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煤矿视频监控系统(工业
监控系统)
 

摄像机

一、设计原则、目标以及标准
      工业电视监控系统设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素,并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的。设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
      工业电视监控系统的建设将直接影响矿区的生产安全保障。本着“用户第一,服务至上,提高用户的管理水平”的宗旨,按照以下的设计原则精心设计工业电视监控系统:
      ●系统性:超越部门应用的局限性,以系统工程的视角,要考虑到企业的运营能力和发展需要,坚持“一次设计、合理投资、预留发展、分步到位”的方针,尽量采用能使系统不间断的发展和扩充技术。
      ●易于维护性:系统充分考虑到用户对系统进行日常维护的工作难度,尽量减少维护工作量,甚至零维护。当系统某一点出现问题时将不会影响整个系统的运行。
      ●具体性:系统充分考虑保安煤矿的各种具体要求和当地的具体情况。
      ●易操作:监控系统的操作应具有灵活简便,易于掌握的特点,操作人员能够方便地进行使用及维护,使整个系统发挥最大的功能。
      ●开放性和标准性
      为了满足系统所选用的技术和设备的协同运行能力,系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需求,必须追求系统的开放性和标准性。
      ●可靠性和稳定性
      在考虑技术先进性和开放性的同时,还应从系统结构与产品选型、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手,确保系统运行的可靠性和稳定性,达到最大的平均无故障时间。
      ●安全性和保密性
      在系统设计中,既考虑信息资源的充分共享,更要注意信息的保护和隔离,因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境,采取不同的措施,包括系统安全机、数据存取的权限控制等。
      ●先进性与适用性
      系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平;同时,系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行,容易掌握,适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际上众多先进技术于一身,体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平,适应时代发展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统,其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则,其操作、简便易学。
      ●经济性与实用性
      充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势,根据用户现场环境,设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案,通过严密、有机的组合,实现最佳的性能价格比,以便节约工程投资,同时保证系统功能实施的需求,经济实用。
      ●追求最优化的系统设备配置
      在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下,追求最优化的系统设备配置,以尽量降低系统造价。
      ● 保留足够的扩展容量
      项目设备的控制容量上保留一定的余地,以便在系统中改造新的控制点;系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口;也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
      ●提高监管力度与综合管理水平
      项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控,时时动态撑握监视及报警情况。闭路电视监控大大减少劳动强度,减少设备运行维护人员;另外,系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行,在最佳情况下运行,既可节能,又可大大减少设备损耗,减少设备维修费用,从而提高监管力度与综合管理水平。
二、系统总体结构
      工业电视监控系统数字视频监控系统主要由摄像机、硬盘录像系统及线路等构成。
      监控系统设备主要包括前端设备(由摄像机、镜头、防护罩、支架等组成)与后端设备。硬盘录像系统主要包括模拟信号数字处理设备和存储设备(如硬盘等)、显示设备、监视器等组成。
      控制中心设备主要包括:矩阵控制器、矩阵解码器、视频管理服务器、视频解码器、视频存储服务器、磁盘阵列、字符叠加器等。
      控制中心设备具备以下功能:
      1) 矩阵控制器采用CPU 控制,支持摄像机到监视器及监视器到控制键盘的分配。矩阵控制器通过矩阵解码器与数字系统实现通信。
      2)数字系统设置相应服务器,通过专用IP 网络实现对视频的管理、控制及存储。
      3) 采用MPEG-4 压缩格式,视频要求达到4CIF 分辨率高质量画面。
      4) 配置磁盘阵列对视频进行24 小时录像,录像分辨率可选,容量要求满足不少于10 天。
      5) 提供设备管理功能,对摄像机的运行状态进行查询,并记录设备维护信息。
      6)服务器具有强大的视频查询及搜索功能,可调用录像资料。
      7) 统一对操作人员配置权限,控制级别。
      8) 监视终端提供简便快捷的人机操作界面。利用电子地图实时直观的显示摄像机设置位置,并调用任意一台摄像机的图像,利用鼠标/键盘进行控制。
      9) 数字系统具有虚拟矩阵功能,对视频路由控制,控制终端权限设置、摄像机的水平、俯仰、旋转、变焦、预置位选择等进行控制。
      数字系统具有虚拟矩阵功能,通过视频管理软件根据报警系统的信号和实时事件的触发对数字视频码流进行路由控制。
      拥有不同权限级别的用户可以根据自己权限的不同,分别操作不同系统设备。接受报警输入,报警响应触发云台及摄像机到报警位置,图像自动切换。硬盘录像系统将前端监控点的摄像机采集到的视频信号进行采集、量化、编码和存储。同时提供对历史记录的检索和回放功能。硬盘录像系统还提供远程监控功能,供生产调度者进行监看。所有前端摄像机、监视器均集中接至设置在中央控制室的矩阵控制器和视频解码器上。视频通过矩阵控制器实现厂区工业电视监控系统模拟图像监视;通过建立专有监视网络,实现监视终端的数字化控制与监视。
      由于整个监控系统的前端监控点,而且要进行全部录像,因此模拟信号全部要进行上述信号处理流程。提供网络监看和控制的功能,客户通过网络可以实时查看监控点图像,可以回放相应各监控点的历史图像。
三、设备选型
      主要功能
      系统功能特点:
      全天候可适应各种恶劣的气候条件。
      系统以手动控制或编程控制实现显示器对各摄像机图像的切换显示,对回放录像的显示。
      可完成对摄像机控制:摄像机镜并没有焦距的远近控制、光圈大小控制、焦距控制等。
      可完成对各路图像的切换显示控制。
四、工业电视系统的功能和特点
      (1)监控系统采用B/S(浏览器/服务器)方式,可以进行大规模的管理;
      (2)防爆监控系统采用WindowsService方式,整体控制各服务模块的运行,性能稳定;
      (3)服务器计算机具有定时重启功能;
      (4)矿井监控系统具有实时处理、存储与回放功能,单画面/多画面任意切换,并可任意画面组合;
      (5)系统采用积木式结构,具有架构合理、性能稳定性、运行可靠性、低维护量和扩展简单方便的优点;
      (6)系统具有传统的模拟系统(矩阵主机)和现在最流行的数字系统(数字硬盘录像系统),还有模拟和数字系统相结合的方式,以适应煤矿行业的要求;
      (7)系统信号具有多种传输方式:同轴电缆传输、无线影像传输、双绞线传输、光纤传输等,可以根据客户的要求和现场情况来确定传输方式;
      (8)系统具有接入有线电视系统的功能,能在有线电视系统内播放监视图像;
      (9)专业软件设计,操作简单,人性化全图形操作界面,开机自行进入/退出自动关机;
      (10)系统采用国际领先的MPEG-4视频硬压缩算法,较好的节省硬盘空间;
      (11)系统具有自动识别固定硬盘、活动硬盘,根据用户需求可灵活配置硬盘陈列柜,光盘塔等,以便于实现大容量、长时间的录像存储;
      (12)系统支持多路音视频同步录像,录音,回放、刻录、网络传输可同步进行;
      (13)报警联动,可外接32*20报警控制单元,以应对各类复杂的报警管理的需求;
      (14)系统具有智能录像功能:可实现按工作表录像、动态录像、移动侦测,“动则录,不动则不录”,节省硬盘空间;
      (15)系统具有设定并控制高速快球的全方位无级变速运行、预置位、巡逻等所有功能;
      (16)系统具有1/8~8倍变速回放功能,“A-B”区段重复回放功能,多文件连续播放功能;
      (17)接入系统的各摄像机可设定多个移动探测区域(灵敏度可分别调整)进行移动探测录像;
      (18)系统软件具有先进、独特的“报警图像预录”功能,可以设置提前预录像功能,录下事件发生前段时间的现场状况;
      (19)系统软件具有录制文件防删除标记功能,监视及回放时即时照片捕捉/保存功能;
      (20)系统具有通过声音、警视标志闪烁提示视频图像丢失的功能;
      (21)系统软件具有操作日志管理功能,所有操作均被系统记录在案;
      (22)系统具有强大的网络接口功能,网络用户可根据权限在局域网上控制实时图像的录、放和云台镜头控制,可直接输入主机端IP地址,打开网页,输入用户名/密码即可通过IE浏览实现远程即时监控与远端控制;
      (23)独到的Wavelet再压缩算法,优异的窄带(PSTN、ISDN)高清晰度图像(352*288pix,2-3桢/秒)传输功能;
      (24)系统具有三个级别、多个操作人员密码/操作权限设定、管理功能;
      (25)系统具有多重防雷措施:包括交流电源线防雷、视频信号线防雷、控制信号线的防雷等。
      (26)系统查询功能:查询系统内所有设备运行情况、查询当前在线用户、查询当前定时录像条数、查询当日执行定时录像条数、查询当日报警情况、查询当日报警录像情况
      (27)系统录像远程下载功能:按照IP地址、视频通道、录像类型、时间等条件检索远程录像;预览远程录像、将远程录像作为下载任务进行下载、执行;停止或删除下载任务;显示下载任务当前状态;设置下载文件存储路径、下载失败后可多次重连;保存下载任务列表、自动检测磁盘剩余空间。
五、系统构成及工作原理
      防爆监控系统由前端摄像部分、信号传输部分、视频控制、显示和存储五个部分组成。隔爆摄像机实时采集监控点的场景信息,地面信号经同轴电缆或五类双绞线把图像信息传送至视频分配器;视频信号摄像仪内部完成视频信号-光信号的转换,光信号通过光缆接入到地面的视频光端机机柜,信号在光端机机柜中由接收光端机完成光信号-视频信号的转换后,接入视频分配器。
      由视频分配器将视频信号分成两路,一路接入监视器实时显示监控点的图像;另一路接入视频服务器,经过相应的处理后,在屏幕上将图像显示出来,在显示图像的同时,把视频信号按照特定压缩标准进行压缩处理,转化为体积很小的多媒体数据流写入硬盘,形成多媒体文件,完成图像存储。将视频服务器接入局域网,相关授权用户即可通过网络进行远程查看监视信息。
      按照要求:摄像头安装在下属各个监控点,然后视频信号传到各分控室,进行显示、控制;然后通过网络的形式传到的总控制室,显示上服务器上,通过计算机信号和视频信号切换器,投入到电视墙上进行显示、切换、控制。
六、摄像部分
       摄像部分是电视监控系统的前沿部分,是整个系统的“眼睛”。它布置在被监视场所的某一位置上,使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。它一般包括摄像机、镜头、防护罩、支架和云台等。它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。
七、信号传输部分
      传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说,传输部分单指的是传输图像信号。在一些监控系统中除对图像的传输外,由于需要有控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制,因而在传输系统中还包含有控制信号的传输,所以我们这里所讲的传输部分,通常是指所有要传输的信号形成的传输系统的总和。
      在传输方式上,视频信号的传输可用同轴电缆、光纤、双绞线和无线影像传输装置。本系统中采用了同轴 电缆和本安光纤传输相结合的传输方式。光纤传输具有传输距离远、抗干扰能力强、防雷、防过压的优点,同时能可靠的实现电气隔离,不存在将地面高压与雷电感应引到厂区下的危险,非常安全。
八、显示与记录、控制部分
      显示、记录和控制主要有设备安装在调度室内的:1套视频服务器系统。
      显示部分一般是由几台或多台监视器组成,也可以组成电视墙。同时能利用厂区工业电视监控系统显示系统进行监视,将某一路的图像进行放大处理。它的功能是将传送过来的图像一一显示出来,以便于工作人员能及时查看到井底工作人员的违规操作。
      视频服务器系统是监视系统中的最为重要的部分,它负责对监视图像的记录保存、重放、对前端的云台及摄像仪进行全方位控制和系统的一些设置的。它要求可以记录的时间非常长,目前大部分监视系统专用的数字视频服务器都可以录24h~960h的录像。此外,如果需要大容量、长时间的录像存储,可以通过外接硬盘阵列来实现。
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