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工厂数字化监控系统解决方案

本文解说了某大型火力发电厂网络视频监控解决方案，详细介绍了分布式的工作方式、充分利用IP网络等的具体应用，值得读者参考。

本项目为火力发电厂网络视频监控系统工程，发电厂占地面积6平方公里。厂区内有办公楼、机控室、煤气厂、供热公司、招待所、食堂、职工活动室、铸造公司、汽车运输公司、燃料分公司、运行化学药品库、化建库等十多个单位。系统监控、报警点数量多，比较分散，需在厂保卫科进行统一集中监控及报警布撤防管理。

总体解决方案

经现场考察，了解到目前该厂已建立了比较完善的厂区局域网，各单位的网络接口均有剩余。并且由于厂区面积较大，如采用传统的模拟视频及报警的传输方式，则铜缆布线传输距离不能满足要求。如采用光纤方式，不仅成本高，而且厂方不允许有架空线缆；如采用地埋光纤方式则工期长，有可能影响到工厂的正常生产。因而利用工厂现有的网络，通过具备网络传输音视频和报警功能的分布式网络监控管理系统方案是本工程最理想的解决方案。系统建成后，可在厂区保安监控中心设电视墙，进行矩阵切换显示，中心设磁盘阵列作为集中存储设备，对网络视频进行统一集中存储。

本系统充分利用数字网络的优势，形成控制便捷的新一代网络视频系统。可以完成视频采集、压缩、传输、控制、存储、检索、回放等强大功能。用户和操作员可根据权限灵活控制系统中的摄像头、视频服务器、解码器等。系统建成后，保安中心可以通过网络监控管理平台的报警模块进行报警统一布撤防，也可单独对某一点进行布撤防。通过电视墙对厂区的监控点画面进行切换显示，厂领导可以通过厂区局域网或者internet进行分控，以便随时随地了解车间的生产情况。

系统构成

硬件系统

主要由二部分组成:

一、前端监控点：摄像机（或快球）、云台、云台解码器、网络视频服务器、报警探测器、报警控制器、变焦镜头、拾音器及其它输出设备（音箱、门禁、灯光联动控制等）组成。

二、分控／总控中心：管理服务器、网络解码器、显示器（或大屏幕显示设备）、网络客户端等设备。

系统硬件主要由以下产品构成：

一、网络视频服务器（型号VS400）：将多路AV信号进行数字化编码。每个网络视频服务器可编码1-2路MPEG4 AV信号（CIF 352×288格式或Half D1 352×576格式或D1 704×576格式）。根据需要，可以选择不同数量的网络视频服务器构成不同容量的系统。在视频服务器内可安装2块硬盘，可进行本地视音频信号存储。

二、MPEG4网络解码器（型号ND401）：对数字化AV信号进行解码，还原为模拟信号。每个网络解码器可解码1路MPEG-4信号（CIF 352×288格式D1 704×576格式）。根据需要，可以选择不同数量的网络解码器以构成不同容量的视频输出来组成电视墙。

三、云台解码器（型号PD-900）：采用硬件看门狗电路和编码纠错，软硬件结合使云台解码器稳定运行，可长期工作于无人职守监控点。通信和控制部分采用光藕隔离技术和抗干扰电路设计，提高了可靠性。采用可控硅来对云台的动作进行控制，避免了因继电器的动作而产生的干扰。控制接口为标准RS485。

四、报警控制器（型号AD-910）：采用硬件看门狗电路和编码纠错，软硬件结合使报警控制器长期稳定运行。8路报警输入都采用光藕隔离，避免了传感器对报警采集的干扰。8路输出可联动门禁、灯光、警灯、警号等设备。控制接口为标准RS485，功能设置灵活，使用方便，可满足目前市场上常用的监控工程应用。

软件构成

系统软件主要由以下构成：

一、Server Manager：是系统管理员使用的软件，它能完成对网络视频服务器、编解码器的功能设置。包含：

·修改IP地址；

·设置日期时间；

·设置组播地址范围；

·进行软件升级；

·进行用户管理（定义权限）；

·设置视频丢失替代图像；

·定义编码器、解码器间的相互关系；

·查找报警控制器；

·显示版本信息；

·高级参数设置。

二、Power Explorer：网络客户端软件，它具备以下的功能：

·可对每个监控前端进行实时同步监听、监看；

·可对每个前端信号进行亮度、对比度、色彩、饱和度、音量设置；

·可通过网络进行云台及摄像机远程控制；

·可以1、4、6、9、10、13、16多种画面分割形式（视网络客户端PC配置）或画面切换方式实现分割显示、单屏显示；

·设置并显示时间、日期、通道名称等；

·支持远程配置和管理，可以改变图像制式、编码图像分辨率、带宽、码流格式等参数；

·设置IP协议的单播（Unicast）、组播（Multicast）、多个单播（Multiple Unicast）等传输方式；

·支持多种本地或网络录像方式（如手动、定时、报警、移动报警等方式的录像启动）；

·进行报警联动、动态感知等设置；

·进行区域屏蔽设置；

·双向对讲、广播；

·录像检索：通过时间、信道、录像方式等模式进行录像检索；

·录像检索可实现分屏模式切换、独占窗口、全屏显示、缩放画面、多信道显示等功能；

·录像检索提供播放／暂停、单帧前进／后退播放控制等功能；

·录像检索独具创意的录像文件导览条操作；

·录像回放速度、亮度、对比度、色彩、饱和度、音量控制功能；

·录像资料可抓拍、打印、备份。

系统功能

系统可实现如下功能：

一、实时图像监控

·在保证实时性和图像质量的前提下，由于采用成熟的MPEG4图像编码技术，能有效地传输高清晰度（Full D1，704×576）的图像；

·网络客户端可实时监视各重要部位的图像,并完成重要部位图像的实时显示、监控、存储等功能；

·网络客户端可实时监视多路（1、4、9、16）实时图像信息，并实现一机同屏同时监视；

·多个网络客户端可以同时监控任一前端图像；

·以上方式可混合应用。

二、轮巡：系统具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全网的监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，轮巡间隔时间可设置。

三、远程控制

·可以远程控制监控设备（包括云台、镜头和灯光等）；

·高优先级的用户根据等级优先的原则可无条件获得低优先级用户的控制权，同级用户根据时间优先的原则获得控制权。控制权的等级可设定。

四、图像管理

·网络客户端可根据其权限显示、存储、检索、回放所选的前端摄像机的实时图像；

·根据权限可远程回放任一摄像头的历史图像（时间可设），录像资料可保存在前端网络编码器的硬盘、网络客户端的电脑上；回放方式有逐帧、慢放、常速、快速等，并可对图像放大／缩小；

·可实现手动录像、定时录像、报警触发录像、画面移动检测。

五、安全管理

·系统实行操作权限管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级，系统登录操作前应先进行权限查验；

·网络安全保护，保证系统数据和信息不被窃取和破坏；

·系统具有抗击计算机病毒和非法入侵的能力。

·六、报警功能：可设置动态感知、传感器报警模式。报警触发后，报警控制器会根据设定的模式输出声光电等多种报警信号，并可以向多个用户或操作员发送报警信息。

七、语音功能

·实时语音半双工对讲及语音广播功能；

·采用IP语音时，系统内单方呼叫，被呼叫方应自动应答（指系统IP应答）；

·可在前端和控制中心之间进行在线工作交流；

·可向低等级的用户发出工作指令。

八、监控权限：网络用户的权限必须在Power Explorer软件上确认。

九、系统集成便捷：可与客户的业务平台和多种系统（报警、门禁、火警等系统）无缝集成，实现数据、信息共享。

系统特点

一、集中网管：系统内所有网络视频管理平台PVG主机和网络编码器（网络视频服务器）可以安装在任意的不同地方，但使用统一软件实现远程诊断和管理。配置软件采用Windows图形界面，使用中文菜单和在线帮助，方便用户操作和阅读。

二、大容量、分布式的实时直播：在有限网络资源环境下，多个用户可同时在线观看系统内任意网点的实时视频资料。

三、灵活简便的操作方式：系统授权用户可以直接在电脑上利用图形化界面软件对各设备进行操作。

四、大容量、分布式的存储结构

·录像存储设备可分布在不同地点的不同设备上（网络编码器--网络视频服务器的本地硬盘、网络客户端的电脑、网络视频管理平台的录像模块），确保资料的完整保存；

·用户可以按照时间，视频源等条件检索录像资料；或者自定义条件检索录像资料。

五、支持动态IP和多种传输模式：可采用DHCP动态分配地址，支持IP协议的单播（Unicast）、组播（Multicast）、多个单播（Multiple Unicast）、TCP等传输方式。

系统优势

该设计方案采用分布式的工作方式，能更有效地利用IP网络。对网络视频服务器、网络解码器、前端设备的控制、调看图像都通过网络进行。

真正达到稳定可靠

一、音视频编码方案：编解码设备采用的媒体处理器芯片主频达350MHZ，配合自行设计的MPEG4编解码算法，针对媒体处理器芯片进行了精心设计和高度优化。系统功耗和散热量小，设备功率不到20瓦，可满足长期稳定工作的需要。

二、操作系统：编解码设备均采用嵌入式操作系统（Vxworks系统），操作系统和应用软件存储在Flash盘上，独立于存储视频资料的硬盘。由于采用嵌入式操作系统，能有效防范病毒的攻击，启动时间短（小于5秒），并可以任意开关机，不会出现Windows操作系统常见的系统崩溃、系统瘫痪的情况。

三、采用看门狗技术：每个编解码设备都有独立的硬件检测运行状态，一旦检测到某设备工作不正常，即可自动复位该设备，不影响其它设备的运行。由于启动时间极短，客户端基本没有感觉。

四、分布式：大家可能都熟悉这样一种说法，“不要将所有的鸡蛋放在一个篮子里面”，这是规避风险的基本规则。本方案采用模块化、分布式系统方式分担风险，提高稳定性。将图像编码功能独立出来，通过视频服务器处理，即使有一台或者多台视频服务器出现故障，因为硬件是完全独立的，所以丝毫不会影响整个系统的正常运行。同时，录像资料被分布存储于各前端设备、各客户端，能有效地保证存储资料的安全性。

五、网络控制：方案通过网络来控制前端相关设备在网络控制数据传输上，系统本身具有良好的机制保证数据的传输，采用TCP/IP协议，确保数据准确可靠到达相关设备。

功能更强

一、扩展性强：因为采用独立编解码设备的方式，编解码设备的数量可以随意增加，而不影响系统中其它设备的正常使用。如需要更多图像，只需增加相应数量的编解码设备即可。

二、编解码设备可升级：技术进步日新月异，编解码技术也在飞速发展，可以根据需要及技术发展状况，及时对设备进行升级，保持系统的先进性。

三、图像控制：可选择不同的存储分辨率，可控制前端摄像机的云台和镜头。

四、自动探测编解码设备地址、全网络管理：通过程序可自动探测到所有编解码设备的地址，并且能够直接通过网络进行配置管理和控制。所有管理功能，都能够在任意远端通过网络进行。

使用、维护更便捷

网络编解码设备具有即插即用的功能，只需要接入以太网，分配一个IP地址，接入摄影机，就可以随时观察远程传输过来的图像。

可以方便地接入其它安全防范设备，如温度、湿度、烟感、入侵等报警器，同时可以联动灯光、警号、锁具等动作设备，这使得它可以方便地组成一套功能强大的安全防范系统。

更换编解码设备无须停止系统运行。因为可以监控所有视频服务器、解码器的状态，所以更容易确定某个设备的故障。这样，排除故障，只用通过更换某个设备即完成，并且在更换过程中，不会影响系统的正常运行。

结束语

目前该工程已稳定运行一年，加强了厂领导对车间生产情况的管理力度，厂区保卫情况大为改观，并且通过这套系统抓获了不少企图入厂盗窃的犯罪分子，厂领导对本公司的性能和效果非常满意，称网络视频监控系统大大提高了生产力。