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的電視監(jiān)控系統(tǒng)在安鋼第二煉軋廠的應(yīng)用。
關(guān)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(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的完美結(jié)合，它體現(xiàn)了現(xiàn)代視頻技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合。用以改善企業(yè)的現(xiàn)場管理、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強(qiáng)安全生產(chǎn)防范力度，對財(cái)產(chǎn)和人身安全起到保障作用，為企業(yè)實(shí)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(tuán)公司”三步走”發(fā)展規(guī)劃標(biāo)志性重點(diǎn)工程，裝備水平國內(nèi)領(lǐng)先，電氣控制水平國際一流，其軋機(jī)生產(chǎn)線的每個角落都是安全防范的重點(diǎn)對象。安鋼第二煉軋廠堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的方針，制定和采取安全有效的防范措施，加強(qiáng)對重點(diǎn)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(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行全方位的安全生產(chǎn)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(diào)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(gòu)成及原理
1．1 系統(tǒng)構(gòu)成
    企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端部分、管理控制設(shè)備、終端顯示設(shè)備、信號傳輸系統(tǒng)組成。
    (1)系統(tǒng)的前端設(shè)備由彩色CCD攝像機(jī)、鏡頭、云臺、譯碼器、攝像機(jī)防護(hù)罩等。
    (2)管理控制設(shè)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(gòu)成。
    (3)終端顯示設(shè)備采用監(jiān)視器和計(jì)算機(jī)的CRT構(gòu)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(jī)將攝取景物的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，通過光端機(jī)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換由傳輸電纜傳到控制室內(nèi)，經(jīng)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(jī)，送入局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)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(jī)、云臺的動作進(jìn)行控制的設(shè)備，它由系統(tǒng)軟件、智能鍵盤、光端機(jī)、硬盤錄像機(jī)、視頻矩陣切換器、信號擴(kuò)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(jìn)行設(shè)定，如任意監(jiān)視器上顯示任意定點(diǎn)或系統(tǒng)循環(huán)圖像；循環(huán)順序與時間間隔的設(shè)定等。
    (2)對攝像機(jī)供電，云臺的上下左右旋轉(zhuǎn)動作，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(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(luò)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(luò)化視頻監(jiān)視系統(tǒng)從一開始就是針對在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的，因此它克服了DVR／NVR無法通過網(wǎng)絡(luò)獲取視頻信息的缺點(diǎn)，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)中的任何一臺電腦來觀看、錄制和管理實(shí)時的視頻信息。完全數(shù)字化的系統(tǒng)，它基于標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)，可與門禁、報(bào)警、巡更、語音、MIS等系統(tǒng)無縫集成：它基于嵌入式技術(shù)，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(shí)現(xiàn)任意組合，任意調(diào)用。
    在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)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(dǎo)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(dāng)前，在國內(nèi)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(jié)經(jīng)驗(yàn)，從而優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)。該改進(jìn)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(shè)在廠中心調(diào)度室，中心調(diào)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(jī)架內(nèi)放置可擴(kuò)展的SJCl2824大型視頻矩陣切換器，矩陣切換器內(nèi)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(dá)到128路，最大的視頻輸出可達(dá)到24路，是一套擴(kuò)展性極強(qiáng)的大型矩陣切換控制系統(tǒng)設(shè)備。本電視監(jiān)控系統(tǒng)的圖像，經(jīng)嵌入式數(shù)字硬盤錄像機(jī)，可把視頻信號數(shù)字化壓縮后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口RJ45可接入MIS網(wǎng)。
    系統(tǒng)遠(yuǎn)端是生產(chǎn)線各個操作室需要的遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)端的視頻信號通過視頻光端機(jī)傳輸?shù)街行恼{(diào)度室，同時每對光端機(jī)都帶有一路反向的控制信號通道，以實(shí)現(xiàn)調(diào)度室中心控制矩陣切換器對遠(yuǎn)端射像機(jī)的云臺和鏡頭的動作控制。系統(tǒng)在前端共設(shè)有108臺日本松下彩色CCD射像機(jī)。采用光纖傳輸?shù)碾娨暠O(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖(圖1)：

3．2 光纖傳輸系統(tǒng)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(tǒng)前端的攝像機(jī)流向數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)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(yuǎn)，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(diǎn)的前端配置視頻光端機(jī)發(fā)射端，在主控室配置視頻光端機(jī)接收端，視頻光端機(jī)發(fā)射端和視頻光端機(jī)接收端通過光纜同步傳輸多路信號實(shí)時視頻信號，該光端機(jī)可適用于多種惡劣環(huán)境，是監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的理想選擇。即插即用的設(shè)計(jì)使得安裝極為簡便，并且無需進(jìn)行電氣和光學(xué)調(diào)節(jié)，該光端機(jī)配有每個獨(dú)立通道的電源和視頻狀態(tài)指示的LED，可實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
    光纖傳輸系統(tǒng)主要由三部分組成：光源(光發(fā)送機(jī))、傳輸介質(zhì)、檢測器(光接收機(jī))。光源和檢測器的工作由光端機(jī)完成，數(shù)字光端機(jī)的主要作用就是實(shí)現(xiàn)電一光、光——電的轉(zhuǎn)換。
    光纖作為傳輸介質(zhì)，具有信號傳輸損耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，采用單模光纖；電視信號具有很寬的頻帶，遠(yuǎn)距離傳輸非常困難，用光纖傳輸視頻信號，可保證遠(yuǎn)距離傳輸具有很高的信躁比，不需高頻補(bǔ)償，這是常規(guī)電纜無法比擬的；抗干擾性強(qiáng)，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(diǎn)
    工業(yè)電視數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是安全生產(chǎn)防范體系中的一個重要組成部分，具有技術(shù)先進(jìn)、監(jiān)控嚴(yán)密、防范有力提供儲存信息及時準(zhǔn)確和與其他防范系統(tǒng)聯(lián)動運(yùn)行的功能，它不僅可以對監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)行不問斷實(shí)時監(jiān)視，還可以通過各種存儲媒體將監(jiān)視內(nèi)容清晰地記錄下來以備隨時查閱。其特點(diǎn)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(shù)。
    (1)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場多畫面實(shí)時監(jiān)視和實(shí)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(shè)計(jì)?，F(xiàn)場監(jiān)視可達(dá)到視音頻同步實(shí)時25幀／秒，采用MPEG一4視音頻硬件壓縮方式，圖像預(yù)覽監(jiān)視分辨率達(dá)704×576像素以上，錄像分辨率達(dá)352×288像素以上。
    (2)視頻存儲設(shè)備采用硬盤錄像機(jī)，硬盤空間巨大，實(shí)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(shí)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(bào)警錄像功能，靈敏度可調(diào)，錄像持續(xù)時間可調(diào)，每路圖像支持多個分區(qū)檢測，視頻報(bào)警觸發(fā)時，可預(yù)錄觸發(fā)前60秒(預(yù)錄時間可調(diào))的內(nèi)容，使錄像內(nèi)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(bào)警。具有圖像抓拍、打印功能。具有密碼保護(hù)功能，防止非法修改系統(tǒng)設(shè)置。
    (5)系統(tǒng)圖像資源壓縮為數(shù)字圖像信號通過廠內(nèi)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(jìn)行預(yù)先設(shè)定，各監(jiān)視器可以對任意一臺攝像機(jī)進(jìn)行定點(diǎn)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(jī)或部分?jǐn)z像機(jī)圖像進(jìn)行自動循環(huán)顯示，也可同時顯示16路硬盤錄像機(jī)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(guān)按鍵，可以方便地設(shè)定各監(jiān)視器上圖像循環(huán)切換的內(nèi)容及時間，自動循環(huán)顯示時間可在1—30秒內(nèi)調(diào)整。

4 發(fā)展趨勢
    隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，一些新技術(shù)、新工藝被應(yīng)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(shù)先進(jìn)的復(fù)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(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的應(yīng)用使電視監(jiān)控系統(tǒng)朝集成化、智能化、數(shù)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(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(yùn)用了3C(Contro1一一控制，Communication一通訊，Computer一計(jì)算機(jī))技術(shù)，以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心，將傳統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)中相互分立的專用設(shè)備，以符合計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線板卡的形式，集成到計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽中，共享計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化程度高，便于管理和維護(hù)；全中文操作界面，人機(jī)界面友好，操作方便，易學(xué)易用；系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，易于升級換代；功能豐富強(qiáng)大，應(yīng)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(diào)閱、打印；布防、撤防設(shè)置方式簡單、記錄完善；具有報(bào)警預(yù)案提示，自動顯示報(bào)警區(qū)域平面和報(bào)警點(diǎn)、報(bào)警資料記錄齊全；采用多種報(bào)警處理技術(shù)；系統(tǒng)設(shè)備配置靈活、設(shè)置方便；前端設(shè)備鏡頭／云臺遠(yuǎn)距離遙控；分級管理、自身防范，功能齊全，安全可靠。

5 結(jié)束語
    采用光纖傳輸的電視監(jiān)控系統(tǒng)在安鋼第二煉軋廠生產(chǎn)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(dá)到了滿意的效果。
    由于生產(chǎn)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(diǎn)分散的行業(yè)，對遠(yuǎn)程實(shí)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(shù)的不斷推廣，為遠(yuǎn)程的實(shí)時高清晰度的電視監(jiān)控系統(tǒng)提供了良好的契機(jī)。同時也為遠(yuǎn)距離、超遠(yuǎn)距離傳輸提供了完善的通訊線路。