工业视频监控系统技术协议.docx
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工业视频监控系统技术协议
峻德矿数字化矿山系统
工业视频监控系统
技
术
协
议
北京华夏矿安科技有限公司
2011年6月
1.1工业视频监控
1.1.1项目概况
煤矿井下生产过程复杂，环境恶劣，自然灾害多，影响生产和人身安全，而工业电视系统的实施，能够为安全生产、调度指挥、科学决策提供直观、可靠的决策手段。
本次系统要求监控到井上各重点工作岗位及井下各主要地点和主要运转部件，地面设置146点、井下144点共计290点。
本次的工业电视系统中采用“IP传输+集中存储”基于工业以太网方式传输，是目前技术先进的视频系统解决方案。
1.1.2设计要求
1.1.2.1设计规范及依据
●GBJ115-87工业电视系统工程设计规范
●GBJ42-81工业企业通信设计规范
●ANSI/NFPA70国家电气规范
●UL44橡胶导线、电缆的安全标准
●UL1413电视用阴极射线管的防内爆
●GB50198民用闭路电视系统工程技术规范
●GA/T70-94中华人民共和国公共安全行业标准
●GA/T75-94安全防范工程程序与要求
●GBJ42-81工业企业通信设计规范
●GBJ232-90、92电气装置安装工程施工及验收规范
●GB/T15411-1994防爆应用电视总技术条件
●GB/T13953-1992隔爆型防爆应用电视设备防爆性能试验方法
●GB3836-2000爆炸性气体环境用电气设备
●GB50057-94建筑物防雷设计规范
1.1.2.2设计原则
先进性：
系统将采用先进的视频编码、压缩算法，以保证高质量的图像；
标准化：
系统中的各个设备接口均采用了业界标准的接口，可以充分利用业主现有的资源以及本系统能够得到后续利用。
可扩展性：
由于用户以后的需求会不断发展，监控数量将随之扩大，只要增加前端设备和升级软件，不用添加其他附加设备，以保证用户的投资。
可用性和可靠性：
充分考虑用户实际情况的基础上，采用当今世界最先进的光纤IP传输、全数字化计算机压缩监控系统，能够堵塞安全漏洞及消除因工作人员的失误而引起的纠纷，为突发事件提供证据；前端采集设备采用了嵌入式的操作系统，减少了故障发生的可能性。
易用性：
软件使用界面良好，用户安装相应软件后就可进行实现监控，系统简单好用。
1.1.3系统结构及工作原理
1.1.3.1系统结构
系统结构如上所示，系统采用基于工业以太网“IP传输+集中存储管理”方式实现，做到本地监控和远程监控相结合的监控方式。
系统分三部分：
1.1.3.2井上部分
对于地面监控范围大的监控点宜采用全天候全方位彩色网络摄像仪；对于地面监控范围小的监控点宜采用固定网络彩色摄像仪；地面监控点需要考虑矿区安保需要，网络摄像仪通过光纤收发器传输至调度中心和保卫科监控室。
地面134点，具体监控点如下：
序号
地点
数量
1
供应科木材场
10
2
南、北、中部风井
10
3
工业广场
10
4
矿大门入口（新、老）
6
5
运煤车皮带秤处（煤质科）
8
6
供应科仓库（主、付）
13
7
大煤堆周围
8
8
地面压风机房
5
9
主扇房
5
10
井上35kv变电所（室内）
5
11
井上35kv变电所（室外）
4
12
提升绞车房（主、付、新井）
8
13
上仓（新井、老井）
4
14
9.5罐笼（副井、新井）
4
15
0.0罐笼（新井）
2
16
手选台（新井、主井）
4
17
矿灯室大厅
10
18
9.5米走廊
8
19
办公大楼及各道路主口
10
20
合计
134
1.1.3.3井下部分
井下摄像仪宜采用隔爆型网络摄像仪，摄像前端采用低照度带红外宽动态CCD，网络摄像仪通过光纤收发器就近接入井下工业环网。
井下144点，具体监控点如下：
序号
地点
数量
1
140中央变电所
6
2
–50中央变电所
5
3
–50南30层变电所
4
4
–50高压泵变电所
4
5
–250中央变电所
10
6
–500水泵房
6
7
火药库
4
8
主井皮带
12
9
主井候车
2
10
副井井口
4
11
主井井口
4
12
新井井口
4
13
副井底
4
14
猴车（-500）
5
15
主斜井底
4
16
人车候车处
4
17
井底车辆调度站
4
18
主井底候车室
2
19
输煤皮带机头、尾
10
20
中央水泵房（-250）
5
21
风机
5
22
工作面（4个综采）
16
23
机掘及开拓队组（8个机掘）
20
24
总计
144
1.1.3.4监控中心
系统在调度中心设置总监控中心，有各种类型的管控服务器、存储主机、软件平台及大屏幕显示系统组成。
控制、存储管理服务器组：
主要的功能是运行平台服务软件，一方面支持上百路用户终端进行网络图像监视，另一方面能够把图像数据解码输出给显示系统进行显示输出，还可以根据设置把重要的录像数据保存到IP存储设备上。
同时监控平台软件还提供各种接口，支持和生产监控系统、调度系统等各种监控控制系统的互连互通。
IP存储主机：
主要的功能是保存重要的录像文件，为管理平台提供充足的硬盘存储空间。
通过冗余硬盘RAID技术、冗余电源、冗余风扇等多种措施，增加视频数据保存的安全性。
显示系统：
主要功能是同时支持网络视频的实时显示输出。
本次调度监控中心的工业电视系统分为模拟信号和数字信号的显示。
●模拟信号
通过解码器将所有的数字视频信号转换成模拟信号，接到视频矩阵上，由矩阵控制上大屏幕。
●数字信号
在客户机上，通过IE浏览器，同时显示多个图像或循环播放
注：
本系统显示大屏幕系统另外配置，不包含在工业电视系统中。
1.1.3.5系统工作原理
系统井上采用网络摄像机，井下采用隔爆网络摄像机，图像经过网络摄像机编码就近接入工业以太网传输至调度监控中心，调度监控中心将现场监控图像通过大屏幕系统进行单画面、多画面实时的显示。
调度监控中心为集中管理所有的数字设备（网络摄像机、管理服务器、控制计算机等），保证网络图像的传输，在中心控制中心内设置4台管理服务器（视频管理、存储管理各2台）并安装配套的视频及存储管理软件（DH-DSS），来管理各个数字设备（网络摄像机、管理服务器、控制计算机等）及网络客户端，实现远程修改前端各分控室数字监控主机的参数配置，实现前端设备无人值守。
同时通过该管理服务器建立WEB服务器，使客户端监视视频的方式采用B/S或C/S的方式。
（两种方式用户可以选则）
职能部门及总工通过自己的办公电脑通过矿区网络调用各监控中心的视频图像进行重新组合，在自身的显示器上可以实现1、4、9画面显示，或者1、4画面循环显示。
所有设备采用统一供电的形式，电源设备配置在调度监控中心。
1.1.3.6图像资料保存配置说明
由于本次摄像机的数量较多,录像需要存储的时间较长,考虑后期的维护和管理及系统运行的稳定性和网络访问的实时性,建议采用“机架式IP集中存储方案”，D1格式清晰度存储时间24小时保存40天。
根据客户图像存储40天的要求并结合我方设计经验，1路图像录像一个小时大约占用硬盘800M左右（按照D1格式），目前按320路（新系统：
277路，老系统：
44路）摄像机每天录像24小时计算，保存40天的录像资料至少需要：
800M/小时×24小时/天×320路×40天/1024M＝240000G,共计配置120块2000G大容量硬盘（5台IP存储16个盘位），考虑存储系统采用RAID5方式做容灾，建议采用120块满足图像资料40天的保存时间要求。
1.1.4系统功能特点及系统软件介绍
1.1.4.1系统功能
●远程图像传输
系统可通过以太网接口实现远程图像传输，可采用光纤或微波等作为传输介质。
远程监控前端的图像视频信号由网络视频服务器机采集压缩成数字信号，经工业以太网传送到监控中心。
●远程音频传输
各个远程监控前端和监控中心的监控客户终端之间可以进行双向通话。
监听器、拾音头或麦克风收到的音频信号编解码器数字化后与图像数据合成数据流经网络接口传输，声音和图像实时同步。
当到达监控中心时解码器将其转为模拟音频信号，通过扬声器或音箱输出。
多个监控客户终端同时监视同一前端时，由掌握控制权的终端与监控前端进行对话，其他终端若欲同该监控前端通话必须先申请并得到控制权。
多个监控客户终端可同时分别与各不相同的前端通话，互相之间无任何影响。
●视频动态检测
网络摄像机具有视频动态检测功能，可以实现对每一个摄像机实现动态图像检测。
每一路视频动态检测可划分为多个区域，可以自行设置检测区域，区域的灵敏度可以定义，因此，可以根据不同的摄像部位设置不同灵敏度的图像变化报警。
●报警布防、撤防
报警的布防和撤防包括报警点位置、报警设备类型、摄像机号及联动动作等设置。
所有报警点必须布防，系统才在报警信号发生时作出响应可以根据需要在不同时段布防或撤防。
报警设备类型库和联动动作库都可以编辑修改或添加新项目。
系统管理员可以按布防、撤防操作向导的提示方便的完成所有与报警相关的设置。
●安全保护功能
通过网络对远端站点的访问实行两级保护：
首先，对远端访问的用户必须事先进行注册，系统管理员授予相应权限；其次，开始通信时需要使用口令登录，并且同一时刻只允许同一用户登录一次。
●远程控制功能
监控中心可以实时监控整个矿区的任意摄象机，并可以控制任意摄象机光圈、焦点及云台的旋转。
●画面切换
画面支持自动及手动切换。
各监控客户终端都可以选择轮视功能，监视画面自动在同一监控前端的不同摄像机之间或多个监控前端之间按序轮流切换。
各监控客户终端可以独立地选择设置加入轮视序列的监视点，画面切换间隔时间可灵活设置。
当监控客户终端选择轮视功能时，对所有监控前端不具有任何控制权。
●分级管理
使用分级管理，操作分为不同等级，不同人员具有相应的权限。
对于用户的优先级别分为：
超级用户、高级用户和普通用户。
超级用户只有一个，拥有最高优先权，可抢占其它用户的控制权。
高级用户可有多个，高级用户可强占普通用户的控制权。
普通用户的优先级最低，只在编码器信道有空余时拥有控制权。
在编码器信道全部被占用的情况下，以后再登录的同级别用户只能选择观看某个信道的监视图像，没有控制权和切换权。
●联动控制
可根据预先设定的联动方式自动切换，如有需要开启现场灯光（通过接入本系统）自动录像。
●数字录像及查询
系统中还可以选择安装数字图像记录设备，全天24小时不间断录像以备事后查询。
系统配置安装网络存储设备，系统将具有强大的录像功能。
●系统录像
1）定时录像
系统管理员可以设定时间段对监控前端的某个摄像机（可设定）的图像进行定时录制。
2）动态检测录像
系统管理员可以设定当某个摄像机检测到动态图像时是否进行录像，也可以设定各个摄像机录像的优先级。
3）报警自动录像
系统管理员可以设定当报警发生时是否进行报警录像。
当报警探测器有报警发生时，自动进行录像，直至报警解除。
不同监控前端的报警可同时录像，同一监控前端有多个报警同时发生时，系统录制高优先级的报警图像，若优先级相同则录制最先检测到的报警点图像。
4）手动录像
系统管理员可以设定对某个固定监控点进行24小时不间断录像，或对各监控点进行轮视录像。
5）客户端手动录像
在客户端对某个前端进行监控的时候，可以选择是否录制当前监控图像。
图像数据保存在该监控终端微机的硬盘上。
6）录像检索及回放
1）检索
录像检索可以在本地进行，也可以在远端客户端上进行。
录像检索可以根据不同的查询条件如时间日期、监控前端名、通道号、录像类型等。
2）播放
检索到相应的文件后，可以在本地监视器上回放，也可以在监控终端上回放。
可以一次播放单个录像文件，也可以连续播放多个录像，文件播放结束自动返回监视状态。
也可将录像文件备份到普通微机上用其它VCD播放软件进行播放。
7）录像管理
1）录像硬盘空间
录像空间管理采用两种方式：
一是自动循环覆盖的方式，即剩余硬盘空间到达设置界限时，删除一定数量的最老的录像文件；二是停止方式，即硬盘满时停止录像。
2）录像文件备份
可以将需要的录像文件从网络上下载到微机硬盘上，或在录像回放的时候对某一时间段的图像重新录制。
3）录像文件删除
可以随时将没有保存价值的录像文件手动给以删除。
普通用户只能删除本地用户录像文件，系统录像文件由系统管理员删除。
●开放的接口
具有开放的接口可以实现和其他的系统进行接驳。
（需要提供接口协议）
1.1.4.2系统特点
1）网络摄像机采用嵌入式结构
监控前端的网络摄像机采用目前国际上最为先进的嵌入式微处理器及嵌入式实时操作系统，具有10M/100M自适应以太网接口，自带TCP/IP协议，可以作为标准的网络设备与局域网及以太网内的计算机等设备互连，具有点对点传输、组播、广播等多种网络传输方式。
系统软硬件均带有看门狗电路,可以绝对避免死机现象。
该摄像机集视频编码、图像压缩、音频编解码，音频压缩与解压缩，数据远程传输等功能于一体，减少设备的功能冗余，使系统结构更加简洁，有利于安装与维护。
控制软件直接基于硬件系统，并独占微处理器，运行极其稳定。
系统主机每路具有硬件隔离装置，系统硬件采取多种自保护措施，相互之间不会影响，具有极高的可靠性。
另外网络摄像机采用嵌入式操作系统，具有强大的防毒功能，百毒不侵。
2）最为简捷的主站系统
系统网络结构简单，由网络摄像机、交换机组成。
模拟信号经过网络编码变为了网络化的数字信号，可直接接入网络。
为了提高网络的利用率，可采用路由器、以太网交换机等附加设备。
系统监视部分由网络管理机和网络客户机组成，网络管理机安装服务端程序，网络客户机安装客户端程序。
客户就可通过网络客户机观看前端设备的图像，拥有全部的用户功能。
网络信号经过网络设备少，减少了数据传输损失，缩短了数据传输时间，是最为简捷的主站系统。
简单的网络结构，为工程的施工和维护提供保证。
具有技术性和经济性的特点。
此功能在国内处于领先地位。
3）网络管理服务器提供完善的数据库资源
网络管理服务器管理了全部网络客户端和监控前端的情况，是本监控系统中的核心设备，由高性能的计算机来担当。
网络服务器建立了强大的数据库，对监控前端设备的状态和参数，客户机的操作情况进行了详细的记录。
网络管理机为每一个监控前端分配一个监控权，高级别的网络客户机可直接获得，低级别的用户可通过协商的方式获得，网络用户可以对监控前端进行操作。
网络管理机的存在，解决了多个用户竞争网络的问题，管理了监控前端的状态，提供监控前端进行动作的依据，提供了调试人员发现问题的方法。
4）监控端仅需安装软件即可观看控制前端
联网计算机无须添加任何硬件，只须要安装一套web流览器即可观看和控制各个前端监控点，安装有声卡的计算机还可以通过声卡的Mic与phone接口,与前端进行双向通话。
5）网络传输使用组播技术
网络中由于图像数据传输采用组播技术，使得在多点对一点进行监视的情况下数据传输所占的网络带宽与一点对一点监视时一致，从而提高了网络带宽的利用率，网络使用更为合理。
6）系统可扩充性
系统软、硬件采用模块化结构，各模块功能明确。
系统配置灵活方便，可以根据用户的实际情况和具体要求增减相应模块，使应用更具合理性。
7）先进的嵌入式结构和压缩标准
图像压缩可采用H.264标准，具有图像清晰度高、画面细微逼真、图像帧率高等优点。
同时硬件压缩保证高实时性，图像延时小于1秒。
8）开放性
整个系统是一个开放系统，兼容性强、可于企业内部网的相连。
9）实时性
从前端情况发生到后方中心的响应时间少于1秒。
10）灵活性
企业内部网的用户使用web浏览器即可进行图像监控。
监控前端可以将许多现有的资源接入本系统，避免重复投资。
11）易操作性
系统软件提供全可视化中文操作界面，操作员只需经简单的培训就可熟练使用。
系统软件用户界面设计合理，充分考虑实际使用的方便性及舒适美观的视觉效果，具体形象的图标按钮和详细的在线帮助让操作员使用轻松自如。
12）易维护性
系统运行的高稳定性和高可靠性使系统维护人员有较少的工作量，系统具有自诊断和自恢复功能，可以报告故障位置及原因，部分系统故障可以由系统本身自行修复，帮助维护人员定位和排除故障，从而进一步减少工作量。
13）可靠性
系统运行可靠性高，系统采用纯硬件组网，本系统具有良好的容错能力，不会因用户的误操作引起程序运行出错。
14）系统功能全面
系统监控中心可以对多个本地和远程监控前端进行全面实时监控，根据需要可实现分级监控，监控前端若有必要可以设立本地监控中心。
图像监视可选择单画面手动切换、单画面自动轮视、多画面手动切换和多画面自动轮视等多种方式，可设置手动录像、定时自动录像和报警自动录像等多种录像方式。
报警点布防/撤防灵活方便，报警联动迅速准确。
1.1.5系统软件介绍
1.1.5.1软件构成
在本次监控系统中，所有数字设备的软件、硬件全部是我公司自主开发的，在软件部分中主要由以下几个部分构成：
网络编码器软件、网络解码器软件、数字录像机软件、网络管理机软件、监控图像终端软件构成。
所有的数字部分硬件在该几部分软件的配合、指挥下完成系统的所有功能。
以下将分别对各个软件模块进行说明。
1.1.5.2嵌入式网络编码器软件
数字视频主机软件基于嵌入式Linux操作系统，单任务独占微处理器，直接对硬件进行控制，具有高实时性和高可靠性。
软件主要分为以下几个模块：
1、系统初始化模块完成以太网接口硬件初始化、硬盘读写初始化、音视频解压缩硬件初始化、串口初始化等。
2、网络数据传输模块接收控制命令，建立与指定网络编码器的连接，接收网络编码器的音视频数据，接收网络检索播放录像命令，向网络发送录像数据。
3、录像文件管理模块检测硬盘存储空间，录像文件的循环覆盖；动态分配多个通道的录像空间，提高硬盘的实际利用率；录像文件的建立与删除。
4、录像检索处理模块根据录像日期时间、编号、摄像机号等多种条件建立索引，提供多种条件组合的录像检索功能。
5、音视频解压缩模块提供录像本地播放功能，现场检索到录像文件后，可以通过硬件解压缩输出模拟视频信号，在监视器上显示录像内容。
6、串口通讯处理模块提供设备管理和参数设置功能。
1.1.5.3中心管理软件（DH-DSS）
由我公司自行开发的DH-DSS视频图像管理软件基于WebB/S（Browser/Server浏览器/服务器模式）方式与C/S结构（Client/Server的简称，客户机/服务器模式）的混合模式开发的。
在服务器上安装了服务器端软件后，客户端上既可安装客户端软件实现对前端摄像机的调用或控制，也可通过WEB浏览器实现对前端摄像机的调用或控制，实用于非常复杂的监控网络。
该DH-DSS软件集用户管理、电子地图、设备管理为一体，分为多级服务器和客户端。
系统主要功能实现多台联网监控设备集中控制管理，达到多个前端的同时监看、各前端报警的自动上传及多个前端的语音对讲等功能。
适用于采用多台大华系列监控设备的系统。
在能提供其他系统协议的情况下，也可将其他设备统一到一起。
该系统核心是一个统一的监控管理平台软件，通过这个统一的监控管理平台软件，实现企业对下属各施工场所的图像集中管理，提供一个全区视频资源的统一监控检索系统，实现信息共享。
1.1.6关键设备参数
1.1.6.1室外智能网络高速球机
型号：
DH-SD6065HN
产品特点
◎
全新滴水型外观设计，外形更美观。
◎采用安普插座安装方式，安装更方便。
◎中英文OSD菜单及操作提示功能，用户界面更友好，功能更强大。
◎独特的三维定位功能，捕捉目标更方便、精准、快捷。
◎通过网络实现实时监控，远程升级，录像、抓图等功能，使用和维护方便。
◎功能扩展性强，通过以太网互联实现更强系统。
◎网络带宽自适应，支持双码流、语音对讲、SD卡本地存储，灵活的用户和组管理
◎支持模拟接入，可通过485总线实现对球机控制和升级。
性能参数
◎支持对常用控制协议（DH-SD、Pelco-P/D等）的自动识别；
◎支持长焦限速功能，旋转速度可以根据镜头变倍倍数自动调整；
◎水平预置点速度最高可达300度/秒，可实现对移动物体的快速跟踪；
◎水平方向360°连续旋转，垂直方向支持自动翻转，无监视盲区，保证跟踪连续性；
◎支持自动光圈、自动聚焦、自动白平衡、背光补偿和低照度（彩色/黑白）自动/手动转换功能；
◎支持5条自动巡迹路线；
◎支持5条自动扫描路线，在左右限位点间以指定速度水平自动扫描；
◎支持255个预置点，可根据预置点设置自动巡航路线，共8条巡航路线；
◎可设置多达24个隐私遮罩块，位置、大小可调整，画面内可同时有8个区域被屏蔽；
◎内置7路报警输入和2路报警输出；
◎支持报警联动，可在报警后触发报警输出、调用预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描；
◎具有断电记忆功能，上电后自动回到断电前的云台和镜头状态；
◎具有定时启动功能，定时执行预置点/巡航扫描/花样扫描/自动扫描等功能；
◎支持守望功能，预置点/花样扫描/巡航扫描等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）；
◎网络接口支持IEEEIEEE802.3－200210/100Base-TEthernet/支持网线自适应（568A/568B）防脱落设计；
◎支持H.264视频编码标准，G.711/AMR音频编码标准，支持实时视频监控，语音对讲，支持分辨率D1/HD1/BCIF/CIF/QCIF/VGA/QQVGA，支持双码流；
◎支持TCP/IP,HTTP,DDNS,DHCP,NTP,PPPoEFTP,SMTP等网络协议，网络带宽自适应，网络故障检测；
◎可支持10个用户同时在线访问，多级用户和组管理，可根据需要对用户权限进行控制；
◎支持本地SD卡存储，定时自动维护，多种网络、存储故障检测；
◎采用IP66全天候防护罩，内置自动恒温装置，可显示球机内温度，具有环境监测功能；
◎内置3000V防雷、防浪涌和防突波保护；
产品参数
型号
DH-SD6665D-HN
摄像机
镜头
焦距
f=3.5mm（wide）～91.0mm（tele）26倍
视场角
54.2度（广角）2.2度（望远）
近摄距
320mm（广角）1500mm（望远）
光圈值
F1.6～F3.8
图像
图像传感器
1/4英寸EXviewHADCCD
有效像素
约440，000像素（752*582）
水平解析度
540TVL
视频制式
NTSC/PAL
最低照度
1.0Lux/F1.6（彩色）0.01Lux/F1.6（黑白）
增益控制
自动/手动
信噪比
大于50dB
白平衡
自动/自动跟踪白平衡（ATW）/室内/室外/手动
宽动态
128倍
背光补偿
开/关
电子快门
PAL:
1/3-1/10000秒20档
NTSC:
1/4-1/10000秒20档
日夜模式
滤光片彩转黑
隐私遮挡
开/关（同一画面最多可显示8块，整个监视区域可设24个区域）
球机特性
功能
旋转范围
水平：
0°～360°连续旋转
垂直：
-2°～90°自动翻转180°后连续监视
手动控制速度
水平：
0.1°～300°/秒
垂直：
0.1°～150°/秒
预置点
升级会员 