電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由模擬到數(shù)字、由錄像人工檢查到狀態(tài)智能分析、由實(shí)地操作到遠(yuǎn)程遙控的過(guò)程^[1]。目前電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，設(shè)備的種類和數(shù)量不斷增多，故障率居高不下，不僅影響正常的電力調(diào)度工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)受到難以彌補(bǔ)的損失。因此一旦視頻監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障，需要快速及時(shí)地實(shí)現(xiàn)故障定位并派遣維修人員到現(xiàn)場(chǎng)。

        電力監(jiān)控設(shè)備分散在各變電站站端系統(tǒng)中，地理位置差別較大，如果都派人值守，會(huì)浪費(fèi)大量的人力和物力^[2]，與“建設(shè)無(wú)人值守變電站”的目標(biāo)相沖突。本文設(shè)計(jì)了基于云的電力視頻故障管理系統(tǒng)，整合了云平臺(tái)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制方法^[3-4]。利用該系統(tǒng)，電力管理人員能夠?qū)崟r(shí)查看各個(gè)監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障地理位置信息和故障原因。維修人員在已知故障類型和地點(diǎn)的情況下，能夠做到有的放矢，加快維修速度，提高維修質(zhì)量，保證設(shè)備的利用率和可靠性。

1 故障管理與電力視頻云平臺(tái)研究

        故障管理的目的是對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、診斷、報(bào)告和記錄，其核心技術(shù)是對(duì)故障信息智能檢測(cè)、分類管理和歷史維修記錄分析^[5-6]。根據(jù)故障發(fā)生的原因和常見(jiàn)的類型進(jìn)行數(shù)據(jù)特征分析,系統(tǒng)功能如圖1所示。

        將故障管理分為如下幾個(gè)步驟：(1)故障檢測(cè)，查找異常狀態(tài)；(2)對(duì)異常視頻信息智能分析分類；(3)故障報(bào)警，提示派遣維修人員；(4)記錄處理過(guò)程和結(jié)果。結(jié)合目前電力視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)的建設(shè)情況，可以將故障管理系統(tǒng)作為一種云服務(wù),從而充分利用已有硬件資源，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。電力視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)的主要思路是利用基礎(chǔ)硬件資源獲得虛擬化的資源池，由主服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一的資源分配和調(diào)度管理，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        基于云的電力視頻故障管理系統(tǒng)屬于VSaaS(監(jiān)控軟件即服務(wù))，同時(shí)利用IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))和PaaS(平臺(tái)即服務(wù))實(shí)現(xiàn)對(duì)底層資源的訪問(wèn)、信息采集、分析處理和云存儲(chǔ)。將大運(yùn)算量的視頻故障智能分析融入云計(jì)算方法能夠最大化資源利用率。管理員使用Web接口方式就能獲得實(shí)時(shí)、統(tǒng)一的故障信息，并且維修人員的操作記錄和處理結(jié)果將有據(jù)可查。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 邏輯和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)在邏輯上分為三層：信息接口層、業(yè)務(wù)處理層和管理層。其中信息接口層主要負(fù)責(zé)與外部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控設(shè)備的直接控制、視頻數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和壓縮、通信傳輸?shù)裙δ埽粯I(yè)務(wù)處理層主要進(jìn)行任務(wù)分配和數(shù)據(jù)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)視頻信息分析、故障分類、維修幫助、歷史記錄等功能；管理層用于高級(jí)用戶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理和權(quán)限分配。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。

        視頻數(shù)據(jù)首先在云平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后經(jīng)由各級(jí)路由器或HUB傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。系統(tǒng)采用H.264壓縮技術(shù)和TCP通信協(xié)議，管理器通過(guò)光端機(jī)或者微波設(shè)備對(duì)網(wǎng)管代理發(fā)出指令，網(wǎng)管代理返回結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理功能^[7]。

2.2 硬件結(jié)構(gòu)

        由于系統(tǒng)是基于云平臺(tái)建設(shè)，因此硬件方面主要利用云平臺(tái)已有資源，增置施工人員的專用客戶端，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        高級(jí)和中級(jí)用戶僅需配置可連接互聯(lián)網(wǎng)的普通計(jì)算機(jī)，安裝相關(guān)軟件，即可實(shí)現(xiàn)視頻故障管理。根據(jù)派單施工人員所需的功能對(duì)專用客戶端進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)軟硬件配合完成故障施工記錄和實(shí)時(shí)通信功能。

3 系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)

        故障管理系統(tǒng)的目的是對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行日常的維護(hù)和管理工作，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)人性化、操作性強(qiáng)、可定制的高度靈活界面；(2)遠(yuǎn)程監(jiān)控視頻調(diào)用，系統(tǒng)閑置時(shí)自動(dòng)巡檢；(3)自動(dòng)報(bào)告設(shè)備的故障信息，更新至云服務(wù)器；(4)用戶權(quán)限管理；(5)環(huán)境兼容性和功能可擴(kuò)展，能在不同的硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)上正常使用，并允許用戶自行編寫(xiě)功能擴(kuò)展程序；(6)安全性，通過(guò)非對(duì)稱式加密算法和多重密碼認(rèn)證保證管理權(quán)限，拒絕未授權(quán)用戶的訪問(wèn)申請(qǐng)，保障系統(tǒng)安全^[8-9]。

        根據(jù)以上特點(diǎn)，將故障管理系統(tǒng)軟件分為三部分:(1)客戶端。其功能主要是根據(jù)授權(quán)用戶的權(quán)限級(jí)別,載入與之對(duì)應(yīng)的配置信息和功能，Web采用ActiveX控件。(2)服務(wù)端。為客戶端提供視頻調(diào)用、故障報(bào)警和數(shù)據(jù)記錄服務(wù)，還能夠監(jiān)測(cè)客戶端的用戶名、使用權(quán)限、IP地址、連接通道和狀態(tài)信息。(3)管理端。高層管理終端能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，包括用戶信息更改、報(bào)警設(shè)置、視頻監(jiān)控設(shè)備增刪等功能。

        由于系統(tǒng)軟件功能龐大，以下面視頻故障監(jiān)測(cè)處理為例進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

3.1 故障處理流程

        視頻故障監(jiān)測(cè)處理的流程如圖5所示。

        當(dāng)系統(tǒng)巡檢發(fā)現(xiàn)視頻故障時(shí)，立刻向管理員報(bào)警，同時(shí)提取當(dāng)前視頻數(shù)據(jù)和歷史記錄進(jìn)行分析，對(duì)視頻故障分類(包括圖像丟失、圖像失真、云臺(tái)損壞不可靠和鏡頭抖動(dòng)等)并記錄；管理人員發(fā)現(xiàn)警報(bào)后在系統(tǒng)中錄入故障申報(bào)單，選擇維修施工單位；系統(tǒng)將故障單轉(zhuǎn)發(fā)給具備維修能力的最近施工單位；監(jiān)控施工進(jìn)度，為維修人員提供幫助；完工后由施工人員填寫(xiě)故障原因和處理結(jié)果，系統(tǒng)將該次故障處理信息保存至云服務(wù)器，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

        視頻故障監(jiān)測(cè)處理過(guò)程首先需要調(diào)用設(shè)備視頻信息數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析，得到處理方案和結(jié)果，并記錄維修過(guò)程信息。代碼部分包括初始化監(jiān)控設(shè)備、調(diào)用視頻數(shù)據(jù)、分析處理和跟蹤維修進(jìn)度等幾個(gè)方面(詳細(xì)代碼略)。工作過(guò)程：首先對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化，使之能夠與服務(wù)器通信；然后進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的獲取，對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，正常則返回巡檢程序，如有異常則判斷為故障并報(bào)警；實(shí)時(shí)跟蹤維修進(jìn)度；維修完成后記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并上傳至云服務(wù)器。

        電力視頻故障管理系統(tǒng)是基于電力視頻監(jiān)控云平臺(tái)架構(gòu)的服務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程管理、設(shè)備監(jiān)控、故障報(bào)警維修和資源共享，提高了故障維修的實(shí)時(shí)性和目的性，滿足大規(guī)模數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)需求，解決了電力視頻監(jiān)控的可靠性問(wèn)題。未來(lái)還可以在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控視頻的智能化、集中化管理[^10]。

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