1、無人值守變電站遠程視頻監控系統的研究與應用工業控制計算機2oo8年21卷第11期31無人值守變電站遠程視頻監控系統的研究與應用RemoteVideoMonitoringSysteminUnattendedSubstation郭麗紅吳海濤(南京工程學院通信工程學院,江蘇南京211167)摘要該遠程視頻監控系統采用c/s工作模式,客戶端與服務器端使用的網絡通信協議是針對系統結構,模塊功能分工而設計的,在此基礎上詳細描述了ft.統各部分的功能和通信協議的具體實現.最后根據系統設計中遇到的一些現實問題,給出了具體問題解決方案.關鍵詞:遠程視頻監控系統,C/S模式,通信協議AbstraotTheRemo

2、tevideomonitorandcontrolsystemisbasedonC/SModel.thecommunicationprotocolbetweeninclientandserverisdesignedaccordingtOthesystemSstructureandmodelfunction.Basedonabove,thendescribesthefunctionofsystemandtheapplicationofcommunicationprotocolindetail.Atlastprovidesthemeansthatcansolvetherealprob-lems.Ke

3、ywords:remotevideomonitorandcontrolsystem.C/Smodel,communicationprotocol在電力系統中,隨著無人值守變電站管理模式的全面推廣,原有的模式都在集中改造,這樣就提出了新的監控要求.本文根據某電力公司的系統需求,設計了服務器和客戶端(變電站與監控中心)間的網絡通信協議,并具體編程實現.在系統開發設計過程中,還碰到了若干實際問題,給出了具體的解決辦法.本遠程視頻監控系統最基本的目的是將變電站的各個監視點,如主變,斷路器,隔離刀閘等運行狀態的實時圖像,防火防盜等智能設備報警信息傳輸到監控中心,監控人員可通過實時圖像和運動信息對變電站的

4、運行情況進行綜合監控,分析.這樣可提高變電站運行和維護的安全性及可靠性,并可逐步實現電網的可視化監控和調度,使電網調控運行更為安全,可靠.1系統使用的通信協議通信協議(CommunicationProtoco1)是指遠程視頻監控系統內各臺位之間傳輸的完整數據通信協議格式.監控中心與變電站端之間傳輸的一個完整的協議報文由通信層報文頭和通信層報文內容組成,其中通信層報文內容只要由互聯協議報文頭,用戶數據內容和互聯協議結束字符三部分構成.為了提高通信的效率,通信層協議每次傳輸的最大長度定義為1460Byte.如果互聯協議部分的總長度超過1452Byte,就需要進行拆包處理,將互聯協議數據包拆成&am

5、p;lt;=1452Byte的數據塊,作為通信層協議的報文內容,分多次進行傳輸.互聯協議部分每次傳輸的最大長度定義為3121024個Byte.1)通信層報文頭格式,具體格式如圖1所示.氍0高l3l5報文頭(018778)報文長度(1452,報文序號I著續嘏文個數報文頭梭驗l互聯協議數據內窖校|盤圖1通信層報文頭格主I:報文頭占兩個字節,固定值為0x8778.請求應答標志:發送方等待接收方回應的標志,如果該標志置位,則接收方回應該報文時應該置位應答標志.應答標志:接收方收到帶有請求應答標志置位的包,回應該報文時,置位應答標志.報文序號:如果通訊層需要發送大于1452個Byte的數據時,必須拆包.

6、拆包后報文序號從1開始,拆包后所有的報文的包頭中應答標志和請求應答標志應該一致.如果需要發送的數據小于1452Be,則不需要拆包.報文序號為1.后續報文個數:總的報文數與報文序號的差.報文頭校驗:報文頭前六個字節累加和取反,報文頭前六個字節累加,最終的結果如果溢出(超過0xff),則丟棄溢出的部分,然后進行取反操作.數據內容校驗:數據的累加和取反.所有的互聯協議數據按字節加和,最終的結果如果溢出(超過0xff),則丟棄溢出的部分,然后進行取反操作.2)互聯協議報文頭格式,具體格式如圖2所示.3)用戶數據區.4)互聯協議結束字符:結束字符占兩個字節,固定值為0xd8d8.幀頭(OZcTc'

7、;/).幀長度(低l6位)帔長度(高l6位)幀校聵和保留l傈留2保留3報文類型fPK_?ype(低l6位)報文類型(PXTT'pe)iIii4位)蓍O圖2互聯協議報文頭格式2系統通信協議的具體實現對于服務器(這里指監控中心)和客戶端(這里指變電站),兩者主要是通過上述制定的網絡協議規范來實現通信的.2.1封包,解包報文的實現過程對于監控中心來說:由于其心有軟件操作界面,當在監控中心想查看或控制變電站端的設備時,首先按照協議規范,組裝成協議中的命令包,然后封包傳送.總之,監控中心的主要工作是保留控應答標毒位保留位無人值守變電站遠程視頻監控系統的研究與應用發送控制命令,并接收變電站端對該命

8、令的響應結果.對于變電站端來說:主要是接收監控中心發過來的協議包,進行解包操作,然后根據協議規范中的定義,定位是什么類型的操作,同時啟動相應的DVR(DiskVideoRecorder)端的設備,進行操作,同時把操作結果或確認信息按照協議規范組包,然后發送給客戶端.總之,服務器端的主要工作是接收客戶端發來的命令包,解析命令包,并對對應設備進行操作,同時把操作結果或狀態信息組包發送給客戶端.所以兩端都涉及到了封包和解包操作.封包程序主要完成:命令包(作為用戶數據內容)+互聯協議報文頭+通信層報文頭+結束字符=封好的數據包.解包程序主要完成:接收到的數據包一通信層報文頭一互聯協議報文頭一結束字符=

9、命令包.對于通訊層需要發送大于1452Byte的數據時,必須拆包.拆包后報文序號從1開始,拆包后所有的報文的包頭中應答標志和請求應答標志應該一致.具體核心代碼如下:其中人口參數/szBuf存放數據包的起始地址,szBufLen存放包的長度.voidTPPack(ucharszBuf,unsignedlongszBufLen)unsignedintn=0.k=0:unsignedlongFirPackSize=0,PackSize=0;u_charszBufPacket=NULL;szBufPacket=(uchar)malloc(1460sizeof(char);/開辟緩沖區if(szBufP

10、acket=NULL,return;n=(szBufLen)frPMAXLENGTH:/拆包發送的次數n,也是報文序號FirPackSize=(szBufLen)%TPMAXLENGTH;memcpy(szBufPacket,szBuf,FirPackSize);Packetnext=n;/n為報文序號packet(szBufPacket.paket_seq.&FirPackSize);send(ClientSocket【iSocket,(char)szBufPacket,FirPackSize,O)/對于小于1452B的包直接發送if(n.>0)for(k=0:

11、k<n:k+)/多次拆包發送paket_seq+;memcpy(szBufPacket,szBuf+FirPackSize-8+(1452k),1452);Packet_next一一:PackSize=1452;packet(szBufPacket,paket_seq.&PackSize);/大于1452B的包要拆包多次發送send(ClientSocket【iSocket,(char)szBufPacket,1460.0);/實發1460B=1452B+8B通信層報頭free(szBufPacket):paket_seq=1:return;2l2登錄,注銷報文的

12、實現過程具體登錄,注銷過程如圖3所示.登錄登出(注銷),重起,鎖定服務器客戶端圈3登錄,注銷報文的實現返回登錄用戶的允許權限和結果的描述3系統開發中遇到的現實問題及對應的解決辦法3.1系統內部IP地址不夠分配的問題由于該電力公司下屬的變電站很多,如果客戶端,服務器端和DVR都給配置系統內部靜態IP地址,那么必然會存在系統內部lP地址短缺問題,所以為了解決系統內部IP地址不夠分配的問題,我們采用了路由器的端IZl映射功能,為每個變電站端的路由器分配唯一的一個系統內部lP地址,這樣在經過其端13映射功能,把變電站內網中的靜態IP分配給服務器和DVR.3l2路由器發生瓶頸現象,網絡數據傳輸緩慢由于上

13、述問題解決的時候,使用了路由器的端13映射功能,這樣加重了路由器的負擔,使網絡數據傳輸緩慢,有時候還會出現丟包現象,引起了路由器瓶頸現象.因為經過路由器的包一方面是視頻流,一方面是命令包,所以這就對路由器的性能提出了更高的要求,為了客戶端能收到良好的視頻圖像,為了在傳輸過程中不出現丟包現象,最好的解決辦法是選擇穩定性和性能比較好的路由器.3.3監控點過多的問題目前的DVR最多能采集16路圖像信息,因此對于多于16路監控線路的變電站,就會出現監控點過多的問題.對于這類問題,可以用多于兩臺的DVR,拼湊成多于16路的情況,用軟件來實現多監控點的問題.具體解決辦法敘述如下:假設某變電站有18路監控點

14、需要監測,那么在該變電站配置兩臺DVR(例如一臺為16路監控點的DVR,另一臺為12路的DVR),當客戶端想查看第17路監控點時,通過軟件方法指向第二臺DVR的第一路,其他依此類推的解決.4視頻監控系統的實現客戶端軟件開發包主要由客戶端操作和設備端操作兩大部分組成.客戶端操作:主要包含圖像預覽,文件回放和下載,云臺控制,布防/撤防,語音對講,日志管理,解碼卡等功能.設備端操作:主要有遠程升級,遠程重啟/關閉,格式化硬盤,參數配置(系統配置,通道配置,串口配置,報警配置,用戶配置)等功能.此系統采用簡潔的滑道式操作界面,操作簡潔,方便,圖4是使用該軟件監測到的變電站現場信息.圖4監控中心界面5結束語電力遠程視頻監控系統采用客戶/服務器的體系結構,將監控中心和各個