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视频监控在南京化纤股份有限公司的应用(转载)

skbolo  发表于 2006/3/25 16:06:18      1450 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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本文作者楼伟明,南京化纤股份有限公司计量检测中心主任。
  
  关键词:视频监控 安全防范
  
  一 概述
  
  随着我国社会经济的不断发展,企业之间的竞争也愈来愈激烈,生产型企业在生产过程中需要掌握大量的动态信息,不仅需要数据信息还需要随时了解生产现场的实时图像信息。这使得管理人员对生产现场的管理日趋重要,同时也增加了管理人员的工作强度与难度。而闭路监控系统为管理者提供了一种有效的管理手段。电视监控系统能够使管理人员在办公室内随时查看生产场所的工作情况,极大地提高了管理效率和自动化水平,给工业企业提供了一种现代化的管理手段。同时,闭路监控结合一些探测器及报警设备提供了一种有效的监控管理安全防护的技术保障系统。
  
  为改变我公司目前落后的管理监控手段,根据公司实际情况及经济状况,我们采用了一套经济实用又不失先进性的集视频、防盗功能于一体,同时又能提供远程上网监控功能的监控系统。
  
  二 技术现状
  
  随着社会经济和科学技术的飞速发展,特别是计算机网络的发展,人们对安全技术防范的要求也越来越高。
  
  20世纪80年代末到90年代中期,随着各种新型安保观念的引入,社会各部门、各行业及居民小区纷纷建立起了各自独立的闭路电视监控系统或联网报警系统。在银行、通信、电力等国家重点部门,联网报警网络已基本形成,对预防和制止犯罪、维护社会经济的稳定起到了重要作用。
  
  然而,传统的视频监控及报警联网系统受到当时技术发展水平的限制,电视监控系统大多只能在现场进行模拟监视,联网报警网络虽然能进行较远距离的报警信息传输,但是,传输的报警信息简单,不能传输图像,无法及时准确地了解现场的实际情况,报警事件确认困难,系统效率很低。
  
  随着计算机网络技术的应用越来越成熟,远程网络监控成为行业管理的必要手段。传统的远距离监控,图像传输一般采用光纤或微波进行传输,这样容易受到地形等方面的限制,且造价极高,用户难以承受,因此,应用和推广上都有较大的障碍。
  
  计算机系统的应用、普及,网络通信、图像压缩处理以及传输技术的快速发展,使得安全防范行业能够采用最新的计算机、通信和图像处理技术,通过计算机网络传输数字图像,可为实现远程图像监控及联网报警系统提供高效、可行且价格低廉的解决方案。
  
  宽带技术与数字视频技术的发展,为远程监控提供了更加完美的解决方案。我们采用视频矩阵监控和数字录像实况组播相结合的数字化监控技术,为远程监控提供了全新的观念和更广阔的空间,实现了基于TCP/IP的点对点、一点对多点、多点对多点的远程实时编码组播和监控、远程遥控摄像机的功能。
  
  三 系统设计依据
  
  (1)安全防范工程程序与要求(GA/T75-94)
  (2)电视系统工程设计规范(JGT1.5-87)
  (3)民用建筑电气设计规范(JGT/T16-92)
  (4)彩色电视图像质量主观评价方法(GB7401-87)
  (5)安全防范系统通用图形符号(GA/T74-94)
  (6)软件工程国家标准(GTB856)
  (7)建筑电气安装工程质量检验评定标准(GBJ303-88)
  
  四 系统概述
  
  远程视频监控系统是综合计算机IP视频技术、视频解压缩处理技术、互联网应用技术相结合的系统,它是以计算机为核心、结合IP视频技术、计算机网络技术的一种监控主机系统,是近年来网络IP视频应用发展的一个新方向。远程视频控制系统能将监控信息从监控中心释放出来,通过计算机网络使其到达桌面的计算机上,从而与信息管理系统和办公自动化系统融合在一起,更好地为管理服务,提高管理水平和效率。
  
  远程视频监控系统的突出优点在距离和控制功能等方面。远程视频监控系统已从传统的图像应用系统发展成为网络、数字媒介的综合应用。随着IP视频及网络技术的发展,当前的远程视频监控系统采用了先进的编码和网络传输技术,使之区别于以往的监控系统。
  
  1. 系统构成
  
  系统由几个功能部件组成,见系统结构原理图。
  

  a. 主控中心
  
  (1)视频矩阵主操作终端及显示系统:对前端设备摄像机进行控制,进行现场实况编码并将图像分配到电视墙。
  
  (2)数字录像及回放系统:实现对图像的动态检测感知录像(MJPEG格式),支持本地和远程网络实时监控及回放功能(IP和PSTN)。
  
  (3)管理与视频分配服务器:实现图像自动分配到主操作终端。
  
  (4)报警信号接收系统:接收报警信号的输入,进行相应的编码处理后,传输到主控中心的管理与视频分配服务器。
  
  (5)实况编码和组播工作站:压缩和组播服务。可以设置使用者权限、实况编码和组播工作站的相关参数等。同时可以控制多路切换器。
  
  (6)解码器、云台、摄像头、镜头及视频切换矩阵:完成图像切换控制功能。
  
  (7)云台控制系统及开发协议软件:实现远程遥控和本地控制信号的传输。
  
  (8)报警控制箱:接收报警信号与主控中心的报警接收系统联网。
  
  b. 副控系统
  
  由一台副控键盘和一台监视器组成,具有控制前端摄像机及切换画面功能。
  
  2. 系统的性能及特点
  
  本系统完全满足H.263协议标准,分辨率可达352×288以上,采用MPEG-I方式压缩,每路图像传输带宽1.5M左右。录像系统具备动态感知检测。存储时间大于10天,重要图片采用MJPEG方式存储,可用光盘刻录永久保存。
  
  远程监控系统可对镜头进行光圈、焦距、景深距离的控制等操作。对云台可做全方位控制。系统可以对云台的上下左右的转动进行全方位的远程控制。
  
  编码/解码器具有双向通信功能。编码/解码器有独立的地址编码,采用数字化信号进行寻址。图像全矩阵开关。视频信号可以全矩阵或同步进行切换。
  
  分布式计算机控制。系统由中心计算机和各级终端计算机组成,通过计算机网络设备构成控制子网。终端计算机可以实现某一区域的监视控制功能。使用中只需经权限设置即可增加监控点。所以监控点的数量几乎没有限制,且在增加监控点时并不会改变系统的复杂性,系统配置灵活,扩展性好,极易实现对大区域的监控与控制。由于采用了分布式控制,当某一子站本身的设备出现故障时,并不会影响其他子站的正常工作以及系统整体的可靠性。
  
  计算机视窗图形控制台软件代替传统的文字控制键盘。操作人员只需鼠标点按即可轻松地控制系统的各种设备,操作形象、简单,无须记忆各个烦琐功能,并且控制面板和媒体播放器集成方式更加方便客户端的操作。
  
  编码控制的特点节省了系统的控制线开销。系统各点均采用编码方式总线控制,各监控点设备和控制设备只需挂接在总线上,方便灵活;同时编码控制提高了设备控制的可靠性。控制信号的传输采用RS-485(RS-422)协议,具有强抗干扰性,传输距离远,特别适合于环境恶劣的场所。
  
  易使用性。系统软件在Windows下开发与实现,人机界面友好、直观,全中文、图形化界面,无须记忆烦琐的功能键盘,极易操作,使用人员几乎不需要任何培训,就能操作使用。
  
  智能化的远程网络管理。系统提供支持TCP/IP协议的网络接口,充分满足局域网内用户对远端网点进行网络化的统一集中管理,并交互使用数据、图表、视频等多种信息。
  
  3. 系统的核心技术
  
  本系统采用目前比较先进的网络技术,如图像压缩和传输技术、图像控制技术、网络通信技术。这些是构成本系统的主要核心技术。
  
  a. 图像压缩和传输技术(BZ-VC)
  
  远程监控和数码录像系统的关键是图像的数字化处理和图像压缩技术,其核心是图像压缩算法。与传统的电缆模拟传输或光缆模拟传输不同,远程监控采用数字化处理技术,将摄像机的图像信号转换成计算机所能处理的数据,通过网络或其他媒介将数据传输到另一台计算机或数字化设备上,然后再将数据还原成图像。数字化图像可在同一线路上传输多路图像信息。
  
  常用的压缩算法有:
  
  (1)用于网络视频会议的压缩标准H.263系列,图像分辨力352*288。
  
  (2)MJPEG动态图像压缩方式,压缩比为10~30:1,图像分辨力640*480。
  
  (3)MPEG-1活动影像压缩方式,VCD压缩标准,压缩比为10~50:1,图像分辨力为352*288。
  
  (4)MPEG-2活动影像压缩方式,DVD压缩标准,压缩比为10~30:1,图像分辨力为740*512。
  
  视频压缩编码的理论基础是信息论。压缩就是从时域、空域两方面去除冗余信息。本系统采用的是MPEG编码。MPEG是国际标准化组织ISO/IEC下的一个制定动态视频压缩编码标准的组织,它为视频压缩编码技术的标准化、实用化作出了巨大贡献。如针对1.5Mb/s传输率的MPEG-1、针对HDTV的6Mb/s以上传输速率的MPEG-2都已取得了应用,并创造了巨大的商业价值。
  
  b. 图像控制技术
  
  本系统的图像控制意味着本地和远程端均可控制系统中的所有镜头和云台的变化。通过矩阵将RS-485和多个云台与解码器相连,可控制云台不同方向的转动及镜头变焦、聚焦和光圈的变化,可以和自动报警探头连接使用,从而达到本地和远程都可通过计算机控制镜头的目的。
  
  c. 网络通信技术
  
  建立在TCP/IP协议基础之上的图像传输系统的线路可为DDN、CDMA、HDSL、ISDN、ATM、LAN、WAN、微波等。接口也可为G.703/V.35/RS449/网卡等。
  
  五 系统目标
  
  本系统可以实现主控中心与网络远程监控和报警系统的集成,建立一个集图像、报警、控制为一体的多媒体远程监控系统。本系统实施可以实现如下目标:
  
  (1)28台摄像机和4个报警点对全公司重要岗位进行有效的监视,可以预防火灾、盗窃、工艺生产异常的事故发生。
  
  (2)当收到报警信息时,在主控中心多媒体主机自动弹出报警提示并自动启动数字录像设备,主控中心能及时进行应急处理和控制。
  
  (3)系统具有良好的实时性、连续性、可控性、安全性和可扩展性。
  
  (4)数字录像系统能够进行实时录像或动态检测感和录像,同时可以进行本地及远程监控和实时回放功能。
  
  六 系统功能
  
  本系统利用了视频传输、图像控制,图像压缩和网络通信等先进技术,是一个功能强大的宽带多媒体远程实时监控系统。综合起来,具有如下主要功能:
  
  (1)由28台前端摄像机组成。
  
  (2)主机系统采用视频32×6路的矩阵控制机,可扩容到48×6路。通过主、副控制器均可对云台、变焦镜头进行远程控制操作。并带汉字电子地图,图形管理系统,系统具备视频画面捕捉功能(防盗监控点)。
  
  (3)图像显示。主显示器(29英寸1台)可进行4~16画面分割显示,并可将28个监控点的画面进行任意编辑到主显示器。大屏幕显示墙(21英寸8台),也可对28个监控点的画面进行任意编辑显示,每路显示器能对所显示的画面内容编辑监控点名称、通道号、日期、时间,并应具备报警自动切换显示功能。图像质量要求达到国家《彩色电视图像质量主观评价方法》GB7401-87标准5分等级。
  
  (4)该实时监控系统采用硬盘录像设备,具备监控实时信息、历史数据,报警实时信息、记录、历史数据。4路画面实时录像(25帧/s)及录像编辑等功能,每路可录制24h的图像,并具有回放、慢放功能。
  
  (5)视频编码压缩工作站可以连接视频切换矩阵,支持本地或远程切换控制。
  
  (6)数字录像系统可以对28路摄像机进行实时录像或动态检测方式录像。同时具备支持本地和远程的检索回放、支持中文字符提示、视频丢失报警等功能。
  
  (7)终端PC通过网络管理服务器可以设置使用者权限、设定视频编码工作站的参数。
  
  (8)电视墙上的每个显示器都可以通过控制显示任意一路摄像机的信号,且在显示画面上可以标注出中文标志字符。
  
  (9)本系统配置了报警信号采集工作站。该工作站可以采集我公司内各点报警信号,同时,支持报警联动功能。
  
  (10)可以对数字录像与报警联动录像进行检索回放,并对网络终端进行授权,以支持网络终端查询数字录像内容。
  
  七 设备性能及选型
  
  1. 前端设备
  
  (1)彩色摄像机
  
  清晰度:≥480线
  
  照度:0.3Lux/1.2F
  
  WV-CP460 16台 日本松下产品
  
  (2)黑白摄像机
  
  清晰度:≥570线
  
  照度:0.1Lux/1.2F
  
  WV-CP330 12台 日本松下产品
  
  (3)超高灵敏度摄像机
  
  清晰度:≥480线
  
  照度:0.0003Lux/1.2F
  
  SCP-30K 2台 日本产品
  
  (4)解码器
  
  通信接口RS-485符合AB产品的通信协议要求
  
  AB-D1641M 16台 加拿大AB产品
  
  (5)云台
  
  PIH-303 6台 台湾利凌产品
  
  PIH-302 7台 台湾利凌产品
  
  (6)镜头
  
  10倍三可自动变焦镜头
  
  SSL-06060 7台 日本精工产品
  
  6倍三可变镜头
  
  SSL-06036 6台 日本精工产品
  
  手动变焦镜头
  
  SSV0358 12台 日本精工产品
  
  2. 主控中心
  
  (1)视频矩阵主机
  
  视频输入32路、视频输出16路
  
  AB-D2150D48-16 加拿大AB产品
  
  (2)数字录像系统
  
  总资源400帧 硬盘80G
  
  DVR-16V80G 美国康普特
  
  (3)大屏幕电视墙
  
  21英寸 8台监控器、29英寸收监两用彩色电视机
  
  高清晰度监视器(≥500线)
  
  3. 报警处理设备
  
  (1)多路报警主机
  
  DS7400Xi 1台 美国迪信
  
  (2)多路总线驱动器
  
  DS7430 1台 美国迪信
  
  (3)双鉴探测器
  
  DS835 10台 美国迪信
  
  4. 防雷保护设备
  
  CCD视频避雷器 54只
  
  通信线避雷器 60只
  
  电源避雷模块 5对
  
  综上所述,由此构成的监控系统必定对我公司生产管理、安全防护产生积极的作用。
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