淺談視頻監(jiān)控系統(tǒng)在水利樞紐安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

淺談視頻監(jiān)控系統(tǒng)在水利樞紐安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

0視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的改造將成為發(fā)展方向視頻監(jiān)控系統(tǒng)在大型樞紐安全生產(chǎn)監(jiān)控中得到廣泛應(yīng)用，具有直觀、方便、豐富的信息和信息。它通過對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控來降低工人的工作量，對(duì)確保設(shè)備的安全運(yùn)行和生產(chǎn)效率起到了積極作用。在計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)日益普及和深入發(fā)展的今天,對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求也逐步由傳統(tǒng)的安防監(jiān)控向管理監(jiān)控的方向發(fā)展,要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)大量視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的和無地域性阻礙的傳輸,從而達(dá)到資源共享,為各級(jí)管理人員和決策者提供方便、快捷、有效的服務(wù)。目前對(duì)水利樞紐的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行模擬系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化改造將是必然趨勢(shì)。以飛來峽水利樞紐模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化改造為例,介紹一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的改造方案。1數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)飛來峽水利樞紐早期在下屬的發(fā)電廠和船閘分別建設(shè)有一套獨(dú)立的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng),承擔(dān)發(fā)電廠和船閘的視頻監(jiān)控任務(wù),系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、模擬視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像設(shè)備等組成,前端攝像機(jī)采集的視頻信號(hào)通過光纖傳輸?shù)揭曨l矩陣,視頻矩陣和監(jiān)視器由同軸電纜連接。隨著運(yùn)行管理和信息化建設(shè)的發(fā)展,飛來峽船閘和發(fā)電廠的運(yùn)行模式將要調(diào)整為集中監(jiān)控、合并值班的方式;樞紐計(jì)算機(jī)綜合集成管理系統(tǒng)也即將建成,要求將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息接入網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)資源共享。原有模擬系統(tǒng)的局限性和不足之處日益凸顯,主要如下:(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏整體性。兩套系統(tǒng)選用了不同品牌的視頻矩陣,分別使用不同的控制協(xié)議,不能兼容,兩套系統(tǒng)無法統(tǒng)一控制調(diào)度,不能滿足集中運(yùn)行值班的需要。(2)只能以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)。只能在監(jiān)控中心及有限的幾個(gè)客戶端上查看和控制,無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視。(3)模擬圖像使用同軸電纜傳輸,傳輸距離短。在發(fā)電廠周圍強(qiáng)電強(qiáng)磁的環(huán)境中,信號(hào)易受干擾,顯示效果不佳;并且未經(jīng)壓縮編碼的模擬圖像格式不適合在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。(4)系統(tǒng)的擴(kuò)容能力受矩陣容量限制,不能方便地增加監(jiān)控點(diǎn)。(5)錄像系統(tǒng)硬件陳舊,存貯容量太小,運(yùn)行不穩(wěn)定,且只能在錄像設(shè)備上進(jìn)行查詢回放。數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)克服了模擬系統(tǒng)的局限性,具有網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流、傳輸距離遠(yuǎn)、布線不重復(fù)、抗干擾能力強(qiáng)、查詢方便等優(yōu)點(diǎn)。因此,應(yīng)對(duì)發(fā)電廠和船閘兩套各自獨(dú)立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造、整合,并接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),解決系統(tǒng)存在的問題,充分發(fā)揮出系統(tǒng)的效用。2數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是指單位利用已有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),將監(jiān)控范圍內(nèi)所需的視頻、音頻、數(shù)據(jù)以數(shù)字形式通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸、存貯和共享,使單位領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)職能部門及時(shí)獲得關(guān)于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、具體、直觀的材料,為監(jiān)督安全生產(chǎn)、監(jiān)控重要業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)提供一種嶄新的現(xiàn)代化手段。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般包括視頻信號(hào)獲取、視頻圖像數(shù)字化、圖像傳輸和系統(tǒng)管理等幾個(gè)部分。模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化改造的原理是將模擬攝像機(jī)采集的模擬視頻信號(hào)通過硬盤錄像機(jī)或視頻服務(wù)器進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換,視頻壓縮,數(shù)據(jù)存貯和網(wǎng)絡(luò)上傳,網(wǎng)絡(luò)中的其他用戶,安裝相應(yīng)的視頻播放控件后,通過通用瀏覽器來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。在較大型的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理可在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置視頻中心服務(wù)器,安裝配套的管理軟件,對(duì)圖像設(shè)備進(jìn)行集中配置和管理,從而保證系統(tǒng)的使用安全;同時(shí)提供Web服務(wù),進(jìn)行流媒體的復(fù)制和分發(fā),用戶只需訪問服務(wù)器就可查看所需視頻,可以有效地避免網(wǎng)絡(luò)阻塞。根據(jù)需要,系統(tǒng)中也可配置一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)控。在監(jiān)控中心一般使用監(jiān)視器或電視機(jī)來播放視頻,因此必須配置解碼器將數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)進(jìn)行輸出顯示。3系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。根據(jù)監(jiān)在飛來峽視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改造工程中,在實(shí)現(xiàn)模擬系統(tǒng)的數(shù)字化改造的同時(shí),實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)的整合。因此,選用網(wǎng)絡(luò)功能較為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)進(jìn)行視頻的采集,該種設(shè)備既可本地獨(dú)立工作,也可多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)組成一個(gè)大型的安全監(jiān)控網(wǎng)。根據(jù)原有兩套系統(tǒng)的設(shè)備分布情況,在船閘和發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)分別布置了網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī),將原船閘和發(fā)電廠的視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機(jī)采集的視頻信號(hào)就近接入,采集到的數(shù)字視頻直接保存在本地硬盤錄像機(jī)的硬盤上,避免了網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)誤碼、延時(shí)對(duì)視頻質(zhì)量的影響;各臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)通過超五類雙絞線分別與船閘和電廠百兆以太網(wǎng)交換機(jī)相連,兩臺(tái)交換機(jī)之間通過千兆光口連接,從而將船閘和電廠的兩套系統(tǒng)聯(lián)成了一個(gè)整體。將電廠交換機(jī)通過百兆端口與局域網(wǎng)主交換機(jī)相連,使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的用戶均可根據(jù)權(quán)限訪問網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)的實(shí)時(shí)視頻和錄像數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。改造后的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。4技術(shù)準(zhǔn)備工作4.1替代設(shè)備的市場(chǎng)選擇由于飛來峽原有的兩套獨(dú)立運(yùn)行的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)選用了不同型號(hào)的矩陣,使用的控制協(xié)議包括同軸視控、曼切斯特碼和RS-422三種,其中,同軸視控技術(shù)已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰,兼容曼切斯特碼的設(shè)備市場(chǎng)上也比較少見。改造后的系統(tǒng)選用的網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)雖然兼容多種協(xié)議,但并不兼容同軸視控和曼切斯特碼,要實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)的統(tǒng)一控制,就必須解決多控制協(xié)議的兼容問題。簡單的方法是更換使用同軸視控和曼切斯特碼協(xié)議的前端設(shè)備,包括解碼器、云臺(tái)和攝像機(jī)等,但這樣將會(huì)導(dǎo)致投資增多,造成設(shè)備的浪費(fèi);另一個(gè)方法是配置協(xié)議轉(zhuǎn)換器,為節(jié)約資金,提高原有設(shè)備的利用率,最終定制了同軸視控和曼切斯特碼協(xié)議轉(zhuǎn)RS-485協(xié)議的協(xié)議轉(zhuǎn)換器,實(shí)現(xiàn)了兩套系統(tǒng)的統(tǒng)一控制。4.2硬解碼+軟件解碼的方案改造后的系統(tǒng),建設(shè)了一個(gè)集中監(jiān)控中心,監(jiān)控視頻需在監(jiān)控中心的4臺(tái)42″液晶電視上分屏顯示和控制。目前市場(chǎng)上主要有兩種解決方案:(1)純軟件方案,通過業(yè)務(wù)臺(tái)軟件完成數(shù)字視頻信號(hào)的解碼輸出、分割顯示和控制;(2)軟硬結(jié)合的方案,利用硬解碼器和配套軟件完成上述功能。純軟件方案有兩種實(shí)現(xiàn)方式:(1)配置4臺(tái)電腦業(yè)務(wù)臺(tái),分別連接4臺(tái)液晶電視進(jìn)行顯示控制,但這樣就存在4套獨(dú)立的控制設(shè)備,每套對(duì)應(yīng)1臺(tái)電視機(jī),將給運(yùn)行人員的操作帶來不便;(2)配置1臺(tái)電腦業(yè)務(wù)臺(tái),使用4頭顯卡分別連接4臺(tái)液晶電視,這樣雖然解決了控制上的問題,但目前市場(chǎng)上主要的網(wǎng)絡(luò)視頻管理軟件均不支持高分辨率,無法實(shí)現(xiàn)。軟硬結(jié)合的方案是目前數(shù)字視頻監(jiān)控行業(yè)中比較成熟的技術(shù),系統(tǒng)運(yùn)行較為穩(wěn)定,并且信號(hào)的解碼是通過硬解碼器中的DSP芯片來完成的,相對(duì)于軟件解碼來說,信號(hào)色彩還原較好,圖形更加流暢逼真。比較兩種方案,第(2)種方案具有較高的實(shí)用性和較多的優(yōu)越性,實(shí)施該方案后,顯示及控制的效果比較滿意。5數(shù)字?jǐn)?shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)技術(shù)改造后的系統(tǒng)與原有的模擬系統(tǒng)比較,具備如下主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn):(1)應(yīng)用數(shù)字技術(shù),利用數(shù)字視頻信號(hào)的抗干擾性強(qiáng)、失真小、易處理等特點(diǎn),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將船閘和電廠兩套獨(dú)立的系統(tǒng)整合為新的一套完整的系統(tǒng),并將該系統(tǒng)改造為一套具有較高智能化的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。(2)基于已建成的主干為千兆、桌面為百兆交換平臺(tái)的局域網(wǎng),將視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入樞紐計(jì)算機(jī)綜合集成管理系統(tǒng),使全局各級(jí)人員均能通過辦公電腦訪問系統(tǒng),隨時(shí)掌握了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況。(3)提高系統(tǒng)兼容性,改造后系統(tǒng)應(yīng)能兼容不同品牌的模擬和數(shù)字?jǐn)z像機(jī),為今后系統(tǒng)向全數(shù)字化發(fā)展提供可能。(4)監(jiān)控中心和服務(wù)器組成C/S結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性高、交互性強(qiáng)、響應(yīng)速度快,具有安全的存取模式,利于處理大量數(shù)據(jù);IE瀏覽客戶和服務(wù)器組成B/S結(jié)構(gòu),無需安裝專門的客戶端軟件,分布性強(qiáng)、軟件維護(hù)工作量小,極大發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)資