- 相關(guān)推薦
水電站遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)
摘 要:本文概述了水電站中遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體構(gòu)成、功能及主要設(shè)備的選配,了遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點,了先進的遠程視頻監(jiān)控技術(shù)對水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的重要意義。關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 遠程傳輸 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器 圖像質(zhì)量1引言在水利水電領(lǐng)域,水電廠是一種生產(chǎn)型的,電廠的一切設(shè)備都是服務(wù)于生產(chǎn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)也一樣,其主要的目標(biāo)也在于輔助安全生產(chǎn),其目標(biāo)是監(jiān)視電廠各設(shè)備的運行狀態(tài),以減輕現(xiàn)場人員的勞動量和勞動強度,及時發(fā)現(xiàn)各種危險狀況,制止事故的發(fā)生,且隨著我國許多水電站及變電站實現(xiàn)了“無人值班、少人值守”的運行管理模式,在較少運行人員的情況下,為有效地保障電站安全可靠的運行,運行管理人員借助機監(jiān)控系統(tǒng)進行水利水電工程內(nèi)設(shè)備監(jiān)視控制的同時能夠觀看遠方穩(wěn)定而且清晰的現(xiàn)場圖像信息的愿望更為迫切。但是,水利電力行業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般運行在低溫、潮濕、風(fēng)塵大、強電磁場干擾惡劣的環(huán)境條件下,且水電站具有地域分布較寬、運行設(shè)備較多等特點,從而對組建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求較高。建立一個能夠長期可靠穩(wěn)定運行、能夠遠程轉(zhuǎn)送清晰的圖像且操作又十分便捷的視頻監(jiān)控系統(tǒng)就顯得十分重要。根據(jù)水電站的實際情況,建立一個水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能要求如下:“無人值班、少人值守”的運行管理模式,要求設(shè)備能適應(yīng)環(huán)境的變化,能高效、長期、可靠和穩(wěn)定運行;能實現(xiàn)高質(zhì)量、高穩(wěn)定性視頻圖像的采集;可實現(xiàn)高質(zhì)量視頻圖像遠距離傳輸;無須特殊軟件支持即可實現(xiàn)遠程瀏覽視頻信息;可實現(xiàn)遠程圖片存儲;具有遠程控制功能;可實現(xiàn)報警聯(lián)動;可隨意擴充監(jiān)控終端;與安防系統(tǒng)及消防系統(tǒng)可實現(xiàn)聯(lián)動,從而提高值守人員和設(shè)備的安全性和便利性;系統(tǒng)的管理采用分級權(quán)限,不同的人員具有不同的使用權(quán)限。根據(jù)以上特點,選用遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),它將系統(tǒng)中信息流(包括視頻、音頻、控制等)從模擬狀態(tài)轉(zhuǎn)為數(shù)字狀態(tài),徹底打破“經(jīng)典閉路電視系統(tǒng)是以攝像機成像技術(shù)為中心”的結(jié)構(gòu),從根本上改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸與轉(zhuǎn)儲、系統(tǒng)控制等過程的方式和結(jié)構(gòu)形式。它是采用了以網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介,基于TCP/IP協(xié)議,以計算機技術(shù)為核心的數(shù)字視頻圖像監(jiān)視系統(tǒng)。其特點是現(xiàn)場攝像機的模擬視頻信號及控制信號在現(xiàn)場即被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送、接收、控制、存儲與顯示,是“全數(shù)字且網(wǎng)絡(luò)化”的系統(tǒng),其它安防系統(tǒng)或信息管理子系統(tǒng)間可以實現(xiàn)完全的無縫集成,在統(tǒng)一的操作平臺上管理和控制,從而使監(jiān)控系統(tǒng)的概念在廣度和深度上得到極大的延伸。2 系統(tǒng)總體構(gòu)成遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是根據(jù)現(xiàn)場需要放置攝像機,監(jiān)視環(huán)境、人員工作及設(shè)備運行情況,尤其對環(huán)境惡劣的工作區(qū)域、水閘區(qū)域設(shè)備和人員設(shè)置監(jiān)視點提供24小時不間斷監(jiān)視。系統(tǒng)主要由四部分組成,監(jiān)控中心,通信線路,采集前端及防雷部分。2.1 監(jiān)控中心監(jiān)控中心硬件設(shè)備主要由矩陣控制主機、電腦監(jiān)視器、控制鍵盤、電視墻、打印機及UPS電源構(gòu)成,軟件采用專用軟件,進行整個系統(tǒng)的指揮、調(diào)度、授權(quán)、集中錄像、圖像查詢、檢索以及分控用戶授權(quán)分組、分區(qū)監(jiān)控及圖像資料調(diào)看等系統(tǒng)管理方面的高級功能。2.2 通信線路通信線路主要由視頻線、雙絞線、光纖、通訊線、網(wǎng)線及視頻光端機構(gòu)成。主要是對采集到的視頻圖像信息進行傳輸。2.3 采集前端采集前端主要由網(wǎng)絡(luò)攝像機、網(wǎng)絡(luò)高速球、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、攝像機、球形攝像機、高速球形攝像機構(gòu)成。主要是采集現(xiàn)場的視頻圖像信息。2.4 防雷防雷部分主要由同軸防雷器、通訊防雷器、電源防雷器、隔離器及避雷針等構(gòu)成。主要是保護人員及設(shè)備安全。主要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1(略): 3 系統(tǒng)總體功能3.1系統(tǒng)設(shè)置(1)計劃、即時錄像路徑設(shè)置,計劃、即時錄像設(shè)置;(2)報警錄像路徑設(shè)置,報警錄像設(shè)置;(3)登陸密碼更改;(4)錄像硬盤空間檢測;(5)報警聲響設(shè)置;(6)同時接收多個檢索放像請求;(7)選定監(jiān)控點圖像進行錄像(錄像幀速率可調(diào),為1~25幀/秒),可同時實現(xiàn)多路視頻的錄像功能;(8)可進行準(zhǔn)確的放像,即可選擇任一路視頻放像,并可選擇放像的起始時間和結(jié)束時間;3.2 用戶設(shè)置(1)可加入、編輯和刪除用戶;(2)可進行權(quán)限分配,系統(tǒng)管理員級,可設(shè)置預(yù)置點,設(shè)置巡航點,設(shè)置自動掃描時左右邊界,對所看到的監(jiān)控點進行控制。操作員級,可召回預(yù)置點,啟動巡航功能、自動掃描功能,能對所看到的監(jiān)控點進行控制。瀏覽用戶級,可召回預(yù)置點,啟動巡航功能、自動掃描功能,但對所看到的監(jiān)控點不能進行控制;3.3 地圖設(shè)置(1)可設(shè)置、編輯、刪除區(qū)域及系統(tǒng)地圖;(2)增加監(jiān)控點的同時,在系統(tǒng)地圖上生成監(jiān)控點圖標(biāo);(3)雙擊圖標(biāo)可顯示相應(yīng)的監(jiān)控點,鼠標(biāo)移到圖標(biāo)上可顯示相應(yīng)監(jiān)控點的名稱;(4)可放大、縮小和移動電子地圖;3.4 電視墻顯示(1)選定的監(jiān)控點在選定的監(jiān)視器上顯示;(2)支持在一個監(jiān)視器上輪巡多個監(jiān)控點圖像,每一個監(jiān)控點圖像停留時間任選(0~255);(3)控制某個監(jiān)控點時監(jiān)視器作相應(yīng)控制動作;3.5 瀏覽與控制(1)界面啟動,系統(tǒng)自動加載用戶所擁有的所有監(jiān)控點,右端監(jiān)控點名稱欄中即顯示所有監(jiān)控點信息,選擇其中1路即可在視頻顯示窗體中取得其圖像信號,對所顯示的圖像可以通過界面控制按鈕進行控制,同樣可以通過鍵盤進行控制;(2)用戶選擇4、6、9、10、13、16六種顯示方式;(3)可將所有的圖像信息進行分組,可以組的方式顯示圖像信息,如選定組的圖像信息多于顯示的方式時,系統(tǒng)會自動彈出每一屏希望停留的時間,可設(shè)定分屏顯示;(4)在分屏顯示時,可放大任意一路圖像信號;(5)根據(jù)用戶的設(shè)置方式,“自動序列”屏幕提供輸入圖像尺寸的序列變化及自動變化;(6)通過設(shè)置報警,系統(tǒng)可在特定時間向注冊的電子郵件地址傳送圖像;(7)可方便地遠程控制“上下/左右/變焦/聚焦”;(8)自動終端電阻的功能可以自動消除視頻環(huán)路所連接的75Ω終端電阻;4 主要設(shè)備的選配水電站作為環(huán)境,環(huán)境因素比較復(fù)雜,在設(shè)備的選配和傳輸方面,都要充分考慮水電站的環(huán)境特點,從而保證整個系統(tǒng)的效果。4.1 前端采集設(shè)備監(jiān)控前端設(shè)備通常放置在監(jiān)控現(xiàn)場或鄰近現(xiàn)場的設(shè)備間,負責(zé)完成圖像的采集、編碼、傳輸以及云鏡控制等工作,監(jiān)控前端擔(dān)負著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制命令的執(zhí)行部分,是整個系統(tǒng)重要的組成部分之一,這里主要是選用了網(wǎng)絡(luò)攝像機和特殊模擬攝像機。網(wǎng)絡(luò)攝像機主要包括網(wǎng)絡(luò)攝像槍、網(wǎng)絡(luò)高速球形機及網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器,特殊模擬攝像機主要包括低照度攝像槍、低照度球形機及高速球形機。網(wǎng)絡(luò)攝像槍和網(wǎng)絡(luò)高速球形機是傳統(tǒng)模擬攝像機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的新一代攝像機,區(qū)別于傳統(tǒng)攝像機,它是一種可直接接入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化攝像機,集成了視頻壓縮、嵌入式系統(tǒng)、機及網(wǎng)絡(luò)等先進IT技術(shù),它無需計算機的協(xié)助便可獨立工作,且擁有自己的IP地址,支持多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,局域網(wǎng)以及Internet上的用戶使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可根據(jù)獨有的IP地址對網(wǎng)絡(luò)攝像機進行訪問,觀看通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r圖像,還可對鏡頭、云臺進行控制,達到對目標(biāo)進行全方位監(jiān)控的目的。網(wǎng)絡(luò)攝像機在使用上要受到本身鏡頭與機身功能的限制,而網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器能彌補網(wǎng)絡(luò)攝像機的這些缺點,從某種角度上說,網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器可以看作是不帶鏡頭的網(wǎng)絡(luò)攝像機,它包括一個或多個模擬視頻輸入口、影像轉(zhuǎn)換和壓縮芯片,嵌入式的操作系統(tǒng)以及以太網(wǎng)口。它的功能就是把模擬視頻信號數(shù)字化,然后以數(shù)字信號模式直接傳輸,將數(shù)字影像資料在網(wǎng)絡(luò)上加以傳輸,從而成功將模擬攝像機轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)攝像機,使用戶無論在任何地方、任意聯(lián)網(wǎng)的計算機上,通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可實時地觀測影像資料。由于網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將模擬攝像機成功地“轉(zhuǎn)化”為網(wǎng)絡(luò)攝像機,因此它也是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)與當(dāng)前CCTV模擬系統(tǒng)進行整合的最佳途徑。由此可見,視頻服務(wù)器在設(shè)置上比網(wǎng)絡(luò)攝像機更顯靈活,視頻服務(wù)器除可以和普通的傳統(tǒng)攝像機連接外,還可以和一些特速功能的攝像機相連,如低照度攝像機、高靈敏度的紅外攝像機等。對于新建系統(tǒng),監(jiān)控點的光線比較充足且無特殊要求的情況下可優(yōu)先采用網(wǎng)絡(luò)攝像機,在光線較暗,且又無需配用相關(guān)照明的監(jiān)控點,采用低照度攝像機,對于戶外攝像點,護罩要配置雨刮及散熱裝置,在寒冷地區(qū),還要添加加熱裝置,在需要監(jiān)視范圍較廣時,采用廣角鏡頭,在需要快速觀察大范圍目標(biāo)時,采用高速球形攝像機。對于改造系統(tǒng),可將模擬攝像機接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器,從而實現(xiàn)從模擬監(jiān)控系統(tǒng)到數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化。4.2 通信傳輸設(shè)備通常的信號傳輸部分是由同軸電纜、通訊電纜及電源電纜等線纜構(gòu)成,但在水電站環(huán)境中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要注意以下幾點:(1)水電廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)的大部分線纜需要敷設(shè)在電纜溝或是電纜橋架中,與電站其它強電電纜、控制通訊電纜同時進入監(jiān)控中心,故視頻信號傳輸容易收到大電流強磁場的干擾,即在這種環(huán)境下圖像會出現(xiàn)嚴重干擾條紋。(2)水電站一般為梯級結(jié)構(gòu),在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實際中,一般是將調(diào)度中心與監(jiān)控中心合二為一,設(shè)在某一個地理距離較為理想的水電站中作為控制中心部分,而在各級電站安裝前端視頻采集部分,并設(shè)置一個現(xiàn)場監(jiān)控點對本電站進行監(jiān)控,這樣視頻采集點的分布就會很廣,有時視頻采集點的單點距離可達到2~3Km。由于同軸電纜傳輸方式屬于非平衡電纜傳輸方式,交變磁場在同軸電纜上產(chǎn)生的電壓信號疊加在視頻信號上,會導(dǎo)致圖像出現(xiàn)嚴重干擾條紋,即使是采用屏蔽質(zhì)量好的同軸電纜也難以徹底消除干擾,在這種情況下采用非屏蔽雙絞線進行傳輸,由于非屏蔽雙絞線是平衡傳輸方式,能完全抵消交變磁場的共模干擾,從而保證視頻圖像信號的傳輸質(zhì)量。而光纖由于是采用光信號進行傳輸,不受強電強磁的干擾。這樣系統(tǒng)就采用光纖和非屏蔽雙絞線兩種介質(zhì)構(gòu)成信號傳輸部分。在1200米以內(nèi)可采用雙絞線進行傳輸,超過1200米則采用光纖傳輸,當(dāng)采用多模光纜時,傳輸距離可達5km,當(dāng)采用單模光纜時,無中繼傳輸距離可達80km。在光纖傳輸系統(tǒng)中,有一個重要的設(shè)備,就是視頻光端機,它是將視頻和數(shù)據(jù)信號與光信號進行相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備。視頻光端機可用一條光纖即可傳輸1至多路視頻信號和0至多路正反向數(shù)據(jù)信號。視頻部分采用先進的10位編碼技術(shù),可使傳輸?shù)膱D像質(zhì)量達到廣播甲級,視頻制式與PAL、NTSC及SECAM制式兼容。音頻采用24位編碼技術(shù),傳輸質(zhì)量可達CD級。數(shù)據(jù)方式靈活,可以是RS232、RS422、RS485或Manchester碼等數(shù)據(jù)格式,傳輸速率可達400kbps。4.3 中心控制設(shè)備矩陣控制主機是通過內(nèi)置軟件訪問需監(jiān)控的多路前端視頻信號,在電腦屏幕上顯示,也可經(jīng)視頻轉(zhuǎn)換器顯示到電視墻上。5 系統(tǒng)主要特點采用遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有以下的特點:5.1 先進性采用MPEG-4壓縮算法的設(shè)備,數(shù)字圖像編碼壓縮是去除圖像的相關(guān)性,并利用人眼的視覺特性,使壓縮后數(shù)據(jù)量大大減少,同時盡量保持圖像的視覺效果。影像壓縮技術(shù)的優(yōu)劣直接影像品質(zhì)、儲存資料量和傳輸速度,因而尤為關(guān)鍵。由于采用MPEG-4壓縮技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)型產(chǎn)品采集的文件占用空間小,傳輸帶寬效,可使用帶寬較低的網(wǎng)絡(luò),如ADSL等,大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)費用,MPEG-4的最高分辨率可達720×576,接近DVD畫面效果,因此對運動物體可保證良好的清晰度。5.2 靈活性支持基于Web方式的網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能,可靈活進行系統(tǒng)軟件升級,避免對系統(tǒng)產(chǎn)生多大的影響。只須通過以太網(wǎng)即可直接實現(xiàn)遠程監(jiān)控,不但可多人同時監(jiān)控多個點,無距離限制及時傳輸圖像信息?筛鶕(jù)當(dāng)前的應(yīng)用環(huán)境,自行設(shè)定顯示畫面的大小、解析度、壓縮比等各項圖像參數(shù)。5.3 保密性獨有的IP地址,可設(shè)置不同等級的使用權(quán)限。如需使用,使用者必須通過權(quán)限及口令的設(shè)定,方可有使用權(quán),不同的使用者可獲得的監(jiān)控信息也不一樣。5.4 穩(wěn)定性系統(tǒng)的主要設(shè)備網(wǎng)絡(luò)攝像機及網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器均為嵌入式系統(tǒng),是在嵌入式實時操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)建Web服務(wù)器,同時通過內(nèi)置的高效壓縮芯片對采集到的模擬視頻信號進行數(shù)字化壓縮,并打包成幀,通過內(nèi)部總線傳送到Web服務(wù)器上,其穩(wěn)定性大大高于DVR及同類的CCTV設(shè)備。5.5 完善性可實現(xiàn)聯(lián)動報警,包括周邊防護、數(shù)據(jù)采集、燈光控制等,可根據(jù)需要設(shè)定,當(dāng)警報觸發(fā)前后時聯(lián)動錄像,便于事后檢索查看。5.6 擴展性靈活的組網(wǎng)方式,方便監(jiān)控點數(shù)量的增加。5.7 低成本通過以太網(wǎng)便可直接將網(wǎng)絡(luò)攝像機接入系統(tǒng),已有系統(tǒng)改造時的模擬攝像機通過網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器也可直接接入系統(tǒng),實現(xiàn)了即插即用功能,無距離限制,免去了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)配置和布線工作,大大減少了工程及安裝成本,特別適合于突發(fā)性事件。6 結(jié)束語遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在水電站的應(yīng)用,可輔助安全生產(chǎn),降低生產(chǎn)管理成本,提高工作效率,并可納入電廠SIS、MIS信息管理平臺,成為集中管理必不可少的一部分。:[1] 孔俊寶.?dāng)?shù)字會議電視系統(tǒng).電視技術(shù),1998(6):7~12。[2] John Enck
【水電站遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)】相關(guān)文章:
基于電話網(wǎng)絡(luò)的熱網(wǎng)遠程控制系統(tǒng)設(shè)計05-11
Openprocess在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用06-04
探析Openprocess在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用05-29
談Openprocess在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用06-09
可視化遠程會商系統(tǒng)及其維護09-19
淺析現(xiàn)行主流大學(xué)英語網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)改進08-24
淺談網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下會計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究02-04
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合計算機實訓(xùn)系統(tǒng)分析論文04-15
淺析貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在自適應(yīng)超媒體系統(tǒng)中應(yīng)用研究05-29
數(shù)字視頻接口-DVI 1.005-31