铁路变配电所安全监控屏的制作方法

1.本实用新型属于电力电气设备技术领域，具体涉及一种铁路变配电所安全监控屏。


背景技术：

2.现有铁路变配电室内安装有视频监控摄像机，用于远程查看和记录现场状况，但只能看到变配电室内大致的状况，无法清晰地分辨现场设备局部细节状况，并且存在监控盲区；变配电室内安装有高压综保装置、电力远动rtu、局部放电监测等监控设备，通过组网在后台网管平台上集中监控，但发生报警时现场状况看不到，需要人工去现场确认报警信息；没有对所有进出变配电室的线缆进行防雷保护；部分变配电室内安装有烟感装置、温湿度探测器、水浸探测器、接地检测装置等，但没有实现与现场其它系统联动，没有组建统一的监控平台，各监控系统的信息相对孤立。以上问题反馈出当前铁路变配电所的各监控系统还存在不足和安全隐患，不利于变配电所的智能化建设。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种铁路变配电所安全监控屏，通过集成安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、显示器和kvm切换器配合查看各配电柜、二次监测柜的局部细节状况，能够判断现场实际状况，克服铁路变配电所的各监控系统存在的不足和安全隐患，有利于变配电所的智能化建设。
4.为达到上述目的，本实用新型提供了铁路变配电所安全监控屏，其特征在于，包括安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、显示单元、综合测控单元、网络安全单元、网络通信单元、电源单元和智能防雷单元；
5.所述安全监控主机、所述图像识别服务器、所述视频服务器、所述综合测控单元和所述网络安全单元均与所述网络通信单元通信连接；
6.所述智能防雷单元与所述综合测控单元电连接；
7.所述电源单元与所有其它设备及单元连接。
8.优选地，所述综合测控单元包括数据采集单元、协议处理单元和can通信接口板、开关量信号通信板、rs485通信板、二总线通信板；
9.所述数据采集单元、所述can通信接口板、所述开关量信号通信板、所述rs485通信板、所述二总线通信板均与协议处理单元连接；
10.所述协议处理单元采用stm32f103ct6。
11.优选地，所述数据采集单元通过pa连接所述协议处理单元，所述数据采集单元通过di连接数据采集器；
12.所述can通信接口板通过can tx、canrx接口连接所述协议处理单元。
13.优选地，所述开关量信号通信板采用tlp152,所述开关量信号通信板通过ss1端连接协议处理单元，所述开关量信号通信板通过s2端连接开关量输入；
14.所述rs485通信板通过uart tx、uart rx接口连接协议处理单元；所述二总线通信板包括powerbus两线和pb331芯片，powerbus两线通过pb331芯片tx、rx接口连接协议处理单元。
15.优选地，所述安全监控主机包括工控机、键盘、鼠标、报警音箱，所述键盘、所述鼠标、所述报警音箱均与工控机连接；
16.所述工控机采用rpc-201ft。
17.优选地，所述图像识别服务器包括服务器；
18.所述图像识别服务器采用kg 4224-a8 amd gpu服务器。
19.优选地，所述显示单元包括显示屏和kvm切换器，所述显示屏和所述kvm切换器连接，所述kvm切换器连接与所述安全监控主机、所述图像识别服务器、所述视频服务器连接；所述kvm切换器采用ppc-3311c。
20.kvm切换器(英语:kvm switch)，一般简称kvm，又名多计算机切换器，是一种计算机硬件设备，可以使用户透过一组键盘、显示屏和鼠标控制多台计算机。kvm，即键盘、显示器、鼠标的英文首字母缩写(keyboard、video、mouse)。
21.优选地，所述网络安全单元包括网络路由装置；
22.所述网络通信单元包括网络交换机。
23.优选地，所述电源单元包括直流逆变电源、交直流切换模块、24v直流输出电源和12v直流输出电源，所述24v直流输出电源和所述12v直流输出电源通过所述交直流切换模块与所述直流逆变电源连接；
24.所述直流逆变电源从110v接入、直流逆变电源和交直流切换模块将110v电源转化为ac220v、dc24v、dc12v供电。
25.优选地，所述智能防雷单元包括智能电源spd和组合式智能线缆spd，为机柜内电源和接入的二次监控线缆进行雷击防护和智能监测；
26.所述电源spd的in连接电源进线ln，所述电源spd的out连接电源出线；ln
27.所述组合式智能线缆spd的in连接线缆进线ln，所述组合式智能线缆spd的out连接线缆进线ln。
28.优选地，还包柜体，所述安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、显示单元、综合测控单元、网络安全单元、网络通信单元、电源单元和智能防雷单元均设置在所述柜体内。
29.本实用新型的有益效果：
30.(1)铁路变配电室内可以通过集成安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、显示器和kvm切换器配合查看各配电柜、二次监测柜的局部细节状况，能够判断现场实际状况；
31.(2)能够对现场各监控设备发出的报警进行及时复核确认，不需安排人工到现场查看，报警处置效率大大提高；
32.(3)铁路变配电室内各监控系统能够进行综合分析和联动，发生故障时能够及时预警，避免停电或减少停电时间，减少对铁路运输造成的影响；
33.(4)能够对铁路变配电室内变压器、电源柜、二次控制屏、防雷、接地及室内环境的集中监控。
附图说明
34.图1为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的框架示意图；
35.图2为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的综合测控单元的框架示意图；
36.图3为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的kvm切换器的连接示意图；
37.图4为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的协议处理单元的电路图；
38.图5为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的数据采集单元的电路图；
39.图6为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的can通信接口板的电路图；
40.图7为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的开关量信号通信板的电路图；
41.图8为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的rs485通信板的电路图；
42.图9为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的二总线通信板的电路图；
43.图10为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的工控机的结构图；
44.图11为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的图像识别服务器的结构图；
45.图12为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的kvm切换器的结构图；
46.图13为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的直流逆变电源的电路图；
47.图14为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的交直流切换模块的电路图；
48.图15为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的24v直流输出电源和12v直流输出电源的电路图；
49.图16为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的后级电源的电路图；
50.图17为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的智能电源spd接线的电路图；
51.图18为本实用新型实施例提供的铁路变配电所安全监控屏的组合式智能线缆spd接线的电路图；
具体实施方式
52.下面结合附图对本实用新型的铁路变配电所安全监控屏进行详细描述。
53.铁路变配电所安全监控屏，包括综合测控单元、安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、显示单元、网络安全单元、网络通信单元、电源单元和智能防雷单元；
54.安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、综合测控单元和网络安全单元均与网络通信单元通信连接；
55.智能防雷单元与综合测控单元电连接；
56.电源单元与所有其它设备及单元连接。
57.综合测控单元包括数据采集单元、协议处理单元和can通信接口板、开关量信号通信板、rs485通信板、二总线通信板；
58.数据采集单元、can通信接口板、开关量信号通信板、rs485通信板、二总线通信板均与协议处理单元连接；
59.协议处理单元采用stm32f103ct6。
60.数据采集单元通过pa连接协议处理单元，数据采集单元通过di连接数据采集器；
61.can通信接口板通过can tx、canrx接口连接协议处理单元。
62.开关量信号通信板采用tlp152,开关量信号通信板通过ss1端连接协议处理单元，开关量信号通信板通过s2端连接开关量输入；
63.rs485通信板通过uart tx、uart rx接口连接协议处理单元；
64.二总线通信板包括powerbus两线和pb331芯片，powerbus两线通过pb331芯片tx、rx接口连接协议处理单元。
65.安全监控主机包括工控机、键盘、鼠标、报警音箱，键盘、鼠标、报警音箱均与工控机连接；
66.工控机采用rpc-201ft。
67.图像识别服务器包括服务器；
68.图像识别服务器采用kg 4224-a8 amd gpu服务器。
69.显示单元包括显示屏和kvm切换器，显示屏和kvm切换器连接，kvm切换器连接与安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器连接；kvm切换器采用ppc-3311c。
70.kvm切换器(英语:kvm switch)，一般简称kvm，又名多计算机切换器，是一种计算机硬件设备，可以使用户透过一组键盘、显示屏和鼠标控制多台计算机。kvm，即键盘、显示器、鼠标的英文首字母缩写(keyboard、video、mouse)。
71.网络安全单元包括网络路由装置；
72.网络通信单元包括网络交换机。
73.电源单元包括直流逆变电源、交直流切换模块、24v直流输出电源和12v直流输出电源，24v直流输出电源和12v直流输出电源通过交直流切换模块与直流逆变电源连接；
74.直流逆变电源通过vin/gnd连接前端，通过vout/gnd连接后端；
75.交直流切换模块包括p2、p3和k1，p2、p3连接交直流，k1投切双电源；直流逆变电源从110v接入、直流逆变电源和交直流切换模块将110v电源转化为ac220v、dc24v、dc12v供电。
76.后级电源220vac转12v供给小功率用电器。
77.智能电源spd和组合式智能线缆spd，为机柜内电源和接入的二次监控线缆进行雷击防护和智能监测；
78.电源spd的in连接电源进线ln，电源spd的out连接电源出线；ln
79.组合式智能线缆spd的in连接线缆进线ln，组合式智能线缆spd的out连接线缆进
线ln。
80.还包柜体，安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、显示单元、综合测控单元、网络安全单元、网络通信单元、电源单元和智能防雷单元均设置在柜体内。
81.实施例1
82.图1为本实用新型实施例1提供的铁路变配电所安全监控屏的框架示意图；
83.铁路变配电所安全监控屏，一种铁路变配电所安全监控屏产品，包括集成安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、显示单元、综合测控单元、网络安全单元、网络通信单元、电源单元和智能防雷单元；所述安全监控主机用于运行安全监控软件，提供人机交互界面，实现对各功能模块单元的监测、控制、管理和数据存储等功能；
84.所述图像识别服务器，用于处理和识别视频巡检机器人及高清监控摄像机拍摄的视频、照片，复核、存储和输出报警信息；所述视频服务器，用于采集、处理和存储视频巡检机器人和高清摄像机拍摄的视频信号；所述显示单元，用于显示和切换显示、键盘及鼠标；所述综合测控单元，用于采集现场环境、动力照明、智能防雷接地、电气防火监控等设备的数据；所述网络安全单元，用于提供符合铁路安全等保要求的安全通信路由、协议、安全策略、防火墙等；所述网络通信单元，用于组建内部局域网络实现相互间通信；所述电源单元用于为各模块单元提供交流和直流逆变工作电源；所述智能防雷单元，用于对柜内电源和二次监控线缆进行雷击防护和智能监测。
85.具体的，通过将多个设备合成一个机柜内，减少铁路变配电所控制室占用安装空间，使控制室设备布局和走线更规范；将各功能单元进行模块化设计，适用于不同现场需求；所有走线敷设在静电地板下面，不占用控制室内部空间。
86.具体的，综合测控单元包括数据采集单元、协议处理单元和can通信接口板、开关量信号通信板、rs485通信板和二总线通信板；
87.数据采集单元、can通信接口板、开关量信号通信板、rs485通信板、二总线通信板均与协议处理单元连接；
88.协议处理单元采用stm32f103ct6。
89.数据采集单元通过pa连接协议处理单元，数据采集单元通过di连接数据采集器；
90.can通信接口板通过can tx、canrx接口连接协议处理单元。
91.开关量信号通信板采用tlp152,开关量信号通信板通过ss1端连接协议处理单元，开关量信号通信板通过s2端连接开关量输入；
92.rs485通信板通过uart tx、uart rx接口连接协议处理单元；
93.二总线通信板包括powerbus两线和pb331芯片，powerbus两线通过pb331芯片tx、rx接口连接协议处理单元。
94.采集现场温湿度传感器、水浸传感器、烟感、门禁、智能spd、接地监测、电气防火监控等设备的实时数据。
95.实施例2
96.铁路变配电所安全监控屏，一种铁路变配电所安全监控屏产品，包括集成安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、显示单元、综合测控单元、网络安全单元、网络通信单元、电源单元和智能防雷单元；所述安全监控主机用于运行安全监控软件，提供人机交互界面，实现对各功能模块单元的监测、控制、管理和数据存储等功能；
97.所述图像识别服务器，用于处理和识别视频巡检机器人及高清监控摄像机拍摄的视频、照片，复核、存储和输出报警信息；所述视频服务器，用于采集、处理和存储视频巡检机器人和高清摄像机拍摄的视频信号；所述显示单元，用于显示和切换显示、键盘及鼠标；所述综合测控单元，用于采集现场环境、动力照明、智能防雷接地、电气防火监控等设备的数据；所述网络安全单元，用于提供符合铁路安全等保要求的安全通信路由、协议、安全策略、防火墙等；所述网络通信单元，用于组建内部局域网络实现相互间通信；所述电源单元用于为各模块单元提供交流和直流逆变工作电源；所述智能防雷单元，用于对柜内电源和二次监控线缆进行雷击防护和智能监测。
98.具体的，通过将多个设备合成一个机柜内，减少铁路变配电所控制室占用安装空间，使控制室设备布局和走线更规范；将各功能单元进行模块化设计，适用于不同现场需求；所有走线敷设在静电地板下面，不占用控制室内部空间。
99.具体的，综合测控单元包括数据采集单元、协议处理单元和can通信接口板、开关量信号通信板、rs485通信板和二总线通信板；
100.数据采集单元、can通信接口板、开关量信号通信板、rs485通信板、二总线通信板均与协议处理单元连接；
101.协议处理单元采用stm32f103ct6。
102.数据采集单元通过pa连接协议处理单元，数据采集单元通过di连接数据采集器；
103.can通信接口板通过can tx、canrx接口连接协议处理单元。
104.开关量信号通信板采用tlp152,开关量信号通信板通过ss1端连接协议处理单元，开关量信号通信板通过s2端连接开关量输入；
105.rs485通信板通过uart tx、uart rx接口连接协议处理单元；
106.二总线通信板包括powerbus两线和pb331芯片，powerbus两线通过pb331芯片tx、rx接口连接协议处理单元。
107.采集现场温湿度传感器、水浸传感器、烟感、门禁、智能spd、接地监测、电气防火监控等设备的实时数据。
108.具体的安全监控主机包括工控机、键盘、鼠标、报警音箱，键盘、鼠标、报警音箱均与工控机连接；
109.工控机采用rpc-201ft。rpc-201ft具有飞腾ft-2000/4(四核)d2000(八核)处理器、2个udimm ddr内存、独立pcie显卡、2个lan接口、4个usb 3.0接口、12个com接口、3个pcie接口、1个mini-pcie接口.
110.支持udimm插槽，支持ddr4 3200mhz；多网口、多串口设计，支持pcie独立显卡，支持mic/head phone/line in音频接口，支持10/100/1000m网络自适应；完善的低功耗设计，集成度高，扩展性强；提供多串口多usb解决方案。
111.com接口是串口，这是任何主板的标配接口，用与rs232 485串口通讯使用，遵循modbus通讯协议，是工业自动化控制上使用电脑串口(com1)进行rs232或485和仪表通讯采集数据，适用于工业应用。通过设置安全监控主机，提供人机交互管理界面，实现对各功能模块单元的监测、数据存储、数据查询、诊断分析和运维管理，控制巡检机器人和高清摄像机动作，与所内综自系统及其它系统接口等；
112.显示单元包括显示屏和kvm切换器，切换显示监控主机、图像识别服务器和视频服
务器内容，切换使用键盘和鼠标；
113.具体的，图像识别服务器包括服务器；图像识别服务器采用kg 4224-a8 amd gpu服务器，基于amd epyc 7002系列处理器而设计的异构gpu加速服务器；具有nvidia gpu加速器，8tb ddr4 ecc rdimm内存、24块sas/sata热插拔硬盘；具有高性能、高扩展性、高可靠性的特点。
114.通过设置图像识别服务器，处理巡检拍摄的视频、照片，识别设备形状、设置位置、仪表内容、指示灯状态等，复核其它系统报警信息，存储并输出报警信息；
115.具体的，通过设置视频服务器，视频服务器同样采用kg 4224-a8 amd gpu服务器或其他类似接口现有产品，采集、处理和存储现场巡检拍摄的视频；
116.具体的，显示单元包括显示屏和kvm切换器，显示屏和kvm切换器连接，kvm切换器连接与安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器连接；kvm切换器(英语:kvm switch)，一般简称kvm，又名多计算机切换器，是一种计算机硬件设备，可以使用户透过一组键盘、显示屏和鼠标控制多台计算机。kvm，即键盘、显示器、鼠标的英文首字母缩写(keyboard、video、mouse)。
117.kvm切换器采用ppc-3311c。kvm切换器采用ppc-3311c支持intel celeron processor j1900(2m cache,up to 2.42ghz),具有4个lan接口、1个usb 3.0、5个usb 2.0，2个com接口，11.6工业平板电脑，2个mini-pcie接口、1个vga接口、1个hdmi，1个lvds接口,1个so-dimm ddr3l-1066/133mhz3内存。
118.通过设置显示单元，切换显示监控主机、图像识别服务器和视频服务器内容，切换使用键盘和鼠标；
119.具体的，通过设置网络安全单元，使产品组网通信符合铁路安全等级保护要求；网络安全单元包括网络路由装置、防火墙、网络安全软件等，采用现有产品，提供符合铁路安全等级保护要求的通信路由、协议、安全策略、防火墙等
120.具体的，网络通信单元包括网络交换机，采用现有产品，组成局域网，实现机柜内设备间的相互通信；通过设置网络通信单元组成局域网，实现安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、综合测控单元和网络安全单元之间的相互通信；网络通信单元包括网络交换机，组成局域网，实现机柜内设备间的相互通信。
121.具体的，通过设置电源单元为各模块单元提供交流和直流逆变工作电源；电源单元包括直流逆变电源、交直流切换模块、24v直流输出电源和12v直流输出电源，24v直流输出电源和12v直流输出电源通过交直流切换模块与直流逆变电源连接；
122.直流逆变电源通过vin/gnd连接前端，通过vout/gnd连接后端；
123.交直流切换模块包括p2、p3和k1，p2、p3连接交直流，k1投切双电源；直流逆变电源从110v接入、直流逆变电源和交直流切换模块将110v电源转化为ac220v、dc24v、dc12v供电。
124.电源单元包括直流逆变电源、24v直流输出电源、12v直流输出电源。由于现场ac220v电源质量普遍较差，需要充dc110v取电，电源单元设置直流逆变电源，一路将dc110v转换为ac220v，另一路由ac220v转变为dc24v、dc12v为铁路变配电所安全监控屏柜内的相关设备取电使用。
125.直流逆变电源是把直流电转变成交流电,这种对应于整流的逆向过程，定义为逆
变；直流逆变电源从110v接入、直流逆变电源和交直流切换模块将110v电源转化为ac220v、dc24v、dc12v供电，24v直流输出电源主要为spd供电，12v直流输出电源为综合测控为单元220v为柜内其他设备供电，电源单元为各模块单元提供交流和直流逆变工作电源。
126.具体的，智能防雷单元包括智能电源spd和组合式智能线缆spd，电源spd的in连接电源进线ln，电源spd的out连接电源出线；ln
127.组合式智能线缆spd的in连接线缆进线ln，组合式智能线缆spd的out连接线缆进线ln。
128.通过设置智能防雷单元，为机柜内电源和接入的二次监控线缆进行雷击防护和智能监测。
129.安全监控主机、图像识别服务器、视频服务器、综合测控单元和网络安全单元通过网络通信单元组建成局域网；综合测控单元接入变配电室环境监控设备、防雷接地设备、电气防火监控设备等进行集中监测；安全监控主机、图像识别服务器和视频服务器与显示单元连接，通过切换共用一套显示屏，实现人机交互。
130.以上，仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。