煤矿安全生产视频监控系统.docx
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煤矿安全生产视频监控系统
煤矿安全生产视频监控系统
煤矿安全生产视频监控系统
煤矿安全生产视频监控系统
技术方案
-
2005-3-6
第一章基本描述
1.1概要
1.2基本原则
第二章设备说明
2.1功能描述
2.2系统组成
第三章供应范围
3.1定义
3.2供应范围区分
第四章基本设计描述
4.1工业电视的安装位置、数量
4.2电源条件
4.3工业电视系统方案图
4.4工业电视安装位置布置图
4.5设计描述
第五章适用标准
第六章检查
第七章性能保证
第八章文件服从进程表
第九章安装
第一章前言
1.1概要
受临汾市矿务局委托提供煤矿安全生产视频监控系统技术解决方案及现场服务。
1.2基本原则
为了调度指挥人员能及时、准确地了解井下煤矿相关视频点的实时情况运和及时传达相关信息和指令，故设置工业电视系统。
考虑到煤矿井下的环境有煤尘、湿度高且连续生产，故要求该系统具有高稳定性、防尘、防水的能力和易于维护的特点。
第二章设备说明
2.1功能描述
2.1.1工业电视监控系统应该具备以下功能：
—该系统硬件具有高可靠性和稳定性。
—该系统能连续24小时工作，正常显示图象且清晰度高。
—该系统具有防腐蚀、防尘，防水、抗高温的性能要求。
—该系统具有强逆光补偿能力，适用于井下的特殊环境。
—该系统具有高抗干扰性，适合于井下的监控信号传输。
2.2系统组成
2.2.1一套工业电视监控系统应该包括以下部分：
—I-TV主体设备（KBA8矿用隔爆型摄像仪、SHS701不锈钢防酸摄像仪、SH3050S室外重载云台、SHJ200N室外解码器、SHT40视频矩阵主机、19”彩色显示器、SH5116视频服务器）
—I-TV辅助设备（机柜、电源、安装支架、线缆、金属软管、协议转换器）
—其它附件
装置主设备清单（MainEquipment）
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
矿用隔爆型摄像仪
KBA8
台
5
不锈钢、IP54
2
半固定云台
SHZ03A
台
5
不锈钢
3
不锈钢防酸摄像仪
SHS701
台
4
不锈钢、IP65
4
自动光圈镜头
H10Z0812M
台
4
10倍二可变
5
摄像机
FOKOCC-T920EL
台
4
500TVL、0.004Lux
6
室外重载云台
SH3050S
台
4
负重20Kg
7
室外解码器
SHJ200N
台
4
多协议
8
视频矩阵
FK-SK
台
1
16OUT
9
彩色监视器
SAN2021
台
4
21寸纯平
10
彩色显示器
E75F+
台
1
19寸纯平
11
视频服务器
SH5116
台
1
H.264
装置辅助设备清单（AssistantEquipment）
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
机柜
19”*1200
台
1
2
UPS稳压电源
1000W
台
1
3
云台安装支架
SHZ00N
套
5
4
金属软管
1000mm
根
20
5
软管连接设备
-
套
20
6
视频电缆连接头
Q9
套
40
7
协议转换器
RS232/RS485
只
1
8
光缆
公里
-
MA
9
电源电缆
RVV3*1
公里
-
MA
10
视频电缆
SYV75-7-1
公里
-
MA
11
控制电缆
RVVP2*1
公里
-
MA
一、彩色摄像机（COLORCCDCAMERA）
品牌：
FOKO
型号：
CC-T920EL
特点：
日/夜彩色黑白转换
宽动态（动态范围是普通摄像机的80倍）
数字信号处理（DSP）提供更好的画面质量和更先进的功能
内置RS232C通讯协议（选择性硬件）
1/3英寸ITSuperHADCCD，提供500线以上的水平分辨率
52分贝优质信噪比（S/N）
可适应多种光照条件的背光补偿
抗电场或磁场干扰
最低照度：
彩色0.004Lux【F1.2,50IRE】；黑白0.001Lux（感光度×128
性能指标：
扫描系统：
PAL；625行，25帧/秒
摄像元件：
1/3寸，P/SSuperHADCCD,47万像素
分辨率：
彩色：
500线；黑白：
530线
工作湿度：
10-90%（无冷凝）
耗电量：
约86瓦特（最大功率）
尺寸：
490（宽）×482（深）×444（高）mm
重量：
31公斤（含包装）
五、云台
云台选用永久型重载磁同步电机,具有云台停机保护功能.
装有高性能长寿命进口组件变速箱,可加双侧红外射灯.
水平自动限位调节,铝合金材料耐高温,耐老化,抗腐蚀,防水,防酸.
H型内置自动加热系统,适用于高寒冷地区.
旋转速度:
水平大于11.2度/秒,垂直大于4.5度/秒.
旋转角度:
水平0~355度,垂直:
0~90度.
电压:
AC220V50Hz
工作电流:
AC24V/1.2,AC110/0.5A,AC220V/0.2A.
最大负载:
3050D（17kg）;3050S（21kg）.
H型加热器功率:
AC24/110/220V（30W）.
材料:
铝合金.
载重量:
21kg
重量:
6.5kg
外形尺寸（mm）:
380*181*220.
六、嵌入式视频服务器（FKDT1000）
支持流服务功能
视频
压缩方式：
MPEG-4/H.264
分辨率：
CIF
帧速率：
1~30帧/秒（可编程设定）
视频输入：
1路输入（VS100）,1Vpp75Ohms
视频标准：
复合NTSC/PAL
接口方式：
BNC公头
串行口
电气性能：
RS232或RS422/485自适应
接口方式：
RS232-->DB9针公头
RS422/485--->4线连接头
操作模式：
透明串口支持任何点对点设置的PTZ规约
与客户端软件软件结合使用,支持多种仿真规约
音频
全双工音频：
输入：
-46至-3dBV1千欧姆
输出：
-46至-3dBV16欧姆（最小）
连接方式：
3.5mm输入／输出立体声插座
网络
接 口：
以太网10/100Base-T
连接方式：
RJ45插座
传输协议：
RTP,UDP/IP,TCP/IP,IGMP（多播协议支持）；
其它:
DNS&DHCP客户,HTTP1.1（Web-server）
安全机制：
用户名及密码保护
电源
供电电压：
22OV
功率消耗：
最大250W
物理环境
环境温度：
-30~50摄氏度
湿 度：
50°C温度下95%不冷凝
七、矿用隔爆型摄像仪（KBA8）
防爆型式：
ExdI
清晰度：
600TVL
最低照度：
0.0015Lux/f1.2
输出信号方式：
多/单模光信号
传输距离：
2Km~30Km
防护等级：
IP54
第三章供应范围
在技术合同中，供应范围应包括设计、制造和设备说明，并且供应商应在技术说明书中提供详细的描述。
3.1定义
a）BD：
BasicDesign（基本设计）
设计工作应与基本设计个最终基本工程一致，说明书和基本图（包括布局图、外形图、原理图、计算页、必要的材料清单）应作为详细设计、厂商绘图、设备购买、设备建筑、安装施工、配管工作等基本原则。
B）DD：
DetaildesignProvidedbysupplier（供应商详细设计）
—详细设计中所有的文件，图纸均要用中文或英文标明。
—服从文件
—包括机械、电气设计
—包含安装设计
c）SUP：
Supply（供应商提供）
—制造
—购买和出口结关（如果需要）
—装配和测试
—检查
—包装
—安装
—储存
—安装监督
—运输
3.2供应服务范围区分
NO
Equipment
供应区分
备注
BD
DD
SUP
建筑施工
安装调试
设备验收
1
I-TV主体设备
B
S
S
S
S
B
包括cameramonitor及外壳
2
I-TV辅助设备
B
S
S
S
S
B
3
摄像机固定设备
B
S
S
S
S
B
4
安装所有附件及支架
B
S
S
S
S
B
注：
BD:
BasicDesignDD:
DetailDesign
Sup:
Supplyofmaterialequipment
B:
Buyer’sscopeS:
Seller’scope
PA:
Pre-assemblySA:
Siteassembly
备注：
所有的I-TV&AUTO-PAGING安装及位置的设计及安装均有Supplier施工
第四章基本设计描述
工业电视监控系统（I-TV）基本设计包括以下部分：
特殊设备的设计制造、工业电视的安装数量、安装位置、电源条件、工业电视监控系统（I-TV）方案图、位置图。
4.1工业电视的安装数量、位置
井上部分：
主井口、副井口、监控值班室、主扇机房各1个。
井下部分：
1个采矿煤工作面、2个掘进工作面、中央变电所、主运输大巷各1个。
4.2电源条件：
电源
工作电源：
AC220V（地面）/127V（井下）50Hz
Fluctuationoｆfrequency：
±0.5%
Fluctuationoｆvoltage：
-10%~+7%
4.3工业电视系统方案图
见附件（I-TVL-001~01）
4.4工业电视安装位置布置图
见附图（I-TVW-001~01）
4.5设计描述
4.5.1技术介绍
当今计算机领域的两项热门技术为多媒体技术和网络通信技术。
网络通信技术出现了千兆以太网、ATM网和SDH光纤网络；多媒体技术相继出现了MEPG-1、MPEG-2、MEPG-3、MEPG-4、H.264等标准，极大的丰富了网络的应用。
于是国际电信联盟（ITU-T）形成了视听多媒体通信系统的一揽子国际标准（H.200系列建议），使不同厂商的多媒体通信产品能够互通，推动了多媒体通信技术标准化的进程。
各厂商相继推出了自己的基于MPEG-4的产品，并广泛运用于电视会议、远程监控、远程医疗和远程教育等领域。
随着多媒体技术及通讯技术的发展，人们已经成功地将图像、声音信号数字化，并可以实现对音像信号的处理和远距离传送。
通过计算机网络传输视频和音频进行视频会议和远程监控已为广大用户所接收。
图像监控一直是人们关注的应用技术热点之一，它以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。
在电子技术与通信技术的发展过程中，图像监控系统的技术水平，直接反映了不同阶段电子与通讯的技术状况，就图像监控系统的发展，大致可分为三个阶段：
4.5.1.1本地模拟图像监视
从摄像机、电视机出现的那天起，原始的图像监视系统就已诞生。
它被广泛应用于安保、生产管理等场合。
本地图象监控系统主要由摄象机、视频矩阵、监视器、录像机等组成，由视频线、控制线缆等连接。
本地图象监控系统一般采用模拟方式传输，采用视频电缆（少数采用光纤），传输距离不能太远，主要应用于小范围内的监控，如大楼监控等。
监控图象一般只能在控制中心查看。
4.5.1.2基于数字化的多媒体监控
数字视频压缩编码技术的日益成熟，微机的普及化，为基于PC的视频监控创造了条件。
视频监控系统是一般采用下面的结构：
在远端监控现场，有若干个摄像机、各种检测、报警探头与数据设备，通过各自的传输线路，汇接到多媒体监控终端上，视频监控终端可以是一台PC机，也可以是专用的工业机箱组成多媒体监控终端。
除了处理各种信息和完成本地所要求的各种功能外，系统利用视频压缩卡和通信接口卡，通过通信网络，将这些信息传到一个或多个监控中心。
模拟监控系统是以矩阵/分割器/录像机为核心辅以其他传感器的模拟系列。
此类监控系统曾经被应用在众多领域，如今，在监控领域依然发挥着重大的作用，但由于在应用中出现了许多不便的地方，正在被用户淘汰。
也由于成本过于昂贵，附属设备过多易损坏、难维护，束缚了用户对监控系统的需求和应用。
多媒体数字化监控系统是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型数字视频监控系统。
该系统具有附属设备少，造价低、操作简单、维护方便等特点。
多媒体数字监控系统与传统模拟监控系统对比表
对比内容
多媒体数字监控系统
模拟监控系统
系统配置
用计算机完成全部监控功能，设备简洁，可靠性高
由监视器、录像机、视频转换器、画面分割器、矩阵控制器等组成。
设备繁琐，可靠性低
系统安装
只需在计算机上安装软、硬件系统，连好摄象机即可
需要安装调试以上许多设备
工程费用
平均一个点一万元以下
平均一个点2万元以上
操作
友好的用户界面做任何事情只需轻轻一按
要经过很多培训才可操作众多的电器设备
管理
可实现无人值守
需多人值守
信息存储
数字信息
模拟信号
传输
可以在任何网络上传输
没有任何传输
录制方式
自动设置各种录制方式：
定时录制、报警触发录制等
单一机械录制方式
录制内容
有情况录，无情况则不录
录制大量无用信息定时更换录像带
存储介质
大容量硬盘自动循环存储
定时更换录像带
介质管理
光盘永久保存
录像带使用及耗费巨大
图象质量
可达到640*480-分辨率，24位真彩色效果
扫描线分辨率300线
检索
多级随机检索，可根据文件类型、发生时间：
年月日时分秒
无目标地顺序查找录像带及摄象机编号等快速找到所需的图象信息
回放
可单帧回放和连续回放
录像带顺序回放
编辑
可对每一帧画面进行各种处理：
最大程度还原，打印等
不能修复、打印、编辑
访问记录
自动记录所有访问系统的人、时间及警报事件
没有任何日志
警报系统
自动报警设置，可接入多路警报信号输入，多路控制信号输出
只能录制报警后内容
系统升级
只需更换软件或小部分硬件
要更换重要的大型设备
4.5.1.3流媒体技术简介
目前世界的Internet发展来看，宽带已经成为Internet发展的主流，各国在发展宽带骨干、宽带接入的同时，也加紧开展宽带信息应用的建设。
目前人们主要通过Internet共享了文字信息，在随着网络带宽逐渐变宽的同时，图像、动画、声音等媒体信息也可以通过网络来传播了，但至今，网络带宽仍然是限制重型媒体信息能够完全顺畅传输的桎梏。
流式媒体传输技术的概念就是一种快速的边下载信息边播放的过程，由于打包分解后的信息一般都很小，所以在带宽并不丰富的互联网上，也能比较流畅的播放一些重型媒体信息。
这就是流式媒体传输技术。
流媒体（Streaming）应用已经成为网络中新兴的热门应用之一，越来越多的企业、网络运营商利用流媒体技术提供其企业培训、网上直播、VOD等业务。
对于传统的多媒体应用而言，通常最终用户在显示它之前，必须先将整个文件下载；而巨大的多媒体文件（通常都在几百兆）的下载过程将花费很长的时间，大多数用户没有这样的下载或本地存储能力。
而在流媒体应用下，文件作为一个多媒体数据的连续的流来传输，这样，大文件的下载就不再需要，用户的浏览器或插件程序在整个文件被传输前，就可以开始显示数据；这使的整个处理过程快速，且对最终用户的工作站只要求较小的负担。
MPEG的新发展－－MPEG4、MPEG7网络应用最重要的目标之一就是进行多媒体通信。
多媒体信息主要包括图像、声音和文本三大类，其中视频、音频等信号的信息量是非常大的.而且这些信息的表达方式、输入、输出的要求也各不相同,因此在多媒体通信中,对这些数据进行有效的表达和适当处理是非常重要的。
其中，多媒体信息的压缩技术是多媒体通信领域的关键技术之一。
MPEG（MovingPictureExpertGroup）应运而生，它是ISO（InternationalStandardOrgnization）与IEC（InternationalElectronicCommittee）于1988年联合成立的，致力于运动图象及其伴音编码标准化工作。
它包括MPEG系统，即MPEG视频及MPEG音频。
原先共有三个版本MPEG1、MPEG2、MPEG3，后又增加了MPEG4、MPEG7，不同版本表示了不同用途和质量，对多媒体通信的发展起到了革命性的推动作用
MPEG1、MPEG2和MPEG2AACMPEG1（ISO/IEC11172）制定于1993年，是针对1.5Mbps以下数据传输率的数字存储媒质运动图像及其伴音编码的国际标准。
MPEG1用于在CD—ROM上存储同步和彩色运动视频信号。
可优化为中等分辨率，并在其优化模式下，采用所谓的标准交换格式（SIF）。
MPEG1对色差分量采用4∶1∶1的二次采样率。
MPEG1旨在达到VRC质量，其视频压缩率为26∶1。
MPEG1现已成为常规视频标准的一个集，该子集称为CPB流。
1995年又出台了MPEG2（IOS/IEC13818），它追求的是CCIR601建议的图象质量DVB、HDTV和DVD等制定的3Mbps～10Mbps的运动图象及其伴音的编码标准。
该标准最初的目的是在与MPEG1兼容的基础上，实现低码率和多声道扩展。
后为适应演播电视要求，MPEG于1994开始致力于定义一个可以获得更高质量的多声道音频标准。
该标准不与MPEG1兼容，定名为MPEG2AAC。
AAC标准完成于1997年，经BBC（U.K.）和NHK（Japan）使用、测试表明已达到最优化ITU—R601推荐的分辨率。
AAC（AdvancedAudioCoding）对于低比特率的多声道编码能提供相当高的声音质量。
由于它不向后兼容，故具有更高的压缩效果。
据测试它以320Kbps传送的音频信号比MPEG2以640Kbps传送的音质还略好些。
AAC标准的发展标志着标准化工作向着模块化方向演变的趋势。
MPEG3是ISO/IEC最初为HDTV开发的编码和压缩标准。
但由于MPEG2的高速发展，MPEG3的功能已被淘汰，其原来的工作由MPEG2小组承担。
MPEG4与前两者不同，于1998年11月公布，原预计1999年1月投入使用的国际标准MPEG4不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。
MPEG4试图达到两个目标：
一）是低比特率下的多媒体通信；二）是多工业的多媒体通信的综合。
据此目标，MPEG4引入AV对象（Audio/VisaulObjects），使得更多的交互操作成为可能。
AV对象（AVO）：
AV对象的基本单位是原始“AV对象”，它们可能是一个没有背景的说话的人，也可能是这个人的语音或一段背景音乐等。
它具有高效编码、高效存储与传播及可交互操作的特性。
在MPEG4中，AV对象有着重要的地位。
MPEG4对AV对象的操作主有：
1）采用AV对象来表示听觉、视觉或者视听组合内容。
2）允许组合已有的AV对象来生成复合的AV对象，并由此生成AV场景。
MPEG4采用SNHC的方法来组织这些AV对象。
3）允许对AV对象的数据灵活地多路合成与同步，以便选择合适的网络来传输这些AV对象数据。
4）允许接收端的用户在AV场景中对AV对象进行交互操作。
5）MPEG4支持AV对象知识产权与保护。
MPEG4标准的构成：
1）DMIF（TheDelliveryMultimediaIntegrationFramework）DMIF即多媒体传送整体框架，它主要解决交互网络中、广播环境下以及磁盘应用中多媒体应用的操作问题。
通过传输多路合成比特信息来建立客户端和服务器端的握手和传输。
通过DMIF，MPEG4可以建立起具有特殊品质服务（QoS）的信道和面向每个基本流的带宽。
2）数据平面，MPEG4中的数据平面可以分为两部分：
传输关系部分和媒体关系部分。
为了使基本流和AV对象在同一场景中出现，MPEG4引用了对象描述（OD）和流图桌面（SMT）的概念。
OD传输与特殊AV对象相关的基本流的信息流图。
桌面把每一个流与一个CAT（ChannelAssosiationTag）相连，CAT可实现该流的顺利传输。
3）缓冲区管理和实时识别，MPEG4定义了一个系统解码模式（SDM），该解码模式描述了一种理想的处理比特流句法语义的解码装置，它要求特殊的缓冲区和实时模式。
通过有效地管理，可以更好地利用有限的缓冲区空间。
4）音频编码，MPEG4的优越之处在于，它不仅支持自然声音，而且支持合成声音。
MPEG4的音频部分将音频的合成编码和自然声音的编码相结合，并支持音频的对象特征。
5）视频编码，与音频编码类似，MPEG4也支持对自然和合成的视觉对象的编码。
合成的视觉对象包括2D、3D动画和人面部表情动画等。
6）场景描述，MPEG4提供了一系列工具，用于组成场景中的一组对象。
一些必要的合成信息就组成了场景描述，这些场景描述以二进制格式BIFS（BinaryFormatforScenedescription）表示，BIFS与AV对象一同传输、编码。
场景描述主要用于描述各AV对象在一具体AV场景坐标下，如何组织与同步等问题。
同时还有AV对象与AV场景的知识产权保护等问题。
MPEG4为我们提供了丰富的AV场景。
4.5.1.4应用前景
H．264的应用前景将是非常广阔的。
它的出现将对以下各方面产生较大的推动作用：
数字电视；动态图象；万维网（WWW）；实时多媒体监控；低比特率下的移动多媒体通信；于内容存储和检索多媒系统。
Internet/Intranet上的视频流与可视游戏；基于面部表情模拟的虚拟会议；DVD上的交互多媒体应用；基于计算机网络的可视化合作实验室场景应用；演播电视等。
MPEG7—多媒体内容描述接口
继MPEG4之后，要解决的矛盾就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索。
针对这个矛盾，MPEG提出了解决方案MPEG7。
MPEG7力求能够快速且有效地搜索出用户所需的不同类型的多媒体资料。
该工作提议于1998年10月提出，预计于2001年初最终完成并公布。
MPEG7将对各种不同类型的多媒体信息进行标准化的描述，并将该描述与所描述的内容相联系，以实现快速有效的搜索。
该标准不包括对描述特征的自动提取，它也没有规定利用描述进行搜索的工具或任何程序。
其正式的称谓是“多媒体内容描述接口”。
MPEG7可独立于其它MPEG标准使用，但MPEG4中所定义的对音、视频对象的描述适用于MPEG7，这种描述是分类的基础。
另外我们可以利用MPEG7的描述来增强其它MPEG标准的功能。
MPEG7的应用范围很广泛，既可应用于存储（在线或离线），也可用于流式应用（如广播、将模型加入Internet等）。
它可以在实时或非实时环境下应
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