企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的研究

摘 要：通過對企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的分析，介紹了采用光纖傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/電視">電視監(jiān)控系統(tǒng)在安鋼第二煉軋廠的應用。
關鍵詞：企業(yè)電視；監(jiān)控系統(tǒng)；光纖；研究

O 引言
企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)是電視監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)字視頻網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的完美結合，它體現(xiàn)了現(xiàn)代視頻技術、現(xiàn)代電子技術、現(xiàn)代通信技術、現(xiàn)代控制技術與現(xiàn)代計算機技術的完美結合。用以改善企業(yè)的現(xiàn)場管理、提高產品質量、加強安全生產防范力度，對財產和人身安全起到保障作用，為企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化管理創(chuàng)造了極有利的條件。
安鋼第二煉軋廠是集團公司”三步走”發(fā)展規(guī)劃標志性重點工程，裝備水平國內領先，電氣控制水平國際一流，其軋機生產線的每個角落都是安全防范的重點對象。安鋼第二煉軋廠堅持“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，加強對重點部位和危險性較大的作業(yè)場所的安全管理。對煉鋼及軋機生產線進行全方位的安全生產監(jiān)控，使安全管理人員和操作人員在及時發(fā)現(xiàn)問題或隱患的同時，在操作室和調度室就可以及時處理、解決問題或及時提醒現(xiàn)場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(jiān)控系統(tǒng)構成及原理
1．1 系統(tǒng)構成
企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)組成。
(1)系統(tǒng)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構成。
(3)終端顯示設備采用監(jiān)視器和計算機的CRT構成。
(4)系統(tǒng)采用同軸電纜或光纖傳輸視頻和數(shù)據(jù)信號。
1．2 系統(tǒng)工作原理
1．2．1 視頻系統(tǒng)的工作原理：攝像機將攝取景物的光信號轉變成電信號，通過光端機進行信號轉換由傳輸電纜傳到控制室內，經過視頻分配器，一組輸出接入矩陣切換器，控制監(jiān)視器的視頻輸出，另一組接入硬盤錄像機，送入局域網(wǎng)進行遠程操作監(jiān)控。
1．2．2控制系統(tǒng)工作原理：控制系統(tǒng)是對整個系統(tǒng)的視頻信號及攝像機、云臺的動作進行控制的設備，它由系統(tǒng)軟件、智能鍵盤、光端機、硬盤錄像機、視頻矩陣切換器、信號擴展器、譯碼器、變焦鏡頭及光纜、鍵盤通訊總線電纜、控制總線電纜、云臺鏡頭控制總線電纜等組成。
控制系統(tǒng)的作用是：
(1)對視頻圖像顯示和切換進行設定，如任意監(jiān)視器上顯示任意定點或系統(tǒng)循環(huán)圖像；循環(huán)順序與時間間隔的設定等。
(2)對攝像機供電，云臺的上下左右旋轉動作，變焦鏡頭的變倍、光圈大小、聚焦虛實的選擇控制，工作狀況的檢測指示等。

2 企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀
企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)目前正在蓬勃發(fā)展的是網(wǎng)絡化視頻監(jiān)視系統(tǒng)，又稱為IP監(jiān)視系統(tǒng)，它最早出現(xiàn)于2001年。網(wǎng)絡化視頻監(jiān)視系統(tǒng)從一開始就是針對在網(wǎng)絡環(huán)境下使用而設計的，因此它克服了DVR／NVR無法通過網(wǎng)絡獲取視頻信息的缺點，用戶可以通過網(wǎng)絡中的任何一臺電腦來觀看、錄制和管理實時的視頻信息。完全數(shù)字化的系統(tǒng)，它基于標準的TCP／IP協(xié)議，能夠通過局域網(wǎng)、無線網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)傳輸，布控區(qū)域大大超過了前兩代系統(tǒng)：它采用開放式架構，可與門禁、報警、巡更、語音、MIS等系統(tǒng)無縫集成：它基于嵌入式技術，性能穩(wěn)定，無需專人管理，靈活性大大提高，監(jiān)控場景可以實現(xiàn)任意組合，任意調用。
在實際生產應用中，企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)常常會出現(xiàn)這樣的問題：視頻監(jiān)視系統(tǒng)故障，導致監(jiān)控失真，這一問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(jiān)控系統(tǒng)普遍存在此類現(xiàn)象。為解決這一問題，就要求我們維修及研究人員總結經驗，從而優(yōu)化改進系統(tǒng)。該改進過程，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 安鋼第二煉軋廠采用光纖傳輸?shù)碾娨暠O(jiān)控系統(tǒng)
3．1 安鋼第二煉軋廠的電視監(jiān)控系統(tǒng)
本系統(tǒng)的監(jiān)控中心設在廠中心調度室，中心調度室有由12臺34寸彩色監(jiān)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(tǒng)設備。本電視監(jiān)控系統(tǒng)的圖像，經嵌入式數(shù)字硬盤錄像機，可把視頻信號數(shù)字化壓縮后經網(wǎng)絡接口RJ45可接入MIS網(wǎng)。
系統(tǒng)遠端是生產線各個操作室需要的遠程監(jiān)控，遠端的視頻信號通過視頻光端機傳輸?shù)街行恼{度室，同時每對光端機都帶有一路反向的控制信號通道，以實現(xiàn)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作控制。系統(tǒng)在前端共設有108臺日本松下彩色CCD射像機。采用光纖傳輸?shù)碾娨暠O(jiān)控系統(tǒng)結構簡圖(圖1)：

3．2 光纖傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點
傳輸部分是指傳輸圖像信號，視頻信號的流向是從系統(tǒng)前端的攝像機流向數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用光纜傳輸，由于分廠面積較大，廠區(qū)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的視頻衰減，從而使終端顯示的圖像更加清晰，在監(jiān)控點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光纜同步傳輸多路信號實時視頻信號，該光端機可適用于多種惡劣環(huán)境，是監(jiān)控系統(tǒng)應用的理想選擇。即插即用的設計使得安裝極為簡便，并且無需進行電氣和光學調節(jié)，該光端機配有每個獨立通道的電源和視頻狀態(tài)指示的LED，可實時監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行。
光纖傳輸系統(tǒng)主要由三部分組成：光源(光發(fā)送機)、傳輸介質、檢測器(光接收機)。光源和檢測器的工作由光端機完成，數(shù)字光端機的主要作用就是實現(xiàn)電一光、光――電的轉換。
光纖作為傳輸介質，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(guī)電纜無法比擬的；抗干擾性強，無電磁輻射，無信號泄露，無接地和短路問題，系統(tǒng)功耗小；光纖傳輸壽命長。
3．3 系統(tǒng)功能及特點
工業(yè)電視數(shù)字視頻網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)是安全生產防范體系中的一個重要組成部分，具有技術先進、監(jiān)控嚴密、防范有力提供儲存信息及時準確和與其他防范系統(tǒng)聯(lián)動運行的功能，它不僅可以對監(jiān)控現(xiàn)場進行不問斷實時監(jiān)視，還可以通過各種存儲媒體將監(jiān)視內容清晰地記錄下來以備隨時查閱。其特點在于它所采用的是多元信息采集、傳輸、監(jiān)控、記錄、管理以及一體化集成等一系列高新技術。
(1)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場多畫面實時監(jiān)視和實時視、音頻硬盤錄像兩種功能，錄像保存時問可按客戶要求設計?，F(xiàn)場監(jiān)視可達到視音頻同步實時25幀／秒，采用MPEG一4視音頻硬件壓縮方式，圖像預覽監(jiān)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錄像機，硬盤空間巨大，實現(xiàn)海量存儲。硬盤錄像存儲文件滿時，系統(tǒng)可自動提示，并將存儲最早的錄像文件自動替換，實現(xiàn)循環(huán)錄像，同時，可將重要錄像文件自動或手動枷鎖，防止硬盤滿時自動刪除。
(3)具有動態(tài)監(jiān)視報警錄像功能，靈敏度可調，錄像持續(xù)時間可調，每路圖像支持多個分區(qū)檢測，視頻報警觸發(fā)時，可預錄觸發(fā)前60秒(預錄時間可調)的內容，使錄像內容完整。
(4)系統(tǒng)具有白檢功能，視頻源丟失時系統(tǒng)自動報警。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(tǒng)設置。
(5)系統(tǒng)圖像資源壓縮為數(shù)字圖像信號通過廠內局域網(wǎng)傳輸，便于各級管理人員隨時觀看。
(6)圖像顯示方式：可以根據(jù)管理需要進行預先設定，各監(jiān)視器可以對任意一臺攝像機進行定點顯示或4畫面、9畫面、16畫面的顯示；同時各監(jiān)視器可以對所有攝像機或部分攝像機圖像進行自動循環(huán)顯示，也可同時顯示16路硬盤錄像機放像信號顯示圖像信號。
(7)系統(tǒng)具有圖像可編程功能，操作控制鍵盤上的相關按鍵，可以方便地設定各監(jiān)視器上圖像循環(huán)切換的內容及時間，自動循環(huán)顯示時間可在1―30秒內調整。

4 發(fā)展趨勢
隨著科學技術的迅猛發(fā)展，一些新技術、新工藝被應用到企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)中，使最初功能單一的電視監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到目前功能完備、技術先進的復合監(jiān)控系統(tǒng)。特別是單片微處理器、大規(guī)模集成電路、計算機多媒體技術的應用使電視監(jiān)控系統(tǒng)朝集成化、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化方向前進了很大一步。目前最具代表性的就是集成一體化多媒體監(jiān)控系統(tǒng)，所謂的集成一體化多媒體監(jiān)控系統(tǒng)就是綜合運用了3C(Contro1一一控制，Communication一通訊，Computer一計算機)技術，以工業(yè)控制計算機為核心，將傳統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)中相互分立的專用設備，以符合計算機標準總線板卡的形式，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(jiān)控軟件的控制和管理下完成各種功能。該系統(tǒng)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，易學易用；系統(tǒng)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、撤防設置方式簡單、記錄完善；具有報警預案提示，自動顯示報警區(qū)域平面和報警點、報警資料記錄齊全；采用多種報警處理技術；系統(tǒng)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
采用光纖傳輸?shù)碾娨暠O(jiān)控系統(tǒng)在安鋼第二煉軋廠生產線投用以來，目前圖像清晰、集中、穩(wěn)定，效果良好，可靠性高，故障率低，達到了滿意的效果。
由于生產管理自動化水平不斷提高，特別是對于監(jiān)控對象多、涉及區(qū)域廣、監(jiān)控點分散的行業(yè)，對遠程實時圖像的集中監(jiān)控的要求越來越迫切。同時，隨著光通信技術的不斷推廣，為遠程的實時高清晰度的電視監(jiān)控系統(tǒng)提供了良好的契機。同時也為遠距離、超遠距離傳輸提供了完善的通訊線路。