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光伏監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)接入方案
發(fā)布時(shí)間： 2022-09-08 點(diǎn)擊次數(shù)： 1977次1.項(xiàng)目概況 1.1.項(xiàng)目規(guī)模 本工程總裝機(jī)容量為6403.65kWp，組件功率為550Wp，共安裝組件11643塊，擬采用分塊發(fā)電、0.4kV并網(wǎng)方案。項(xiàng)目由4個(gè)廠房屋頂8個(gè)發(fā)電單元組成，組件采用沿屋頂平鋪的安裝方式。 在2#屋頂布置5991塊550Wp單晶硅光伏組件，直流側(cè)共計(jì)容量3295.05kWp，設(shè)置110kW逆變器25臺(tái)、50kW逆變器1臺(tái)、匯流箱10臺(tái)；在3#屋頂布置1461塊550Wp單晶硅光伏組件，共803.55kWp，設(shè)置110kW逆變器6臺(tái)、50kW逆變器1臺(tái)、匯流箱2臺(tái)；在4#屋頂布置537塊550Wp單晶硅光伏組件，共295.35kWp，設(shè)置110kW逆變器2臺(tái)、50kW逆變器1臺(tái)、匯流箱1臺(tái)；在6#屋頂布置3654塊550Wp單晶硅光伏組件，共2009.7kWp，設(shè)置110kW逆變器16臺(tái)、匯流箱6臺(tái)。 1.2.概述
光伏電站主要由光伏陣列、匯流箱、逆變器、低壓并網(wǎng)柜、升壓變等組成，最后產(chǎn)生交流并入電網(wǎng)或者分配到配電側(cè)供負(fù)載使用。目前光伏電站基本都采用組串式逆變器組建分布式或者集中式電站。整個(gè)電站系統(tǒng)包括：現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層和站控層三部分組成，采用光纖以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，提供電站：設(shè)備監(jiān)控、視頻監(jiān)控和運(yùn)行管理、遠(yuǎn)程管理。部分小規(guī)模分布式屋頂光伏、車棚光伏由于網(wǎng)絡(luò)布線不方便，而采用無線傳輸數(shù)據(jù)的方式。 2.系統(tǒng)方案
為了滿足光伏監(jiān)控系統(tǒng)的要求，達(dá)到對光伏設(shè)備、光伏計(jì)量的多方位監(jiān)控，使有關(guān)人員做出反應(yīng)，采取措施，并對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控、集中維護(hù)和集中管理。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循以下原則： 標(biāo)準(zhǔn)化 整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)軟件、硬件均采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，提供開放的接口，可與不同供應(yīng)商的設(shè)備及軟件系統(tǒng)互聯(lián)互通。 穩(wěn)定性 能源數(shù)據(jù)采集器采用嵌入式實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)和專用的硬件結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定可靠，保證系統(tǒng)整體的穩(wěn)定，尤其適合在環(huán)境比較復(fù)雜、可靠性要求較高的環(huán)境中運(yùn)行。WEB系統(tǒng)平臺(tái)采用J2EE業(yè)內(nèi)專業(yè)級(jí)的開發(fā)框架，滿足大數(shù)據(jù)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高并發(fā)的數(shù)據(jù)訪問請求。 經(jīng)濟(jì)性 系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行平臺(tái)均采用當(dāng)今最為通用的各種操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，充分利用了我們在其它監(jiān)控領(lǐng)域中成功應(yīng)用的中間件和模塊，大大減少在系統(tǒng)平臺(tái)方面的投入，具有高的性價(jià)比。 先進(jìn)性 基于組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)理念，以一套通用平臺(tái)，解決光伏數(shù)據(jù)采集、本地SCADA監(jiān)控、云平臺(tái)數(shù)據(jù)分析、手機(jī)App運(yùn)維管理。四維一體的解決方案推動(dòng)分布式光伏運(yùn)維平臺(tái)智能化。 擴(kuò)展性 整個(gè)系統(tǒng)具有進(jìn)一步擴(kuò)展功能的能力，可以很好的適應(yīng)現(xiàn)代智能管控的需求。保證用戶在系統(tǒng)上進(jìn)行有效的開發(fā)和使用，并為今后的發(fā)展提供一個(gè)良好的環(huán)境。可充分利用和保護(hù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源便于當(dāng)前以及以后的擴(kuò)建；平臺(tái)服務(wù)器具備擴(kuò)展和堆疊能力，便于不同級(jí)別的中心整合與擴(kuò)建，系統(tǒng)必須具有很強(qiáng)的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)空間擴(kuò)容能力。 實(shí)用性 以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為依托，可多用戶多畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、可連接多種報(bào)警設(shè)備滿足用戶的監(jiān)控要求。 安全性 平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)安全性在管理中是關(guān)鍵問題之一，安全性分為數(shù)據(jù)安全和信息安全，在上述三方面有如下要求： 數(shù)據(jù)安全：對數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)別、分布式的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)不容易受到破壞。數(shù)據(jù)的AES加密機(jī)制，保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的安全，不會(huì)被截獲、篡改和利用； 信息安全：所有配置信息、管理信息、日志信息均存放在中心數(shù)據(jù)庫，實(shí)行信息集中管理； 分級(jí)授權(quán)：對下屬管理員的應(yīng)用功能、訪問范圍進(jìn)行授權(quán)。由下屬管理員對所屬機(jī)構(gòu)操作員的應(yīng)用功能、訪問范圍進(jìn)行授權(quán)和管理。 3.系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)
3.1.系統(tǒng)建設(shè)
該系統(tǒng)可以幫助分布式光伏監(jiān)控部門實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的無人值守或者少人值守，可以實(shí)現(xiàn)對光伏配電運(yùn)營情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)營數(shù)據(jù)的分析和故障信息的報(bào)警提示，逐步推動(dòng)電力監(jiān)控的自動(dòng)化、集中化和智能化。 系統(tǒng)建設(shè)分為2部分實(shí)施，一部分籌備數(shù)據(jù)采集，達(dá)到所有設(shè)備數(shù)據(jù)可以正確傳輸?shù)狡脚_(tái)，平臺(tái)提供基礎(chǔ)的功能模塊，對數(shù)據(jù)的可視化有完整的顯示；二部分對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和利用，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)挖掘數(shù)據(jù)本身的價(jià)值，結(jié)合用戶生產(chǎn)實(shí)際環(huán)境，指導(dǎo)用戶進(jìn)行光伏設(shè)備的信息搜集、優(yōu)化配電運(yùn)行、以達(dá)到電能能效的。 3.2.光伏監(jiān)控系統(tǒng)
光伏運(yùn)維系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)+光伏運(yùn)維服務(wù)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的“智能云運(yùn)維”。 項(xiàng)目實(shí)施的整體經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)如下： 為客戶提供基于云平臺(tái)的WEB方式數(shù)據(jù)監(jiān)控業(yè)務(wù)，從而取消原傳統(tǒng)的監(jiān)控SCADA運(yùn)行值班系統(tǒng)；
為客戶提供基于云平臺(tái)的運(yùn)維響應(yīng)、及調(diào)度指揮系統(tǒng)，通過APP實(shí)時(shí)調(diào)度企業(yè)運(yùn)維人員或設(shè)備運(yùn)維服務(wù)人員，能夠快速鎖定故障，及時(shí)處理故障，減少故障對企業(yè)生產(chǎn)的影響，減低損失；
為客戶管理層提供基于云平臺(tái)的WEB和APP方式的智能分析系統(tǒng)，達(dá)到對運(yùn)行工況、運(yùn)行效率、運(yùn)行分析、能效、系統(tǒng)管理等方面的智能分析評估業(yè)務(wù)。
4.整體方案
4.1.軟件構(gòu)架
軟件主用功能模塊體現(xiàn)在實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能分析和在線運(yùn)維上，實(shí)時(shí)監(jiān)控提供實(shí)時(shí)與歷史的在線數(shù)據(jù)監(jiān)控功能；智能分析提供包括數(shù)據(jù)、波形、故障預(yù)警、容錯(cuò)、用電質(zhì)量和能效的分析及報(bào)告；在線運(yùn)維體現(xiàn)了在線服務(wù)的功能模塊，實(shí)現(xiàn)在線報(bào)修，在線監(jiān)控，故障分析，維修管理等內(nèi)容。主要功能顯示如下：
4.2.接入結(jié)構(gòu)圖
整個(gè)系統(tǒng)分為4層結(jié)構(gòu)，其中設(shè)備層指光伏電力等設(shè)備；采集層指具有本地采集，并按規(guī)約上傳的數(shù)據(jù)采集器；傳輸層分為2個(gè)部分，一部分的功能在采集器，具有加密/認(rèn)證、斷點(diǎn)續(xù)傳、自描述、智能控制功能，另一部分在前置通訊服務(wù)器，提供在線接入，加密授權(quán)，設(shè)備在線管理等功能；應(yīng)用層為數(shù)據(jù)服務(wù)器和web服務(wù)器，提供云運(yùn)維業(yè)務(wù)功能模塊。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：
視頻監(jiān)控拓?fù)鋱D：
5.數(shù)據(jù)接入方式
數(shù)據(jù)接入方式需要根據(jù)電站現(xiàn)場的情況來決定。目前主要有三類：本地SCADA接入、遠(yuǎn)程云服務(wù)接入和通訊管理機(jī)接入，（本項(xiàng)目選擇第3種方式）具體如下：
5.1.本地scada接入
如果本地有SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，則優(yōu)先從SCADA系統(tǒng)里面通過其開放的數(shù)據(jù)接口，獲取設(shè)備數(shù)據(jù)。此方式，一方面可以減少加裝設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)布線、通訊調(diào)試這些過程；另一方面，不用破壞現(xiàn)場既有的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，程度保證了原有系統(tǒng)的完整性。本地SCADA系統(tǒng)提供的常見接口包括：http協(xié)議，modbusTCP協(xié)議等。通過SCADA提供的接口，可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵐芾頇C(jī)或者本地工作站。其工作示意圖如下：
5.2.遠(yuǎn)程云服務(wù)器接入
對于現(xiàn)場已經(jīng)將數(shù)據(jù)接入到了第三方云平臺(tái)中，此時(shí)如果要獲取電站的數(shù)據(jù)就需要與第三方的云平臺(tái)進(jìn)行對接。第三方云平臺(tái)需要開放相應(yīng)的接口，供采集方使用。常用的開放接口形式包括：RestfulAPI、Mqtt、WebServicet、數(shù)據(jù)庫接口等方式。這種形式的接入，一般都是直接采用平臺(tái)與平臺(tái)之間的對接，完成數(shù)據(jù)采集工作。其工作示意圖如下：
5.3.通訊管理機(jī)接入
針對本地沒有任何SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，需要根據(jù)現(xiàn)場的光伏設(shè)備自行采集數(shù)據(jù)的現(xiàn)場，可以依托通訊管理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中采集和上傳。整個(gè)采集與傳輸過程包括：
1）布線。匯流箱，逆變器，并網(wǎng)柜等這些設(shè)備需要通過485通訊線纜連接到通訊管理機(jī)的RS485端子上；
2）通訊調(diào)試。線纜接完后，需要配置工程到通訊管理機(jī)中，根據(jù)設(shè)備的通訊協(xié)議調(diào)試通訊管理機(jī)與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)采集是否正常；
3）數(shù)據(jù)上傳。數(shù)據(jù)采集完成后，配置工程并上傳的服務(wù)器地址。根據(jù)服務(wù)器端協(xié)議，調(diào)試通訊管理機(jī)上傳的數(shù)據(jù)服務(wù)器是否可以正常收到，數(shù)據(jù)是否正確。完成以上三個(gè)主要的步驟后，即完成整個(gè)數(shù)據(jù)的接入工作。其工作示意圖如下：
6.通訊管理機(jī)介紹
6.1.硬件特性
(1)豐富的數(shù)據(jù)接口，RS232、RS485、以太網(wǎng)等多種接口
(2)支持4G無線網(wǎng)絡(luò)
(3)支持USB接口，可以通過其更新通訊管理機(jī)的工程配置、更新更新
(4)支持SD卡擴(kuò)展存儲(chǔ)空間
(5)支持一鍵重啟
(6)寬電壓，支持9V-40V
(7)工作溫度：-10到75攝氏度
(8)存儲(chǔ)溫度：-20到80攝氏度
(9)工作濕度：10%RH到90%RH無凝霜
(10)抗震性能：符合IEC61131-2標(biāo)準(zhǔn)
(11)抗靜電性能：2.5kv，符合EN61000-4-2、3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
(12)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)：EN55011ClassA、EN6000-6-2、CE、FCC
6.2.軟件特性
(1)內(nèi)置組態(tài)軟件，可以通過配置的方式實(shí)現(xiàn)與各類設(shè)備的互聯(lián)互通
(2)內(nèi)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，可以完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、報(bào)警、計(jì)算
(3)內(nèi)置關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)
(4)內(nèi)置驅(qū)動(dòng)監(jiān)視功能，可以監(jiān)視采集、上傳驅(qū)動(dòng)與設(shè)備交互的報(bào)文
(5)內(nèi)置豐富的協(xié)議，包括：IEC60870-101、IEC60870-103、IEC60870-103、modbusRTU、modbusTCP、modbusASCII、DLT/645-1997、DLT/645-2007、CDT、各省市建筑能耗協(xié)議等
(6)支持通過遠(yuǎn)程方式維護(hù)管理機(jī)，包括：更新配置、設(shè)備重啟、校時(shí)等操作
(7)支持?jǐn)帱c(diǎn)數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)加密等
6.3.聯(lián)網(wǎng)方式
有線聯(lián)網(wǎng)：對于光伏電站現(xiàn)場具備以太網(wǎng)的情況下，優(yōu)先使用以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳。主要接線示意圖如下：
無線聯(lián)網(wǎng)：對于現(xiàn)場無以太網(wǎng)的情況下，可以使用通訊管理機(jī)的無線傳輸模式，插入SIM卡即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)上網(wǎng)。另以采集設(shè)備為單位，每個(gè)設(shè)備采集50個(gè)點(diǎn)，上傳頻率按照15分鐘上傳一次，則一個(gè)月流量預(yù)計(jì)200M左右。使用物聯(lián)網(wǎng)卡，可采用包年包月或者流量池模式。注意：聯(lián)網(wǎng)信號(hào)受地理位置、基站和天氣影響，信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)受到一起干擾。要使用無線網(wǎng)絡(luò)上傳時(shí)，優(yōu)先選擇4G信號(hào)，加裝天線，并將天線放置到空曠位置。
7.視頻接入
7.1.視頻監(jiān)控
通過加裝攝像頭，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電站周邊環(huán)境情況，包括：是否有人破壞、是否有樹木遮擋等，避免因?yàn)橥獠扛蓴_導(dǎo)致電站發(fā)電效率的降低。另，高配攝像頭還具備入侵檢測、主動(dòng)告警、語音通報(bào)等功能。用戶可以根據(jù)實(shí)際需求選配不同的攝像頭。
7.2.設(shè)備選型
攝像頭視頻數(shù)據(jù)的播放有兩種：一種是直接連接攝像頭，獲取視頻。這種情況，就要求本地監(jiān)控系統(tǒng)或者遠(yuǎn)程云平臺(tái)可以直接訪問到攝像頭，對于服務(wù)器與攝像頭不在同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的均無法實(shí)現(xiàn)此功能；另一種是通過視頻服務(wù)商提供的第三方接口，調(diào)取攝像頭的視頻數(shù)據(jù)。攝像頭通過網(wǎng)絡(luò)（有線或者無線）連接視頻服務(wù)商的服務(wù)器，本地監(jiān)控系統(tǒng)或者遠(yuǎn)程云平臺(tái)通過二次開發(fā)的形式，調(diào)取視頻服務(wù)商提供的接口，就可以拉取到視頻流。目前，國內(nèi)比較大的幾家視頻廠商都提供這種解決方案，比如：?？怠⒋笕A等。提供的光伏系統(tǒng)，默認(rèn)支持：熒石云。
7.3.接入方案
1）本地視頻接入方案 
8.軟件清單
8.1.軟件功能介紹
一級(jí)
二級(jí)
功能子項(xiàng)
功能描述
平臺(tái)首頁
綜合大屏
平臺(tái)概況
顯示當(dāng)前登錄賬號(hào)所綁定的站點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)的數(shù)量以及總裝機(jī)容量
光伏電站
顯示所有站點(diǎn)的日發(fā)電量、累計(jì)發(fā)電量、日減碳量、總減碳量
設(shè)備信息
顯示總逆變器、正常逆變器、報(bào)警站點(diǎn)以及報(bào)警的數(shù)量
報(bào)警信息
滾動(dòng)列表顯示實(shí)時(shí)的報(bào)警信息，以及報(bào)警的當(dāng)前狀態(tài)
等效利用小時(shí)
顯示各站點(diǎn)的月、年等效利用小時(shí)量
綜合信息
顯示當(dāng)前所有站點(diǎn)的當(dāng)月總發(fā)電量、當(dāng)月總收益、累計(jì)發(fā)電量以及累計(jì)收益
地圖
顯示站點(diǎn)在地圖中的地理分布信息，也可切換顯示各站點(diǎn)的實(shí)景圖
站點(diǎn)概覽
站點(diǎn)列表
顯示當(dāng)前所有站點(diǎn)的列表，并可通過點(diǎn)擊站點(diǎn)名稱，跳轉(zhuǎn)站點(diǎn)信息頁面
站點(diǎn)信息
顯示查看站點(diǎn)的各項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
主系統(tǒng)圖
——
——
顯示上傳的站點(diǎn)一次接線圖
實(shí)時(shí)監(jiān)測
設(shè)備監(jiān)測
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顯示當(dāng)前查看站點(diǎn)的設(shè)備實(shí)時(shí)的電流、電壓、有功、無功功率等綜合數(shù)據(jù)
設(shè)備概況
——
可查看顯示單個(gè)站點(diǎn)下的所有逆變器、匯流箱的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)設(shè)備的在線離線情況
視頻監(jiān)控
實(shí)時(shí)視頻
——
顯示平臺(tái)中所有站點(diǎn)的攝像頭的實(shí)時(shí)視頻
通訊監(jiān)控
站點(diǎn)監(jiān)控
——
顯示所有站點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)與設(shè)備的在線、離線數(shù)量
網(wǎng)關(guān)監(jiān)控
——
顯示所有站點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)的信息，并可查看單個(gè)網(wǎng)關(guān)下的設(shè)備在線離線數(shù)量
設(shè)備監(jiān)控
——
顯示所有站點(diǎn)的設(shè)備的信息，并可查看該設(shè)備每次的狀態(tài)變化時(shí)間
報(bào)警分析
預(yù)警檢測
——
通過將監(jiān)測站點(diǎn)的各個(gè)回路的檢測數(shù)據(jù)與參考標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測周期內(nèi)比對生成偏離模型；將監(jiān)測站點(diǎn)的各個(gè)回路的檢測數(shù)據(jù)通過人工智能判斷數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度生成狼牙模型
實(shí)時(shí)報(bào)警
——
顯示站點(diǎn)的所有實(shí)時(shí)報(bào)警信息，并可自行選擇顯示報(bào)警的信息條目
歷史報(bào)警
——
顯示站點(diǎn)的所有歷史報(bào)警信息
報(bào)警統(tǒng)計(jì)
——
在檢測周期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)報(bào)警的類型、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警設(shè)備以及報(bào)警等級(jí)等數(shù)據(jù)，對站點(diǎn)的安全進(jìn)行評估
光伏分析
發(fā)電統(tǒng)計(jì)
——
可查看站點(diǎn)的各設(shè)備的日、月、年發(fā)電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（柱狀圖）
收益統(tǒng)計(jì)
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可查看站點(diǎn)的日、月、年發(fā)電量以及收益數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（柱狀折線圖）
發(fā)電效率
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可查看站點(diǎn)的月、年發(fā)電量以及發(fā)電效率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（柱狀折線圖）
統(tǒng)計(jì)報(bào)表
發(fā)電統(tǒng)計(jì)
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可查看站點(diǎn)的各設(shè)備的日、月、年發(fā)電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（列表）
收益統(tǒng)計(jì)
——
可查看站點(diǎn)的日、月、年發(fā)電量以及收益數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（列表）
發(fā)電效率
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可查看站點(diǎn)的月、年發(fā)電量以及發(fā)電效率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（列表）
檔案管理
站點(diǎn)檔案
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配置站點(diǎn)檔案
網(wǎng)關(guān)檔案
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配置分組檔案
設(shè)備檔案
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配置監(jiān)控設(shè)備檔案
視頻檔案
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配置攝像頭設(shè)備檔案
數(shù)據(jù)字典
采樣指標(biāo)
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配置指標(biāo)碼的各項(xiàng)信息
指標(biāo)分組
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配置指標(biāo)的分組信息
設(shè)備類型
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自定義配置各項(xiàng)設(shè)備的分類信息
系統(tǒng)管理
用戶權(quán)限
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配置用戶賬號(hào)權(quán)限、用戶角色信息及系統(tǒng)功能菜單的調(diào)整
用戶角色
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系統(tǒng)菜單
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產(chǎn)品中心
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