新能源无人值守场站监控系统设计优化策略

新能源无人值守场站监控系统设计优化策略

王欣悦

中核坤华能源发展有限公司，浙江 杭州 310000

摘要：近年来我国风电光伏产业高速发展，而现存的新能源场站仍靠人工巡视检修，工作效率低的同时安全风险高，场站监控系统存在视频清晰度不足、智能化不足、紧急事故通信受限等问题，亟需对当前场站监控方法进行优化与改进。本文通过调研多个典型风电、光伏场站的视频监控现状，针对典型风电光伏场站-集控中心两级监控，设计了一种基于火焰烟雾识别与人员入侵算法的新能源无人值守场站监控系统，降低了值班人员工作量的同时，进一步提高了风电光伏场站安全可靠性管理水平。

关键词：风电光伏；视频监控；视频分析

1我国新能源场站监控系统应用现状

随着我国风电光伏产业的发展，收并购及新建场站的增加，面对未处于田间山野、占地面积大的各风电光伏场站，如何更安全高效的对场站进行日常运检成为了新的难题。我们勘查调研了位于广东、甘肃、山东等几十个典型风电光伏电站，电站多处于田野、山间等偏僻场所，占地范围广，难以设置有效围挡，管理难度大，单纯依靠靠人员巡逻无法解决无法解决24小时随时可能发生的人员破外和火灾风险，且老旧场站视频监控系统落后，画面模糊，即使靠人监视视频，漏报的概率也非常高。

因此，为保障新能源场站的安全生产和智能化运维，配合省级集控中心建设，实现无人/少人值守目标，需采用视频智能分析技术对监控系统进行技术升级。

2新能源无人值守场站监控系统设计

该系统主要用于风力发电机、太阳能光伏发电场所以及升压站内部的实时监控、人员入侵、火灾等异常情况的即时报警。该系统为多级架构，分为场站监控系统、省级集中监控中心。本章主要从系统架构、场站侧系统设计、集控中心侧系统设计、火焰烟雾检测和人员入侵检测这五个小节对本文提出的新能源无人值守场站监控系统进行详细介绍。

2.1系统架构

新能源场站监控系统为多级架构，分为场站监控系统、省级集中监控中心。其中，场站监控系统分为从架构上分为三部分，前端设备、传输网络和后端设备；各场站通过的SD-WAN网络与省级集控中心进行通讯；省级集控中心为传统监控系统、智能分析系统和监控软件平台组成的三系统。智能分析系统主要包含火焰烟雾检测与人员入侵检测算法，补足非热成像视频监控终端对火焰与人员入侵等安全隐患的识别与告警。

2.2场站侧系统设计

场站监控系统分为从架构上分为三部分，前端设备、传输网络和后端设备。

前端设备主要有监控摄像机、IP广播等设备，按物理位置又分为生产区和升压站区域。生产区域主要是光伏、发电风机等的现场视频监控及附属设备，特点是室外、区域面积大（多采用球机分时监测）、设备分散且数量较多，一般采用光纤环网通讯；升压站区域面积较小，监控布点多在室内，一般采用星型接法直连交换机。

后端设备主要包括智能分析终端、监控存储设备（NVR或磁盘阵列）、监控平台及服务器、工控机、监视器。监控软件平台部署于工控机，与摄像机、NVR（网络硬盘录像机）、智能分析终端和解码/大屏拼控器四种设备进行对接：

1、摄像机：获取实时视频；控制球机的转动和变焦；接收摄像机的视频分析报警打断摄像机预置点位的切换，控制摄像机运行到某一预置点位；发送预置音频或文字合成音频到摄像机（或IP广播）。

a)建立摄像机的设备列表，包括摄像的编号、型号、IP、名称、位置、连接状态、安装日期等；

b)建立球机的预置点位表，包括点位序号、点位描述、点位对应的水平、垂直角度、变焦参数；

c)建立动态的报警记录表，包括摄像机编号、报警编号、报警描述、报警开始时间、报警结束时间、报警确认时间及人员等。

2、NVR（网络硬盘录像机）：能够对某个监控点位进行录像连续回放、能够截取指定时间段的录像视频。

3、智能分析终端：智能分析终端与摄像机一一对应，获取其视频分析的报警信息，写入摄像机的报警记录表；另外获取智能分析终端的工作状态和异常参数，用于系统设备的异常管理。

4、解码/大屏拼控器：该设备选配。若有，当前只将工控机的画面接入该设备，做固定显示，后期再考虑该设备的场景和视频源切换。

该平台以电子地图和列表两种方式查看报警信息以及对应的视频和录像，并对报警统计分析。

2.3 集控中心侧系统设计

新能源无人值守场站监控系统为多级管理系统，各场站通过的SD-WAN网络与省级集控中心进行通讯。省级集控中心为三系统设置：

1、传统监控系统：包括厂商平台服务器、存储阵列、解码矩阵、集控大屏，可实时查看各场站的视频和录像，对场站的监控系统进行配置管理。

2、智能分析系统：配置若干智能分析终端，对场站实时视频进行二次或其它应用场景分析；配置一台智能分析服务器，对中心以及各场站的视频分析终端进行管理。

3、监控软件平台：包括平台服务器和客户端。服务器与厂商平台与智能分析服务器进行对接，与各场站的工控机形成一个报警管控系统。客户端负责将自研系统显示在大屏上。

2.4 烟雾检测与入侵检测设计

新能源场站面临的主要风险，一是外部人员侵入，损坏设备或危及人员安全；二是火灾，特别是在秋冬季节。智能分析系统包含火焰烟雾检测和人员入侵检测两部分，用于补足通用型视频监控终端硬件对风电光伏新能源场站特殊场景功能不足。

但由于新能源场站生产区面积很大，监控点位较少，现场布置的一般都是球机，而且市面上没有针对新能源场站这种特殊场景的火焰烟雾检测和人员入侵检测算法，朝霞、晚霞、太阳能电池板的反光对于转动的球机而言，容易误判，难以达到目标效果。因此，本系统采用软硬件相结合的方式，增加监控点密度，重要部位改用热成像球机提高识别率。

3 结束语

本文针对典型风电光伏场站-集控中心两级监控，提出的基于火焰烟雾识别与人员入侵算法的监控系统设计，降低了值班人员工作量的同时，进一步提高了风电光伏场站安全可靠性管理水平，是进一步实现风电光伏电厂“少人无人值守”的重要基础。

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