精品資料（2021-2022年收藏的）礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、保密囗，在10年解密后適用本授

2、權(quán)書2、不保密囗。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名：年 月 日導(dǎo)師簽名：年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 自動(dòng)化0804 指導(dǎo)教師 工作單位 武漢理工大學(xué) 設(shè)計(jì)(論文)題目: 礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：分析礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成和工作原理。根據(jù)礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作特性和實(shí)際應(yīng)用要求。在對(duì)礦井下設(shè)備安全性，實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上，對(duì)比傳統(tǒng)的礦井監(jiān)控系統(tǒng)。并對(duì)系統(tǒng)的視頻采集終端設(shè)備的硬、軟件的設(shè)計(jì)、視頻信號(hào)傳輸方式設(shè)計(jì)、上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)利用能對(duì)礦井全程視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘預(yù)覽和錄像，保證采礦過程的完整性和真實(shí)性。要求完成的主要任務(wù):礦井視頻監(jiān)控系

3、統(tǒng)研究是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本課題所研究的僅是其中的一部分，要求提供系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方法，并給出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行說明。礦井視頻監(jiān)控需求分析及市場(chǎng)行情，對(duì)比傳統(tǒng)礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)原則及功能特點(diǎn)。3. 分析礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)和工作原理。4. 分析并簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)系統(tǒng)視頻采集終端，提供設(shè)計(jì)方案。5. 分析并了解系統(tǒng)圖像的處理。6. 分析并簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)云臺(tái)的控制。7. 撰寫相應(yīng)的設(shè)計(jì)說明書：正文不少于1萬(wàn)5千字，圖文清晰，文理要通順。中文文獻(xiàn)收集不少于15篇，外文不少于5篇，外文翻譯論文不少于5000漢字。指導(dǎo)教師簽名 系主任簽名 院長(zhǎng)簽名(章)_ 武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論

4、文）開題報(bào)告1、目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）在美國(guó)，煤礦已實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化，井下工作人員很少，作業(yè)規(guī)范，巷道通暢，一旦發(fā)生事故，易于撤離，傷亡不大。而在我國(guó)，采煤機(jī)械化程度僅為，礦工隊(duì)伍很大一部分是文化水平較低、培訓(xùn)時(shí)間有限的農(nóng)民工，甚至存在井下抽煙等嚴(yán)重違章現(xiàn)象。這樣的千軍萬(wàn)馬集中在高度危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中，極易發(fā)生事故，造成重大傷亡。我們?cè)诜治鼋趲讉€(gè)煤礦發(fā)生的特大事故時(shí)發(fā)現(xiàn)：（1） 地面與井下人員的信息溝通不及時(shí)；（2） 地面人員難以及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況；（3） 一旦煤礦事故發(fā)生，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救效果差。目前，煤礦井下作業(yè)因

5、為遠(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣與地面人員間溝通不便，如果利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員則可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況，而且能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。同時(shí)要求上級(jí)有關(guān)監(jiān)管部門可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看進(jìn)行狀況，提出整改方法?，F(xiàn)在一些煤礦使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是早期的模擬監(jiān)控，性能和穩(wěn)定性不高，具有很大的局限性。首先，模擬視頻信號(hào)容易產(chǎn)生衰耗、畸變、延時(shí)，并且易受井下各種設(shè)備干擾，使圖像質(zhì)量下降，用于煤礦復(fù)雜的工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，效果不好。其次，視頻信號(hào)的傳輸對(duì)距離十分敏感，當(dāng)傳輸距離大于幾百米時(shí)，不便于系統(tǒng)

6、的維護(hù)和升級(jí)。最后，傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于可靠性和性能差，靈活性和擴(kuò)展性差，查詢?nèi)∽C時(shí)十分煩瑣，難以維護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)多監(jiān)控中心和多級(jí)監(jiān)控管理，不適合當(dāng)前有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門對(duì)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理的要求。隨著傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的視頻傳輸應(yīng)用得到廣泛普及，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中引入數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是大趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展是監(jiān)控報(bào)警業(yè)界的主流趨勢(shì)，它將數(shù)字化視頻圖像記錄與多畫面圖像顯示功能和監(jiān)視報(bào)警功能結(jié)合在一起，將逐步取代傳統(tǒng)模擬式多畫面分割器和長(zhǎng)時(shí)間錄像機(jī)，具有靈活方便等特點(diǎn)。數(shù)字信號(hào)具有頻譜效率高、抗干擾能力強(qiáng)、失真少等模擬信號(hào)無(wú)法比擬的特點(diǎn)，同時(shí)由于其信號(hào)處理數(shù)據(jù)量

7、大、占用頻率資源多等問題，故需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行有效地壓縮，使之在通信方面的開銷與模擬信號(hào)附加相同時(shí)，才能體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)字監(jiān)控不斷地加大對(duì)其缺點(diǎn)的改進(jìn)，使得其在許多領(lǐng)域都能夠應(yīng)用，而在市場(chǎng)的推動(dòng)下，數(shù)字監(jiān)控也成為了一個(gè)熱門的話題。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)各大城市和地區(qū)之間競(jìng)相鋪設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)，以滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的帶寬要求，大規(guī)模光線網(wǎng)絡(luò)的不斷鋪設(shè)不但使城市、城市間、區(qū)域間的信息通訊得到極大的改善，也使其他領(lǐng)域的資源配置和數(shù)據(jù)交流得到更加合理的改善和更新。2、基本內(nèi)容和技術(shù)方案 本設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容是：1、礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成和工作原理。2、礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案選取。3、分析并設(shè)計(jì)系統(tǒng)視頻采集終

8、端，提供設(shè)計(jì)方案。4、分析并設(shè)計(jì)云臺(tái)的控制。5、分析并了解系統(tǒng)圖像的壓縮處理。 設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)解決的問題是：視頻采集終端的設(shè)計(jì)、和圖像壓縮處理。技術(shù)方案：（1）系統(tǒng)組成和工作原理：視頻監(jiān)控系統(tǒng)由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、存儲(chǔ)、反饋的功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的全天候的監(jiān)視，能在多操作控制點(diǎn)上切換多路圖像；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的采集、接收、傳輸、加工、處理，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。組成框圖：USB攝像頭基于Linux的ARM9開發(fā)板監(jiān)控端（用戶PC等）usb以太網(wǎng)（2）設(shè)計(jì)方案選?。簩?duì)嵌入式Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，構(gòu)建了

9、一個(gè)基于ARM處理器和Linux操作系統(tǒng)的嵌入式BS模式的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)以嵌入式Linux和嵌入式微控制器$3C2440為核心平臺(tái)，通過嵌入式平臺(tái)建立的Web服務(wù)器將USB攝像頭采集來(lái)的視頻信號(hào)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸，在用戶端PC可以接收到視頻圖像，并根據(jù)需要來(lái)控制云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，以完成對(duì)煤礦井下的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。（3）視頻采集終端設(shè)計(jì)：煤礦井下環(huán)境惡劣：第一、煤礦內(nèi)坑道沒有光線，且不能使用紅外射燈，需要使用低照度攝像機(jī)；第二、坑道內(nèi)只有660V、127V兩種電壓，需要考慮電源轉(zhuǎn)換；第三、井下空氣中瓦斯和粉塵含量較高，容易發(fā)生爆炸，所以必須使用經(jīng)過煤安認(rèn)證的隔爆防護(hù)罩。針對(duì)井下的復(fù)雜環(huán)境，綜合考慮各種

10、因素，視頻采集我們選擇WAT-902H攝像機(jī)，配備Computar H0614FICS-3高檔鏡頭（6mm 手動(dòng)光圈及調(diào)焦CS接口），它可以在僅有一點(diǎn)星光的環(huán)境中,就可以達(dá)到白天的效果，免于安裝紅外燈，它的最低照度僅為0.0003Lux，但可以達(dá)到570線高清晰畫面效果。防護(hù)罩我們選擇KBA112礦用隔爆型攝像儀，該設(shè)備為全不銹鋼構(gòu)造，密封性能好，并且防腐、防塵、防水，可裝定焦鏡頭，已經(jīng)通過煤安隔爆等級(jí)認(rèn)證D級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，適用于有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下。防護(hù)罩內(nèi)可以安裝一臺(tái)單路視頻光端機(jī)用于視頻傳輸，同時(shí)內(nèi)置127V轉(zhuǎn)12V的電源適配器可以滿足井下的電力使用標(biāo)準(zhǔn)，符合集中供電的要求。煤礦井道中

11、采用光纜進(jìn)行視頻傳輸，因?yàn)槭褂霉庑盘?hào)傳輸杜絕了以往傳統(tǒng)視頻線纜傳輸產(chǎn)生的電信號(hào)，減少隱患，而且光纖傳輸距離很長(zhǎng)，可達(dá)30km，便于煤礦企業(yè)合理布線設(shè)置監(jiān)控中心。在Linux下的視頻采集是通過 Video4Linux實(shí)的，Video4Linux是廣泛采用的總線標(biāo)準(zhǔn)，為針對(duì)視頻設(shè)備的應(yīng)用程序編程提供一系列接口函數(shù)。Linux視頻采集的操作流程如下：開始視頻采集打開設(shè)備文件獲取攝像頭是否采集完畢獲取攝像頭緩沖區(qū)中圖像的參數(shù)關(guān)閉設(shè)備結(jié)束（4）云臺(tái)控制設(shè)計(jì)：云臺(tái)控制協(xié)議眾多，本系統(tǒng)采用的是市場(chǎng)上最為通用的派爾高公司的PELCOD協(xié)議。云臺(tái)協(xié)議部分的程序設(shè)計(jì)：首先對(duì)云臺(tái)協(xié)議文件的解析。這一部分主要是完成將

12、上層Web服務(wù)端通過網(wǎng)絡(luò)接收的云臺(tái)協(xié)議文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于云臺(tái)協(xié)議文件是文本文件，按照一定格式書寫，因此文件解析主要是將文本中有效部分的ASCII碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制的云臺(tái)控制碼。然后，將轉(zhuǎn)換后的云臺(tái)控制碼通過串口發(fā)送給云臺(tái)解碼器解碼來(lái)控制云臺(tái)的上、下、左、右的動(dòng)作。（5）視頻圖像的MPEG壓縮：作為開放性的媒體標(biāo)準(zhǔn)，MPEG4具有廣泛的兼容性、可升級(jí)性、使用戶的使用風(fēng)險(xiǎn)降到最低。這一點(diǎn)是很多私有媒體技術(shù)所不能比的。壓縮技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，選擇何種壓縮方法最為關(guān)鍵。這里既要考慮到圖像的畫質(zhì)，又要顧及圖像的存儲(chǔ)量和傳輸速度。MPEG4因使用圖層(Layer)方式而能夠智能化選擇影像的不

13、同之處，從而使圖像存儲(chǔ)容量大幅度下降，加速圖像的傳輸速率，從而也增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募磿r(shí)性。視頻數(shù)據(jù)壓縮模塊將采集到的視頻數(shù)據(jù)使用MPEG4壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮編碼，生成 MPEG4視 頻數(shù)據(jù)流，再由視頻數(shù)據(jù)傳輸模塊通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給請(qǐng)求監(jiān)控的客戶端。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用開源的高效xvidocre多媒體編解碼軟件來(lái)作為 MPEG4視頻 壓縮的核心算法。3、進(jìn)度安排1選題 第1周2收集資料并撰寫開題報(bào)告 第2、3周3完成外文翻譯 第4周4概述視頻監(jiān)控發(fā)展、市場(chǎng)需求分析對(duì)比傳統(tǒng)礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 第5-7周5完成系統(tǒng)功能構(gòu)成、內(nèi)容結(jié)構(gòu)和工作原理。 第16周6完成采集模塊的設(shè)計(jì) 第10周7分析圖像的壓縮技術(shù)，提出方

14、案 第11周8完成云臺(tái)控制，監(jiān)控中心控制室，遠(yuǎn)程控制室的設(shè)計(jì)。 第12周9完成產(chǎn)品選型 第15周10答辯 第16周4、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄 摘要IAbstractII緒論11 概述32 需求分析及市場(chǎng)行情53 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況及分析73.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介73.2 設(shè)計(jì)依據(jù)、原則及功能特點(diǎn)93.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)93.2.2 設(shè)計(jì)原則93.2.3 系統(tǒng)功能特點(diǎn)104.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)114.1 系統(tǒng)功能構(gòu)成及內(nèi)容結(jié)構(gòu)114.1.1 功能構(gòu)成114.1.2 內(nèi)容結(jié)構(gòu)124.1.3 系統(tǒng)示意圖134.2 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及工作原理144.2.1 系統(tǒng)體系

15、結(jié)構(gòu)144.2.2 系統(tǒng)工作原理144.2.3 Web服務(wù)器與 CGI程序154.2.4 通用網(wǎng)關(guān)接口 cGl154.3 系統(tǒng)中重要模塊的設(shè)計(jì)164.3.1 視頻圖像采集模塊164.3.2 視頻圖像的MPEG壓縮184.3.3 云臺(tái)的控制204.3.4 監(jiān)控中心控制室214.3.5 遠(yuǎn)程指揮中心225 產(chǎn)品選型235.1前端設(shè)備235.1.1 超低照度黑白攝像機(jī)235.1.2 Computar H0614FICS-3245.1.3 KBA112礦用隔爆型攝像儀255.1.4 視頻光端機(jī)275.2 后端設(shè)備295.2.1 監(jiān)控中心數(shù)字控制主機(jī)295.2.2遠(yuǎn)程指揮監(jiān)看系統(tǒng)325.2.3 遠(yuǎn)程指揮

16、管理主機(jī)（數(shù)字視頻中心矩陣系統(tǒng)）325.2.4 視頻矩陣切換系統(tǒng)365.2.5 TC-208視頻分配器37結(jié)束語(yǔ)39致謝40參考文獻(xiàn)41武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也逐步由模擬走向數(shù)字化。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防領(lǐng)域中的重要組成部分，是所有安全系統(tǒng)中最關(guān)鍵的子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過遙控?cái)z像機(jī)，直接觀察被監(jiān)視場(chǎng)所的情況，同時(shí)可以把被監(jiān)視場(chǎng)所的情況進(jìn)行同步錄像。另外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可以與防盜報(bào)警系統(tǒng)等其它安全技術(shù)防范體系聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，使用戶安全防范能力得到整體的提高。視頻監(jiān)控系統(tǒng)能在人無(wú)法直接觀察的場(chǎng)合，適時(shí)、清晰、真實(shí)地反映被監(jiān)視控制對(duì)象的畫面。視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為在現(xiàn)代化

17、管理中監(jiān)控的最為有效的觀察工具。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種全數(shù)字化、全網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)，可以同現(xiàn)有的多媒體系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)集成，方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的共享在控制中心，只要有一個(gè)工作人員操作，就能夠觀察多個(gè)被控區(qū)域，以及遠(yuǎn)距離區(qū)域的監(jiān)控功能。 視頻監(jiān)控系統(tǒng)由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、存儲(chǔ)、反饋的功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的全天候的監(jiān)視，能在多操作控制點(diǎn)上切換多路圖像；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的采集、接收、傳輸、加工、處理，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。對(duì)嵌入式Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，構(gòu)建了一個(gè)基于ARM處理器和Linux操作系統(tǒng)的嵌

18、入式BS模式的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)以嵌入式Linux和嵌入式微控制器$3C2440為核心平臺(tái)，通過嵌入式平臺(tái)建立的Web服務(wù)器將USB攝像頭采集來(lái)的視頻信號(hào)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸，在用戶端PC可以接收到視頻圖像，并根據(jù)需要來(lái)控制云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，以完成對(duì)煤礦井下的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。關(guān)鍵詞： Arm；Linux；嵌入式Web服務(wù)器；視頻監(jiān)控；CGIAbstractAlong with the technical development of modern electronics, the video frequency supervision system also gradually from imitate

19、the alignment numeral to turn.The video frequency supervision system is Anne to defend the importance in the realm to constitute the part, is in all safe systems most the sub-system of the key.The system passes the remote control camera, the direct observation is keep watch on the amenity circumstan

20、ce, at the same time can is keep watch on the amenity circumstance carries on recording the elephant synchronously.Moreover, the video frequency supervision system can also with guard against theft to report to the police the system etc. other safe techniques guard against the system to move the mov

21、ement, using a safety to guard against the ability to get the whole exaltation. The video frequency supervision system ability at the situation that person can't observe directly, well timed, portrait, really reflect to be keep watch on appearance of control the object.The video frequency superv

22、ision system has become the most valid observation tool supervise and control in modern management.The video frequency supervision system is a kind of total amount word turn, the whole network turn of system, can the together existing multi-media system, the control system and the information system

23、s gather, carrying out the share of the data and information in the control centre expediently, the operation of only a staff member, can observe manies to is control district, and long-distance leave the supervision function of the district.Video frequency supervision system from solid the hour con

24、trols the system, surveillance system and management the information system constitute. The solid hour controls the data for system to complete solid to collect the processing, saving, the function of the feedback,keep watch on the system completes the all-weather surveillance that orders to the eac

25、h supervision, the ability is operating control point more up cut over many road pictures,Manage the information system completes each kind of to need the information to collect, receive, transmit, process, handle, is the whole control core of system. This article has researched the embedded Interne

26、t long-distance monitoring system and constructed one embedded BS pattern long-distance video monitoring system which based on the ARM pPocesor and Linux operating systemThe coPe platform of the system is embedded Linux systems and embedded micro-controler cope $3C2440， through the platform establis

27、hing an embedded Web server to tPansmist the video signaI from the USB camera，we cab receive the video on the PC at the client-side and contPoIthe revolution of the holder when necessary，SO as t0 complete the video monitoring of the familyKey words：Arm；Linux；Embedded Web Server； Video Surveilance ；C

28、GI39武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）緒 論近年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展特別是網(wǎng)絡(luò)帶寬、計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)容量的迅速提高以及各種實(shí)用視頻信息處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控技術(shù)也有長(zhǎng)足的發(fā)展，視頻監(jiān)控進(jìn)入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，日益受到人們的重視和關(guān)注。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展基本上是從早期的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)向數(shù)模結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)在的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)演變的過程，而現(xiàn)在的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)的發(fā)展又分為三個(gè)階段：數(shù)字監(jiān)控的多媒體階段、數(shù)字監(jiān)控的DVR階段和數(shù)字監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)階段。隨著多媒體技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速崛起，現(xiàn)今市場(chǎng)上有兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型，

29、一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是以嵌入式視頻Web服務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)日益成熟，計(jì)算機(jī)的普及化，為基于PC機(jī)的多媒體監(jiān)控創(chuàng)造了條件。這種新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的迅速崛起，部分地取代了以視頻矩陣圖像分割器、錄像機(jī)為核心，輔以其它傳送器的模擬視頻監(jiān)控模式，但隨著基于PC機(jī)的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)的發(fā)展，在實(shí)際工程使用過程中，也暴露出一些不足，主要是系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定性?；赑C的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)為：兼容/工控PC機(jī)+視頻采集卡+普通/較可靠的操作平臺(tái)+應(yīng)用軟件。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴(yán)格要求

30、的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，亦即為監(jiān)控系統(tǒng)量體裁衣的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟硬件于一體的可獨(dú)立工作的"器件"。嵌入式操作系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)的，支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依靠性、軟件固態(tài)化及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)嵌入式視頻Web服務(wù)器方式，視頻服務(wù)器內(nèi)置一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器，采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。攝像機(jī)送來(lái)的視頻

31、信號(hào)數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內(nèi)部總線送到內(nèi)置的Web服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務(wù)器上的攝像機(jī)圖像，授權(quán)用戶還可以控制攝像機(jī)、云臺(tái)、鏡頭的動(dòng)作或?qū)ο到y(tǒng)配置進(jìn)行操作。由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個(gè)體積很小的設(shè)備內(nèi)，可以直接連入局域網(wǎng)，達(dá)到即插即看，省掉多種復(fù)雜的電纜，安裝方便（僅需設(shè)置一個(gè)IP地址），用戶也無(wú)需安裝任何硬件設(shè)備，僅用瀏覽器即可觀看。視頻監(jiān)控發(fā)展的最大兩個(gè)特點(diǎn)就是數(shù)字化各網(wǎng)絡(luò)化。礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 概述近年來(lái)，煤礦發(fā)生事故的數(shù)量在不斷增加，如何加強(qiáng)安全生產(chǎn)，提高預(yù)警和事后搜救工作效率，擺到了國(guó)家各級(jí)主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的面前。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、能源供應(yīng)緊

32、張的形勢(shì)下，如何處理好保證安全和提高產(chǎn)量的關(guān)系，需要深入研究，發(fā)展不能以犧牲環(huán)境和生命為代價(jià)。為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監(jiān)測(cè)職能，有效進(jìn)行礦工管理，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作顯得尤為重要和緊迫。面對(duì)新形勢(shì)、新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)，國(guó)家各級(jí)主管部門的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。我們認(rèn)為提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強(qiáng)以災(zāi)害預(yù)防、搜救為主要目標(biāo)的安全生產(chǎn)長(zhǎng)效機(jī)制，是我國(guó)安全生產(chǎn)工作的必由之路。本設(shè)計(jì)采用適用于煤礦的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)從視頻監(jiān)控、信號(hào)傳輸、中心控制、遠(yuǎn)程監(jiān)管等各方面提出全方位的解決辦法，可以實(shí)現(xiàn)井下監(jiān)控中心、地、

33、市煤礦安全監(jiān)控指揮中心與省局監(jiān)控指揮中心聯(lián)網(wǎng)，使煤礦安全管理工作向科學(xué)化、規(guī)范化、數(shù)字化管理軌道邁進(jìn)，提高煤礦安全管理水平。利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況，而且能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。煤礦監(jiān)控系統(tǒng)需要滿足以下功能要求：視頻監(jiān)控設(shè)備滿足煤礦防爆、隔爆等級(jí)要求可以實(shí)現(xiàn)各級(jí)部門聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，指揮終端、中心控制室以及上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)終端可通過語(yǔ)音對(duì)講對(duì)煤礦開采企業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮。系統(tǒng)具有特定的視頻效果：以礦井為單元，將一路或多路視頻信號(hào)進(jìn)行圖像預(yù)覽和錄像。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘視頻

34、疊加功能：對(duì)礦井全程視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)日期和時(shí)鐘預(yù)覽和錄像，保證采礦過程的完整性和真實(shí)性。其日期和時(shí)鐘在畫面中的顯示方式和顯示位置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景進(jìn)行位置調(diào)整。系統(tǒng)具有單畫面、多畫面和全屏等多種顯示方式，預(yù)覽顯示畫面在多畫面顯示方式下，其顯示位置可進(jìn)行人為調(diào)整。系統(tǒng)具有錄像效果調(diào)節(jié)功能、網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，保證其圖像在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上都能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)具有音、視頻實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能，每路圖像可允許多個(gè)網(wǎng)絡(luò)客戶端同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)瀏覽。系統(tǒng)具有錄像資料轉(zhuǎn)制VCD光盤存儲(chǔ)功能，便于資料的保存和資料審閱的便捷。系統(tǒng)具有對(duì)剩余硬盤空間顯示和容量不足警示功能，提供線性和循環(huán)錄像兩種模式。系統(tǒng)具有客戶端對(duì)錄像資料的檢索

35、、管理和回放。系統(tǒng)具有通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)與礦井監(jiān)控中心工作人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)會(huì)話的功能，從而保障指揮的有效性和實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)具有易安裝性和易維護(hù)性。系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單，界面簡(jiǎn)潔，功能直觀明確。圖1：視頻監(jiān)測(cè)圖樣2 需求分析及市場(chǎng)行情需求分析： 在美國(guó)，煤礦已實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化，井下工作人員很少，作業(yè)規(guī)范，巷道通暢，一旦發(fā)生事故，易于撤離，傷亡不大。而在我國(guó)，采煤機(jī)械化程度僅為，礦工隊(duì)伍很大一部分是文化水平較低、培訓(xùn)時(shí)間有限的農(nóng)民工，甚至存在井下抽煙等嚴(yán)重違章現(xiàn)象。這樣的千軍萬(wàn)馬集中在高度危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中，極易發(fā)生事故，造成重大傷亡。我們?cè)诜治鼋趲讉€(gè)煤礦發(fā)生的特大事故時(shí)發(fā)現(xiàn)：（1） 地面與井下人

36、員的信息溝通不及時(shí)；（2） 地面人員難以及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況；（3） 一旦煤礦事故發(fā)生，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救效果差。目前，煤礦井下作業(yè)因?yàn)檫h(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣與地面人員間溝通不便，如果利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員則可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀的監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況，而且能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。同時(shí)要求上級(jí)有關(guān)監(jiān)管部門可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看進(jìn)行狀況，提出整改方法?，F(xiàn)在一些煤礦使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是早期的模擬監(jiān)控，性能和穩(wěn)定性不高，具有很大的局限性。首先，模

37、擬視頻信號(hào)容易產(chǎn)生衰耗、畸變、延時(shí)，并且易受井下各種設(shè)備干擾，使圖像質(zhì)量下降，用于煤礦復(fù)雜的工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，效果不好。其次，視頻信號(hào)的傳輸對(duì)距離十分敏感，當(dāng)傳輸距離大于幾百米時(shí)，不便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。最后，傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于可靠性和性能差，靈活性和擴(kuò)展性差，查詢?nèi)∽C時(shí)十分煩瑣，難以維護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)多監(jiān)控中心和多級(jí)監(jiān)控管理，不適合當(dāng)前有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門對(duì)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理的要求。隨著傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的視頻傳輸應(yīng)用得到廣泛普及，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中引入數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)也是大趨勢(shì)。市場(chǎng)行情：目前在我國(guó)煤礦安全監(jiān)控領(lǐng)域，許多煤礦沒有井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，建有井下監(jiān)控系統(tǒng)的企業(yè)其

38、多數(shù)監(jiān)控設(shè)備也比較落后，監(jiān)控系統(tǒng)單一簡(jiǎn)單，性能不穩(wěn)定。目前煤礦監(jiān)控平臺(tái)多是將有線電纜和傳感器結(jié)合，以數(shù)據(jù)監(jiān)控為主。這樣的監(jiān)控系統(tǒng)性能極為不穩(wěn)定，只要有一處線路發(fā)生中斷，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)便處于癱瘓狀態(tài)，井下和井上便失去聯(lián)系。一旦發(fā)生煤礦事故，線路發(fā)生中斷，井下不能將情況及時(shí)反饋給井上指揮人員，井上救援人員也無(wú)法與井下被困人員進(jìn)行溝通和指揮救援工作，這樣的監(jiān)控系統(tǒng)不能起到任何救援作用。同時(shí)，現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控條目比較單一，要么只對(duì)井下氣體瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)控，要么只對(duì)頂板壓力監(jiān)控等等，沒有一個(gè)比較系統(tǒng)全面的監(jiān)控平臺(tái)。此外，井下工作人員之間缺乏性能穩(wěn)定的語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)，使得工作人員之間不能很好的協(xié)調(diào)工作，不能及

39、時(shí)準(zhǔn)備放炮時(shí)的安全防范措施。在井下視頻監(jiān)控方面，多數(shù)煤礦使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是早期的模擬監(jiān)控，性能和穩(wěn)定性不高，而且只能固定監(jiān)控，監(jiān)控終端太過龐大累贅，靈活性不強(qiáng)，監(jiān)控死角較多，數(shù)據(jù)傳輸不流暢，監(jiān)控畫面不夠清晰，不能很好的反映井下實(shí)際情況。而且不能實(shí)現(xiàn)多級(jí)監(jiān)控中心和多級(jí)監(jiān)控管理，不適合當(dāng)前有關(guān)部門對(duì)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理的要求。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況及分析3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介這套系統(tǒng)包括礦總調(diào)度室監(jiān)控中心一個(gè)，在中心內(nèi)放置視頻控制設(shè)備和顯示設(shè)備。前端監(jiān)控點(diǎn)地面部份主要是對(duì)絞車房、變電所、門衛(wèi)、井上皮帶、井下皮帶等位置的監(jiān)控，我們采用的是帶云臺(tái)的彩色攝像機(jī)，通過在監(jiān)控中心硬盤錄像機(jī)主機(jī)上對(duì)云臺(tái)各種角度

40、進(jìn)行遙控控制，確保對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。這套系統(tǒng)具有以下功能和優(yōu)點(diǎn)：功能：1.在監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意一路攝像機(jī)的顯示與控制 2.可以多畫面或單畫面的方式顯示攝像機(jī)圖像 3.對(duì)任何一個(gè)攝像機(jī)畫面進(jìn)行24小時(shí)記錄，并能夠本地或遠(yuǎn)程回放 4.具備靈活控制性和多畫面系統(tǒng)強(qiáng)大的記錄功能 5.系統(tǒng)可以采用硬盤錄像系統(tǒng)進(jìn)行圖像記錄 優(yōu)點(diǎn)：1.由于遠(yuǎn)距離視頻信號(hào)采用光纖傳輸，能夠消除各種電器設(shè)備對(duì)視頻信號(hào)的干擾，保證視頻信號(hào)不失真。2.線路損耗小，保證系統(tǒng)控制信號(hào)傳遞的準(zhǔn)確性。3.采用室外全方位云臺(tái)，使監(jiān)控的視角廣闊，監(jiān)控范圍廣。4.系統(tǒng)設(shè)備采用現(xiàn)代先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備，保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性。5.硬盤錄像機(jī)采用

41、NSuper16，16路視頻輸入保證系統(tǒng)以后的擴(kuò)充性能。自帶8路矩陣輸出，能更好地控制電視墻信號(hào)煤礦安全多媒體監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)中國(guó)煤礦安全現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求研制的。該系統(tǒng)由監(jiān)控終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心三大部分組成。系統(tǒng)基于當(dāng)前先進(jìn)的視頻采集、數(shù)據(jù)壓縮還原、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)燃夹g(shù)設(shè)計(jì)而成。集光纖傳輸,Wi-Fi無(wú)線通信，固定與移動(dòng)音、視頻監(jiān)控，人員定位于一體，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空白。該系統(tǒng)在正常工作中，由監(jiān)控終端負(fù)責(zé)對(duì)煤礦井下的多項(xiàng)監(jiān)控條目進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控終端可以對(duì)空氣瓦斯含量進(jìn)行監(jiān)控、拍攝井下工人工作環(huán)境以及工作情況，通過監(jiān)控終端同工作小組的工人之間以及小組和監(jiān)控人員之間可以進(jìn)行語(yǔ)音通信，相互協(xié)調(diào)工作。

42、監(jiān)控終端并具有定位功能，監(jiān)控中心可以通過終端判斷每個(gè)工人的井下位置。由監(jiān)控終端收集的所有數(shù)據(jù)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮編碼后，通過高帶寬的Wi-Fi進(jìn)行無(wú)線傳輸，并利用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)傳輸給井上的監(jiān)控中心。監(jiān)控中心對(duì)井下傳輸上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存，同時(shí)通過監(jiān)控人員分析生產(chǎn)情況能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，同時(shí)也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料和相關(guān)數(shù)據(jù)。 如果煤礦發(fā)生異常情況，如井下空氣中瓦斯等氣體濃度過高，系統(tǒng)的預(yù)警功能便自動(dòng)對(duì)井下工人和井上監(jiān)控中心進(jìn)行報(bào)警，提醒相關(guān)人員，進(jìn)行采取措施。如果發(fā)生事故，無(wú)線監(jiān)控終端仍能自動(dòng)搜索最近的無(wú)線接入點(diǎn)，將事故現(xiàn)場(chǎng)的視頻數(shù)據(jù)和語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳送

43、到地面上，同時(shí)發(fā)出SOS定位信號(hào)，地面上的指揮救援的工作人員一方面通過終端的語(yǔ)音通信功能指揮事故發(fā)生地帶附近的工作人員安排撤離線路，同時(shí)通過接受的視頻信息和SOS定位信號(hào)對(duì)井下事故發(fā)生地帶的工人進(jìn)行定位并展開施救。事故發(fā)生后，通過監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)管理中心記錄的視頻和數(shù)據(jù)信息，分析事故發(fā)生的原因，吸取教訓(xùn)并進(jìn)行工作和安全生產(chǎn)防范上的改進(jìn)。圖2：設(shè)備連接示意圖3.2 設(shè)計(jì)依據(jù)、原則及功能特點(diǎn)3.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1、金屬非金屬礦山安全規(guī)程-2006版2、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求（AQ6201-2006），除防爆要求3、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)儀器使用規(guī)范AQ1029-2007，除防爆要求4、礦用一般

44、型電氣設(shè)備GBT 12173-20085、GB/T14048.12000  低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備  總則6、電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)GB/T24237、電工電子產(chǎn)品基礎(chǔ)環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程GB/T24238、周期檢驗(yàn)計(jì)算抽樣程序及表GB/T2829-20029、外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）GB 420810、煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求MT 21011、電磁兼容 實(shí)驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)GB /T1762612、煤礦通信、自動(dòng)化產(chǎn)品型號(hào)編制方法和管理辦法MT/T 28613、煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要性能測(cè)試方法MT/T 772-199814、煤礦用信息傳輸裝置MT/T 89915、建筑物

45、電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范GB50343-200416、電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50173-93、17、計(jì)算機(jī)站場(chǎng)地安全要求   GB2887-8918、計(jì)算機(jī)站場(chǎng)地技術(shù)條件   GB2887-893.2.2 設(shè)計(jì)原則任何一個(gè)設(shè)計(jì)方案的最根本前提是用戶的需求，而先進(jìn)、成熟的技術(shù)，可靠、靈活的應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和良好的性能/價(jià)格比是設(shè)計(jì)方案的最基本依據(jù)。在不失先進(jìn)性、成熟性、可靠性、可擴(kuò)展性的基礎(chǔ)上，充分考慮用戶的需求，照顧長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，最大限度地保護(hù)用戶投資。同時(shí)系統(tǒng)選擇的產(chǎn)品已根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)要求和國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，完全可以滿足煤礦井下人

46、員監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化和信息化管理要求，同時(shí)可充分利用礦井已有的平臺(tái)資源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，有效節(jié)約投資。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，主要遵循體現(xiàn)以下幾個(gè)特性：（） 先進(jìn)性    嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定，結(jié)合具體情況，用最佳設(shè)計(jì)方案，采用先進(jìn)成熟的技術(shù)設(shè)備和材料，既滿足當(dāng)前的需求，又兼顧未來(lái)高速的數(shù)據(jù)傳輸需要，使整個(gè)系統(tǒng)在一段時(shí)期內(nèi)保持先進(jìn)性和良好的擴(kuò)展性，以適應(yīng)未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展和技術(shù)升級(jí)的需要。 （） 規(guī)范性    視頻監(jiān)控工程，是一個(gè)先進(jìn)復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)工程，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始，包括施工、安裝、調(diào)試直到最后驗(yàn)收的全過程,都應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家有

47、關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，作好系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和管理工作。最后提交正規(guī)的測(cè)試驗(yàn)收?qǐng)?bào)告及全套施工圖紙和技術(shù)資料供使用方存檔。執(zhí)行的主要規(guī)范內(nèi)容包括中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：（）實(shí)用性和可擴(kuò)充性    在設(shè)計(jì)本監(jiān)控系統(tǒng)方案的同時(shí)，應(yīng)充分考慮到目前需要和將來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。首先滿足其基本功能需要，達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求，又應(yīng)充分考慮今后的發(fā)展需要，具有可擴(kuò)充性，充分保護(hù)現(xiàn)有的投資，而且具有較高的性價(jià)比。系統(tǒng)的建設(shè)要嚴(yán)格按照國(guó)家、地方和行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。在沒有標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的情況下，要參照國(guó)家、地方和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。系統(tǒng)的分

48、析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試要嚴(yán)格按照軟件工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并盡可能采用開放技術(shù)和國(guó)際主流產(chǎn)品，以確保系統(tǒng)符合國(guó)際上各種開放標(biāo)準(zhǔn)。（）可靠性 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，直接影響著使用效果、外部形象及投資回報(bào)，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須安全、可靠，本方案已充分考慮采用成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，在設(shè)備選型和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用最優(yōu)化的方案。并從線路敷設(shè)、設(shè)備安裝、系統(tǒng)調(diào)試服務(wù)等方面，充分滿足可靠性的要求。（5）應(yīng)用的廣泛性 為了提供使用者(在過程監(jiān)視中，一般指管理人員及各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)者)的監(jiān)視區(qū)域(生產(chǎn)區(qū)域)以外場(chǎng)所的遠(yuǎn)程監(jiān)視的需要，只需在現(xiàn)有的機(jī)器上安裝應(yīng)用軟件或直接使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器（不需任何安裝），即可實(shí)現(xiàn)此需求。3.2.3 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

49、（1）單向視頻傳輸（2）視頻存儲(chǔ)和管理（3）雙向音頻傳輸（4）實(shí)時(shí)視頻和存儲(chǔ)視頻的訪問控制（5）報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像及報(bào)警操作記錄功能（6）動(dòng)作偵測(cè)報(bào)警及錄像功能（7）標(biāo)準(zhǔn)圖像監(jiān)控設(shè)備（視頻切換器、云臺(tái)等）控制（8）與其他監(jiān)控系統(tǒng)的接口功能（9）其他圖像監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能4.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)功能構(gòu)成及內(nèi)容結(jié)構(gòu)4.1.1 功能構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)由井下視頻采集、監(jiān)控中心控制室和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)看指揮系統(tǒng)三部份組成，遠(yuǎn)程指揮終端可通過網(wǎng)絡(luò)訪問監(jiān)控中心的數(shù)字主機(jī)監(jiān)看井下視頻，還可以使用雙向?qū)χv向煤礦企業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮。由于煤礦企業(yè)一般都有自己的井下檢測(cè)設(shè)備，普安科技的數(shù)字監(jiān)控主機(jī)具有友好的程序接口，可以和煤礦企業(yè)自

50、有設(shè)備完美結(jié)合起來(lái)。本套視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控、錄制和視頻回放兩大功能模塊構(gòu)成。為防止其它非管理人員隨意的進(jìn)入、退出系統(tǒng)，隨意的對(duì)一些攝像頭參數(shù)進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)時(shí)在這兩個(gè)模塊中加入了一個(gè)權(quán)限加密模塊。其中視頻監(jiān)控錄制模塊不但可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像頭的圖像預(yù)覽，以及視頻的存儲(chǔ)等功能，而且視頻監(jiān)控錄制模塊中還可以對(duì)預(yù)覽圖像的大小、攝像頭所采集到的視頻信息的存儲(chǔ)大小，攝像頭的亮度、曝光度和顏色等進(jìn)行設(shè)置。而且在視頻監(jiān)控錄制模塊為了不讓其他人員隨意的更改這些設(shè)置和隨意的退出本套系統(tǒng)還應(yīng)在本模塊中加入權(quán)限設(shè)置密碼。而在回放系統(tǒng)中為了不讓其他非管理人員隨意對(duì)歷史的視頻信息進(jìn)行瀏覽，因此，在進(jìn)入回放系統(tǒng)之前應(yīng)設(shè)置一

51、權(quán)限密碼，若密碼不正確者不能進(jìn)入到回放系統(tǒng)中。本套視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有以下的兩個(gè)方面：（1）監(jiān)控功能具備2屏同時(shí)預(yù)覽功能；用戶權(quán)限密碼管理，保證系統(tǒng)安全；視頻信號(hào)的丟失報(bào)警；對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行高密度的壓縮處理和記錄處理；按鈕式管理界面，使用方便；能實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史紀(jì)錄的查找和回放；Windows XP操作系統(tǒng)，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。（2）存儲(chǔ)功能: 可以支持兩個(gè)IDE硬盤，每個(gè)IDE硬盤的容量可達(dá)120GB；硬盤文件系統(tǒng)同DOS兼容，可以在PC平臺(tái)上操作；硬盤上文件可以選擇循環(huán)記錄和非循環(huán)記錄；管理主機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)播放網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)上記錄的文件；4.1.2 內(nèi)容結(jié)構(gòu)視頻信號(hào)處理部分應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：在

52、監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置視頻信號(hào)采集用的攝像頭；將攝像頭攝取的視頻信號(hào)通過視頻電纜聯(lián)入從事監(jiān)控活動(dòng)工作的控制室；在各個(gè)控制室利用視頻分頻設(shè)備及信號(hào)放大設(shè)備將視頻信號(hào)分頻放大處理后，一組信號(hào)用于現(xiàn)場(chǎng)的視頻監(jiān)控使用，另外的信號(hào)向其它控制室或調(diào)度室的信號(hào)提供；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控用的信號(hào)通過畫面分割器或矩陣控制器與工業(yè)用電視監(jiān)視器相連，完成現(xiàn)場(chǎng)的視頻信息的監(jiān)控目的。在調(diào)度室利用視頻2分頻設(shè)備將視頻信號(hào)2分頻處理后，一組信號(hào)用于調(diào)度室的綜合視頻監(jiān)控使用，另一組信號(hào)提供給數(shù)字信號(hào)處理部分進(jìn)行處理。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心等組成的，它的具體的工作流程如圖3所示。正如下圖所示的流程，當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)的攝像頭采集到的視頻信息通過電纜線

53、傳到監(jiān)控室，監(jiān)控室的工作人員可以通過監(jiān)視屏上的預(yù)覽圖像來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)所發(fā)生的一切情況，與此同時(shí)監(jiān)控室的控制人員還可以對(duì)攝像頭所采集到的視頻信息進(jìn)行錄制存儲(chǔ)，監(jiān)控室的工作人員還可以控制監(jiān)控點(diǎn)的每一個(gè)攝像頭。并對(duì)其進(jìn)行各種操作，如攝像頭的轉(zhuǎn)向、攝像頭的取景范圍等。管理人員還可以對(duì)攝像頭的參數(shù)如亮度、曝光度和顏色等進(jìn)行一系列的設(shè)置。一旦有突發(fā)事件發(fā)生監(jiān)控室的工作人員還可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過監(jiān)視器所了解到的情況來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的工作。與此同時(shí)還可以通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)對(duì)外界發(fā)出警告或報(bào)警。如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)安裝視頻服務(wù)器之后，還可以為管理人員提供遠(yuǎn)程監(jiān)視權(quán)限。而管理人員則可以不受地域限制，只要使用PC機(jī)或筆記

54、本電腦通過調(diào)制解調(diào)器或?qū)拵Ы尤敕绞浇尤隤STN電話網(wǎng)或Internet國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，就可以即時(shí)觀看各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的圖像，以便掌握監(jiān)控點(diǎn)的詳細(xì)情況。因此大大提高了管理者的管理水平。當(dāng)管理人員需要某一天的監(jiān)控錄像時(shí)還可以調(diào)用監(jiān)控的歷史記錄，來(lái)進(jìn)行查找、回放以便于了解當(dāng)時(shí)所發(fā)生一系列的情況。4.1.3 系統(tǒng)示意圖圖3： 系統(tǒng)示意圖4.2 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及工作原理4.2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)的整體有三部分組成，前端是用于視頻采集的USB攝像頭，中間部分是移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)的ARM9開發(fā)板，它的作用是對(duì)采集來(lái)的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行MPgG-4壓縮，并內(nèi)建嵌入式Web服務(wù)器和視頻流媒體服務(wù)器，從而

55、將視頻傳遞給遠(yuǎn)端用戶。第三部分是監(jiān)控端，由帶有瀏覽器的PC機(jī)組成，它用來(lái)瀏覽遠(yuǎn)端的視頻，同時(shí)也可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行控制組成框圖如圖4所示。USB攝像頭基于Linux的ARM9開發(fā)板監(jiān)控端（用戶PC等）usb以太網(wǎng)圖4： 系統(tǒng)的組成框圖嵌入式遠(yuǎn)程視頻采集系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分有USB攝像頭和ARM9開發(fā)板；軟件部分由系統(tǒng)軟件(包括 Bootloader、嵌入式 Linux操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序 )和應(yīng)用軟件 (包括Web服務(wù)器、CGI程序、視頻采集、壓縮編碼云臺(tái)控制等)。4.2.2 系統(tǒng)工作原理在嵌入式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，整個(gè)系統(tǒng)采用BS(瀏覽器服務(wù)器)體系結(jié)構(gòu)，即由客戶端通過W eb向服務(wù)器提出請(qǐng)求，服務(wù)器對(duì)請(qǐng)求作出確認(rèn)響應(yīng)并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)(如向客戶端發(fā)送組播地址、圖像格式、壓縮格式等 )，建立連接后就可以在客戶端監(jiān)控被控點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。服務(wù)器 (Web Server)端即現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)的軟件結(jié)構(gòu)包括采集模塊、壓縮編碼模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、控制模塊等。對(duì)于控制命令來(lái)說，瀏覽器接受用戶提供的控制命令，然后形成相應(yīng)的命令幀格式，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，Web服務(wù)器對(duì)接收到的控制命令進(jìn)行分析解釋，并根據(jù)授權(quán)，通過控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的命令，如云臺(tái)變向、鏡頭變焦等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，見圖5。瀏覽器Web服務(wù)器應(yīng)用程序模塊（如云臺(tái)