重点污染源企业智能视频监控分析系统建设方案-毕业论文.doc

重点污染源企业
智能视频监控分析系统

解
决
方
案

成都之维安科技股份有限公司
2016年3月

目 录
第1章. 建设概述 3
1.1建设背景 3
1.2建设目标 3
1.3主要建设内容 3
1.4建设技术标准 4
第2章. 总体设计 4
2.1设计原则 4
2.1.1先进性原则 4
2.1.2可扩展性原则 5
2.1.3安全性原则 5
2.1.4实用性原则 5
2.1.5稳定性原则 5
2.2系统架构 6
2.2.1网络架构 6
第3章. 现场端设计 7
3.1现场端—污染源企业监控点详细设计 7
3.1.1. 企业现场端建设拓扑图 8
3.1.2. 建设位置选点示意 8
3.1.3现场端—视频采集摄像机 10
3.1.4现场端—视频存储设备介绍 12
3.1.5现场端核心—环保智能视频检测器主要功能介绍 13
3.1.6视频数据存储设计 16
3.2企业现场端点位详细设计 17
3.2.1 CEMS 站房1 17
3.2.2 CEMS 站房2 17
第4章. 污染源企业安装部署环境要求 19
第5章. 设备清单及造价 20

第1章. 建设概述
1.1建设背景
为贯彻落实环保部印发的《环境监测数据弄虚作假行为判定及处理办法》（环发〔2015〕175号），进一步促进提升我区直征企业污染源在线监控设施运行管理水平，提高在线监测数据真实性、准确性和有效性，自治区环保厅决定组织全区37家直征电力企业于2016年上半年全面完成污染源智能视频监控系统建设工作，污染源智能视频监控系统是当前污染源在线监控设施的重要组成部分，可实现视频监控企业的废气排口污染物排放情况及在线监测设备的CEMS站房，将污染源排放实时在线监测数据与排放口视频监控实时图像数据叠加，并同步传输至相关环保部门及企业安环部门。

1.2建设目标
全区37家直征电力企业应于2016年6月30日前自筹资金完成污染源智能视频监控系统现场端及链路传输建设，将在线监测数据与排放口视频监控实时图像叠加数据传输至自治区污染物监控与信息中心，有利于及时发现污染源在线监控不正常运行及污染物超标排放情况，为控制和减轻污染、保障在线监测数据真实准确提供有力的技术支持。将目前对直征电力企业污染源现场的监控模式由传统的单一型、粗放型向综合型、智能化、集约型转变。
1.3主要建设内容
为有效提升监管力度，现针对大唐新疆呼图壁热电厂展开现场实时监测点位部署，建设主要建设内容为：
在企业废气排放口及CEMS站房安装高清摄像机、部署智能视频服务器及软件、安装视频存储器、配置光纤网络模块及视频监控数据传输链路。

1.4建设技术标准
《环境信息系统集成技术规范》（HJ/T 418-2007）
《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）
《图像信息管理系统技术规范》（DB11/Z384.1-18）
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-2011
《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677-1996
《视频安防监控数字录像设备》 GB20815-2006
《环境信息网络建设规范》 HJ460-2009
《环境信息系统集成技术规范》 HJ/T418-2007
《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》 HJ/T212-2005
《污染源在线自动监控（监测）数据采集传输仪技术要求》 HJ 477-2009
《环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范（试行）》

第2章. 总体设计
2.1设计原则
2.1.1先进性原则
硬件设备的先进性：硬件设备选用性能价格比高的设备，保障性能和长寿命使用，保障在未来软件系统不断提升的情况下能够尽可能长地支持软件计算系统。
软件先进性：软件采用基础软件系统标准化、功能软件系统定制化的方式。在标准化的软件系统上实现环保业务平台的功能，并为未来的软件功能扩充打下基础；
技术方法的先进性：采用先进的技术方法和理论，联合我自治区优秀的高校智力资源，设计可靠、具有先进理论水平的分析模型和应用模型。
2.1.2可扩展性原则
业务扩展：随着信息技术的不断深入发展，各类数据库以及业务管理模式都可能发生变化；同时各种流程以及相关表格也可能发生变化，系统应能够适应变化，进行动态更新、修改和扩充。
功能扩展：为了满足用户今后系统扩容和扩大应用范围的需求，系统应充分考虑从系统结构、功能设计、管理对象等各个方面的功能扩展。
软硬件升级：系统应充分考虑软硬件平台的可扩展性及软、硬件的负载均衡机制。随着关键软件和硬件的发展以及管理功能的增加，系统具有灵活和平滑的扩展能力。
2.1.3安全性原则
系统的安全保密性是系统设计的重要原则。系统将采用权限控制和网络控制两种方法，保证整个软件体系不会出现非法访问和各个子功能的非法使用。一些承载重要数据信息的硬件设备需要考虑采用冗余方式工作，软件和数据库需要安装用于备份和恢复的软件系统。
2.1.4实用性原则
系统在深入调查研究的基础上设计研发，使得软件功能设计合理、全面、实用，能最大限度地满足相关行业的工作需求。具体包括做到界面设计人性化，尽量符合业务人员的工作流程和工作习惯。业务处理的操作，尽量做到简单、易用、便于操作；同时也提供复杂但功能强大的管理操作功能。
2.1.5稳定性原则
设计、开发和应用时，从系统结构、技术措施、软硬件平台、技术服务和维护响应能力等方面综合考虑，确保系统具有较高的性能和较低的故障率。系统建设采用先进和高度商品化的软件和硬件平台、网络设备和二次开发工具。在进行系统设计、实现和测试时采用科学有效的技术和手段，确保系统交付使用后能持续稳定地运行。
2.2系统架构
2.2.1网络架构
在对自治区直征电力企业数据采集和视频监控系统的网络结构设计中充分考虑环保行业的业务需求，同时结合环保监管部门和企业的实际情况，采用二级架构分布式部署：
第一级为自治区直征电力企业现场端，通过环保智能视频检测器实现对企业是否超标排放等情况进行智能分析以及对进出CEMS站房的行为报警等。对超标排污数据进行现场视频取证，并通过传输网络，将叠加后的监控视频数据发送给第一级监控中心。现场端系统建成后，实现现场端高清视频采集，数采仪污染物排放数据采集，智能分析、报警等。
第二级为自治区级监控中心，该体系架构既能实现对本级所辖自治区直征电力企业的监管，也能满足自治区环保部门“统一规划、统一部署、统一接入、统一监控”的要求。自治区直征电力企业智能视频监控通过光纤专线接入自治区污染物监控与信息中心平台，进行视频调阅、实时查看、数据分析与统计功能，同时共享自治区环境监察总队。

图 网络拓扑图
现场端系统建成后，实现现场端高清视频采集、并由环保智能视频检测器结合所接数采仪等设备进行相应智能分析、处理，同时现场常规视频60天存储。
第3章. 现场端设计
针对本次建设企业特点，设计将采用摄像机进行排污监控，同时通过环保智能视频检测器对接数采仪进行视频叠加分析、处理，现场端采用视频储存设备实现监控视频数据存储，详细设计如下：
3.1现场端—污染源企业监控点详细设计
污染源企业现场端视频系统，依据实际情况设计安装摄像机，保证架设摄像机可以有效监控指定区域，同时对接环保数据采集设备，一并接入环保智能视频检测器对其数据进行实时分析、处理，并为环保智能视频检测器搭配存储设备，实现视频数据60天存储。环保智能视频检测器作为核心设备完成数据分析、处理等智能运算，并对接自治区污染与监控与信息中心平台实现向上级发送数据等功能。
3.1.1. 企业现场端建设拓扑图
废气污染源企业监控点配置为：
（1）在厂区内办公楼顶安装1台枪式摄像机（针对排口排放情况进行实时监控）
（2）两个CEMS站房内各安装1台高清半球（针对CMES间进行实时监控）
（3）CEMS站房内安装1台环保智能视频检测器（可同时对接两个CMES间的数采仪，直接与摄像机、数采仪相连接，完成数据分析、处理、叠加等相关功能。）
（4）CEMS站房内安装视频存储设备一台（提供60天视频存储）

图 废气排放监控企业前端设备结构图

3.1.2. 建设位置选点示意
根据企业现场实际情况确认点位
建议1:企业监控点的位置可针对废气处理环节中污染治理的废料排口区域。
建议2:企业监控点的位置可针对废气排口区域。

图 排放口取景（示例）

图 室外摄像机安装位置实景（示例）
注：安装点位选定位置，在实际施工中根据实际情况调整。

3.1.3现场端—视频采集摄像机
现场端视频采集，摄像机设计采用的高清摄像机，直接与相应设备进行连接，对所指定区域视频监控，监控中心可实时查看，提供视频图像。
本次选用安装摄像机简介如下：
（一）高清半球摄像机，主要用于CEMS间的视频监控

图 设备参考图
光学特性
² 1/2.8 inch逐行扫描200万像素CMOS图像传感器
² 焦距范围：3~10.5mm，手动变焦
² 1080P(1920*1080)最大30帧/秒
² 120dB光学宽动态，满足高反差场景监控
² 3D降噪
编码特性
² 双流套餐能力，满足不同带宽及帧率的实时流、存储流需求
² 区域增强(ROI)功能，提高低带宽网络环境下重点区域图像质量
²  9:16走廊模式，纵向场景下有效监控区域提升一倍
² 定制化OSD，提供多种内容样式的自定义效果
网络特性
² 网络自适应，丢包环境下提供有效监控
²  UNP技术，解决公私网NAT穿越
²  双路iSCSI数据块直存
网络安全
² 支持授权用户和口令访问，能进行弱口令检测与错误登录抑制，提升口令安全性
² 支持HTTPS安全Web访问
² 支持RTSP访问鉴权认证，确保视频流请求合法
² 支持IP过滤，有效屏蔽非法IP地址访问
² 支持网关ARP绑定，防止网关MAC地址欺骗
防护等级
² IP66
（二） 高清枪式摄像机，用于排口视频监控

图 设备参考图

成像器件 1/1.9 inch逐行扫描200万像素CMOS图像传感器
焦距/变倍 焦距范围：6.5~143mm，电动变焦，22倍光学变倍
光圈 DC-Iris，支持精确光圈控制，F1.5~F3.4
快门 自动/手动，快门范围：1/6~1/8000s
最低照度 0.001lux(F1.5，50IRE) 0lux(开启红外)
信噪比 >52dB
宽动态 120dB
日夜切换方式 自动红外滤片切换彩转黑
编码协议 H.264
编码制式 1080P(1920*1080)最大60帧/秒
9:16走廊模式 支持
区域增强(ROI) 支持
视频流 三码流
OSD 时间OSD，自定义OSD
隐私遮盖 支持
协议 L2TP、IPv4、IGMP、ICMP、ARP、TCP、UDP、DHCP、PPPoE、 RTP、RTSP、DNS、DDNS、NTP、FTP、UPnP、HTTP、SNMP、SIP等
兼容接入 ONVIF、GB/T28181、IMOS、API
接口特性 描述
音频输入输出 音频接线 输入：阻抗35KΩ，幅值2V[p-p] 输出：阻抗600Ω，幅值2V[p-p]
网口 10M/100M自适应以太网电口
本地视频输出 BNC接口：阻抗75Ω，幅值1V[p-p]
电源 AC24V±25%、PoE（IEEE802.3at） AC24V±25%
功耗：本体5.5W，最大19W(红外：13.5W) 功耗：本体7.5W，最大21W(红外：13.5W)
尺寸(长x宽x高) 396.5mmx137mm x112mm(15.6” x 5.4” x 4.4”)
重量 3.7kg(8.2lb)
工作环境 -40℃~60℃(-40°F ~ 140°F)，≤90%RH
防护等级 IP67

3.1.4现场端—视频存储设备介绍
现场端存储设备主要完成视频数据实时存储，实现现场端视频60天存储周期，存储容量根据实际现场摄像机路数进行对应配置。

图 设备参考图

3.1.5现场端核心—环保智能视频检测器主要功能介绍
现场端环保智能视频检测器采用嵌入式系统，是新一代的智能化视频、采集数据、处理分析产品，它集视频采集、视频压缩、视频分析、采集数据实时叠加、网络传输等功能为一体，采用物联网、互联网和智能图像分析算法，根据不同的环境监控应用集成多种视频分析算法，由一个简单的设备来完成以往需要由PC主机加视频采集卡组成的系统才能完成的功能。

图 设备参考图
摄像机可直接或间接通过视频存储设备，两种连接方式和环保智能视频检测器相连接，将视频数据传送至环保智能视频检测器，同时环保数采仪设备对接环保智能视频检测器，环保智能视频检测器对接收数据进行分析、处理、叠加，同时进行防串改数据运算、存储。

图 B/S管理配置界面
现场端环保智能视频检测器所具有强大的视频分析等数据处理能力：
² 排污口有无违规排放（如：排放污染物发生重大变化等）；
² 数采仪数据现场端数据接入采集结果；
² 数采仪数据与视频实时叠加；
结合数采仪品牌实际情况，进行对接设置。
具体功能如下：
3.1.5.1数采仪实时数据的采集
现场端环保智能视频检测器以简单、可靠性高的方式与数采仪实时通信，按照《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》（ HJ/T212-2005）的传输标准，接收如下数据：
废气指标：烟气排放量、二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放浓度；
废水指标：废水排放量、PH、COD、企业特征污染物浓度。
显示烟气监控指标：采用循环流化床工艺，8个指标（SO2、NOx、烟尘、流速/流量、烟气温度、烟气压力、含氧量、含水量）；采用石灰石膏法工艺，17个指标SO2、NOx、烟尘、流速/流量、烟气温度、烟气压力、含氧量、含水量等脱硫前、后的数据和旁路开关量），及其他工艺的相关指标数据。

图 部分指标阀值设置参考例图

图 采集数据视频截图（示例）

3.1.5.2数采仪数据叠加
现场端环保智能视频检测器将采集到的数采仪数据实时叠加到视频上，并存储、传输，保证实时数据的完整性和防篡改性。根据已设置的阀值，对采集到的已超出阀值的数据及时发出预警信息。

图 数采仪数据分析、叠加截图（示例）
数采仪所获数据通过环保智能视频检测器将数据与视频信息集合，对其完整性和防篡改性等处理、分析、叠加，从而有效规避进入监控中心后对数据的修改等违规行为。

3.1.6视频数据存储设计
系统采用多级存储方式，现场端环保智能视频检测器连接视频存储设备（NVR），对现场端常规监控视频数据进行现场端保存，存储视频高清模式下存储时间为30天，存储空间满后，自动对其滚动覆盖。
所保存视频数据（存储只需采用一种方式）可选择：
1、存储处理、叠加后的视频数据；
2、存储未经过处理、叠加后的原始视频数据。

3.2企业现场端点位详细设计
CEMS站房作为存放监测设备的敏感区域，对其监控将有效监管违法行为。采用不间断视频监控，实时记录进入人员特征，可进行实时查看或录像回放等监控功能。
3.2.1 CEMS 站房1
CEMS站房1实际环境安装点位示意图如下：

图 安装点位布局图（示例）
3.2.2 CEMS 站房2
CEMS站房2实际环境安装点位示意图如下：

图 安装点位布局图（示例）

图 CEMS站房数采仪设备照片（示例）

第4章. 污染源企业安装部署环境要求
1.供电要求：现场需提供摄像机等相关设备的电力电路接入支持。
2.网络要求：污染源企业需提供运营商专线（非互联网）连接本企业CEMS站房到自治区污染物监控与信息中心，且数据做透明传输，以保障环保厅的访问接入，带宽要求为8Mbps（专线详情请咨询当地运营商）。
3.数采仪要求：数采仪需符合《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》HJ/T 212-2005 等相关国家及行业标准，支持将采集数据通过RS232（或RS485）串口输出能力。
序号
产品名称
品牌
型号
单位
数量
单价（万元）
金额
备注
1
高清枪式摄像机（室外）
UNV
HIC2521HX22-CIR-UV
台
1

2
高清网络半球摄像机（室内）
UNV
HIC3421DE-VIR-UV
台
2

4
环保智能视频检测器
硬件模块
之维安
ZVAN-IIA-01
套
1

软件系统模块
之维安
智能环保视频监控系统V1.0

详见：系统功能简介
5
存储设备（NVR）
UNV
VS-ISC2500-S-UV
台
1

含：硬盘6T
6
线材辅材施工
国产
项
1

根据现场情况确定
7
集成费用
之维安
项
1

安装、调试、管理费、差旅费。
8
运费

项
1

报价合计（万元）

4． 防雷接地要求：现场需具备符合国家相关标准要求接地点，以保障摄像机等
设备的良好接地。
第5章. 设备清单及造价

系统主要功能简介
环保数据实时采集及报警系统V1.0、智能环保视频监控系统V1.0系统主要功能简介
云台镜头控制
通过网络可控制云台、镜头，可对其他的外部设备进行操作。
录像视频检索
支持
监测数据采集
电表数据采集
支持前端电表实时数据采集。
数采设备数据采集
支持前端数采设备实时数据采集。
监测数据与实时视频叠加
排水口数据与视频叠加
支持在前端排水口COD、氨氮、流量实时数据与实时视频叠加。
监测数据与视频叠加
支持烟气循环流化床工艺，8个指标（SO2、NOx、烟尘、流速/流量、烟气温度、烟气压力、含氧量、含水量）实时数据与实时视频叠加。
监测采集与视频叠加
支持烟气石灰石膏法工艺，17个指标（SO2、NOx、烟尘、流速/流量、烟气温度、烟气压力、含氧量、含水量等脱硫前、后的数据和旁路开关量）实时数据与实时视频叠加。
数据超出阀值报警
排水口超出阀值报警
支持在前端排水口的COD、氨氮、流量实时数据超出设定门限值报警。
烟气循环流化床超出阀值报警
支持烟气环流化床工艺，8个指标（SO2、NOx、烟尘、流速/流量、烟气温度、烟气压力、含氧量、含水量）实时数据超出设定门限值报警。
烟气石灰石膏法超出阀值报警
支持烟气石灰石膏法工艺，17个指标（SO2、NOx、烟尘、流速/流量、烟气温度、烟气压力、含氧量、含水量等脱硫前、后的数据和旁路开关量）实时数据超出设定门限值报警。

设备参数要求，如下表：

序号
建设内容
参数
1
高清枪式摄像机（室外）
1、有效像素200万像素；
2、分辨率1920x1080@30帧/秒；
3、最低照度:彩色模式： 0.01 lux ，黑白模式：0.005lux；
4、支持三码流技术，主码流最高1920x1080@30帧/秒，并且可以分别设置不同分辨率与帧率，可同时输出三路码流；
5、支持标准H.264，MJPEG编码，支持HighProfile高压缩比编码且输出最高帧率视频图像；
6、宽动态范围120dB；
7、工作环境温度范围：-40˚C~+60˚C，工作环境湿度10%~90%(无结露)；
8、1个RJ-45 10Base-T/100Base-TX网络接口
2
高清网络半球摄像机（室内）
1、有效像素200万像素；
2、分辨率1920x1080@30帧/秒；
3、最低照度：彩色模式0.02lux，黑白模式：0lux
4、编码协议：H.264;
5、宽动态范围120dB；
6、工作环境温度范围：-30℃~60℃，工作环境湿度10%~90%(无结露)；
7、1个RJ-45 10Base-T/100Base-TX网络接口
3
环保智能视频检测器
硬件模块
1、视频压缩标准采用H.264压缩标准；
2、压缩输出码率 32 Kbps~16Mbps；
3、音频压缩标准 G.711；
4、音频压缩码率 64Kbps(G.711、G721)；
5、支持图像输出分辨率 D1：720x576；模拟相机时输出（不低于720×576），1080p、720p；
6、图像输入分辨率及帧率 支持D1、CIF；25fps；
7、支持协议HTTP,DNS,DDNS,RTP,RTSP, FTP, QoS ，TCP/IP；
8、支持网络接口协仪为标准ONVIF协议；
9、视频输入接口 1个BNC输入；1个RJ45输入，支持1080p，720p；
10、数据通讯接口 2个RS-485接口，1个RS232接口；
软件系统模块
1、数采设备数据：采集支持前端数采设备实时数据采集；
2、支持烟气循环硫化床工艺，8个指标（SO2、Nox、烟尘、流速/流量、烟气温度、烟气压力、含氧量、含水量）实时数据与实时视频叠加；
3、支持烟气石灰石膏法超出阀值报警 支持烟气石灰石膏法工艺，17个指标（SO2、Nox、烟尘、流速/流量、烟气温度、烟气压力、含氧量、含水量等脱硫前/后的数据和旁路开关量）实时数据超出设定门限值报警；
4、站房设备智能分析：实时监控环保设备站房对进入站房的人员进行实时分析报警；
4
存储设备
1、支持网络视频接入路数:16路；
2、输入带宽不小于64M；
3、输出分辨率：1920*1080@60，1280*720@60，1280*1024@60，1024*768@60，1600*1200@60；
4、支持:2个10M/100M/1000M自适应以太网口；
5、支持: 4路报警输出接口，16路报警输入；
6、视频压缩标准H.264/MPEG4；
7、支持IPv6、、SADP、PPPoE、DHCP 、UPnP、NTP等；
5
线材辅材施工
根据实际现场勘查定制
6
集成费用

7
运费

8
运营商专线
8Mbps专网至自治区污染物监控与信息中心