數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在海外礦山中的應(yīng)用

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在海外礦山中的應(yīng)用

0系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體思路視頻監(jiān)控系統(tǒng)在公共服務(wù)、交通管理、礦山生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。海外礦山公司通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況本文提出一套適用于海外礦山的高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),并對(duì)其中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。該結(jié)構(gòu)基于信息網(wǎng)絡(luò),前端和后端分界清晰,具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可控、易于擴(kuò)展和共享、便于維護(hù)和使用的特點(diǎn),可以為海外礦山構(gòu)建數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供參照。蒙育瓦銅礦項(xiàng)目位于緬甸石皆省境內(nèi),由L礦、K礦、S礦、S南礦四個(gè)礦段、兩個(gè)大型礦山項(xiàng)目組成1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)通過對(duì)海外礦業(yè)企業(yè)實(shí)際環(huán)境和視頻監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)的分析,基于閉路電視或基于PC機(jī)多媒體主控臺(tái)蒙育瓦銅礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端采集攝像機(jī)、信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)、綜合管理軟件、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器和存儲(chǔ)、信息展示和共享中心等組成,基于海外礦山局域網(wǎng)絡(luò)、廣域網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)等融合網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)視頻信息的組織、傳輸和共享,并從網(wǎng)絡(luò)層面實(shí)現(xiàn)有效安全訪問控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示,其中:主機(jī)房作為后端支撐,為綜合管理軟件、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器和存儲(chǔ)提供環(huán)境保障;依托局域網(wǎng),視頻采集點(diǎn)可延伸至采集區(qū)域,并與后端連通實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理;監(jiān)控中心、分廠調(diào)度室、普通用戶、異地和移動(dòng)用戶等通過融合網(wǎng)絡(luò)分別從后端獲得所需視頻信息。2關(guān)鍵技術(shù)分析2.1ip/ip協(xié)議采用高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)進(jìn)行前端視頻信息采集,編碼后通過基于TCP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)。具體設(shè)計(jì)采集點(diǎn)位時(shí),綜合考慮監(jiān)控位置、應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)、攝像機(jī)種類、視頻參數(shù)、安裝方式、線路走向、防雷和供電等2.2信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)2.2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為了保證局域網(wǎng)的可維護(hù)性和安全性,特別是為了滿足數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在高帶寬條件下的性能要求2.2.2高速列車帶寬占用除考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)外,為保證視頻信號(hào)流暢,還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型。因局域網(wǎng)除運(yùn)行智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)外還有其他數(shù)據(jù)處理要求,所以要進(jìn)行輕載設(shè)計(jì),即:攝像機(jī)帶寬上限控制在鏈路總帶寬50%以內(nèi)。單個(gè)高清攝像頭傳輸帶寬占用范圍為2~4Mb/s,單個(gè)用戶讀取一路高清視頻信號(hào)消耗帶寬為2Mb/s,則:攝像機(jī)對(duì)終端區(qū)接入帶寬的占用攝像機(jī)對(duì)終端區(qū)匯聚帶寬的占用系統(tǒng)對(duì)后端服務(wù)接入帶寬的占用上述式中:m假設(shè)某采集區(qū)攝像機(jī)為50個(gè),接入總帶寬則為200~400Mb/s,則終端區(qū)應(yīng)選擇上行1000Mb/s、下行100/1000Mb/s的接入交換機(jī)。假設(shè)礦區(qū)共有攝像機(jī)500個(gè),則終端區(qū)匯聚帶寬為2000~4000Mb/s,終端區(qū)應(yīng)選擇上行10000Mb/s,下行1000Mb/s/10000Mb/s的匯聚交換機(jī)?；谝陨霞僭O(shè),服務(wù)區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入交換機(jī)需要并發(fā)寫入帶寬1000~2000Mb/s,共享帶寬1000Mb/s,則服務(wù)區(qū)應(yīng)選擇單口上、下行至少1000Mb/s的接入交換機(jī)。核心交換機(jī)、服務(wù)區(qū)匯聚交換機(jī)性能需高于終端區(qū)匯聚交換。所有交換機(jī)背板帶寬和包轉(zhuǎn)發(fā)率需要與交換機(jī)端口帶寬和端口數(shù)匹配2.3熱備盤容量計(jì)算為便于數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和共享,保證錄像時(shí)間一致,選擇CVR視頻中心存儲(chǔ)作為數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)設(shè)備。視頻中心存儲(chǔ)(CVR)容量式中:m為720P攝像機(jī)個(gè)數(shù),p為單路720P攝像機(jī)存儲(chǔ)1天信息消耗的容量;n為1080P攝像機(jī)個(gè)數(shù);q為單路1080P攝像機(jī)存儲(chǔ)1天信息消耗的容量;z為設(shè)置獨(dú)立冗余磁盤陣列(RAID)消耗的存儲(chǔ)容量;r為單盤容量;w為熱備盤數(shù)量。依據(jù)以上計(jì)算,假設(shè)礦區(qū)共有1080P攝像機(jī)500個(gè),存儲(chǔ)周期為30天,CVR采用RAID5進(jìn)行保護(hù),則需存儲(chǔ)容量618TB,如果使用單盤容量4TB的企業(yè)級(jí)硬盤,設(shè)置3塊全局熱備盤,共需磁盤158塊。同時(shí),選型要綜合考慮穩(wěn)定性、兼容性、性能、功能等因素,表3給出蒙育瓦銅礦CVR視頻中心存儲(chǔ)選型要求。2.4信息展示系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可支持多種展示和共享方式。下面提供三種常見方式:(1)集中展示中心。在公司級(jí)調(diào)度中心部署網(wǎng)絡(luò)高清視頻矩陣和幕墻,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部位生產(chǎn)和安防視頻監(jiān)控信息接入、控制和展示,集成展示關(guān)鍵自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行情況、制造執(zhí)行系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行情況,通過地理信息系統(tǒng)展示礦區(qū)總體情況。(2)分級(jí)展示中心。在各廠部分級(jí)調(diào)度中心,根據(jù)實(shí)際情況部署高清解碼矩陣、幕墻或展示屏,實(shí)現(xiàn)子區(qū)域視頻監(jiān)控信息接入、控制和展示,集成子區(qū)域關(guān)鍵自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行情況、制造執(zhí)行系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行情況。(3)視頻信息共享。通過網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性,實(shí)時(shí)監(jiān)控信息和錄像信息可通過衛(wèi)星專線、光纖數(shù)據(jù)專線以及基于互聯(lián)網(wǎng)的VPN等,實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)和智能終端的共享?？紤]到衛(wèi)星專線易受自然環(huán)境和無(wú)線信號(hào)干擾,主要基于有線鏈路VPN和光纖數(shù)據(jù)專線實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)共享,衛(wèi)星專線作為應(yīng)急補(bǔ)充使用。3視頻監(jiān)控和指揮服務(wù)該數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已于2017年在蒙育瓦銅礦得到實(shí)際應(yīng)用并逐步推廣,實(shí)現(xiàn)如下效果:(1)監(jiān)控點(diǎn)位和系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃合理,實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜生產(chǎn)區(qū)域的監(jiān)控,減少人員巡視盲點(diǎn);實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)和周邊防火防盜監(jiān)測(cè),降低事故發(fā)生概率,安防形勢(shì)得到控制,應(yīng)急響應(yīng)針對(duì)性得到提高;(2)與礦山地理信息系統(tǒng)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行、數(shù)據(jù)報(bào)表和各類信息系統(tǒng)集中直觀展示,智能終端可隨時(shí)獲取視頻監(jiān)控信號(hào),生產(chǎn)調(diào)度可獲取直接依據(jù),調(diào)度指揮科學(xué)性得到進(jìn)一步提高;(3)局域網(wǎng)運(yùn)行速度得到保障,避免因視頻監(jiān)控信號(hào)高帶寬特性,對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成大的壓力;監(jiān)控點(diǎn)位可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)延伸,實(shí)現(xiàn)快速部署、有效作用,擴(kuò)展性增強(qiáng),且當(dāng)?shù)厝藛T即可進(jìn)行技術(shù)維護(hù)和管理;(4)生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、仰光辦公室、北京總部,以及在外出差人員等通過多種手段共享視頻信號(hào),服務(wù)遠(yuǎn)程監(jiān)控、指揮和技術(shù)會(huì)診。目前,從中國(guó)訪問蒙育瓦銅礦視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)性來(lái)看,VPN延時(shí)在400ms左右,與光纖數(shù)據(jù)專線的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)基本接近,衛(wèi)星專線延時(shí)在800~1000ms左右。4生產(chǎn)調(diào)