企業(yè)電視監控系統的研究

摘 要：通過(guò)對企業(yè)電視監控系統的現狀及發(fā)展趨勢的分析，介紹了采用光纖傳輸的電視監控系統在安鋼第二煉軋廠(chǎng)的應用。
關(guān)鍵詞：企業(yè)電視；監控系統；光纖；研究

O 引言
企業(yè)電視監控系統是電視監控系統與數字視頻網(wǎng)絡(luò )監控系統的完美結合，它體現了現代視頻技術(shù)、現代電子技術(shù)、現代通信技術(shù)、現代控制技術(shù)與現代計算機技術(shù)的完美結合。用以改善企業(yè)的現場(chǎng)管理、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強安全生產(chǎn)防范力度，對財產(chǎn)和人身安全起到保障作用，為企業(yè)實(shí)現現代化管理創(chuàng )造了極有利的條件。
安鋼第二煉軋廠(chǎng)是集團公司”三步走”發(fā)展規劃標志性重點(diǎn)工程，裝備水平國內領(lǐng)先，電氣控制水平國際一流，其軋機生產(chǎn)線(xiàn)的每個(gè)角落都是安全防范的重點(diǎn)對象。安鋼第二煉軋廠(chǎng)堅持“安全第一，預防為主”的方針，制定和采取安全有效的防范措施，加強對重點(diǎn)部位和危險性較大的作業(yè)場(chǎng)所的安全管理。對煉鋼及軋機生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行全方位的安全生產(chǎn)監控，使安全管理人員和操作人員在及時(shí)發(fā)現問(wèn)題或隱患的同時(shí)，在操作室和調度室就可以及時(shí)處理、解決問(wèn)題或及時(shí)提醒現場(chǎng)的工作人員和操作人員以防事故的發(fā)生。

1 企業(yè)電視監控系統構成及原理
1．1 系統構成
企業(yè)電視監控系統主要由前端部分、管理控制設備、終端顯示設備、信號傳輸系統組成。
(1)系統的前端設備由彩色CCD攝像機、鏡頭、云臺、譯碼器、攝像機防護罩等。
(2)管理控制設備由操作室信號控制器、中心信號控制器、中心矩陣及智能鍵盤(pán)構成。
(3)終端顯示設備采用監視器和計算機的CRT構成。
(4)系統采用同軸電纜或光纖傳輸視頻和數據信號。
1．2 系統工作原理
1．2．1 視頻系統的工作原理：攝像機將攝取景物的光信號轉變成電信號，通過(guò)光端機進(jìn)行信號轉換由傳輸電纜傳到控制室內，經(jīng)過(guò)視頻分配器，一組輸出接入矩陣切換器，控制監視器的視頻輸出，另一組接入硬盤(pán)錄像機，送入局域網(wǎng)進(jìn)行遠程操作監控。
1．2．2控制系統工作原理：控制系統是對整個(gè)系統的視頻信號及攝像機、云臺的動(dòng)作進(jìn)行控制的設備，它由系統軟件、智能鍵盤(pán)、光端機、硬盤(pán)錄像機、視頻矩陣切換器、信號擴展器、譯碼器、變焦鏡頭及光纜、鍵盤(pán)通訊總線(xiàn)電纜、控制總線(xiàn)電纜、云臺鏡頭控制總線(xiàn)電纜等組成。
控制系統的作用是：
(1)對視頻圖像顯示和切換進(jìn)行設定，如任意監視器上顯示任意定點(diǎn)或系統循環(huán)圖像；循環(huán)順序與時(shí)間間隔的設定等。
(2)對攝像機供電，云臺的上下左右旋轉動(dòng)作，變焦鏡頭的變倍、光圈大小、聚焦虛實(shí)的選擇控制，工作狀況的檢測指示等。

2 企業(yè)電視監控系統的現狀
企業(yè)電視監控系統目前正在蓬勃發(fā)展的是網(wǎng)絡(luò )化視頻監視系統，又稱(chēng)為IP監視系統，它最早出現于2001年。網(wǎng)絡(luò )化視頻監視系統從一開(kāi)始就是針對在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下使用而設計的，因此它克服了DVR／NVR無(wú)法通過(guò)網(wǎng)絡(luò )獲取視頻信息的缺點(diǎn)，用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )中的任何一臺電腦來(lái)觀(guān)看、錄制和管理實(shí)時(shí)的視頻信息。完全數字化的系統，它基于標準的TCP／IP協(xié)議，能夠通過(guò)局域網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)傳輸，布控區域大大超過(guò)了前兩代系統：它采用開(kāi)放式架構，可與門(mén)禁、報警、巡更、語(yǔ)音、MIS等系統無(wú)縫集成：它基于嵌入式技術(shù)，性能穩定，無(wú)需專(zhuān)人管理，靈活性大大提高，監控場(chǎng)景可以實(shí)現任意組合，任意調用。
在實(shí)際生產(chǎn)應用中，企業(yè)電視監控系統常常會(huì )出現這樣的問(wèn)題：視頻監視系統故障，導致監控失真，這一問(wèn)題往往令管理人員與維修人員大傷腦筋。當前，在國內的企業(yè)電視監控系統普遍存在此類(lèi)現象。為解決這一問(wèn)題，就要求我們維修及研究人員總結經(jīng)驗，從而優(yōu)化改進(jìn)系統。該改進(jìn)過(guò)程，大部分需要從傳輸方式上查找原因，在此方面，光纖優(yōu)于同軸電纜。

3 安鋼第二煉軋廠(chǎng)采用光纖傳輸的電視監控系統
3．1 安鋼第二煉軋廠(chǎng)的電視監控系統
本系統的監控中心設在廠(chǎng)中心調度室，中心調度室有由12臺34寸彩色監視器組成的電視墻，電視墻的機架內放置可擴展的SJCl2824大型視頻矩陣切換器，矩陣切換器內置l塊16路視頻輸入板和2塊8路的視頻輸出板。因此本視頻矩陣切換器配備了16路視頻輸入和16路的視頻輸出，其單個(gè)箱體最大輸入可達到128路，最大的視頻輸出可達到24路，是一套擴展性極強的大型矩陣切換控制系統設備。本電視監控系統的圖像，經(jīng)嵌入式數字硬盤(pán)錄像機，可把視頻信號數字化壓縮后經(jīng)網(wǎng)絡(luò )接口RJ45可接入MIS網(wǎng)。
系統遠端是生產(chǎn)線(xiàn)各個(gè)操作室需要的遠程監控，遠端的視頻信號通過(guò)視頻光端機傳輸到中心調度室，同時(shí)每對光端機都帶有一路反向的控制信號通道，以實(shí)現調度室中心控制矩陣切換器對遠端射像機的云臺和鏡頭的動(dòng)作控制。系統在前端共設有108臺日本松下彩色CCD射像機。采用光纖傳輸的電視監控系統結構簡(jiǎn)圖(圖1)：

3．2 光纖傳輸系統的優(yōu)點(diǎn)
傳輸部分是指傳輸圖像信號，視頻信號的流向是從系統前端的攝像機流向數字監控系統的控制中心，根據現場(chǎng)實(shí)際情況，采用光纜傳輸，由于分廠(chǎng)面積較大，廠(chǎng)區分布距離較分散，東西距離較遠，采用光纜傳輸可以避免使用一般電纜傳輸帶來(lái)的視頻衰減，從而使終端顯示的圖像更加清晰，在監控點(diǎn)的前端配置視頻光端機發(fā)射端，在主控室配置視頻光端機接收端，視頻光端機發(fā)射端和視頻光端機接收端通過(guò)光纜同步傳輸多路信號實(shí)時(shí)視頻信號，該光端機可適用于多種惡劣環(huán)境，是監控系統應用的理想選擇。即插即用的設計使得安裝極為簡(jiǎn)便，并且無(wú)需進(jìn)行電氣和光學(xué)調節，該光端機配有每個(gè)獨立通道的電源和視頻狀態(tài)指示的LED，可實(shí)時(shí)監測系統的正常運行。
光纖傳輸系統主要由三部分組成：光源(光發(fā)送機)、傳輸介質(zhì)、檢測器(光接收機)。光源和檢測器的工作由光端機完成，數字光端機的主要作用就是實(shí)現電一光、光――電的轉換。
光纖作為傳輸介質(zhì)，具有信號傳輸損耗低，傳輸距離遠，采用單模光纖；電視信號具有很寬的頻帶，遠距離傳輸非常困難，用光纖傳輸視頻信號，可保證遠距離傳輸具有很高的信躁比，不需高頻補償，這是常規電纜無(wú)法比擬的；抗干擾性強，無(wú)電磁輻射，無(wú)信號泄露，無(wú)接地和短路問(wèn)題，系統功耗??；光纖傳輸壽命長(cháng)。
3．3 系統功能及特點(diǎn)
工業(yè)電視數字視頻網(wǎng)絡(luò )監控系統是安全生產(chǎn)防范體系中的一個(gè)重要組成部分，具有技術(shù)先進(jìn)、監控嚴密、防范有力提供儲存信息及時(shí)準確和與其他防范系統聯(lián)動(dòng)運行的功能，它不僅可以對監控現場(chǎng)進(jìn)行不問(wèn)斷實(shí)時(shí)監視，還可以通過(guò)各種存儲媒體將監視內容清晰地記錄下來(lái)以備隨時(shí)查閱。其特點(diǎn)在于它所采用的是多元信息采集、傳輸、監控、記錄、管理以及一體化集成等一系列高新技術(shù)。
(1)監控系統實(shí)現現場(chǎng)多畫(huà)面實(shí)時(shí)監視和實(shí)時(shí)視、音頻硬盤(pán)錄像兩種功能，錄像保存時(shí)問(wèn)可按客戶(hù)要求設計?，F場(chǎng)監視可達到視音頻同步實(shí)時(shí)25幀／秒，采用MPEG一4視音頻硬件壓縮方式，圖像預覽監視分辨率達704×576像素以上，錄像分辨率達352×288像素以上。
(2)視頻存儲設備采用硬盤(pán)錄像機，硬盤(pán)空間巨大，實(shí)現海量存儲。硬盤(pán)錄像存儲文件滿(mǎn)時(shí)，系統可自動(dòng)提示，并將存儲最早的錄像文件自動(dòng)替換，實(shí)現循環(huán)錄像，同時(shí)，可將重要錄像文件自動(dòng)或手動(dòng)枷鎖，防止硬盤(pán)滿(mǎn)時(shí)自動(dòng)刪除。
(3)具有動(dòng)態(tài)監視報警錄像功能，靈敏度可調，錄像持續時(shí)間可調，每路圖像支持多個(gè)分區檢測，視頻報警觸發(fā)時(shí)，可預錄觸發(fā)前60秒(預錄時(shí)間可調)的內容，使錄像內容完整。
(4)系統具有白檢功能，視頻源丟失時(shí)系統自動(dòng)報警。具有圖像抓拍、打印功能。具有密碼保護功能，防止非法修改系統設置。
(5)系統圖像資源壓縮為數字圖像信號通過(guò)廠(chǎng)內局域網(wǎng)傳輸，便于各級管理人員隨時(shí)觀(guān)看。
(6)圖像顯示方式：可以根據管理需要進(jìn)行預先設定，各監視器可以對任意一臺攝像機進(jìn)行定點(diǎn)顯示或4畫(huà)面、9畫(huà)面、16畫(huà)面的顯示；同時(shí)各監視器可以對所有攝像機或部分攝像機圖像進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)顯示，也可同時(shí)顯示16路硬盤(pán)錄像機放像信號顯示圖像信號。
(7)系統具有圖像可編程功能，操作控制鍵盤(pán)上的相關(guān)按鍵，可以方便地設定各監視器上圖像循環(huán)切換的內容及時(shí)間，自動(dòng)循環(huán)顯示時(shí)間可在1―30秒內調整。

4 發(fā)展趨勢
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，一些新技術(shù)、新工藝被應用到企業(yè)電視監控系統中，使最初功能單一的電視監控系統發(fā)展到目前功能完備、技術(shù)先進(jìn)的復合監控系統。特別是單片微處理器、大規模集成電路、計算機多媒體技術(shù)的應用使電視監控系統朝集成化、智能化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化方向前進(jìn)了很大一步。目前最具代表性的就是集成一體化多媒體監控系統，所謂的集成一體化多媒體監控系統就是綜合運用了3C(Contro1一一控制，Communication一通訊，Computer一計算機)技術(shù)，以工業(yè)控制計算機為核心，將傳統電視監控系統中相互分立的專(zhuān)用設備，以符合計算機標準總線(xiàn)板卡的形式，集成到計算機的擴展槽中，共享計算機的軟硬件資源，在多媒體監控軟件的控制和管理下完成各種功能。該系統集
成度和標準化程度高，便于管理和維護；全中文操作界面，人機界面友好，操作方便，易學(xué)易用；系統兼容性強，易于升級換代；功能豐富強大，應用范圍廣泛。多種視頻圖像和音頻任意組合切換、顯示及壓縮存儲、調閱、打??；布防、撤防設置方式簡(jiǎn)單、記錄完善；具有報警預案提示，自動(dòng)顯示報警區域平面和報警點(diǎn)、報警資料記錄齊全；采用多種報警處理技術(shù)；系統設備配置靈活、設置方便；前端設備鏡頭／云臺遠距離遙控；分級管理、自身防范，功能齊全，安全可靠。

5 結束語(yǔ)
采用光纖傳輸的電視監控系統在安鋼第二煉軋廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)投用以來(lái)，目前圖像清晰、集中、穩定，效果良好，可靠性高，故障率低，達到了滿(mǎn)意的效果。
由于生產(chǎn)管理自動(dòng)化水平不斷提高，特別是對于監控對象多、涉及區域廣、監控點(diǎn)分散的行業(yè)，對遠程實(shí)時(shí)圖像的集中監控的要求越來(lái)越迫切。同時(shí)，隨著(zhù)光通信技術(shù)的不斷推廣，為遠程的實(shí)時(shí)高清晰度的電視監控系統提供了良好的契機。同時(shí)也為遠距離、超遠距離傳輸提供了完善的通訊線(xiàn)路。