企业电视监控系统的研究

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摘 要：通过对企业电视监控系统的现状及发展趋势的分析，介绍了采用光纤传输的电视监控系统在安钢第二炼轧厂的应用。关键词：企业电视；监控系统；光纤；研究O 引言    企业电视监控系统是电视监控系统与数字视频网络监控系统的完美结合，它体现了现代视频技术、现代电子技术、现代通信技术、现代控制技术与现代计算机技术的完美结合。用以改善企业的现场管理、提高产品质量、加强安全生产防范力度，对财产和人身安全起到保障作用，为企业实现现代化管理创造了极有利的条件。    安钢第二炼轧厂是集团公司”三步走”发展规划标志性重点工程，装备水平国内领先，电气控制水平国际一流，其轧机生产线的每个角落都是安全防范的重点对象。安钢第二炼轧厂坚持“安全第一，预防为主”的方针，制定和采取安全有效的防范措施，加强对重点部位和危险性较大的作业场所的安全管理。对炼钢及轧机生产线进行全方位的安全生产监控，使安全管理人员和操作人员在及时发现问题或隐患的同时，在操作室和调度室就可以及时处理、解决问题或及时提醒现场的工作人员和操作人员以防事故的发生。1 企业电视监控系统构成及原理1．1 系统构成    企业电视监控系统主要由前端部分、管理控制设备、终端显示设备、信号传输系统组成。    (1)系统的前端设备由彩色CCD摄像机、镜头、云台、译码器、摄像机防护罩等。    (2)管理控制设备由操作室信号控制器、中心信号控制器、中心矩阵及智能键盘构成。    (3)终端显示设备采用监视器和计算机的CRT构成。    (4)系统采用同轴电缆或光纤传输视频和数据信号。1．2 系统工作原理    1．2．1 视频系统的工作原理：摄像机将摄取景物的光信号转变成电信号，通过光端机进行信号转换由传输电缆传到控制室内，经过视频分配器，一组输出接入矩阵切换器，控制监视器的视频输出，另一组接入硬盘录像机，送入局域网进行远程操作监控。    1．2．2控制系统工作原理：控制系统是对整个系统的视频信号及摄像机、云台的动作进行控制的设备，它由系统软件、智能键盘、光端机、硬盘录像机、视频矩阵切换器、信号扩展器、译码器、变焦镜头及光缆、键盘通讯总线电缆、控制总线电缆、云台镜头控制总线电缆等组成。    控制系统的作用是：    (1)对视频图像显示和切换进行设定，如任意监视器上显示任意定点或系统循环图像；循环顺序与时间间隔的设定等。    (2)对摄像机供电，云台的上下左右旋转动作，变焦镜头的变倍、光圈大小、聚焦虚实的选择控制，工作状况的检测指示等。2 企业电视监控系统的现状    企业电视监控系统目前正在蓬勃发展的是网络化视频监视系统，又称为IP监视系统，它最早出现于2001年。网络化视频监视系统从一开始就是针对在网络环境下使用而设计的，因此它克服了DVR／NVR无法通过网络获取视频信息的缺点，用户可以通过网络中的任何一台电脑来观看、录制和管理实时的视频信息。完全数字化的系统，它基于标准的TCP／IP协议，能够通过局域网、无线网、互联网传输，布控区域大大超过了前两代系统：它采用开放式架构，可与门禁、报警、巡更、语音、MIS等系统无缝集成：它基于嵌入式技术，性能稳定，无需专人管理，灵活性大大提高，监控场景可以实现任意组合，任意调用。    在实际生产应用中，企业电视监控系统常常会出现这样的问题：视频监视系统故障，导致监控失真，这一问题往往令管理人员与维修人员大伤脑筋。当前，在国内的企业电视监控系统普遍存在此类现象。为解决这一问题，就要求我们维修及研究人员总结经验，从而优化改进系统。该改进过程，大部分需要从传输方式上查找原因，在此方面，光纤优于同轴电缆。3 安钢第二炼轧厂采用光纤传输的电视监控系统3．1 安钢第二炼轧厂的电视监控系统    本系统的监控中心设在厂中心调度室，中心调度室有由12台34寸彩色监视器组成的电视墙，电视墙的机架内放置可扩展的SJCl2824大型视频矩阵切换器，矩阵切换器内置l块16路视频输入板和2块8路的视频输出板。因此本视频矩阵切换器配备了16路视频输入和16路的视频输出，其单个箱体最大输入可达到128路，最大的视频输出可达到24路，是一套扩展性极强的大型矩阵切换控制系统设备。本电视监控系统的图像，经嵌入式数字硬盘录像机，可把视频信号数字化压缩后经网络接口RJ45可接入MIS网。    系统远端是生产线各个操作室需要的远程监控，远端的视频信号通过视频光端机传输到中心调度室，同时每对光端机都带有一路反向的控制信号通道，以实现调度室中心控制矩阵切换器对远端射像机的云台和镜头的动作控制。系统在前端共设有108台日本松下彩色CCD射像机。采用光纤传输的电视监控系统结构简图(图1)：

3．2 光纤传输系统的优点    传输部分是指传输图像信号，视频信号的流向是从系统前端的摄像机流向数字监控系统的控制中心，根据现场实际情况，采用光缆传输，由于分厂面积较大，厂区分布距离较分散，东西距离较远，采用光缆传输可以避免使用一般电缆传输带来的视频衰减，从而使终端显示的图像更加清晰，在监控点的前端配置视频光端机发射端，在主控室配置视频光端机接收端，视频光端机发射端和视频光端机接收端通过光缆同步传输多路信号实时视频信号，该光端机可适用于多种恶劣环境，是监控系统应用的理想选择。即插即用的设计使得安装极为简便，并且无需进行电气和光学调节，该光端机配有每个独立通道的电源和视频状态指示的LED，可实时监测系统的正常运行。    光纤传输系统主要由三部分组成：光源(光发送机)、传输介质、检测器(光接收机)。光源和检测器的工作由光端机完成，数字光端机的主要作用就是实现电一光、光——电的转换。    光纤作为传输介质，具有信号传输损耗低，传输距离远，采用单模光纤；电视信号具有很宽的频带，远距离传输非常困难，用光纤传输视频信号，可保证远距离传输具有很高的信躁比，不需高频补偿，这是常规电缆无法比拟的；抗干扰性强，无电磁辐射，无信号泄露，无接地和短路问题，系统功耗小；光纤传输寿命长。3．3 系统功能及特点    工业电视数字视频网络监控系统是安全生产防范体系中的一个重要组成部分，具有技术先进、监控严密、防范有力提供储存信息及时准确和与其他防范系统联动运行的功能，它不仅可以对监控现场进行不问断实时监视，还可以通过各种存储媒体将监视内容清晰地记录下来以备随时查阅。其特点在于它所采用的是多元信息采集、传输、监控、记录、管理以及一体化集成等一系列高新技术。    (1)监控系统实现现场多画面实时监视和实时视、音频硬盘录像两种功能，录像保存时问可按客户要求设计。现场监视可达到视音频同步实时25帧／秒，采用MPEG一4视音频硬件压缩方式，图像预览监视分辨率达704×576像素以上，录像分辨率达352×288像素以上。    (2)视频存储设备采用硬盘录像机，硬盘空间巨大，实现海量存储。硬盘录像存储文件满时，系统可自动提示，并将存储最早的录像文件自动替换，实现循环录像，同时，可将重要录像文件自动或手动枷锁，防止硬盘满时自动删除。    (3)具有动态监视报警录像功能，灵敏度可调，录像持续时间可调，每路图像支持多个分区检测，视频报警触发时，可预录触发前60秒(预录时间可调)的内容，使录像内容完整。    (4)系统具有白检功能，视频源丢失时系统自动报警。具有图像抓拍、打印功能。具有密码保护功能，防止非法修改系统设置。    (5)系统图像资源压缩为数字图像信号通过厂内局域网传输，便于各级管理人员随时观看。    (6)图像显示方式：可以根据管理需要进行预先设定，各监视器可以对任意一台摄像机进行定点显示或4画面、9画面、16画面的显示；同时各监视器可以对所有摄像机或部分摄像机图像进行自动循环显示，也可同时显示16路硬盘录像机放像信号显示图像信号。    (7)系统具有图像可编程功能，操作控制键盘上的相关按键，可以方便地设定各监视器上图像循环切换的内容及时间，自动循环显示时间可在1—30秒内调整。4 发展趋势    随着科学技术的迅猛发展，一些新技术、新工艺被应用到企业电视监控系统中，使最初功能单一的电视监控系统发展到目前功能完备、技术先进的复合监控系统。特别是单片微处理器、大规模集成电路、计算机多媒体技术的应用使电视监控系统朝集成化、智能化、数字化、网络化方向前进了很大一步。目前最具代表性的就是集成一体化多媒体监控系统，所谓的集成一体化多媒体监控系统就是综合运用了3C(Contro1一一控制，Communication一通讯，Computer一计算机)技术，以工业控制计算机为核心，将传统电视监控系统中相互分立的专用设备，以符合计算机标准总线板卡的形式，集成到计算机的扩展槽中，共享计算机的软硬件资源，在多媒体监控软件的控制和管理下完成各种功能。该系统集成度和标准化程度高，便于管理和维护；全中文操作界面，人机界面友好，操作方便，易学易用；系统兼容性强，易于升级换代；功能丰富强大，应用范围广泛。多种视频图像和音频任意组合切换、显示及压缩存储、调阅、打印；布防、撤防设置方式简单、记录完善；具有报警预案提示，自动显示报警区域平面和报警点、报警资料记录齐全；采用多种报警处理技术；系统设备配置灵活、设置方便；前端设备镜头／云台远距离遥控；分级管理、自身防范，功能齐全，安全可靠。5 结束语    采用光纤传输的电视监控系统在安钢第二炼轧厂生产线投用以来，目前图像清晰、集中、稳定，效果良好，可靠性高，故障率低，达到了满意的效果。    由于生产管理自动化水平不断提高，特别是对于监控对象多、涉及区域广、监控点分散的行业，对远程实时图像的集中监控的要求越来越迫切。同时，随着光通信技术的不断推广，为远程的实时高清晰度的电视监控系统提供了良好的契机。同时也为远距离、超远距离传输提供了完善的通讯线路。