轨道交通变电所智能化改造
汇
报
方
案
2019 年 1 月
目录
TOC \o "1-5" \h \z \o "Current Document" 、现场状况分析 3
\o "Current Document" 、智能化改造方案 3
\o "Current Document" 中心主站集控系统 4
\o "Current Document" 安全通信系统 4
\o "Current Document" 站端监控系统 6
\o "Current Document" 可视化展示 6
\o "Current Document" 人机交互功能 6
\o "Current Document" 、智能室内外环境监控系统 7
\o "Current Document" 室内外的视频监控系统 7
\o "Current Document" 室内的门禁管理系统 10
\o "Current Document" 室内的环境监控及控制系统 10
\o "Current Document" 智能机器人巡检系统 12
\o "Current Document" 、机器人外观结构： 12
\o "Current Document" 、机器人功能： 12
\o "Current Document" 、本地监控系统功能要求 14
\o "Current Document" 、电缆监测系统 16
\o "Current Document" 2.6.1 、电缆视频监测 16
\o "Current Document" 、电缆温度监测 16
本次轨道交通变电所智能化系统主要包括以下几个方面：
本次轨道交通变电所智能化系统主要包括以下几个方面： 1、变电所院内视频
、现场状况分析
变电所承担轨道交通的供电保证工作，但目前总体智能化水平不高，主要在以下几个 方面： 1、整个变电所安防措施未完备； 2、对出入变电所重要设施处未能进行管控； 3、日 常管理手段仅依靠人工巡检加手工记录的方式，管理手段落后； 4、室内环境缺乏监测，这 对室内的柜体及安装的保护、自动化、通信装置的运行环境是一个巨大的考验。不能满足 现代配网“精细化”运维的要求； 5、电缆重点部位缺乏监测装置，极易产生安全隐患。
现场图片展示：
A外围环境如图
2、室内情况
C电缆进出线处
根据对现场情况分析研究，结合实际要求，进行项目智能化改造整体规划，具体 方案表述如下：
、智能化改造方案
监控系统； 2、站所室内门禁、防盗系统及站所内环境监测系统； 3、站所内机器 人巡检系统； 4、进、出线电缆监测系统。
本次智能化系统是应用物联网、人工智能的图像识别等先进技术，来提高变电 所智能化水平， 减少巡检人员工作强度， 保证配电房运行维护的安全性和可靠性。
智能化系统可替代人工实现实时远程监控、远程例行巡查。在减少人工的同时， 将大大提升运维的内容和频率，改变传统的运维方式。支撑运检管控平台中故障 判断、辅助决策、风险管控、资源智能调配、生产指挥等高级应用功能的实现。
主要包括以下几大模块： 中心主站集控系统、安全通信系统、站端监控系统、室 内外环境监测系统、室内巡检机器人系统、电缆监测系统等。
中心主站集控系统
中心主站集控系统应支持多个智能配电房接入， 同时兼容配电房综保系统与智能 机器人系统进行信息交互， 兼容 Modbus、IEC101、IEC104 等常见电力通信规约。
远程集控系统应能够接入所有具备网络通信条件的配电站所智能巡检机器人系统， 各子系统实时上传设备状态、环境状态和巡检数据；能够对数据进行汇总、统计 和分析，管理人员可通过集控平台进入各配电站所智能巡检机器人系统，并可对 系统进行查看和管理。远程集控系统应能够以表格和图表的形式，展示站所目前 的信息数据和历史信息数据， 其中包括站所的异常情况， 设备及环境异常的分布， 设备异常类型的统计，环境异常类型的统计等。
安全通信系统
公网通信安全防互系统应符合《中国南方电网电力监控系统安全防护技术规范 Q/CSG1204009-201》5 要求，含现场加密终端、后台加密网关。
2.2.1 网关侧
2.2.1.1 配置要求：
a) 具备 4 个及以上 10/100/1000M 网络接口；
b) 具备两个及以上 RS232 接口，可切换为 RS485、RS422 四线串口；
可安装与标准机柜，也可用于便携；
具备加密认证模块；
通道接口：具备无线通讯模块，无线通信芯片支持全网通七模，支持移动 / 电信/ 联通/三个运营商 4G 网络制式，选用业界主流厂商工业级无线通信芯片。
面板应具有明显的电源、通讯、故障等指示灯，并有清晰的接线标识。
2.2.1.2 安全型要求：
a) 必须遵循 GM/T0022-2014《IPSec VPN 技术规范》，采用基于国密 SM1/2/3/4 算法的 IPSec VPN 实现主站与厂站双向认证和传输加密措施，要求能建立 IPSec
安全隧道正常实现可靠数据通信；
必须采用通过国家密码局审核硬加密芯片，采用代码可控的安全操作系统；
必须遵循 GM/T 0022-2014《IPSec VPN 技术规范》，支持 SM1/SM2/SM3/SM4 算法， 通过国家密码管理局组织的安全性检查和技术鉴定、具备《商用密码产品 型号证书》，《商用密码销售许可证》；
必须通过公安部计算机信息系统安全专用产品测试，获得VPN类二级及以上
检验报告，并提供报告复印件并加盖公章；必须获得公安部颁发的《计算机信息 系统安全专用产品销售许可证》 。
应通过有关部门组织的电磁兼容性检测，依照 GB/T 15153.1-1998 标准，通
过电磁兼容性 3 级检测并相应测试报告。
2.2.2 加密终端
2.2.2.1 配置要求：
配置不少于2个10M/100M以太网接口，内置无线路由模块连接无线网络；2 个及以上SIM卡槽，支持双卡双待
具备1个及以上RS232/COnsole接口，可切换为 RS485 RS422四线串口；
具备加密认证模块 ;
支持多模：2G 3G 4G TD-LTE (无线通信专网)及不同制式通信方式，采 用标准化 嵌入式 可插拔设计，电源取自配电自动化终端。
2.2.2.2 安全性要求：
必须遵循 GM/T 0022-2014《IPSec VPN 技术规范》，支持 SM1/SM2/SM3/SM4
算法， 通过国家密码管理局组织的安全性检查和技术鉴定 具备《商用密码产品 型号证书》
必须通过公安部计算机信息系统安全专用产品测试，获得VPN类二级及以上 检验报告，并提供报告复印件并加盖公章；必须获得公安部颁发的《计算机信息 系统安全专用产品销售许可证》 。
采用专用服务器硬件和代码可控的安全操作系统或无操作系统。
d) 应通过有关部门组织的电磁兼容性检测，依照 GB/T 15153.1-1998 标准，通 过电磁兼容性 4 级检测并相应测试报告。
站端监控系统
综合监控主机可以将变电所内的视频监控子系统、机器人控制子系统、机器人环 境监测子系统等内容整合成一个统一的数据平台，向中心主站传送各种信息、信 号，并接收、执行中心主站的各种指令，实现各种系统功能。
视频监控子系统、机器人控制子系统、机器人环境监测子系统等汇总到综合监 控主机集中展示；
通过监控主机可手动控制机器人巡检操作，并同时对空调、除湿机、轴流风机、
水泵等设备进行控制
本系统要求变电所内站端安装综合监控主机，并安装配套的管理软件模块。
可视化展示
可视化展示用于现场展示站房内部运行状态、运行环境及机器人运行情况(包 含机器人所采集数据的可视化展示) 。包括现场温湿度、六氟化硫、氧气、臭氧、 局放、噪声、水位以及现场实时视频的展示。
人机交互功能
通过现场综合监控主机对机器人进行操作，与机器人进行人机交互，对机器人 的三轴向运动进行控制。
通过界面对空调、 除湿机、轴流风机、水泵等设备的开关进行控制， 并对空调、 除湿机、轴流风机、水泵等设备的开关状态以可视化图形的方式进行展示。
站端软件界面展示
、智能室内外环境监控系统
室内外的视频监控系统
通过安装在大门出入口、设备室等其他位置的高清摄像机，在远端集控中心 或者调度中心将开关站、配电室周围环境的变化、设备的运行状态等状况尽收眼 底，如同身临其境。系统需要具备轮巡预案、画面翻页等画面切换方式，远程监 控实时视频情况，保障变电所环境安全和设备安全 。
多画面监控功能：系统支持 1/4/9/16 画面及全屏显示等多种画面显示方式， 可以实时监控开关站、配电室内多路视频，并且支持一机同屏同时监视；系统需 支持鼠标拖拽方式实现单个摄像机、单个监控区域、多个监控区域的视频在客户 端同屏实时显示；对于每路视频，系统提供实时优先和流畅优先两种视频浏览模 式，为用户呈现清晰、流畅的视频效果；
监控视图和维护试图两种业务模式： 树形菜单列表分为监控视图和维护视图 两种展现方式，监控视图展现方式为：全景— ＞居住区开关站、配电室— ＞一次设 备或重要区域— ＞所有关联的摄像机监控场景；维护视图展现方式为：全景— ＞居 住区开关站、配电室— ＞摄像机安装区域— ＞摄像机，在各视图上点击各功能键或 树形列表各节点名，若无相应响应则提示其原因；
摄像机在线状态显示：树形菜单中的摄像机名称前标注摄像机图标，并根据 图标可区分不同类型摄像机，并有在线与非在线的区分标识，可以在树形菜单上 区分摄像机是否在线；
多角度视频巡视：在居住区开关站、配电室平面布置图上，点击一次设备可 以同时监视一次设备的多个摄像机的多角度实时视频；
视频巡检功能： 系统具有在设定的间隔时间内对站内摄像机进行视频巡检功 能，参与巡检的对象可以任意设定，包括同一站端的不同摄像机、同一摄像机的 不同预置位等，可以灵活设置巡检间隔时间；
预置位设置：系统支持以关联的一次设备的上、下、前、后、左、右方位命
名摄像机预置位，未关联一次设备的摄像机按原 OSD命名要求，其预置位按监控 范围命名；
视频恢复功能：在查看其它功能模块后，用户切换回实时监控界面，系统自
动恢复显示实时视频；
画面翻页功能：对于用户有权查看的监控点，通过整体翻页功能，快速查看
整体情况。如：第一页播放第 1-16 路视频，通过翻页按钮，播放第二页（第 17-32 路）视频；
局部放大功能：系统具有画面局部放大功能，能够快速、清晰地查看特定区 域的细节画面信息，帮助使用者捕获瞬间重要的事件线索，如：开关柜仪表指示 灯等。
、远程控制管理
系统支持对摄像机PTZ控制、远程调整摄像机监控效果，管理变电所门禁系
统出入状态。
多种PTZ控制方式：支持摇杆、鼠标和 PC键盘等多种控制方式，可以根据 使用习惯选择；
争控管理功能：系统提供争控机制，对摄像头的控制权进行分配，以保证一 个摄像头在同一时间只有一个用户能控制；系统能够灵活配置时间优先、权限优 先等争控策略。权限优先的争控策略是指：根据预先设定的用户控制权限级别， 采用高级别优先抢占摄像机控制权限的方式来消除控制冲突；如果该摄像机正在 由拥有更高控制权限的用户控制，则低级别用户的控制申请会被拒绝；在不强制 中断业务的情况下，在客户端上，会对已经和正在申请控制某摄像机的用户提示 对该摄像机的争控结果；申请控制摄像机成功后，当闲置一段时间后，该控制权 限可自动释放。
三维定焦功能： 用户可在视频画面上利用鼠标拖拽监控视频的方式控制摄像 机的监控方位、视角，实现快速拉近、推远、定焦某个景物；
变焦：通过摄像机镜头拉远、拉近，能够扩大或者缩小监控范围，远程监控 近处或远处的目标；
对焦：通过调整摄像机镜头焦距大小，使现场的监控目标显示得更加清晰。
支持自动和手动对焦方式；
光圈调节：在现场不同光照条件下，通过调整摄像机光圈参数，改变光通量
大小，达到清晰的视频效果；支持自动和手动调整光圈方式；
自动清洗、风扇、加热：对于支持附属功能（如自动清洗、风扇、加热等） 的摄像机，系统能够执行相应的附属操作（如自动清洗、风扇开 /关、加热开 /关 等），以便更好地对摄像机进行维护管理，延长使用寿命。
、录像存储和回放
具有专业的存储设备，能够满足一个月的自动循环录像存储要求，系统以秒 为单位进行视频多方式存储。同时，系统支持定时存储、手动存储、告警联动存 储等多种触发手段。
手动存储：可根据需要，随时对实时浏览的视频进行手动录像，以便更有效 地保存重要的线索和证据
定时存储：可根据需要，选择存储某些特定时间段的媒体信息，这样能有效 节省存储空间
告警联动存储： 通过外接告警或者移动侦测等系统内部告警， 触发存储动作， 保存告警现场的媒体信息。支持告警前 5?180s预录，预录时间可设置，以便尽 量保存完整的告警活动过程，便于日后分析。并且告警联动存储方式能够有效节 省存储空间。
条件组合存储：通过定时和告警联动存储组合，设定合适的存储策略，能够 更方便使用，同时更有效地节省存储空间
录像查询：系统可以按照设备、监控位置、日期 / 时间、告警信息等进行多 条件组合查询。支持对前端和中心存储的录像文件进行模糊查询。查询到指定的 录像后，可进行录像回放、导出等后续操作
录像回放：安装了指定的音视频解码库后，既可使用通用的媒体播放软件， 如 Media Player ，也可以使用系统专用的视频播放软件播放。
可以选择在线播放， 也可以选择下载到本地后进行回放。同时支持以告警信息为索引进行回放。在录 像回放的过程中，可以进行正常播放、快放、慢放、逐帧进、逐帧退、拖曳、暂 停、后退、图像抓拍等操作。支持多路录像同步回放，监控界面同一页最多可以 支持 16 路录像同时回放。支持同时查看多个不同摄像机的录像，可按时间段同步 回放录像，可将录像回放到电视墙。
室内的门禁管理系统
通过专业的智能门禁系统实现门禁管理功能。
系统能够管理变电所内的门禁 数据读取、开关控制、权限调整等功能。门禁系统接受主站系统的门禁权限配置 信息，采用以太网方式将配置信息下发给门禁控制器，并实现对门禁的状态监视 和控制。对于具有独立门禁系统的变电所，站端系统能够与站内门禁系统实现互 联互通。
门禁系统支持刷卡开门、密码开门、卡和密码开门、多卡开门、远程控制开门 等多种开门方式；
系统具备信息记录功能，能记录门禁开启时间及开启人的卡号、姓名、单位等 信息，所有的记录信息都能远程读取；
系统能按时间、地点进行多种组合的权限设置，具备非法闯入报警、非法卡刷 卡报警等多种报警功能；
系统可实时的反映当前门所处的状态，能够在中心对门进行有效的操作，能够 实时监控持卡人员的出入情况，门禁系统能够对操作的结果和告警信息实时给出 提示；
系统可查询人员出入的记录、值班人员操作的记录、门磁告警记录、门位状 态及变化原因记录、管理系统本身的登退录记录、部门人员信息、持卡人员在控 制器上的权限信息，同时能够输出打印或保存到文件；
系统具备安全、休眠、常开、常闭等多种工作状态；
系统具有多路输入、输出接口及 RS232/RS485/RJ45通信接口，能和消防系统
联动，在消防告警时将所有门打开；
系统具备保存 30000张不连续用户卡和 15000条脱机事件记录信息的存储能 力。
室内的环境监控及控制系统
、智能环境监测部分
硬件部分 温、湿度传感器、SF6传感器、02传感器、烟雾传感器、明火传感器、水浸传感 器等多种环境传感器。
传感器参数
温湿度采集模块：
采用瑞士 Sensirion 原装进口传感器，传感器测量范围宽、测量精度高、温度测
量范围-45 C?125C, 土 0.3 °C、湿度测量范围 0%- 100% ± 3%
六氟化硫、氧气采集模块：
对六氟化硫的检测应用超声检测技术,氧气检测单元采用英国进口传感器,测量 精度高，性能稳定；六氟化硫气体浓度测量范围： 0?3000卩V/V(ppm)，灵敏度为
50卩V/V(ppm);氧气浓度测量范围：0?25% ± 1%.
烟雾传感器：
采用红外光电传感器，微处理器控制，检测面积达到 30 平方米，检测浓度达到 300-10000ppm。
明火传感器： 采用探测紫外线的方式，可以探测到火焰中的紫外线。探测区域长达 15米。
水位传感器：
采用进口扩散硅传感器，精度达到0.1%FS全304不锈钢本体，能适应不同环境， 聚氨酯涂层导线，有效防水耐磨损。
内容介绍 对开闭所内部的环境信息进行实时采集、储存、整理、上传等工作。
智能联动控制系统
硬件部分 声光报警器、空调、除湿机、轴流风机、水泵等设备。
内容介绍
通过站端主机对开闭所内的各种环境数值的报警阈值进行设置， 阈值分为三个
不同的数值(联动下限、联动上限、告警下限)当开闭所内的环境数值发生变化 并达到我们所设置的联动上限时，站端主机会相应的打开声光报警器、空调、除 湿机、轴流风机、水泵等设备。站端主机同时会记录联动控制信息。当开闭所内 的环境数值回到所设置的联动下限时， 站端主机会相应的关闭声光报警器、 空调、 除湿机、轴流风机、水泵等设备。若环境数值在我们联动相应的设备后数值仍未 改善并达到我们所设置的报警阈值时， 站端主机会向后台主站软件发送报警信息。
在空调、除湿机、轴流风机、水泵等设备加装电流互感装置，通过检测电流确认 现场空调、除湿机、轴流风机、水泵等设备的开启状态。
智能机器人巡检系统
2.5.1 、机器人外观结构：
机器人表面应有保护涂层或防腐设计，外表应光洁、均匀，不应有伤痕、毛刺等缺陷， 标识清晰。机器人本体外壳和电器部件的外壳均不带电。机器人布置的电气线路应排列整齐、 固定牢靠、走向合理，便于安装、维护，并用醒目的颜色和标志加以区分；机器人本体重量应 小于 10kg；机器人尺寸不大于 700*400*280；
、机器人功能：
、基本检测功能
机器人应搭载可见光、红外、局放，满足表计识别、红外测温及报警、局放检测、报表生 成等功能。
可见光检测
可见光检测应具备如下功能： 机器人应配备可见光摄像机， 能对指示灯、 开关分合状态及 仪表指示等进行采集并将视频实时上传至本地监控系统。上传视频分辨率至少达到高清规范 （ 1080P）， 且分辨率可手动调整。支持视频的播放、停止、重启、抓图、全屏显示等功能。
最小光学变焦数 30 倍，可清晰识别表计刻度。具备遥控手动或自动对焦功能。
红外检测
红外检测应具备如下功能： 机器人应配备在线式红外热成像仪， 能对室内的电力设备的温 度进行采集， 并能将红外视频及温度数据实时传输至本地监控系统。
红外检测设备成像分辨率 不低于384X 288,测温精度不低于土 2C。红外热成像仪测温范围-20C?300C。热图数据应 能在本地监控后台及远程集控后台存储。
红外影像应能实时显示影像中温度最高点位置及温度 值。
局放检测
局放检测应具备如下功能： 采用地电波 +超声波检测方式； 局放检测结构最大伸缩长度不低 于 15cm。
防碰撞
机器人应具有前进、后退、下降三个方向的障碍物检测功能,在行走过程中如遇到障碍物 可及时停止,障碍物移除后能恢复行走。无线急停遥控距离,支持无线遥控急停,遥控距离不 小于 10m。
供电方式
机器人供电方式应稳定、 可靠，应采用滑触线供电或轨道取电方式供电， 滑触线或者轨道 取电异常时，机器人本体具备应急电池供电， 可无缝切换，不用重启机器。电池宜采用锂电池， 电压应满足安全电压要求，不应超过 24V 。
状态指示
机器人应具有状态指示功能，在作业时能提供状态信号。
升降功能
机器人升降高度不小于 1.4m ，升降定位精度不大于 2mm。
、本地监控系统功能要求
支持例行巡检、全站巡检、定点巡检、定制巡检。支持一键返航。不论智能巡检机器人处 于何种巡检状态， 只要操作人员通过本地监控站或遥控手柄上的特定功能键 （按钮） 启动一键 返航功能，智能巡检机器人应中止当前任务， 按预先设定的策略返回。
人机交互
机器人上应配有触摸屏，显示工控机人机交互界面；工作人员应能通过人机交互界面， 完成状态查看、任务下发、手动操作、数据管理和查看等机器人控制、管理操作。
信息交互机器人应能与本地监控后台进行双向信息交互， 本地监控后台应能与远方集控后台进 行双向信息交互，信息交互内容包括检测数据和机器人本体状态数据。
应提供遥控和自动控制两种控制方式， 并能在两种控制模式间任意切换， 切换应不影响导 航功能。
遥控巡检模式由操作人员手动遥控机器人， 完成巡视工作。
机器人应能正确接收远方 集控后台的控制指令，实现水平、垂直升降、旋转和设备检测等功能，并正确反馈状态信息。
正确检测机器人本体的各类预警和告警信息，并可靠上报。
机器人后台显示
系统应提供采集、存储巡检机器人传输的实时可见光和红外视频的功 能，并支持视频的播放、 停止、抓图、录像、全屏显示等功能。
应能显示、 存储机器人相关信息，包括机器人驱动模块、机器人电源模块和机器人所 处环境信息等。数据采集及处理本地监控系统应能实时、可靠地接收配电 站房室内巡检机器人采集的图像、语音、数据等信息并进行处理。
缺陷自动分析、
自动测温和分析能自动在包含该设备的红外图像上标注出目标设备 的区域，并自动对其温度进行分析、具备人工框选测温区域功能、能分析 红外测温缺陷。仪表自动读取：能对采集到的仪表设备图像进行分析，自 动识别出仪表的读数，进行自动判别和异常、报警。开关状态识别，能对 采集到的空开、压板、转换开关等设备图像进行分析，自动识别出空开、 压板、转换开关等的分合等状态。
查询展示
事项及查询：提供实时事项显示和历史事项查询功能， 事项应根据报警级别、 事项来源等分类显示、 巡检数据及查询、能存储采集到的可见光图像、 红外图像、 设备位置状态、SF6气压、局放数据等信息存储在巡检数据库中。具备查询功能， 并对查询到的数据按照巡检时间、巡检任务、设备类型、设备名称、最高温度等 进行过滤，支持将查询到的数据生成报表进行打印输出。
能根据查询的设备温度、 表计读数等数据生成曲线， 支持图表设置， 曲线图 放缩、打印、保存到数据库、生成报表等功能。报表及查询，能自动生成设备缺 陷报表、巡检任务报表、 设备曲线报表。
能查询生成的报表， 具有过滤查询结果， 支持打印、保存到数据库等功能。报表可按照设备名称展示所有相关巡检信息。
2.6 、电缆监测系统
2.6.1 、电缆视频监测
根据现场考察，在进出线电缆位置加装视频监控系统，通过统一监控，可以对电 缆进行全方位的巡检。
、电缆温度监测
根据现场的电缆情况、对于电缆接头处的温度进行监测，应采用无源无线温度采 集系统，由温度传感器、数据采集器、通讯管理机组成。无源温度传感器应采用声表 面波原理，无线传输，完成对进线线缆接头等设备的温度实时监测
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