工业电视系统改造项目方案.docx

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工业电视系统改造项目方案

XXXX水电厂

主厂房工业电视系统改造项目

技术方案

1、概述

1.1项目背景

目前，国内电力系统在建设以遥测、遥信、遥控、遥调，“四遥”技术为基础的无人值班变电站时，由于调度无法了解现场的环境情况，无法解决现场防盗、防爆、防渍等问题，很多按“无人值班”建设的变电站采用了“少人值班”模式运行。

随着计算机技术、多媒体技术及通讯技术的飞速发展，图像、声音等多媒体信号的数字化处理以及远距离传输的技术已日益成熟，“四遥”的基础上增加的第五遥－遥视，较好地解决了上述问题，对于实现变电“无人值班”具有十分重要的意义。

远程图像监控系统不仅可以对无人值班变电站现场操作进行有效的监视，还可以方便的集成安防功能，实现变电站多层次、立体化的安防自动化系统。

远程图像监控系统具有优越的系统功能，极高的性能价格比和可靠性，已经成功的应用于电力系统、邮电、银行、交通、海关等领域。

1.2需求分析

XXXX水电厂位于东方市和昌江黎族自治县境内，是海南大广坝二期工程的枢纽部分。

电厂发电装机容量为2台4万千瓦和2台0.1万千瓦水力发电机组，装机容量共8.2万千瓦，预计年平均发电量1.301亿千瓦时。

电站采用轴流转浆式水轮机组和立轴全伞式水轮发电机组，设备由浙江富春江水电设备有限公司生产，工程还配套建设5.8公里长110KV双回送变电线路工程。

计算机网络通讯技术、图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得安全技术防范行业能够采用最新的计算机通讯和图像处理技术，并通过网络传输数字图像和控制图像，为实现本地和远程图像监控及联网报警系统提供了高效可行而且价格低廉的解决方案。

随着互联网技术的发展，采用互联网或专用广域网传输监控图像已经成为图像监控系统新的发展趋势。

首先，随着用户逐渐由专线转向专网，用户希望在一个网络平台上传输数据和图像，一方面是节省设备及传输线路投资，另一方面也便于管理。

其次，网络带宽的增加、计算机性能的提高及编解码技术的发展也为网络视频传输提供了可能。

在本次方案中，设计上充分体现建设者的意图，并考虑到今后使用者的维护、使用的方便性，特制定本方案设计书。

1.3现状及建设范围

1.3.1现状描述

XXXX水电厂厂区共两栋厂房，大厂房发电组2台，地下室2层，地上值班室4层，小厂房共两层。

弧形闸门12口，坝顶配电室一间，廊道等建筑。

建厂时建有模拟监控系统，至今已有6年时间。

部分监控点位经常出现故障需维修。

1.3.2建设范围

本期的视频监控建设区域：

发电厂房、值班室、弧形闸门等，覆盖整个水电厂生产区，共建设38个高清视频监控点、视频专网及后台监控中心。

本次监控项目单独组网，利用原有光纤线路，没有监控线路的位置重新单独布放光纤线路。

1.4设计原则

随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。

因此，本系统必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需要。

因此，本系统主要遵循以下几点原则：

可靠性：

本系统基于可靠的网络通信技术，能确保系统级别的高稳定性和可靠性，满足7×24小时、全年365天的全天候长期稳定运行。

规范性：

在系统的设计与施工过程中参考了各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工，使监控系统具有较高的实用效能。

经济性与实用性：

充分考虑监控系统实际需要和信息技术发展趋势，根据厂区的现场环境，设计选用功能适合现场情况、符合监控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。

开放性：

以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到监控联网等要求。

可扩充性：

监控系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。

并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时本监控系统设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

1.5设计依据

《公安部关于联合加强中小学和幼儿园安全整治的通知》

《关于全面检查落实各地中小学和幼儿园安全防范工作的紧急通知》

《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94

《民用闭路电视系统工程技术规范》GB502198-94

《建筑设计防火规范》GBJ16-87

《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-94

《安全防范系统验收规则》GA308-2001

《电子计算机机房设计规范》GB50174-93

《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000

《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87

《电视监控工程程序与要求》GA/T75-94

《电视监控工程费用概预算编制办法》GA/T70-94

《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677-1996

《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90.92

《电气装置安装工程工程电气设备交接试验标准》GB50150-90

《电气装置安装工程电缆线路施工验收规范》GB50168-92

《建筑电气安装工程施工质量验收规范》GB50303-2002

《安全防范工程费用概预算编制办法》GA/T70-94

国家技术监督局《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求》

国家技术监督局《信息技术设备的安全》

其它国家和教育行业颁布的相关规程和技术标准

2、系统总体设计

2.1总体设计思路

视频监控系统由监控专网、监控设备和应用软件组成。

建成以后是一套综合性网络视频监控系统。

按照“抓应用、求先进、上台阶”的思路，在可靠运行的前提下借助先进的视频监控技术提升系统的先进性，满足未来5-10年的发展要求；完善监控系统的管理和运用，使监控系统对安保、业务的作用最大化；完善系统之间的联动和应用软件的功能，使用户在运用本套系统时能充分感受到稳定、实用和便利。

充分利用监控资源，发挥整体效益，做到系统具有可持续发展特性。

2.2系统定位

网络视频监控系统建设我们提出以下定位：

高起点的设计系统，系统具有先进性和可持续发展特性；

强调系统的实战性，一切围绕用户业务和安全防范展开，系统服务于实战；

强调系统资源的共享，让本次建设的系统成为一个立体的、多层次的、全方位的、具备防御层概念的视频监控系统，开放式平台为系统资源二次利用、共享提供基石；

强调录像图像画面的有效性和实时监控的有效跟踪；

强调系统的稳定性和简单操作性；

确保系统是一个安全可靠的信息系统。

2.3系统关键业务流程

全数字网络视频监控系统按安防规范分作几个部分：

采集部分（摄像机）、传输部分（线路传输、流媒体模块）、存储部分（存储模块）、显示部分（电视墙模块）和管理控制部分（中心服务模块、客户端）。

各服务模块因信令交互构成一套有机整体，在网络上合理部署服务模块，优化信令（数据流）流程，使监控系统更好地运作，整体效能得以最大限度地发挥。

系统关键业务流程如下图所示：

图2.1系统关键业务流程图

图2.1呈现以下几类信令、数据交互：

注册、管理、控制信令

包含注册信令、管理信令和配置信令。

前端设备和服务模块都注册到中心服务模块上，接受中心服务模块的统一管理和资源调度。

统一管理指：

只有在中心服务模块上注册成功的组件才能使用，重要性尤其体现在对复杂前端设备的接入管理和后端客户端的权限管理。

资源调度指：

主要体现在存储服务的调度、流媒体服务的调度等。

实时流（预览）

前端设备的实时流送至流媒体服务模块，再转发给1个（或多个）客户端解码显示在PC显示屏，亦可转发给电视墙服务模块解码输出到电视墙显示。

采用流媒体服务模块一方面能减轻前端设备接入带宽的压力和设备的处理压力，另一方面能将用户与设备隔离，确保系统的安全性。

通常前端设备的接入带宽较少，所处环境也较恶劣；使用流媒体模块以后，后端多路并发预览也只需从前端获取1次码流即可，相应地降低了前端处理输出多路码流带来的压力和功耗。

其次，用户若能直接访问前端设备，会存在系统风险，存在用户恶意破坏前端设备的可能。

将它们隔离开，能从根本上杜绝这种风险。

存储流

前端设备根据录像计划将视频流写入存储服务模块。

如前文所述，合理设计存储系统能确保录像过程高效、稳定、可靠。

检索指令、回放流

客户端向存储服务模块发起录像检索请求，后者从存储介质中检索出指定录像并返回给客户端解码显示，客户端也可将回放流推给电视墙服务模块解码上墙回放。

2.4系统组网示意图

图2.2系统拓扑示意图

图2.2以功能模块方式呈现全数字网络视频监控系统的系统拓扑架构。

从图可知系统分为3大块，分别是：

前端接入层、综合管理层和应用层。

前端接入层指本项目的前端子系统，散布在各监控点。

综合管理层包含了总控中心、存储系统、管理系统和集成联动部分。

是整个监控系统的核心，是软件平台的核心。

一般部署在控制中心旁边的机房内。

应用层一般是指各二级分控中心和网络客户端，体现在远程预览、历史画面回放、设备网络管理等。

前端采集部分采用快球摄像机、全景/特写一体化摄像机作为主要的图像采集设备。

前端采集信号接入多路音视频编码器，对视频信号统一进行数字化编码。

所有编码器都采用6类线直接接入网络交换机，通过监控专网进行信号传输。

网络存储部分考虑到较高的性价比，在本方案中选用NVR方式进行存储。

管理控制部分考虑到较高的性价比，采用PC+平台软件的模式对监控视频进行管理，包括对前端网络摄像机的巡检、配置、维护，工作异常的网络摄像机将在平台产生报警；监视存储系统的工作状态，监视电视墙服务器的工作状态，设备工作异常产生报警信息，并产生相关的日志；管理控制中心和客户端的登陆用户名/密码，并为每个用户分配对应的权限，用户只能在授权范围内操控监控资源。

监控中心的显示部分监视器利旧，通过解码器输出视频图像到电视墙。

控制台部分由操控客户端和控制键盘组成，能完成：

调看实时监控图像，回放录像文件，切换电视墙的显示方式等等。

操作位部分由多台PC客户端组成，主要用于实时监控、视频回放等。

多级联网部分，软件平台支持将已建监控系统的视频图像都接入该平台。

选择一套易于接入现有视频监控设备的软件平台，一方面可保护用户投资，实现可持续发展，另一方面可充分减小互联对接的难度，避免利用视频网关等二次编解码对图像造成的损失。

3、系统详细设计

3.1前端部分

3.1.1监控前端

在整个视频监控系统中，前端部分一般都是指监控摄像头，监控摄像头一般都有半球摄像机、枪型摄像机、球机（中速球、高速球）。

本方案我们根据现场的实际情况：

位置和重要程度等选用类型合适的摄像机。

一般围墙选用20-30米红外枪型摄像机，重要的出入口选用高速球机，建筑物之间一般选用高速球，室内一般选用半球摄像机。

具体点位如下：

XXXX水电厂主厂房工业电视系统改造改造项目监控点位表

序号

位置

类型

数量

备注

1

大厂房正大门

球机

1

2

大厂房进门大厅

球机

2

3

机盘旁

球机

2

4

水车室

球机

2

5

低压配电室

球机

1

6

水轮机层

枪机

2

7

排水泵间

球机

2

8

油污处理室

球机

1

9

水力测量间

球机

2

10

弧形闸门

球机

12

11

小厂房

球机

4

12

继电保护室

球机

1

13

开关站

球机

1

14

廊道

枪机

2

15

中干渠下游

球机

1

16

水位监测

球机

1

17

坝顶柴油机室

球机

1

枪机小计

4

球机小计

34

总计

38

3.1.2设备技术参数介绍

1）、200万网络高清红外枪机

主要特性

·最高分辨率可达1920×1080@30fps,在该分辨率下可输出实时图像

·采用ROI、SVC等视频压缩技术,压缩比高,且处理非常灵活,超低码率

·码流平滑设置，适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求

·支持GBK字库，支持更多汉字及生僻字叠加

·支持OSD颜色自选

·高效阵列红外灯,使用寿命长,照射距离可达50米（I5）

·支持smartIR，防止夜间红外过曝

·ICR红外滤片式自动切换,实现真正的日夜监控

·支持日夜两套参数独立配置

·可选支持PoE供电功能

·支持3D数字降噪,支持数字宽动态

·支持双码流,支持手机监控

·支持走廊模式,背光补偿,自动电子快门功能,适应不同监控环境

·功能齐全:

心跳,镜像等

·支持SMART功能：

越界侦测,区域入侵侦测

·支持智能后检索，配合NVR支持事件的二次检索分析

·支持GB28181接入,支持EHOME平台接入,支持EZVIZ平台接入

·支持NAS、Email、FTP、NTP服务器测试

·支持HTTPS,SSH等安全认证，支持创建证书

·支持用户登录锁定机制，及密码复杂度提示

·符合IP66级防尘防水设计,可靠性高

名称

200万1/2.8" CMOS红外防水ICR日夜型筒型网络摄像机

摄像机

传感器类型

1/2.8" Progressive Scan CMOS

最小照度

0.01 Lux @（F1.2,AGC ON）, 0 Lux with IR

0.014 Lux @（F1.4,AGC ON）, 0 Lux with IR

快门

1/3秒至1/100,000秒

镜头

4mm, 水平视场角:

80°（6mm,8mm,12mm,16mm可选）

日夜转换模式

ICR红外滤片式

宽动态范围

数字宽动态

数字降噪

3D 数字降噪

压缩标准

视频压缩标准

H.264/MJPEG

H.264编码类型

BaseLine Profile / Main Profile

压缩输出码率

32 Kbps~8Mbps

图像

最大图像尺寸

1920 × 1080

帧率

50Hz:

 25fps （1920 × 1080,1280 × 960,1280 × 720）

60Hz:

 30fps （1920 × 1080,1280 × 960,1280 × 720）

图像设置

走廊模式,饱和度,亮度,对比度,锐度通过客户端或者浏览器可调

背光补偿

支持,可选择区域

感兴趣区域

ROI支持双码流分别设置1个固定区域

网络功能

接口协议

ONVIF,PSIA,CGI,ISAPI,GB28181

智能报警

移动侦测,动态分析,遮挡报警,网线断,IP地址冲突,存储器满,存储器错 

智能报警

越界侦测,区域入侵侦测

支持协议

TCP/IP,ICMP,HTTP,HTTPS,FTP,DHCP,DNS,DDNS,RTP,RTSP,RTCP,

PPPoE,NTP,UPnP,SMTP,SNMP,IGMP,802.1X,QoS,IPv6,Bonjour

通用功能

防闪烁,双码流,心跳,镜像,密码保护,视频遮盖,水印技术,

匿名访问,IP 地址过滤

接口

通讯接口

1个 RJ45 10M / 100M 自适应以太网口

一般规范

工作温度和湿度

-30℃~60℃,湿度小于95%（无凝结）

电源供应

DC12V / PoE（802.3af），

功耗

 I5：

7W MAX；

防护等级

IP66

尺寸（mm）

194.04×93.85×89.52

重量

750g

红外照射距离

 I5：

50米； 

2）、130万像素高速球机

主要特性

主要特性

Smart功能：

•Smart侦测：

区域入侵侦测、越界侦测、音频异常侦测、移动侦测、视频遮挡侦测功能

•Smart录像：

支持断网续传功能保证录像不丢失，配合SmartNVR实现事件录像的二次智能检索、分析和浓缩播放

•Smart图像增强：

支持透雾、强光抑制、SmartIR防红外过曝技术

•Smart编码：

支持低码率、ROI感兴趣区域增强编码、SVC自适应编码技术

•Smart报警：

支持网线断、IP地址冲突、存储器满、存储器错、非法访问异常检测并联动报警的功能

红外功能:

•最低照度0Lux

•采用高效红外阵列，低功耗，照射距离达150m

•红外灯与倍率距离匹配算法

•内置热处理及除雾系统

•恒流电路设计，红外灯寿命达3万小时 

系统功能：

•采用高性能传感器，图像清晰，最大分辨率可达1280×960

•精密电机驱动，反应灵敏，运转平稳，精度偏差少于0.1度，在任何速度下图像无抖动

•支持标准的API开发接口，支持海康SDK、ONVIF、CGI、PSIA、GB/T28181、E家协议和萤石云接入

•支持三维智能定位功能，配合NVR/客户端软件/IE可实现点击跟踪和放大

•支持系统双备份功能，确保数据断电不丢失

•支持断电状态记忆功能，上电后自动回到断电前的云台和镜头状态

•防雷、防浪涌、防突波

•室外球达到IP66防护等级

机芯功能：

•20倍光学变倍，16倍数字变倍

•支持自动光圈、自动聚焦、自动白平衡、背光补偿

•支持超低照度，0.05Lux/F1.6（彩色）,0.01Lux/F1.6（黑白）,0LuxwithIR

•支持3D数字降噪、数字宽动态功能 

网络功能：

•采用高性能平台，性能可靠稳定

•支持以太网控制

•可通过浏览器和客户端软件观看图像并实现控制

•支持标准的MicroSD/SDHC/SDXC卡存储

•支持NAS存储录像，录像可断网续传

•支持三级用户权限管理，支持授权的用户和密码，支持HTTPS加密和IEEE802.1x网络访问控制

•支持双码流技术，支持H.264/MJPEG视频压缩算法，支持多级别视频质量配置，支持实时视频输出分辨率为960p和720p

•支持多种网络协议，IPv4/IPv6,HTTP,HTTPS,802.1x,Qos,FTP,SMTP,UPnP,SNMP,DNS,DDNS,NTP,RTSP,RTCP,RTP,TCP/IP,DHCP,PPPoE,Bonjour•支持1路音频输入和1路音频输出

云台功能：

•水平方向360°连续旋转，垂直方向-15°-90°,无监视盲区

•水平预置点速度最高可达240°/s,垂直预置点速度最高可达200°/s

•水平键控速度为0.1°-160°/s,垂直键控速度为0.1°-120°/s

•支持300个预置位

•支持8条巡航扫描,每条可添加32个预置点

•支持4条花样扫描,每条路径记录时间大于10分钟

•支持比例变倍功能,旋转速度可以根据镜头变倍倍数自动调整

•支持守望功能，预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描可在空闲状态停留指定时间后自动调用（包括上电后进入的空闲状态）

•支持报警功能，内置2路报警输入和1路报警输出，支持报警联动，可在报警后触发调用预置点/巡航扫描/花样扫描/SD卡录像/触发开关量输出/上传中心/上传FTP/邮件联动

机芯

图像传感器

1/3"Progressive Scan CMOS

有效像素

132 万像素

水平解析度

≥720TVL

最低照度

彩色：

0.05Lux @ （F1.4，AGC ON）

黑白：

0.01Lux @（F1.4，AGC ON） 

0 Lux with IR

白平衡

自动 / 手动 / 自动跟踪白平衡 /室外/室内/日光灯白平衡/钠灯白平衡

增益控制

自动 / 手动

降噪

支持

信噪比

大于 52dB

背光补偿

支持

宽动态

支持

电子快门

1-1/10,000s

日夜模式

自动ICR 彩转黑

数字变倍

16倍

隐私遮蔽

最多2块区域

聚焦模式

自动 / 半自动 / 手动

镜头

焦距

4.7-94mm, 20倍光学

变倍速度

大约3秒（光学, 广角-望远）

水平视角

58.3-3.2度（广角-望远）

近摄距

10-1000mm（广角-望远）

光圈数

F1.4-F3.5

Smart功能

Smart侦测

区域入侵侦测、越界侦测、音频异常侦测、移动侦测、视频遮挡侦测

Smart录像

断网续传、智能后检索

Smart图像增强

透雾、强光抑制、Smart IR

Smart编码

低码率、ROI、SVC 

Smart报警

网线断、IP地址冲突、存储器满、存储器错、非法访问

功能

水平范围

360°连续旋转

水平速度

水平键控速度：

0.1°-160°/s,速度可设

水平预置点速度：

240°/s

垂直范围

-15°-90° （自动翻转）

垂直速度

垂直键控速度：

0.1°-120°/s,速度可设

垂直预置点速度：

200°/s

比例变倍

支持

预置点个数

300个

巡航扫描

8条, 每条可添加32个预置点

花样扫描

4条, 每条路径记录时间大于10分钟

断电记忆

支持

守望功能

预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描

方位角信息显示

开 / 关

定时任务

预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描/球机重启/球机校验

红外功能

红外照射距离

150米

红外控制

根据焦距可变

SmartIR

支持

网络

最大图像尺寸

1280×960

主码流分辨率及帧率

50Hz:

25fps（1280×960）、25fps（1280×720）

60Hz:

30fps（1280×960）、30fps（1280×720）

子码流分辨率及帧率

50Hz:

25fps（704×576）、25fps（352×288）、25fps（320×240）

60Hz:

30fps（704×480）、30fps（352×240）、30fps（320×240）

视频压缩

H.264/MJPEG

SVC

支持

ROI编码

支持1块区域，等级可调

音频压缩

G.711/G.722/G.726/MP2L2/AAC

网络协议

IPv4/IPv6,HTTP,HTTPS,802.1x,Qos,FTP,SMTP,UPnP,SNMP,

DNS,DDNS,NTP,RTSP,RTCP,RTP,TCP,UDP,IGMP,ICMP,DHCP,PPPoE,Bonjour

同时预览视频数

最多20路

用户权限

最多32个用户，分3级:

管理员、操作员和普通用户

安全模式

授权的用户名和密码，以及MAC地址绑定；HTTPS加密；IEEE 802.1x网络访问控制、IP地址过滤

系统集成

报警输入

2路开关量输入（0-5vDC）

报警输出

1路，支持报警联动

报警联动

预置点/巡航扫描/花样扫描/SD卡录像/触发开关量输出/上传中心/上传FTP/邮件联动

智能报警

音频异常侦测,移动侦测,视频遮挡,网线断,IP地址冲突,存储器满,存储器错,非法访问

音频输入

音频输入（LINE输入、MIC输入），音频峰值:

2-2.4V[p-p]，输入阻抗:

1KΩ±10%

音频输出

线性电平，阻抗:

600Ω

网络接口

内置RJ45 网口，支持10M/100M 网络数据

SD卡接口

内置Micro SD卡插槽，支持Micro SD/SDHC/SDXC卡（最大支持64G），可支持手动录像/报警录像

应用编程接口

支持软件