電廠工業(yè)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案.doc

電廠工業(yè)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案電廠工業(yè)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案2008-4-3深圳市億維銳創(chuàng)科技有限公司2008年版權(quán)所有，保留一切權(quán)利該文檔只供【工業(yè)化電廠】使用，在沒有得到本公司書面許可時，任何單位和個人不得擅自摘抄、復(fù)制本書（軟件等）的一部分或全部，不得以任何形式（包括資料和出版物）進行傳播。版權(quán)所有，侵權(quán)必究。內(nèi)容如有改動，恕不另行通知。目錄一、系統(tǒng)概述2二、系統(tǒng)設(shè)計32.1設(shè)備結(jié)構(gòu)32.2性能和制造32.3監(jiān)控系統(tǒng)示意圖42.3.1前端設(shè)備系統(tǒng)圖-視頻篇42.3.2前端設(shè)備系統(tǒng)圖-音頻篇62.3.3前端設(shè)備系統(tǒng)圖-報警篇62.3.4中間傳輸系統(tǒng)圖-交換篇72.3.5監(jiān)控管理中心系統(tǒng)圖-值班監(jiān)控點7三、系統(tǒng)組成及各部分配置要求9四、系統(tǒng)的性能指標及主要參數(shù)10五、系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢及特點1051、功能集成，充分利用工廠專用網(wǎng)絡(luò)資源1052、高度智能化、自動化的監(jiān)控環(huán)境1053、高度的開放性1154、經(jīng)濟性1155、維護的簡單化1156 、優(yōu)秀的圖像品質(zhì)1157、低帶寬占用1158、低延時性1259、無限制位點遠程實時監(jiān)控錄像12510、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活12511、可擴容性強12512、易操作性12513、自主開發(fā)12六、技術(shù)支持和服務(wù)及人員培訓(xùn)136.1技術(shù)支持和服務(wù)136.2人員培訓(xùn)13七、整體設(shè)備選項14八、設(shè)備清單及報價14一、系統(tǒng)概述電廠工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)是工業(yè)現(xiàn)代化管理及安全防范的重要手段，也是傳統(tǒng)管理和防范手段的延伸，相對于其他環(huán)境，電廠工業(yè)監(jiān)控具有以下特點： 環(huán)境比較復(fù)雜：工業(yè)電氣會產(chǎn)生強度很高的電磁輻射和電磁干擾，前端設(shè)備需要防塵，防爆，防腐，防高溫等特殊要求。 點位分散傳輸距離遠：常見的工廠監(jiān)控周界和出入口安裝攝像機實現(xiàn)安全監(jiān)控，車間或生產(chǎn)線也要設(shè)置監(jiān)控點實現(xiàn)可視化管理。 多點監(jiān)視副控較多：監(jiān)控中心需要對廠區(qū)安全情況進行實施錄像監(jiān)視，保安需要觀看 出入口及周界監(jiān)控畫面，廠區(qū)領(lǐng)導(dǎo)可以不定時查看生產(chǎn)情況。 可見，工廠監(jiān)控往往是多區(qū)域、多點位、多級監(jiān)控的綜合管理系統(tǒng)，系統(tǒng)傳輸距離較遠，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。二、系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)備結(jié)構(gòu)整體電廠工業(yè)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)完全以數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式為核心，前端監(jiān)控點均采用標準要求的模擬攝像機，模擬攝像機將前端的監(jiān)控區(qū)域的場景信息進行采集，通過AV信號線傳輸?shù)角岸烁咔寰W(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器接收到前端的模擬音、視頻信號，進行數(shù)字化壓縮后進行存儲，同時通過網(wǎng)絡(luò)輸出到電廠工業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)中，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，例如交換機、路由器等設(shè)備最終傳輸?shù)焦S監(jiān)控中心進行集中管理（監(jiān)看預(yù)覽、存儲錄像、權(quán)限分配、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、電子地圖管理等操作）。2.2性能和制造電廠工業(yè)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)由于采用全數(shù)字化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，以網(wǎng)絡(luò)為核心傳輸介質(zhì)，在先進程度上已大大領(lǐng)先傳統(tǒng)的模擬化監(jiān)控系統(tǒng)，并且數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：1、施工方便（前端視頻服務(wù)器接入后輸出只用一個網(wǎng)口RJ45輸出即可）；2、無論監(jiān)控點是否分散，都適合監(jiān)控；3、不利于布線的位置可以采用無線網(wǎng)絡(luò)進行布線；（在工廠中不需要考慮該問題，假定工廠的布線非常方便）4、集中存儲、集中管理。前端設(shè)備中最核心的設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器是由RSIC DSP處理器來處理音、視頻壓縮，區(qū)別于傳統(tǒng)的軟CPU壓縮處理，并且采用嵌入式LINUX操作系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)化攻擊日益嚴重的今天，操作系統(tǒng)的優(yōu)勢是安防監(jiān)控安全的有力保障之一。同時，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)傳輸、網(wǎng)絡(luò)存儲的同時，在網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器本地也可以進行數(shù)據(jù)存儲，雙重存儲的優(yōu)勢在于有效的保障了數(shù)據(jù)的完整性和正確性，即使網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，依然保證了文件存檔有效性。2.3監(jiān)控系統(tǒng)示意圖2.3.1前端設(shè)備系統(tǒng)圖-視頻篇圖1 前端設(shè)備系統(tǒng)連接示意圖如上圖所示，前端模擬一體化攝像機負責采集前端場景的實時數(shù)據(jù)，通過AV信號傳輸?shù)絀DE存儲型網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器中，在網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器中進行本地存儲，通過經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)直接輸出到專用電廠網(wǎng)絡(luò)中。前端模擬攝像機的選擇范圍很大，可根據(jù)電廠的實際場景來配置不同的模擬攝像機，如下列表格所示：附表1.11#、2#主廠房區(qū)域序號安裝位置點數(shù)攝像探頭云臺防護罩解碼器備注變焦定焦電動固定多功能不銹鋼主廠房區(qū)域01電子設(shè)備間111102電纜夾層11111036KV配電間2222204汽機油箱1111105EH油箱1111106電動給水泵111107高、低壓加熱器（5.5m平臺）111108稱重給煤機1111109刮板給煤機1111110爐底輸渣機1111111爐底冷渣器1111112爐底油燃燒器1111113燃燒器平臺（爐前后各1）2222214爐頂集管聯(lián)箱11111單臺機組小計1610610688132臺機組小計3220122012161626公用區(qū)域01升壓站2222202空壓機房111103循環(huán)水泵房1111104煙囪排煙22222公用區(qū)域小計633334251#、2#主廠房及公用區(qū)域區(qū)域合計 3823152315201831附表1.2 保安區(qū)域序號安裝位置點數(shù)攝像探頭云臺防護罩解碼器備注變焦定焦電動固定多功能不銹鋼水處理區(qū)域01南主大門22222光纖傳輸02南大門22222203北大門2222204綜合辦公樓（留接口）光纖傳輸，留接口保安區(qū)域小計66666附表1.3水處理區(qū)域序號安裝位置點數(shù)攝像探頭云臺防護罩解碼器備注變焦定焦電動固定多功能不銹鋼水處理區(qū)域01化水離子交換器車間222202水區(qū)域控制室1111103廢水處理加藥間111104酸堿貯存區(qū)1111105綜合水泵房2222206補給水泵房22222光纖傳輸07燃油罐區(qū)1111108燃油泵房1111水處理區(qū)域小計116565297附表1.4 除灰渣區(qū)域序號安裝位置點數(shù)攝像探頭云臺防護罩解碼器備注變焦定焦電動固定多功能不銹鋼除灰渣區(qū)域01除灰渣控制室1X22222021號機組電除塵器底部除灰裝置1X22222032號機組電除塵器底部除灰裝置1X2222204除灰空壓機房2X2444405灰?guī)煅b卸區(qū)2X2444406石破碎區(qū)1X22222除灰渣區(qū)域小計8X2160160106162.3.2前端設(shè)備系統(tǒng)圖-音頻篇如上圖所示，在前端監(jiān)控點中如果需要增加音頻的采集，只需要增加拾音器設(shè)備以及揚聲器設(shè)備即可，拾音器直接接入存儲型網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的音頻輸入接口，揚聲器直接接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的音頻輸出接口。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器與監(jiān)控中心可實現(xiàn)雙向語音對講，同時，監(jiān)控中心還可以實現(xiàn)語音廣播功能，即對所有監(jiān)控點中的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器發(fā)送廣播語音。2.3.3前端設(shè)備系統(tǒng)圖-報警篇如上圖所示，在前端監(jiān)控點中如果需要將報警設(shè)備（以探頭為主），同時接入監(jiān)控中心進行監(jiān)控，只需要將各種報警探頭直接接入存儲型網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的報警輸入和報警輸出接口。2.3.4中間傳輸系統(tǒng)圖-交換篇如上圖所示，每個監(jiān)控中使用的存儲型網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（或者是多個監(jiān)控點共用一臺），直接通過接入網(wǎng)絡(luò)交換機，將所有音、視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換機傳輸?shù)奖O(jiān)控管理中心進行集中管理。網(wǎng)絡(luò)交換機在電廠工業(yè)監(jiān)控中使用非三層交換方式即可，為了保持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，在監(jiān)控中心中采用轉(zhuǎn)發(fā)方法進行音、視頻以及控制信號的處理，采用三層交換機的弊端是很多控制數(shù)據(jù)如果采用非TCP/IP協(xié)議族協(xié)議來傳輸時，可能會存在阻擋，同時，在電廠內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)并不存在像internet網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)攻擊和威脅。2.3.5監(jiān)控管理中心系統(tǒng)圖-值班監(jiān)控點全廠數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)4個主要值班監(jiān)控點對現(xiàn)場進行監(jiān)控，分別是機組單元控制室、門衛(wèi)室、水處理控制室、除灰渣控制室。如下表所示：監(jiān)視點名稱監(jiān) 視 范 圍操作控制設(shè)備顯示終端機組單元控制室1、2機組主廠房區(qū)域及公用區(qū)域1、2機組在值長操作臺上設(shè)置操作鍵盤、鼠標和顯示器DLP大屏，1臺主交換機門衛(wèi)室保安區(qū)域操作臺上設(shè)置操作鍵盤、鼠標和顯示器1臺21LCD、1臺子交換機水處理控制室水處理區(qū)域操作臺上設(shè)置操作鍵盤、鼠標和顯示器1臺21LCD、1臺子交換機除灰渣控制室除灰渣區(qū)域操作臺上設(shè)置操作鍵盤、鼠標和顯示器1臺21LCD、1臺子交換機如果在每一個單元控制室內(nèi)配置大屏幕顯示器只有一臺，可采用如下圖所示方式來進行配置：單元控制室中配置一臺獨立的監(jiān)控管理服務(wù)器，該服務(wù)器可同時在同一屏幕中顯示16畫面，超過16畫面的視頻將在下一頁進行顯示，服務(wù)器可直接進行翻頁顯示。同時，該監(jiān)控管理服務(wù)器配有一張雙VGA輸出的顯卡，其中一個VGA接口接入機組大屏幕顯示。在服務(wù)器中的所有視頻分割方式均完全一致的投到機組大屏幕顯示器上?？蓪︼@示畫面進行任意切換、縮放、漫游、開窗口顯示等，并可方便地通過DCS操作員站進行切換，每臺大屏幕顯示器應(yīng)可以任意劃分窗口分別同時顯示工藝過程畫面、控制系統(tǒng)信息，也能將所有大屏幕顯示功能合而為一，顯示一幅畫面等等功能。對于單元控制室中的監(jiān)控管理服務(wù)器的配置要求如下：CPUIntel Dual Core 2.0G 以上內(nèi)存（SDRAM）2G DDRII 主板請選擇正規(guī)廠家的PC主板，例如微星、技嘉、sotek，聯(lián)想、升技等硬盤請訪問/cn/calc.htm來計算得到所需要硬盤大小及數(shù)量顯卡獨立顯卡，nVidia Geforce系列顯卡（顯存大于256MB）顯示器Philip 17寸CRT或者LCD（任選）如果對于單元控制中心中配置多臺大屏幕顯示器時，采用網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器進行解碼輸出，如下圖所示：如上圖所示，單元控制中心的管理服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器同時接入網(wǎng)絡(luò)交換機，管理服務(wù)器可通過對每一臺網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器進行操作及控制來控制機組大顯示屏中顯示方式的控制。由于管理服務(wù)器中軟件的功能較強大，可通過軟件對機組大顯示屏進行操作，同時，也可以將網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器接入矩陣式控制鍵盤，通過控制鍵盤來控制機組大屏幕中視頻的切換等功能。如下圖：上圖中，控制鍵盤通過RS485串口與每一個網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器進行通訊，通過使用不同的地址碼可控制不同的網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器，從而對顯示屏進行不能方式的操作（切換、循環(huán)、分割等）。三、系統(tǒng)組成及各部分配置要求如前所述，根據(jù)電廠監(jiān)控的應(yīng)用特點及管理模式，電廠監(jiān)控集中監(jiān)控系統(tǒng)基本上分為遠程電廠集中監(jiān)控、電廠巡視調(diào)度和前端電廠系統(tǒng)。 其中，遠程電廠集中監(jiān)控和電廠巡視調(diào)度功能基本一致，主要包括監(jiān)控管理主機、顯示設(shè)備、錄像資料存儲設(shè)備以及電子網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件。前端電廠系統(tǒng)包括攝像機及配件、語音設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、報警設(shè)備（可選）等。 視頻、音頻、告警信息，由網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器壓縮編碼后，通過網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心，完成實時監(jiān)控，掌握電廠場景情況。監(jiān)控中心可實施對電廠監(jiān)控設(shè)備的管理、告警信息的查詢、圖像瀏覽和控制等功能。 考慮到電廠監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的特點，電廠監(jiān)控集中監(jiān)控系統(tǒng)具備良好的可擴展性。各功能部分采用模塊化結(jié)構(gòu)，非常易于擴容、組網(wǎng)方便、配置靈活，并具有良好的用戶接口。 在系統(tǒng)增加新的電廠監(jiān)控點時，只須將該電廠網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器接入網(wǎng)絡(luò)并在中心做簡單配置即可； 系統(tǒng)各項功能和運行狀態(tài)不受擴建影響； 系統(tǒng)具備多級組網(wǎng)能力以至組建全省乃至全國的電廠監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。四、系統(tǒng)的性能指標及主要參數(shù)視頻制式：NTSC或PAL格式 視頻壓縮方式：H.264圖像壓縮編碼 視頻解像度：標準352288像素，可自定義調(diào)整，最大704576像素 幀率：25幀/秒（PAL制式），30幀/秒（NTSC制式）,向下可調(diào) 音頻壓縮標準：ISO-MPEG Audio Layer-3 系統(tǒng)可用率 99% 視頻流占用帶寬平均： 250 kbps(分辨率352288，25幀) 系統(tǒng)平均無故障工作時間：MTBF 30000小時 硬件平均無故障工作時間：MTBF 100000小時 服務(wù)器平均無故障工作時間：MTBF 10000小時 系統(tǒng)平均維護時間：MTTR 0.5小時 監(jiān)控畫面顯示與實際事件發(fā)生時間差 0.5秒 事件報警到系統(tǒng)自動記錄相應(yīng)畫面時間差 0.8秒 各報警探頭報警到后臺信息顯示時間差 0.5秒五、系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢及特點51、功能集成，充分利用工廠專用網(wǎng)絡(luò)資源 常規(guī)的解決方案都是將上述的功能利用多個系統(tǒng)來實現(xiàn)，造價高且以后的擴充和升級不方便。本方案利用現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的先進性，將多個功能集成起來，不僅充分利用了工廠高速準確的優(yōu)點，同時也容易將各種服務(wù)需求集成于Intranet，體現(xiàn)了先進性和經(jīng)濟性。 52、高度智能化、自動化的監(jiān)控環(huán)境 充分利用現(xiàn)有軟、硬件設(shè)備，極大地改善了教學(xué)條件，同時節(jié)約了老師與學(xué)生的許多時間，使得教學(xué)工作達到數(shù)字化。 53、高度的開放性 由于工廠采用開放的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而本系統(tǒng)的各種應(yīng)用服務(wù)均基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)軟硬件平臺，系統(tǒng)的擴充僅需在前端增加億維網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器硬件設(shè)備或在監(jiān)控中心增加電腦設(shè)備而無須任何復(fù)雜的過程，做到真正高度的開放性。 54、經(jīng)濟性 利用工廠專用網(wǎng)絡(luò)，無須費時費力鋪設(shè)復(fù)雜的傳輸線路，其系統(tǒng)造價在同等設(shè)備配置與功能要求情況下，比常規(guī)系統(tǒng)模式節(jié)省30%左右投資。 55、維護的簡單化 常規(guī)的解決方案一般是利用多個系統(tǒng)、各種復(fù)雜設(shè)備集合解決，其維護也就需要不同的專業(yè)人員。本系統(tǒng)基于工廠專用網(wǎng)絡(luò)，利用計算機系統(tǒng)處理技術(shù)，由于系統(tǒng)強大的網(wǎng)絡(luò)功能，更可實行遠程操作維護，使得系統(tǒng)的維護簡單化,更是降低了后續(xù)的維護費用。 56 、優(yōu)秀的圖像品質(zhì) 采用先進的H.264編解碼技術(shù)，圖像清晰、自然。標準分辨率352288像素，最高達704576像素，并可自定義。圖像無閃爍，連續(xù)性好，標準圖像幀率25幀/秒（PAL 制式）、30幀/秒（NTSC制式）。特別適用于對考場進行細節(jié)觀測的應(yīng)用。 57、低帶寬占用 采用獨特的自適應(yīng)P幀及B幀壓縮技術(shù)，進一步加強了H.264壓縮算法的壓縮比，配合IP組播功能，大大降低了瀏覽圖像時占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。傳輸圖像在25幀/秒、分辨率352288像素時，平均占用帶寬僅為250kbps，使用戶在同樣的網(wǎng)絡(luò)條件下可傳輸?shù)囊曨l路數(shù)提高了數(shù)倍，無形中節(jié)約了用戶的網(wǎng)絡(luò)資源投入。 58、低延時性 H.264加強標準編碼技術(shù)，遠程視頻傳送延時不到一秒，極大改善了遠程實時監(jiān)控效果。 59、無限制位點遠程實時監(jiān)控錄像 采用獨特流技術(shù)，突破了傳統(tǒng)的數(shù)字監(jiān)控方式的局限性（注：傳統(tǒng)的數(shù)字監(jiān)控方式采用硬盤錄像機或工控機加視頻壓縮卡作為站端視頻處理單元，雖然比模擬監(jiān)控更勝一籌，但無法將多路壓縮后的視頻信號同時上傳到監(jiān)控中心。），可同時對無限制多個監(jiān)控位點圖像實施遠程實時監(jiān)控錄像。 510、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活 采用標準的組網(wǎng)方式，支持IP單播、組播功能，可以組成點對點的監(jiān)控系統(tǒng)，又可以組成一個中心對各站點的系統(tǒng)；在網(wǎng)絡(luò)上可以設(shè)置多個分控圖像工作站，滿足多個用戶的需要，也可以用WEB方式組成多級監(jiān)控系統(tǒng)。 511、可擴容性強 采用模塊化設(shè)計，能夠平滑實現(xiàn)端局擴容、中心擴容和分控臺擴容。無論單級擴容或多級擴容都可以充分利用前期資源，降低擴容投入成本。 512、易操作性 工廠監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件的操作平臺是Windows NT/2000中文版，控制界面為圖形方式，界面、菜單全為中文，用戶可以非常迅速地熟悉操作軟件的使用。 513、自主開發(fā) 系統(tǒng)的核心硬件設(shè)備和管理軟件均屬自主開發(fā)，能夠及時提供良好的售后服務(wù)，響應(yīng)用戶的特殊需求，針對用戶的要求進行功能方面的量身定做。 六、技術(shù)支持和服務(wù)及人員培訓(xùn)6.1技術(shù)支持和服務(wù)1、我公司將提供整個系統(tǒng)生命周期的技術(shù)支持和服務(wù)。我公司將提供兩種優(yōu)質(zhì)服務(wù): 遠程服務(wù)適用于非重大故障 A、工程熱線電話,解答一般疑難問題: B、電子郵件方式。我公司技術(shù)人員均有郵件信箱和專用電腦,主要員工配有便攜式電腦,同時也開設(shè)用戶專用信箱,可以保證及時解答用戶疑問,可24小時響應(yīng)。 現(xiàn)場服務(wù)適用于重大故障 遠程服務(wù)并不能解決所有的問題, 我公司的工程師將以最快的時間,趕到現(xiàn)場進行服務(wù),當遇到資源限制或特殊情況, 我公司將組織公司專家或原廠商及時處理。 2、在系統(tǒng)的建設(shè)階段將設(shè)有專人做現(xiàn)場支持。 3、在系統(tǒng)的維護階段,將提供24小時的服務(wù)。 4、我公司保證本系統(tǒng)的設(shè)備能完成鐵路網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控要求的功能,其技術(shù)性能達到規(guī)定的標準,且能與原有設(shè)備配合工作。 5、保修期內(nèi)所更換的有損零件須按要求退給我公司,費用由我公司承擔。我公司的保證責任不包括由于操作使用不