào)用攝像機(jī)/預(yù)置位查找函數(shù)GSE—GetCamera，通知其G00SE事件更新。再由GSE—GetCamera根據(jù)映射關(guān)系找到與a卯ID對應(yīng)的cameralD/cameraPreset，并據(jù)此調(diào)用攝像機(jī)控制函數(shù)和視頻輸出控制函數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)G00SE聯(lián)動(dòng)。[0034] 2)如果是StNum和SqNum正確的重傳、超時(shí)或測試報(bào)文，只更新記錄SqNum的變量和比對TAL的變量，不調(diào)用GSE—GetCamera，并將該報(bào)文作為反映通信和設(shè)備狀態(tài)的事件記錄。 3)如果是StNum或SqNum出錯(cuò)，記錄出錯(cuò)值，并根據(jù)下一幀具有同一即pID的GOOSE報(bào)文中的StNum或SqNum決定是重新開始計(jì)數(shù)還是丟棄出錯(cuò)報(bào)文。[0036] 四、驅(qū)動(dòng)視頻系統(tǒng)動(dòng)作 在本環(huán)節(jié)根據(jù)cameralD/cameraPreset和displayCH控制特定攝像機(jī)轉(zhuǎn)向特定預(yù)置位，打開照明(夜間)、啟動(dòng)錄像、切換視頻通道以及報(bào)警等。[0038] 五、保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法 在以上四個(gè)步驟均可以GOOSE聯(lián)動(dòng)中間件的形式在RVU中實(shí)現(xiàn)，GOOSE聯(lián)動(dòng)中間件
作為一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行在RVU上，它通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)或者軟件開發(fā)工具包(SDK)接
口訪問RVU上的RVSS應(yīng)用程序?qū)ameralD/cameraPreset傳給攝像機(jī)控制函數(shù)，由其完
成攝像機(jī)的定位和啟動(dòng)錄像；將displayCH傳給視頻輸出控制函數(shù)，由其完成上傳視頻通
道的切換(由于El信道帶寬有限，同一時(shí)刻只能上傳1-2個(gè)通道的視頻)。 以中間件的方式實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)不需要增加硬件設(shè)備，只要求RVU開放編程接口
并提供一個(gè)以太網(wǎng)通信口。 如果不具備上述條件(如不允許改動(dòng)RVU)，則可采用第二種方法，即增加一臺(tái)專門用于實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)的通信服務(wù)器(GCS)，在依次完成三個(gè)環(huán)節(jié)后，GCS采用類似監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法完成最后一個(gè)環(huán)節(jié)按照RVSS的遠(yuǎn)傳協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)向RVU發(fā)出攝像機(jī)定位、錄像和視頻通道切換等控制命令。這與監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控的區(qū)別在于前者由GOOSE更新事件自動(dòng)觸發(fā)，后者由遠(yuǎn)方監(jiān)控人員手動(dòng)觸發(fā)。 第二種方法不需要改動(dòng)RVU，與原有RVSS的耦合度小，但需要在變電站端配備一臺(tái)GCS。 兩種聯(lián)動(dòng)方法的實(shí)施過程基本一致(僅最后一個(gè)環(huán)節(jié)不同)、技術(shù)難度相當(dāng)，采用哪種方案可根據(jù)RVSS的配置、開放程度等實(shí)際情況做出選擇。
權(quán)利要求一種變電站智能視頻控制裝置，其特征在于由GOOSE網(wǎng)交換機(jī)、嵌入式一體化工作站及視頻控制器構(gòu)成，嵌入式一體化工作站包含一塊PCI類型的光纖接口以太網(wǎng)卡、帶主板集成網(wǎng)卡的CPU處理系統(tǒng)，GOOSE網(wǎng)交換機(jī)經(jīng)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)輸入至光纖以太網(wǎng)卡，光纖以太網(wǎng)卡通過PCL總線與CPU處理系統(tǒng)相連，主板集成網(wǎng)卡通過以太網(wǎng)口輸出控制信號至視頻控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變電站智能視頻控制裝置，其特征在于配備有通信服務(wù)器，CPU處理系統(tǒng)通過其串行通訊口與通信服務(wù)器進(jìn)行通訊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變電站智能視頻控制裝置，其特征在于CPU處理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用Windows XP，工作站尺寸為4U 19〃標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，采用LCD顯示、機(jī)箱、鍵盤三位一體化工作方式；工作站內(nèi)置14槽嵌入式工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)底板，總線類型為PICMG1. 0PCI/ISA總線標(biāo)準(zhǔn)；處理器為Pentium 4處理器；系統(tǒng)芯片集Intel 865GV芯片組；系統(tǒng)內(nèi)存包括兩條184Pin腳雙通道DDR DI匪插槽，最大支持2GB。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種變電站智能視頻控制裝置，由GOOSE網(wǎng)交換機(jī)、嵌入式一體化工作站及視頻控制器構(gòu)成，嵌入式一體化工作站包含一塊PCI類型的光纖接口以太網(wǎng)卡、帶主板集成網(wǎng)卡的CPU處理系統(tǒng)，GOOSE網(wǎng)交換機(jī)經(jīng)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)輸入至光纖以太網(wǎng)卡，光纖以太網(wǎng)卡通過PCL總線與CPU處理系統(tǒng)相連，主板集成網(wǎng)卡通過以太網(wǎng)口輸出控制信號至視頻控制器。本實(shí)用新型不依賴于綜自系統(tǒng)而獨(dú)立完成了變電站二次系統(tǒng)與視頻控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能。實(shí)現(xiàn)了保護(hù)系統(tǒng)與視頻控制系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，直接從數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)層捕獲并解析GOOSE報(bào)文，在不依賴于變電站綜自系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，獨(dú)立完成聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)了與數(shù)字化變電站的高度融合。
文檔編號H04L12/28GK201504290SQ200920189549
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者孫旻, 蘇永春, 辛建波, 鄭蜀江 申請人:江西省電力科學(xué)研究院