浅谈数字化工业电视系统在岩滩电厂智慧企业建设的应用

覃 柳

浅谈数字化工业电视系统在岩滩电厂智慧企业建设的应用

覃 柳

（大唐岩滩水力发电有限责任公司，广西 大化 530811）

工业电视系统不仅能直观监视并记录工作现场的安全生产情况，更能及时发现事故苗子，防患于未然。在数字化转型、智慧化电厂发展趋势的背景下，作为现场安全生产实时监控数据收集的边界点，工业电视系统的监控作用日益突出，文章对数字化工业电视系统在岩滩电厂智慧企业建设的实际应用进行了阐述和分析，供相关人员参考。

智慧企业；工业电视系统；数字化转型；数据收集

引言

岩滩电厂位于广西大化瑶族自治县境内红水河中游，与南宁市公路距离220 km，距柳州市230 km，是红水河梯级的第五级水电站，在电网中担任调峰、调频和基荷任务。电站一期安装4台容量为300.25 MW的水轮发电机组，第一台于1992年投产发电，1995年全部建成发电。电站扩建安装2台单机容量为300 MW的水轮发电机组，分别于2013年和2014年建成发电。

1　岩滩电厂工业电视系统现状分析

岩滩电厂包括有一期、二期厂房共两套工业电视监控系统，其中一期厂房工业电视系统采用模拟视频监控方式，于2004年10月开始投入使用，二期厂房工业电视系统采用数字式高清视频监控方式，于2017年投入运行。系统布置包括地面厂房区域、大坝区域、GIS室、地下主厂房区域等共96个监控点位，主要用于对电厂发电设备运行监视和电厂一些重要部位进行安全监视[1]。但以上监控点不能涵盖所有设备区域，特别是一些重要的设备场所无摄像头监视，如风洞上导、下导、出口开关等高风险区域，存在事故苗子未能及时发现、及时处置的风险。

同时，该系统运行已超过10年，老化损坏、传输线路中断、视频图像显示故障等问题出现频繁，加大了工业电视维护人员的工作量，并且矩阵主机、摄像头等主要设备还存在停产无备件等现象，不仅增加了系统的运维难度，对安全生产监视能力也造成了严重影响，给安全生产带来隐患。此外，在厂站“无人值班、少人值守”的智能管理模式下，水电厂现场运维人员大幅减少，模拟式的工业电视系统统仅能实现厂房内工业电视的各个摄像头的手动调取查看及录像回放功能，已不能满足当前公司实际业务对工业电视的需求。因此，为提升系统监控能力，适应智慧企业发展需求，提高运行维护人员设备感知、缺陷发现、状态管控、主动预警等综合应急处置能力，岩滩电厂对一期厂房工业电视监控系统进行了更新改造。

2　改造后的工业电视系统

升级改造后系统均采用数字高清视频监控方式，具有强大的监控录像功能。系统配置灵活、操作方便、布局合理，由原来的96个监控点增加至228监控点，包括对主副厂房、大坝、风洞等重要安全场所、重要岗位、主要大型设备运转情况等进行全覆盖、全天候的高清视频实时监控及智能可视化监控管理，满足无人值班、少人值守的实际需求。系统设备具有工作可靠、性能稳定、结构简单、易于调试、维护、更换和日后扩展等特点，能满足长时间工作的要求，大大降低运维成本，给企业安全生产带来实际效益。其次，通过本次改造，系统还新增网络高清视频监控系统的存储设计，采用磁盘阵列视频监控专用存储设备来存储管理所有前端监控摄像头的实时监控视频。代替旧系统DVR硬盘录像机存储的形式，在提高磁盘容错率的同时，也满足了多路信号大容量存储的要求，从而实现数据存储的集中管理和共享，助力电厂数字化转型。

2.1　网络结构

系统主要由网络传输设备、前端设备和后端监控存储设备组成[2]。网络传输设备包括光纤线路、汇聚层交换机、万兆口核心交换机、路由器等设备；前端设备包括网络高清摄像机、交换机、光纤收发器、光纤融接盒等，为保障系统电源运行的可靠性，前端设备采用POE供电；后端监控存储设备则包括存储服务器、管理服务器、存储磁盘阵列以及监控工作站等，全厂共更换原模拟摄像机一批及新增高清多功能摄像机共228台，较原系统增设132个监控点，监控能力大幅提升。改造后工业电视系统网络结构图如图1所示。

图1　岩滩电厂工业电视系统网络结构图

如图1所示，全厂摄像头根据现场不同环境情况选用智能迷你半球网络摄像机、全景光纤球机、双眸球机、超高清球机、热成像双光谱测温筒机等类型进行布置，风洞、水车室、出线平台、GIS室、坝面区域、重点办公区域等各个安全场所摄像机通过网线、光缆将视频信号送到区域接入交换机汇聚，再通过单模光缆传输至核心监控交换机接入存储服务器和管理服务器。视频信号再通过高清解码器解码后接入岩滩电厂中控室电视墙进行显示监控，供运行值班人员实时监控现场安全生产情况。此外，系统分析服务器、阵列存储服务器、超融合服务器均布置在工业电视机房，用于监控、调取画面、录像回放、存储所有前端监控点位等。最后通过交换机等设备将一、二期工业电视系统形成统一的视频监控体系，经光纤传输设备将视频监控信号传送至桂冠电力集控中心，实现集控中心对岩滩公司现场的实时视频监控。

2.2　系统改造后主要功能

2.2.1监视功能

系统新增监控摄像机全都采用光高清网络摄像机，图像分辨率能达到2400万像素以上，满足全景高清监控需求。厂站值班人员通过客户端可查看全厂所有监控点图像，可对摄像机的时钟、图像亮度、图像对比度、图像码流速率等进行设置，可对摄像机登陆权限进行修改，可任意设置画面遮挡区域，可添加图像文字标题等。可对主副厂房、大坝、风洞、进厂交通洞等重要部位进行巡视，及时了解现场情况。可通过图像查看电站现场发电主辅设备的压力、温度、流量、液位等参数，监视现场设备运行情况。可监视现场有无漏水、漏油、火情等特殊情况发生，对重点部位人员进入情况进行监视。当检测到电站内重要区域有人员活动或其他危险时，能立即将该监控区域的监控画面切换至中控室大屏幕显示器上，并发出音响和闪光报警。2021年6月29日，岩滩突降暴雨。暴雨来势凶猛，只过一会儿，雨水就漫过前方主厂房安装间交通道，很快将从安装间大门冲入厂房。此时中控室值班人员通过大屏监控画面看到该危急时刻，立即向上级汇报，组织人员投身到抗洪抢险中。在与雨水进行长达8小时的持续较量后，成功清退积水、淤泥，厂房生产设备未受到任何影响，监控功能为保障电厂的安全生产起到了极为重要的作用[3]。

2.2.2光纤链路快速传输功能

网络传输系统采用工业级单模光纤链路传输网络，包括百兆接入层交换机、千兆汇聚层交换机、万兆上行光口并与电厂综合数据网实现互联互通传输功能的核心交换机以及光纤收发器等设备，实现主干网传输速率最高可到1 000 Mb/s，区域网传输速率达到100 Mb/s，极大地提高了信号的传输数量和传输质量。由于电厂本身设计原因，线缆需要与电厂其他强电电缆、控制通讯电缆敷设在同一电缆沟或电缆脚架中，一旦采用不当的传输方式则会引起信号干扰的风险。为降低此风险，本次系统改造则根据传输距离的远近，采用双绞线和光缆方式取代同轴电缆进行信号传输，在画面显示上杜绝了模拟视频的闪烁、重影、亮色互串等问题，进一步提升信号抗干扰能力。

2.2.3智能分析及存储功能

存储服务是本次系统改造的重点项目。通过新增采用磁盘阵列视频监控专用存储设备，实现对所有前端监控摄像头的实时监控和录像存储管理，采用集中式存储方案，物理介质集中布放，更方便管理，数据更可靠、更安全，更容易实现数据的大规模共享和应用。

（1）超融合服务器。

超融合服务器架构由两部分组成，即超融合基础设施和云计算管理平台，超融合基础设施基于超融合架构，以虚拟化技术为核心，将计算、存储、网络等虚拟资源融合到一台标准X86服务器中，形成基准架构单元。并且多套单元设备可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展，进而形成统一的资源池，实现统一对外提供资源和服务的功能。云计算管理平台能够提供丰富的管理功能，包括应用迁移服务、多租户管理、全局可视化管理等，管理员将虚拟机分配给用户，自动发送邮件给用户，用户通过邮件中的链接、用户名、密码直接访问虚拟机，无需登录云计算平台，虚拟机数据实时备份到云外外部存储设备中，保障数据的安全性和可靠性。超融合服务器平台管理界面如图2所示。

图2　岩滩电厂工业电视系统超融合服务器平台管理界面

（2）智能视频分析服务器。

智能分析服务器通过汇聚交换机连接至现场网络高清摄像机获取实时视频图像，并利用计算机算法技术对传输至后台的图像内容进行自动分析记录，实现监控区域内入侵检测、人脸检测、人数检测、异常行为检测和报警等功能。通过智能分析后的信息，与超融合服务器相结合形成巨大的资源库信息，最终实现在无人条件下进行全程自动化的监控，为智慧企业建设提供有力的信息支撑和辅助决策支持。

（3）超容量磁盘阵列。

改造后的工业电视系统视频存储采用超容量磁盘阵列技术，具有海量存储、高可靠性、高传输速率以及多重硬件冗余纠错等多项功能，实现所有视频输入 24 h 全天候录像及数据存储，方便日后随时查看回放。系统支持热插拔技术，可以实现数据的在线恢复，即当磁盘阵列中的任何一块硬盘损坏时，不需要用户关机或停止应用服务，就可以更换故障硬盘，修复系统，恢复数据，实现高可靠性。系统提供超过企业级288 TB系统存储空间，系统根据用户的数据存储需求，可自动识别磁盘的剩余空间容量，为用户划分多个容量不同的数据存储空间，提高传输速率的同时也提高了系统的容错度和冗余度。

（4）安全生产管理平台。

安全生产管理平台采用以视频为核心的物联网技术，结合深度学习等人工智能技术，通过对所有摄像机进行远程集中管理，实现视频预览、云台控制、录像回放、图片查看、电视墙管理、人脸监控、作业管控、设备巡检、消防联动、热成像测温、隐患处理等多种功能，系统利用AI技术对视频、图片进行智能分析，当发现生产过程中出现违规行为时，可对违规行为进行及时报警、处理及自动存储违规行为事件信息，保障维护人员的人身安全与健康的同时提升业务效率，真正解决生产企业常见的违规行为处理不及时、追责无证据等实际问题，实现对安全生产行为监管的高要求、强标准。

安全隐患治理。平台支持对隐患进行分级分类并匹配不同的隐患治理措施。生产环节不同人员可按照责任范围自动获取隐患治理任务，并按照要求进行登记确认，维修整改，核查验收等。

设备巡检。通过现场、远程两种信息化手段，记录并掌握现场设备运行状况及周围环境的变化。维护人员可通过视频/图片人工、视频智能等远程巡检方式对风洞、集电环等高危区域和无法到达区域进行巡检，及时发现设备缺陷和危及安全的隐患，保证设备安全和生产系统稳定。系统支持从任务、对象、问题三个维度查看巡检记录、巡检记录导出和巡检报告打印等功能。

作业监管。针对起重机特种作业、高危作业等场景，安监用户可根据规范规定作业任务及作业流程，并由作业负责人接收后，按照流程执行身份认证、上报位置、布置安全措施等规定操作，通过对作业现场及作业流程进行现场和远程督查，实现作业分类、现场巡查、作业指挥、智能违规检测、整改验收等功能，做到对作业过程的安全、合规进行严格且有效管理，及时发现安全隐患，减少作业事故的发生。平台界面如图3所示。

图3　岩滩电厂安全生产管理平台

2.3　远程图像传输和远程控制功能

岩滩电厂工业电视系统可与桂冠电力集控中心工业电视系统相连接。厂内现场的图像视频信号，通过调度光纤传输设备、电信专线通道将视频监控信号传送至桂冠电力集控中心工业电视系统。集控中心工业电视局域网中的授权用户可根据实际需要，通过WEB访问不同IP，远程对岩滩电厂安全生产区域内的摄像机、云台等设备进行监视和操作，实现对电厂现场的遥控。用户可根据自己的监控需求灵活切换到任意一个监控现场，可多人同时观看一个现场，也可以不同用户选择任意现场监控，为实现“无人值班，少人值守”提供强有力的工具。

3　结束语

岩滩电厂工业电视系统从初期设计就针对“无人值班，少人值守”水电站实际情况进行智能化设计，力求系统可靠性、稳定性、先进性、实用性。升级改造后的系统运行原理更加清晰明了，按照不同环境实际情况选用分辨率高、兼容性好的前端摄像头设备，满足了现场监控区域安全运行的需要，达到了数字摄像头代替模拟摄像头的预期效果。超融合管理服务器、智能存储分析服务器及光纤线路代替原有的硬盘录像机、同轴电缆等设备介质，确保了系统的高品质和稳定性的同时，也为实现数字化转型提供了第一手数据应用资料，为岩滩电厂智慧企业建设提供积极贡献。

[1] 吴迪. 高清工业电视系统在白山发电厂智能化建设中的应用[J]. 水电自动化与大坝监测，2014(4): 5-6，10.

[2] 周业荣，宋柯，黄天文，等. 全数字式工业电视系统在瀑布沟水电站安全生产中的应用[J]. 水电站机电技术，2010，33(6): 69-71.

[3] 郭玉恒，郭锡瑾. 工业电视智能元素在二滩水电站的应用[J]. 水电与抽水蓄能，2021，7(2): 48-49，120.

A Brief Discussion on the Application of Digital Industrial Television System in the Construction of Intelligent Enterprise in Yantan Power Plant

The industrial television system can not only directly monitor and record the safety production situation at the work site, but also find out the accident symptoms in time and prevent it from happening. Under the background of digital transformation and the development trend of intelligent power plants, as the boundary point of real-time monitoring data collection of on-site safety production, the monitoring role of industrial television system is increasingly prominent. This paper describes and analyzes the practical application of digital industrial television system in the construction of intelligent enterprise of Yantan power plant, for the reference of relevant personnel.

smart enterprise; industrial television system; digital transformation; data collection

TN949.2

A

1008-1151(2022)10-0021-04

2022-07-06

覃柳（1989－），女，大唐岩滩水力发电有限责任公司经济师，从事信息通讯设备维护检修工作。