專利名稱：用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，特別是海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
在風力發(fā)電快速發(fā)展的同時，風電機組的安全保護技術已成為各大風機廠家和業(yè)主面臨的難題之一。當前我國風電行業(yè)發(fā)展迅猛，但卻存在技術和經驗不足的問題，且沒有關于風電機組安全的相應國標，加之風機本身的特殊結構以及運行的地理環(huán)境等原因，導致風機的安全保護工作難以開展，這就有導致風機事故發(fā)生可能，進一步帶來嚴重的經濟損失，甚至導致整臺風機被毀或造成重大人員傷亡事故。而視頻監(jiān)控手段作為安全技術防范體系中的一個重要組成部分，是一種可靠、緊急的技術手段，也是應對緊急事故和災難的有效部分。作為一個先進的離岸型風電廠智能化調度綜合系統(tǒng)，它是不可或缺的一部分。因·何裝也成為風機制造商和運營商非常關心而且亟待解決的問題。由于海上風電機組的維護和監(jiān)測控制要求非常高，特別是復雜的海上工況對風電機組的監(jiān)測控制技術提出了更高的要求，為了達到更好的監(jiān)視效果，確保海上風電機組安全可靠地運行，需要研究和設計一套實用的智能化遠程安防監(jiān)測系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的缺陷與不足，提供用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在單臺風機上裝5臺攝像機，在主控室對整個海上風電項目實現(xiàn)視頻實時監(jiān)控控制，提高海上風電機組的安全保護和監(jiān)測水平。本發(fā)明采用以下技術方案來實現(xiàn)上述目的用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，包括若干組攝像機、若干臺接入層交換機和主控室；若干臺接入層交換機分別安裝在若干臺風機上，若干組攝像機分別安裝在若干臺風機上；攝像機與接入層交換機連接，接入層交換機通過風機內部局域網與風電場以太網連接，再通過主控室內部局域網連接至主控室；主控室包括核心交換機，以及分別與核心交換機連接的存儲器、服務器和顯示器。所述攝像機通過UTP雙絞線與接入層交換機連接。所述服務器包括流媒體服務器、管理服務器和解碼服務器。所述顯示器為電視墻。每組攝像機共有5臺攝像機，5臺攝像機在風機上的安裝位置分別如下風機塔架入口處、機艙內、塔架內紐纜處、塔基內以及機艙頂部。所述接入層交換機安裝在風機的塔基內。所述攝像機鏡頭還裝有LED白光燈。本發(fā)明攝像機的布置確保能觀察到所在區(qū)域所有設備的狀況。同時加裝LED白光燈，達到彩色圖像的效果。并在設備布置區(qū)域裝設有視頻輸出接口(配置與主控室連接的光纖通道)，以便今后通過手持攝像機將現(xiàn)場的局部設備圖像信息傳送到后方。同時在攝像機區(qū)域分別裝設手持攝像機的音頻、視頻輸出接口和輸出光纜，確保手持攝像機信號能通過此接口傳回后端的主控室，使用專業(yè)的手持攝像機可自帶音響和話筒效果，可使得機組技術人員可在中央控制室內與現(xiàn)場的維護人員進行實時溝通。機組外部攝像機、安裝箱等都經過防鹽霧、防潮、防霉處理而且防護等級至少在IP66。攝像機通過超五類雙絞線與放在塔基的網絡交換機連接，經光電轉換器通過光纜將信號傳輸?shù)斤L機中央監(jiān)控室，同時風機傳過來的視頻信號保存到磁盤陣列中，達到遠程監(jiān)控管理和安全監(jiān)護的目的。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)點及有益效果如下I)采用全數(shù)字網絡化設計，前端監(jiān)視設備均為高清或標清網絡攝像機；2)采用先進超低損耗的光纜傳輸方式，所有現(xiàn)場情形實時穩(wěn)定傳輸；3)采用集中式存儲的方式，錄像資料同步保存在監(jiān)控中心存儲器中；4)采用24小時實時錄像方式,在線監(jiān)視并可錄像資料保存長達30天時間；5)在單臺機組的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，通過網絡在主控室實現(xiàn)對整個海上風電項目實現(xiàn)視頻實時監(jiān)控控制，提高海上風電機組的安全保護和監(jiān)測水平。6)實現(xiàn)了對整個海上風電項目的遠程視頻監(jiān)控控制，進一步確保海上風電機組的安全和可靠性，提高了機組的安全預警和控制能力，能夠讓管理人員及時了解風機運行情況，也可配合消防系統(tǒng)實現(xiàn)更好的火災保護，同時在風機需要維護情況下通過視頻回放等對風機做出預先判斷，以便做出更好的維修方案。


圖I為本發(fā)明的拓撲結構圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例如圖I所示，本發(fā)明用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)包括若干組攝像機、若干臺接入層交換機和主控室；若干臺接入層交換機分別安裝在若干臺風機上，即每臺風機上設有一臺接入層交換機；若干組攝像機分別安裝在若干臺風機上，即每臺風機上設有一組攝像機，攝像機通過UTP雙絞線與接入層交換機連接。接入層交換機通過風機內部局域網與風電場以太網連接，再通過主控室內部局域網連接至主控室。主控室包括核心交換機，以及分別與核心交換機連接的IPSAN存儲器、流媒體服務器、管理服務器、解碼服務器和顯示器，其中顯示器為電視墻。每組攝像機共有5臺攝像機,即單臺風機共裝5臺攝像機在每臺風機塔架入口處裝設一臺百萬高清網絡攝像機，攝像機帶云臺且具有變焦功能，用于監(jiān)視風機外部以及人員進出風機的實時情況；在機艙內裝設一臺百萬高清網絡攝像機，攝像機帶云臺且具有變焦功能，用于從遠方通過攝像機監(jiān)視機艙內包括電氣柜、液壓站等設備的運行狀況；在塔架內紐纜處裝設一臺百萬高清網絡攝像機，攝像機帶云臺且具有變焦功能，用于監(jiān)視紐纜的、實時情況。在塔基內裝設一臺標清網絡攝像機，攝像機帶云臺且具有變焦功能，用于監(jiān)視塔基柜和變壓器等的狀態(tài)，并配合消防系統(tǒng)對其進行保護；在機艙頂部裝設一臺標清攝像機，攝像機帶云臺且具有變焦功能，在遠方變焦情況下可用于監(jiān)視風機的葉片的運行情況。系統(tǒng)前端采集主要圖像攝入設備是指攝像機。攝像機作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像采集設備，它所獲取的圖像質量的好壞，將會直接影響到編碼圖像的質量，進而影響到最終在監(jiān)控中心呈現(xiàn)的圖像質量。與傳統(tǒng)的模擬攝像加視頻編碼器的采集方式比較，當前網絡攝像機的應用更加具有優(yōu)勢數(shù)據(jù)源是全數(shù)字處理信號，無模擬傳輸過程，抗干擾能力強，清晰度更高，僅需一條網線即可布線，安裝方便。本發(fā)明中，由于海上風機分布范圍廣，根據(jù)風電機組及主控室的特殊位置，網絡采用三層架構的模式接入層、匯聚層和核心層，接入層設有與監(jiān)控中心交換機連接的接入層交換機。在接入層采用100M網絡完成前段視頻的接入，而匯聚層和核心層則均采用1000M網絡，由它們實現(xiàn)所有前段視頻的匯聚、存儲和管理。每臺攝像機24小時實時錄像、存儲一天的容量計算公式為 容量(GB)=路數(shù)X 碼流(Mbps) X3600 秒 X24 小時 +8 + 1024在本實施例中，標清網絡攝像機的碼流約2Mbps，高清網絡攝像機的碼流約4Mbps，對于單臺攝像機存儲容量計算公式為單路標清存儲容量=1路X 2MbpsX 3600秒X 24小時+8 + 1024 ^ 2IGB
單路高清存儲容量=1路X4MbpsX 3600秒X 24小時+8 + 1024 ^ 42GB本發(fā)明中以單臺風機計算，共有標清網絡攝像機2臺，高清網絡攝像機3臺，假設風電場共有10臺風力發(fā)電機組，則采用的網絡存儲服務器每臺最多可以存儲64路高清視頻圖像數(shù)據(jù)，按照平均每臺負責存儲50路、存儲30天計算所需存儲總量為標清存儲容量(TB)=路數(shù)X單路存儲容量X天數(shù)+1024=20 路 X21GX30 + 1024^ 12. 3 (TB)^ 13 (TB)高清存儲容量(TB)=路數(shù)X單路存儲容量X天數(shù)+1024=30 路 X 42G X 30 +1024^ 36. 9 (TB)^ 37 (TB)綜上所述，根據(jù)系統(tǒng)的需要而配置存儲服務器I臺，共需要50TB存儲容量，則存儲容量為25塊2TB硬盤，另外，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及系統(tǒng)冗余的考慮，存儲服務器配置27塊硬盤，則共計54TB硬盤容量。由于監(jiān)控系統(tǒng)組網結構日漸復雜，在整個系統(tǒng)的主控室，對從前端采集來的視頻數(shù)據(jù)需要通過軟件平臺進行統(tǒng)一管理處理。平臺的物理載體是管理服務器、流媒體服務器、解碼服務器、客戶端軟件等。為保證風場對所有風機內的視頻實現(xiàn)本地對30天以內的任何時候錄像的查詢、回放，同時保證重要錄像文件可以存儲更長時間，所以在本發(fā)明中，主控室通過先進的IPSAN存儲器進行統(tǒng)一存儲。在主控室布置I臺流媒體服務器，用于對前端視頻圖像進行轉發(fā)，同時給分控端、解碼器提供視頻，減小了網絡訪問的壓力。并通過解碼服務器的統(tǒng)一管理，用解碼器以硬解碼方式從前端獲取的視頻碼流解碼輸出至顯示器，所以主控室布置I臺解碼器以及顯示器(用于調看所監(jiān)視風機，也可以采用可上墻的方式)。機艙頂部通過管夾在機艙尾部的測風桅桿上安裝固定一云臺支架，云臺上安裝一高速球攝像機，攝像機鏡頭補裝LED白光燈，攝像機安裝以變焦情況下可以看到整只葉片為準。機艙彎頭通過管夾安裝固定一云臺支架，云臺上安裝一高速球攝像機，攝像機鏡頭補裝LED白光燈，并安裝拾音器，攝像機安裝視角以機艙內部無死角為準。偏航扭纜層通過管夾安裝固定一云臺支架，云臺上安裝一高速球攝像機，攝像機鏡頭補裝LED白光燈，并安裝拾音器，攝像機安裝以能監(jiān)視風機紐纜電纜設備為基準。
塔基塔基變、塔基柜層通過管夾安裝固定一云臺支架，云臺上安裝一高速球攝像機，攝像機鏡頭補裝LED白光燈，并安裝拾音器，用于監(jiān)視塔基變、變頻柜等。攝像機安裝以能全景監(jiān)視塔基柜外部情況為準，以此配合消防系統(tǒng)對塔基柜進行保護。風機入口 在每臺風機塔架入口處通過管夾安裝固定一云臺支架，云臺上安裝IP67防護等級的紅外高速球攝像機(可在門口安裝紅外線對射門禁裝置)。攝像機鏡頭補裝LED白光燈，并安裝拾音器，安裝位置需滿足360度無死角采集視頻信息，用于監(jiān)視風機門口人員進出情況以及風機外部情況。另為該攝像機加裝防雷擊裝置，通過線路中加裝防雷器結合攝像機本身具備的防雷器并接地共同保護攝像機裝置的安全。塔基安裝一臺百兆網絡交換機作為接入交換機，每臺攝像機到接入交換機之間使用一條信號線(超五類屏蔽雙絞線)必須經由塔架內部專門的走線槽鋪設。因為攝像機采用網絡攝像機，所以該信號線具有音視頻信號傳輸、電源供給、攝像機控制的功能，實現(xiàn)一線多用的功能。使用專用光纜網絡完成該交換機到匯聚層交換機以及匯聚層到核心層交換機之間視頻信號的傳輸。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括若干組攝像機、若干臺接入層交換機和主控室；若干臺接入層交換機分別安裝在若干臺風機上，若干組攝像機分別安裝在若干臺風機上；攝像機與接入層交換機連接，接入層交換機通過風機內部局域網與風電場以太網連接，再通過主控室內部局域網連接至主控室；主控室包括核心交換機，以及分別與核心交換機連接的存儲器、服務器和顯示器。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機通過UTP雙絞線與接入層交換機連接。
3.根據(jù)權利要求I所述的用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述服務器包括流媒體服務器、管理服務器和解碼服務器。
4.根據(jù)權利要求I所述的用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示器為電視墻。
5.根據(jù)權利要求I所述的用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，每組攝像機共有5臺攝像機，5臺攝像機在風機上的安裝位置分別如下風機塔架入 口處、機艙內、塔架內紐纜處、塔基內以及機艙頂部。
6.根據(jù)權利要求I所述的用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述接入層交換機安裝在風機的塔基內。
7.根據(jù)權利要求I所述的用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機鏡頭還裝有LED白光燈。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于海上風力發(fā)電機組的智能化遠程安防監(jiān)控系統(tǒng)，包括若干組攝像機、若干臺接入層交換機和主控室；若干臺接入層交換機分別安裝在若干臺風機上，若干組攝像機分別安裝在若干臺風機上；攝像機與接入層交換機連接，接入層交換機通過風機內部局域網與風電場以太網連接，再通過主控室內部局域網連接至主控室；主控室包括核心交換機，以及分別與核心交換機連接的存儲器、服務器和顯示器。該系統(tǒng)在單臺風機上裝5臺攝像機，在主控室對整個海上風電項目實現(xiàn)視頻實時監(jiān)控控制，提高海上風電機組的安全保護和監(jiān)測水平。
文檔編號H04N7/18GK102722147SQ201210164598
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2012年5月24日
發(fā)明者王寶華, 詹耀 申請人:廣東明陽風電產業(yè)集團有限公司