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摘要：

主要研究現有視頻監控設備與網絡故障診斷分析技術；首先闡述了視頻監控設備與網絡發生故障后對診斷與檢修工作造成的困難，然后論述了故障診斷關鍵技術，以及基于故障缺陷庫和知識庫的故障分析統計方法，最后通過實例論證了方法的可行性，對視頻監控設備與網絡故障診斷分析技術的擴展性做了展望。

關鍵字：

視頻監控；故障診斷；網絡性能預警；自動巡檢

1背景

電網視頻監控平臺是智能電網的一個重要組成部分，廣泛應用于電網的建設、生產、運行、經營等方面，通過對電力系統中設備、線路及周邊環境等生產、經營要素的實時監視及記錄，為事故分析提供相關圖像資料，是對“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調）功能的進一步補充－“遙視”。新疆電網統一視頻監控平臺的建設，使不同的視頻監控系統能夠互聯互通，實現統一監控、分級控制、分域管理。目前，視頻監控平臺共接入15000多個視頻監控點位，覆蓋了各部門各地州營業廳、變電站、輸電線路、信息機房、庫房、機關大樓等各個場所，支撐各部門、各單位的視頻應用需求。新疆電網統一視頻監控平臺所涉及設備型號及數量規模越來越大、產品種類越來越多、設備也越來越復雜，同時由于新疆地域廣袤、監控場所分布不均勻，運維檢修難度較大。另外，平臺目前主要提供粗獷型的設備接入狀態信息（設備離/在線狀態），無法對具體原因進行分析、定位，對于出現故障的設備無法做出快速響應，與運維檢修人員故障排查、運維檢修脫節，對于設備檢修流程缺少有效的跟蹤，對平臺運行維護造成了新的困難。因此，需要開展對監控設備故障和網絡通道故障的分析、精確定位，以及檢修過程精益化管控的研究和應用。

2故障診斷關鍵技術

電網監控設備與網絡故障診斷分析技術研究，是進一步提升平臺實用化水平，通過故障診斷分析定位、融合設備檢修流程等方法，實現對故障設備的快速分析定位協助運維檢修人員做好設備故障排查、運維檢修工作。主要實現以下目標：

1）通過故障精確診斷分析功能，實現對平臺接入設備的實時狀態監測，對于離線設備進行快速故障診斷分析、問題定位，并告知運維檢修人員進行設備故障檢修。

2）通過與現有設備檢修流程高效融合，在設備運維檢修過程中，實現對運維檢修各環節中所涉及的檢修人員、響應時間、檢修流程進行全過程跟蹤。

3）通過大數據分析策略實現對故障原因、故障設備類型、故障頻率、典型故障區域、典型故障場景等多維度分析，為后續視頻監控建設選型、網絡配置標準化提供數據支撐。

2.1網絡性能預警技術

網絡故障在視頻監控故障類中的發生率占比超過50%，而視頻信息丟失、帶寬不足、路由配置錯誤、時延過大等情況，是網絡故障的最常見情況，因此需要形成以通信網絡信道性能預測為中心的關鍵技術研究。視頻傳輸是基于Internet網絡的應用中對網絡時延要求較高，一般有兩種預測時延的方法：一種是根據時延數據之間的關系，進行擬合，預測未來的時延；另一種通過構建Internet的網絡模型，實現對時延的預測。后一種方法相對于前一種方法有著更好的預測效果，這是因為后者不但能夠包含時延數據之間的規律，而且能夠更好地反映出當前的網絡狀況以及未來時刻網絡的狀況和時延情況。本課題采用隱馬爾科夫(HMM，HiddenMarkovModel)的方法構建Internet網絡模型，預測Internet網絡時延。該方法通過預測未來時刻的可觀測狀態值，準確表示時延數據集的規律以及Internet網絡的特性；同時，該方法對于未來的可觀測狀態的預測有較高的準確性，能夠更好地對Internet時延敏感的應用作出決策。

2.2視頻質量分析技術

將常見視頻質量故障類型、原因、采取的檢修方法，以故障缺陷庫和知識庫的形式固化在監控平臺中，通過視頻圖像質量分析的方法結合缺陷庫和故障知識庫，在巡檢工單或檢修方案中給出故障檢修建議。按照視頻圖像質量、系統登錄情況、網絡信號丟失率等故障分類，自動填寫檢修工單，視頻質量故障。

2.3故障自動巡檢方法

人工方式通過監控畫面巡檢，發現故障的效率非常低，而且不能精確定位故障原因。因此，需要研究設備故障自動巡檢功能，通過設置任務的定期重復執行來實現，如下圖1所示：對故障診斷任務設置每日、每天、每月執行的方式，簡化工作人員重復建立故障診斷任務的工作量，提高工作效率。同時，診斷功能對任務診斷到的異常設備自動生成工單在夜間進行下發，次日可以在設備運維人員的賬號上看到設備工單，進而進行消缺。

3故障診斷實施方案

3.1故障知識庫與運行缺陷庫構建

在構建知識庫的基礎上，通過對設備故障原因、故障類型、故障頻率、典型故障區域、典型故障場景等多維度分析，形成設備運行缺陷庫。通過對具體設備故障或網絡故障的進行細分，實現對設備故障的定位，精確到單個路由器，例如設備網絡不通時，經過哪些路由后網絡不通，大大簡化設備故障的消除。通過平臺設備運行數據綜合統計和分析功能的建設，實現對平臺視頻設備歷史運行情況多時間維度的統計和分析，可以方便運維和檢修人員對重點故障區域和故障設備類型制定針對性整改方案，有效提高平臺指標情況。并通過對歷史數據信息進行多維度統計分析為運維檢修人員提供重點故障區域和設備類型等信息，為運維檢修人員進行針對性整改提供決策數據輔助。

3.2故障診斷業務架構

電網統一視頻監控平臺為各業務領域下的變電站、輸電線路、營業廳、變電站、辦公大樓、應急場所等視頻監控應用場景提供視頻源，實現實時視頻、錄像回放、運行工況、資源管理、資源調度等業務功能。新增設備故障精確分析診斷功能，實現設備運行故障快速診斷分析定位，規范設備檢修流程，形成設備運行缺陷庫。故障診斷分析定位：通過網絡跟蹤的技術對電網統一視頻監控平臺設備運行故障進行診斷分析，協助運維檢修人員快速定位、分析、排查故障的原因。通過網絡故障診斷，能夠精確到監控設備所經過的的故障路由位置（IP地址）。檢修流程標準化：通過設備診斷結果與設備檢修流程的高效融合，實現設備檢修流程各環節的實時跟蹤處理，規范設備檢修流程。缺陷庫：通過對設備故障原因、故障類型、故障頻率、典型故障區域、典型故障場景等多維度分析，形成設備運行缺陷庫。統計分析：對設備接入故障信息進行多維度統計分析，可以按照監控設備部署區域或者運維區域進行故障統計，生成設備故障統計分析報表、圖表。

4實現與展望

電網監控設備與網絡故障診斷分析技術，已經在新疆電網統一視頻監控平臺中推廣應用，各全疆地州通過巡檢功能對本地區設備進行定期全面檢測，可以對全疆13地州15000余路視頻情況進行定期診斷。通過電網視頻監控設備離線率原因分析、網絡通道故障預測和定位、設備檢修流程各環節實時跟蹤處理，構建視頻監控設備和網絡運維檢修標準化流程、多維度分析運行缺陷庫、故障情況實時跟蹤和檢索機制、歷史運行情況多時間維度的統計和分析功能，為后續設備選型、制定標準化網絡配置、設備運行情況分析、重點故障區域和故障設備類型制定整改方案等過程提供輔助決策數據。視頻監控設備與網絡故障診斷分析技術，對于規模越來越大、業務越來越多、設備越來越復雜的電網系統的安全運行，以及監控平臺的運維檢修具有較高的實用價值和推廣意義，。后續，對于信息通信系統和資源的運維管控，會趨于在統一管控平臺上實現，例如網絡和通信網管、設備管理系統、運維檢修平臺等，將會出現一個統一的、協同的運維管控平臺。

參考文獻：

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作者:鐘方偉 馬斌 周平 余長江 單位:新疆信息產業有限責任公司 國網新疆電力公司信息通信公司