電廠全廠閉路電視視頻監(jiān)控系統(tǒng) 智能樓宇管理師

1、電廠全廠閉路電視視頻監(jiān)控系統(tǒng) 智能樓宇管理師電廠全廠閉路電視視頻監(jiān)控系統(tǒng)-智能樓宇管理師智能樓宇管理師1 引言 隨著國內(nèi)各行業(yè)信息化建設(shè)的需要，目前各地市公安、電力、金融、交通、水利等部門，已建立綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中視頻監(jiān)控是這些部門信息化建設(shè)的重點需求之一。視頻監(jiān)控是通過獲取監(jiān)控目標的視頻圖像信息，對視頻圖像進行監(jiān)視、記錄、回溯，并根據(jù)視頻圖像信息人工或自動地做出相應(yīng)的動作，以達到對監(jiān)控目標的監(jiān)視、控制、安全防范、和智能管理，已被廣泛應(yīng)用于軍事、海關(guān)、公安、消防、林業(yè)、堤壩、機場、鐵路、港口、城市交通等眾多公眾場合，隨著技術(shù)的進步和成本的降低將逐漸普及到家庭安全防范和娛樂應(yīng)用。隨著計算機網(wǎng)

2、絡(luò)、寬帶技術(shù)的日益發(fā)展，基于寬帶網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也逐步走入成熟。網(wǎng)絡(luò)攝像機即通過網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器設(shè)備，實現(xiàn)對攝像機視頻內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠程云臺控制?；趯拵ЬW(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)攝像機技術(shù)的成熟，利用已建立的綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控業(yè)務(wù)融合在系統(tǒng)中，既可以減少因建立專用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的投資，又可以滿足各業(yè)務(wù)職能部門監(jiān)控信息共享的需要。通過網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，用戶無論身在何處，只要能夠使用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的操作和管理，充分體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的跨地域特性，有效的縮短了時間和空間距離。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方案能夠完美解決模擬、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)所無法實現(xiàn)的遠程監(jiān)控和信息共享，實現(xiàn)跨地域的遠程視頻監(jiān)控和回溯，為

3、大型企業(yè)的跨地域視頻監(jiān)控提供有力的支持和保證。通過寬帶網(wǎng)絡(luò)對視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)進行傳輸，提供了視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控和回溯，具有極高的便利性；通過對視頻數(shù)據(jù)的集中存儲，大幅度降低了建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的投資成本；通過安全的認證和授權(quán)保障了視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全和可靠；通過簡單易用的用戶接口，提供更加簡便的用戶界面，使用戶能夠方便快捷的使用視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本方案所述數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)針對電力系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)，滿足該系統(tǒng)對多級別的專用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視的需求。采用本系統(tǒng)可降低調(diào)度人員的勞動強度，為調(diào)度室指揮提供強有力的幫助，使各級監(jiān)視中心的調(diào)度人員通過監(jiān)視遠端（電廠各裝置及車間等）傳送上來的現(xiàn)場圖像、語音和環(huán)境數(shù)據(jù)直觀、準確、及

4、時地了解各廠區(qū)的實際情況，減少事故報警處理時間，同時對遠端圖像進行實時錄像，管理人員可以隨時通過查詢錄像資料了解現(xiàn)場情況。同時由于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視中心可以級聯(lián)，使圖像等信息上傳，方便了上級領(lǐng)導(dǎo)對下屬各級單位的管理和決策。2 需求分析火電廠全廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常包括六個區(qū)域：機組區(qū)域、除灰區(qū)域、脫硫區(qū)域、水網(wǎng)區(qū)域和輸煤系統(tǒng)區(qū)域以及辦公區(qū)域，涵蓋電廠生產(chǎn)區(qū)及辦公區(qū)。所有攝像機防護罩室內(nèi)和室外防護等級不低于ip65，具有防雨、防塵、自動加熱和降溫等。全廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場要求，可以選用變焦或定焦攝像機，并配合云臺實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和俯仰操作。視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)實際環(huán)境設(shè)置可以多個控制中心，包括全廠控制中心、主

5、廠房控制中心、水網(wǎng)控制中心、輸煤控制中心、除灰脫硫控制中心等，各個控制中心接入相關(guān)視頻監(jiān)控點，全廠控制中心可以對所有視頻監(jiān)控點進行視頻監(jiān)控和控制。此外，與視頻監(jiān)控系統(tǒng)配套應(yīng)用的擴展系統(tǒng)還包括有火災(zāi)報警、非法入侵報警、移動偵測等子系統(tǒng)。3 總體方案設(shè)計3.1 方案概述網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)即通過寬帶網(wǎng)絡(luò)，將攝像機采集來的視頻數(shù)據(jù)進行傳輸，并存儲在服務(wù)器中，用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器，對攝像機進行遠程視頻監(jiān)控和視頻回溯。為了減小重復(fù)投資，增大設(shè)備利用率，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過增加網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的方式，方便低廉的集成原有視頻監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。服務(wù)器通過以太網(wǎng)獲取攝像機的視頻流，

6、并將這些視頻流集中保存在中心存儲集群中；終端用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問視頻監(jiān)控服務(wù)器，經(jīng)過認證和授權(quán)后，對攝像機的視頻數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控和檢索回溯。3.2 系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范和設(shè)計目標3.2.1 系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范根據(jù)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求和國家有關(guān)法規(guī)的要求，經(jīng)研究、分析設(shè)計本系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)具有性能先進、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟實用等特點，而且該系統(tǒng)具有方便擴展、與其它信息系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接的能力。依據(jù)的相關(guān)規(guī)范包括：gbt42-81 工業(yè)企業(yè)通用設(shè)計規(guī)范ga/t70-94 中華人民共和國公共行業(yè)標準ga/t74-94 安全防范系統(tǒng)通用圖形符號ga/t75-94 安全防范工程程序與要求bgj232.90.92 電氣裝置安裝工

7、程施工及驗收規(guī)范gb50198-94 民用建筑閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范gjt16-92 民用工業(yè)建筑電氣設(shè)計規(guī)范ga38-92 銀行營業(yè)場所風(fēng)險等級和防護級別的規(guī)定gb/t16676-96 銀行營業(yè)場所安全防范工程設(shè)計規(guī)范gbj232-90/92 電氣安裝工程施工及驗收規(guī)范gbj42-81 工業(yè)企業(yè)通信設(shè)計規(guī)范db32/181-1998 建筑多媒體化工程設(shè)計標準gb-50198-94 建筑閉路電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范jgj/t16-92 建筑電器設(shè)計規(guī)范gb7401-87 彩色電視圖像質(zhì)量主觀評價方法gbj79-85 工業(yè)企業(yè)通訊接地設(shè)計規(guī)范gbj115-87 工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范nema

8、-ics4 工業(yè)控制設(shè)備及系統(tǒng)的端子板nema-ics6 工業(yè)控制裝置及系統(tǒng)的外殼gbj93-86 工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范gb/t13730-92 地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件gb22920-89 電站電氣部分集中控制裝置通用技術(shù)條件dl5027-93 電力設(shè)備典型消防規(guī)程dl409-94 電業(yè)安全工作規(guī)范dl5000-2000 火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程gb2900 電工名詞術(shù)語gb 4796 電工電子產(chǎn)品環(huán)境條件gb50058 爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范gb735387 工業(yè)自動化儀表盤型式及基本尺寸gb50200-94 有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范dl 5000-20

9、00 火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程gbj566-88 計算機軟件開發(fā)規(guī)范gb3274-82 彩色電視廣播標準gb191-2000 包裝儲運圖示標記gb2887-1989 計算場地技術(shù)條件gb4208-1993 外殼防護等級gb11920-1989 電站電氣部分集中控制裝置通用技術(shù)條件g.703-1991 數(shù)字接口的物理特性電氣特性gb1583-79 彩色電視圖像傳輸標準3.2.2 系統(tǒng)設(shè)計目標系統(tǒng)應(yīng)用最新的現(xiàn)代通信、多媒體處理、計算機網(wǎng)絡(luò)等理論與技術(shù)，按照有關(guān)國際標準，以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，完成網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，視頻監(jiān)控點向數(shù)據(jù)中心實時視頻圖像傳輸，建立完善的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視

10、頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺的功能要求。3.3 系統(tǒng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于分級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具備單星型結(jié)構(gòu)和多級星型結(jié)構(gòu)兩種架構(gòu)方式。系統(tǒng)由采集設(shè)備、中心平臺、客戶端和網(wǎng)絡(luò)連接等部分組成。采集設(shè)備是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集端，包括有攝像機、視頻編碼器、云臺等。中心平臺包括流媒體服務(wù)器、大容量磁盤陣列，其中流媒體服務(wù)器提供設(shè)備的接入和管理、視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)、用戶接口、網(wǎng)管等功能；大容量磁盤陣列則用于保存視頻錄像。網(wǎng)絡(luò)連接是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的支撐環(huán)境，是提供高質(zhì)量的、流暢的視頻監(jiān)控服務(wù)的必備條件?？蛻舳税ㄓ嬎銠C客戶端和解碼器客戶端，用于對數(shù)字化視頻圖像解碼還原，顯示在計算機屏幕或者大屏幕電視墻中。3.4 前端監(jiān)控設(shè)備

11、前端監(jiān)控設(shè)備是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集端，包括有攝像機、視頻編碼器、云臺等。其中，攝像機根據(jù)實際需求，配置有變焦一體化彩色攝像機、日夜型彩色固定攝像機兩種方案，根據(jù)實際要求予以搭配。攝像機視頻通過電纜傳輸至各監(jiān)控中心，通過視頻編碼器進行數(shù)字化編碼，再經(jīng)由以太網(wǎng)進行傳輸。視頻編碼器對模擬攝像機輸入的視頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼，將模擬信號編碼為數(shù)字信號，再利用網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)對既有監(jiān)控點的接入，具有廣泛的兼容性和擴展性。前端監(jiān)控設(shè)備對視頻圖像采用第四代視頻壓縮技術(shù)mpeg4/h.264格式進行壓縮編碼，采用cif分辨率，壓縮編碼取512kb/s，pal 25幀/秒，可以實現(xiàn)視頻圖像實時流暢的顯示。3

12、.5 中心平臺3.5.1 監(jiān)控服務(wù)器集群視頻監(jiān)控服務(wù)器集群是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心運行平臺，具備分級分層的擴展能力。視頻監(jiān)控服務(wù)器集群為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供設(shè)備接入、設(shè)備管理、視頻存儲、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、系統(tǒng)管理、客戶端界面等多種功能。監(jiān)控服務(wù)器集群的各個功能模塊根據(jù)應(yīng)用的需要能夠提供集中式或分布式部署，在日常應(yīng)用中，每臺接入轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器能夠提供200路視頻設(shè)備的接入以及100路視頻圖像的轉(zhuǎn)發(fā)（512kbits，cif）。3.5.2 大容量存儲設(shè)備為了確保視頻監(jiān)控系統(tǒng)中視頻數(shù)據(jù)的安全性和應(yīng)用的方便，視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用中心存儲方式進行統(tǒng)一的存儲。通過中心存儲方式，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)σ曨l數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理和維

13、護，免去了監(jiān)控系統(tǒng)用戶對視頻數(shù)據(jù)進行維護和管理的復(fù)雜操作，避免了系統(tǒng)建設(shè)的重復(fù)投資，同時提高了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性。由于視頻監(jiān)控錄像是不間斷的錄像，且需要較大的硬盤訪問吞吐量（i/o吞吐量），因此，中心存儲系統(tǒng)需要能夠滿足大量并發(fā)視頻數(shù)據(jù)的磁盤操作，同時還需要提供一種能夠擴展磁盤吞吐量的方案，以滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)日益增長的存儲需求。以512kbits cif分辨率（352x288）的視頻圖像為例，存儲單路攝像機1天所需要的硬盤空間約為5.5gb，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，選用ip-san存儲陣列提供高吞吐量的大容量存儲。3.6 客戶端客戶端包括計算機客戶端和監(jiān)控解碼客戶端，其中，計算機客戶端提供監(jiān)控終端

14、視頻監(jiān)控功能，采用軟件解碼的方式，操作用戶通過計算機訪問視頻監(jiān)控平臺，經(jīng)登錄認證后調(diào)取所需攝像點的視頻圖像，并能夠提供攝像頭控制、錄像查詢、回放、網(wǎng)管等功能；監(jiān)控解碼客戶端用于提供視頻圖像的上墻顯示，視頻解碼器通過網(wǎng)絡(luò)獲取相應(yīng)圖像的視頻，并進行數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換后，輸出至大屏幕、監(jiān)視器中。3.7 網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控對于所采用的網(wǎng)絡(luò)連接方式具有較高的要求，不但要保證網(wǎng)絡(luò)連接的有效性，還需要提供足夠的帶寬用于視頻數(shù)據(jù)的傳輸。針對電廠應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機，能夠提供工業(yè)化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)連接包括有兩個部分，即前端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接和服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)連接。3.7.1 前端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接為了保證視頻圖像

15、的清晰和可靠的分辨率，前端設(shè)備采用的壓縮碼率每路需要在cif分辨率512kb/s，因此前端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的帶寬需要滿足充足的網(wǎng)絡(luò)帶寬。3.7.2 服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)連接由于流媒體視頻數(shù)據(jù)需要具備較強的網(wǎng)絡(luò)性能，因此在服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)連接需要提供較高的性能。在方案中，我們使用千兆以太網(wǎng)為服務(wù)器提供鏈路接入，以提供高性能的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，滿足大規(guī)模應(yīng)用對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。4 系統(tǒng)功能和技術(shù)特點4.1 系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理員實現(xiàn)設(shè)備管理，用戶管理等各項管理，包括配置、修改、刪除等。提供4種用戶類型，包括系統(tǒng)管理員、超級用戶、操作人員和查看人員，分別授予不同的權(quán)限范圍，同一類型的用戶又可以設(shè)置更具體的權(quán)限，可以設(shè)置各自的用戶名

16、和密碼。設(shè)備管理：動態(tài)搜索編碼器、解碼器、矩陣及附屬設(shè)備等的信息，可增加、修改、刪除設(shè)備及配置參數(shù)，以及設(shè)置鏡頭歸屬的錄像站點。能方便地設(shè)置電子地圖：導(dǎo)入地圖、布置鏡頭等。設(shè)備分組：編碼端和解碼端設(shè)備可分組管理，設(shè)置一個默認的分組，新設(shè)備在默認的分組中，可增加、修改、刪除分組，設(shè)備不能重復(fù)分組。完善的日志管理，對各個用戶的操作進行不可人為修改的記錄，以備查詢。4.2 監(jiān)控功能可通過計算機顯示器顯示圖像，也可通過電視墻顯示（需配解碼器），一個解碼器可以與一個或多個編碼器連接，多路連接時可設(shè)定自動輪換時間。支持多個視訊終端同時監(jiān)控一個監(jiān)控點同時觀看同一個監(jiān)控點的圖像。通過點擊編碼器名稱方便地播放圖

17、像，提供單畫面、4畫面、9畫面等多種方式瀏覽。分組監(jiān)控，可設(shè)定不同的用戶級別，分配不同的監(jiān)控點（同一個監(jiān)控點可以劃歸多個組）。分級監(jiān)控：根據(jù)不同的權(quán)限級別，級別高的可搶先對監(jiān)控點進行監(jiān)控，如對攝像機進行遙控等?？蛇B接控制云臺解碼器(球機)，支持多種云臺協(xié)議，可根據(jù)用戶要求添加。攝像機遠程控制功能：可對權(quán)限范圍內(nèi)的攝像機進行遠程控制，包括鏡頭上下左右移動、鏡頭縮放、光圈調(diào)整、調(diào)焦，對于球機，還可設(shè)定預(yù)置位，可快速將鏡頭切換到預(yù)先設(shè)定的位置（具體功能視云臺及鏡頭所支持的協(xié)議而定）。可連接控制其它rs485/232接口設(shè)備，如視頻切換矩陣等。音頻控制功能，支持一個視訊終端與所監(jiān)控的其中一個監(jiān)控點進行

18、點對點實時雙向音頻通信。也可以向多個前端發(fā)送音頻信號的按鈕，實現(xiàn)音頻廣播功能。報警聯(lián)動切換到預(yù)置位和輔助設(shè)備的功能輪跳功能，可按照操作人員設(shè)置的周期，自動對某一組內(nèi)的各個監(jiān)控對象進行輪循監(jiān)控顯示。電子地圖功能使得監(jiān)控點的分布一目了然，可通過鼠標點擊地圖上的鏡頭圖標，方便地觀看目標點的圖像，圖像可放大至全屏。支持qcif、cif、halfd1、4cif等多種圖像格式，支持pal和ntsc兩種視頻模式。對每一路圖像的亮度、色調(diào)飽和度、對比度、幀數(shù)、圖像質(zhì)量、傳輸速率等可單獨調(diào)整。4.3 錄像及回放功能提供多路同時錄像?？稍O(shè)定錄像文件存放路徑及存放時間。錄像站點可分布在多臺計算機或服務(wù)器上，每個站點管理一定數(shù)量的編碼器，一個編碼器不能同屬于多個錄像站點。可進行手動錄像、一次性計劃錄像和周期性（每周、每日、每年）計劃錄像，可設(shè)定計劃的起止日期，可對計劃進行修改、刪除等操作。錄像中途