冶金行业矿山监控系统解决方案.docx
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冶金行业矿山监控系统解决方案
（冶金行业）矿山监控系统解决方案
矿山监控系统
解决方案
2011年04月
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主题
文档信息
版本：
1.0
内容：
矿山监控系统－解决方案
关键字：
参考文档：
提交时间：
2011-04-15
创建人：
第1章项目概述4
第2章系统设计依据5
第3章系统设计原则5
第4章矿山监控系统设计规划6
第5章远程多媒体会议子系统16
5.1会议子系统示意图17
5.2会议子系统各项功能17
5.3会议系统前端配置18
5.4特别提示：
18
第6章系统各部分器材性能及指标介绍20
6.1摄像机20
6.2镜头23
6.3云台23
6.4云台解码器24
6.5报警控制箱25
6.6温度传感器、数据控制器26
6.7网络硬盘录像机27
6.8DS-4004D音视频解码卡30
第1章项目概述
随着信息技术的发展以及运动图像压缩技术的发展，电视监控报警系统作为安全防范系统的核心，其内容和技术本质发生了非常明显的变化。
最主要的变化表现在如下两个方面：
一是数字化，即传统模拟式电视监控报警系统正在向数字化方向转变，核心技术视频图像的压缩方案，已经出现了数字式电视监控报警系统的雏形。
另一是网络化，电视监控图像不仅能通过电话线远距离传送，也能通过局域网和IP网络做广域化传输和实现实时控制功能，从而使得原来狭义的和局域性的电视监控报警系统可扩展为广义的和全球化的系统。
多媒体网络化的电视监控系统采用先进的计算机数字化技术、网络技术、多媒体技术、视音频压缩技术，集监控与报警于一体，充分实现了基于计算机局域网和广域通信网的远程实时视音频及控制信息的高度集成与全功能的组合。
使数据、图表、视音频等多种信息交互使用，使监控走向更加广阔的范围，不受地理条件的限制，变得更省时、省力、准确、客观。
为矿山建设视频监控系统，可以直观的了解到矿山现场各个地点的详细状况，跟踪生产进度，检查工人的工作状态。
更重要的一点，是可以检测矿山或矿井内部的安全状况，从而最大限度的确保工人的安全，以避免事故和损失，并可为事故后期提供可靠证据。
成都可益轨道技术有限公司专注于网络互联产品、数字化监控产品的研制和系统开发集成与管理，致力于铁路信息化建设。
以此为核心业务进行相关领域的研究和外围产品开发，提出并实现优秀的行业整体解决方案。
我们始终坚持把用户的利益放在第一位，“急用户所急、想用户所想”。
在全国拥有完善的销售网络和健全的服务体系，可以在第一时间内为您提供快捷周到的服务。
提供的产品和服务确保不让用户感到有任何的缺憾。
第2章系统设计依据
1.GB50198-94（民用闭路监视电视系统工程技术规范）。
2.GA/T75-94（安全防范工程程序和要求）
3.GA/T70-94（安全防范工程费用概预算编制办法）。
4.GA/T74-94GA（安全防范系统通用图形符号）
5.GB50054-95（低压配电设计规范）
6.中华人民共和国<<社会公共安全标准汇编1、2>>
7.中华人民共和国<<国家电气工程施工规范汇编>>
8.GA/T27-1992<<中华人民共和国公安部行业标准>>
9.GA/T75-1994<<安全防范工程程序与要求>>
10.QB/T50198-1994<<民用闭路电视监控系统工程技术规范>>
11.QB/T9813-2000<<微型计算机通用规范>>
12.QB15207-1994<<视频入侵报警其标准汇编>>
13.甲方的实际需求。
第3章系统设计原则
本套监控报警系统的设计须严格按照甲方的要求且遵守以下原则：
●先进性：
本监控系统采用国际上技术先进、性能优良、工作稳定的监控设备，使整个系统的应用在相当长的一段时间内保持领先的水平。
●可靠性：
系统的可靠性原则应贯穿于系统设计、设备选型、软硬件配置到系统施工的全过程。
只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。
●方便性：
监控系统的操作应具有灵活简便，人机界面友好，易于掌握的特点，操作人员能够方便物进行使用及维护，使整个系统的功能得以最大实现。
●扩展性：
系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩充。
为此，设备采用模块式结构，在需要时可随时补充。
增加视频及其它控制模块，使系统具备灵活的扩展性。
第4章矿山监控系统设计规划
A、系统整体组网结构
下面列出矿山监控的示意图：
根据以上需求，可考虑采用网络集中监控方式，对前端的视频设备集中管理。
B、矿山监控系统规划：
采矿企业监控点数量多并且分布地域比较广，RNSS系统采用集中管理机制，运用服务器\终端架构，对系统内所有设备和用户端进行集中管理、远程设置、远程升级、远程维护。
将整个系统的管理、维护工作集中到一台（RNSS）服务器。
对于网络中各项远程报警、视音频终端设备的维护，管理员不必到达设备现场，在远程就可监测设备运行状态，修改设备的各项参数，既提高了设备维护效率，又节省了人力与时间，也便于整个系统的管理，使整个监控系统的可靠性得到有力保障。
1、矿山监控系统网络拓扑图
2、（RNSS）系统结构
根据系统构造和系统元素的功能不同，大体分为五个部分：
〈一〉、（RNSS）网络监控管理服务器：
主要承担系统所有硬件设备配置信息和用户管理信息的数据存储及验证、任务调度、消息转发等功能。
〈二〉、应用软件：
用户端软件为用户提供便捷的各项信息消费功能，用户分为管理员用户和普通用户两种，管理员用户和普通用户的最大区别是能否对RNSS服务器进行管理。
〈三〉、报警&视音频服务器：
承担对前端设备采集的视频、音频、报警信息进行数字化处理、存储、转发等功能。
〈四〉、外围设备：
包括摄像机、拾音器、云台、云台解码器、报警传感器，报警控制箱等硬件设备，负责采集视频、声音、报警信息和执行各种控制指令。
〈五〉、传输网络：
提供监控以及其他系统增值业务的接入和承载平台。
3、（RNSS）系统各主要元素功能
（1）、RNSS服务器的主要功能
RNSS服务器端承担整个监控系统所有硬件设备配置信息及用户信息的管理、智能巡检、智能调度、数据转发等以下各项功能。
硬件设备的集中管理
硬件设备的管理是保障系统正常运行的基础，传统监控系统硬件设备主要集中在本地，便于维护，而大型分布式监控系统，硬件设备数量不仅多，而且地域分布广。
为了保障系统可靠性更高，稳定性更强，RNSS监控系统根据以上需求，采取了对硬件系统的集中管理。
由RNSS服务器对报警设备和音视频处理设备、各项硬件配置信息进行统一注册，分类管理。
1、音视频服务器的集中管理：
由服务器对所有音视频处理设备进行统一注册管理。
音视频服务器（DVR）注册信息包括：
IP通信地址、网卡MAC地址、音视频板卡的类型、通道数等；云台解码器作为一项重要设备也需进行分类注册，注册信息如：
云台解码器的类型、通讯端口地址、通道数等。
管理员可以对各项硬件设备配置信息进行编辑，记录设备运行状态值。
音视频处理设备的重新启动，不影响服务器端硬件配置信息的设置，硬件设备重新启动后即恢复到启动前硬件功能设置状态。
2、报警设备的集中管理：
由服务器端对系统所有报警设备进行统一注册和日志管理。
注册信息如：
报警控制箱的类型、通讯端口地址、报警输入通道数、报警输出通道数等；日志的管理：
报警日志按照时间、人员、操作（如：
布防、撤防、报警、消警、报警解除）分类建档。
用户的集中管理
针对大型多功能监控系统用户数量多的特点，为了给管理员提供便利的管理手段，RNSS服务器对系统所有用户进行统一管理，管理员在服务器端进行设置，就可完成对用户的管理，有效提高了管理效率，减少了管理上的薄弱环节，管理员并可按照部门—用户—管理权限的线索，便利地检索用户和察看用户的权限。
1、用户的注册与验证：
用户的注册包括用户部门、用户名、密码的分配。
并可根据特殊行业的需求，对用户再增加特殊注册项，如：
指定用户登陆监控系统专用电脑，可以增加相关电脑的IP地址和通讯口MAC地址，这样就可限制相关用户，使其只能用专用电脑访问系统。
用户每次登陆监控系统，由服务器端统一进行验证，用户只需输入用户名和密码，服务器会自动对用户的各项注册信息进行验证。
2、用户权限的管理：
用户权限的管理分为用户设备访问权限的分配和用户优先控制权限的分配。
设备访问权限的分配是根据用户的职能划分信息访问范围。
用户优先控制权限的分配是指对访问相同设备的不同用户可以制定不同的优先控制权，如云台的控制权限，服务器会自动进行智能调度。
3、建立用户日志：
服务器按照用户、时间、触发信息类别自动生成用户日志，完整地记录操作员登陆系统后的各项操作行为。
智能巡检功能
对于大型监控系统，系统的维护是保障系统可靠性的关键因素。
RNSS监控系统抛弃了传统被动型维护机制，建立了智能主动型维护机制。
维护人员可设定服务器端，定时自动向前端设备发送监测设备运行状态的回传命令，管理员可根据提示信息及时判断故障，为实现高效的系统维护提供了有力保障，这是监控系统发展的一个里程碑。
信息优先级调度
对于网络化监控系统，在网络传输满负荷情况下，为了保障重要信息的传输，管理服务器对重要事件（如：
报警事件）关联信息和普通事件关联信息进行调度，并且自动处理信息传输的优先级（报警信息—图像质量—图像大小--帧数—语音），从而在现实的网络传输质量约束下，首先保障重要信息的优先传输，尽可能地将现场的细节传输至接警点，以便于安防部门对现场做出及时准确的判断。
信息传输的调度是远程监控系统的首要问题，只有解决好该问题才能提高整个监控系统的有效性。
用户优先级调度
大型监控系统，信息共享用户数量多，RNSS管理服务器对用户的优先级别进行自动调度，使高优先级用户可以获得设备的优先控制权及信息接收权，为信息的主要管理者能够及时准确地掌握信息提供有力保障。
音视频数据转发
为了解决多功能、多用户型监控系统，当多个用户同时访问一台音视频服务器时，为避免网络带宽瓶颈及音视频服务器的承载能力不够，音视频数据会首先发送到RNSS服务器，再由服务器进行转发，这是解决多用户共享信息的有效办法，并且提高了整个监控系统的功能和稳定性。
控制命令的转发
分布式监控系统由于前端硬件设备分布地域广，为系统的维护带来很大的不便，这就要求实现远程维护功能。
RNSS具有强大的远程维护功能，由服务器进行统一管理，并转发操作命令，如：
远程控制硬件设备运行状态的刷新，远程控制相关应用程序的启动和关闭，远程开机、关机、重新启动、向用户端定向发送文字信息等远程控制命令。
该功能给分布式监控系统的高效维护，提供了便捷的手段。
软件自动升级功能
RNSS服务器为用户提供了便捷的软件安装和升级服务，服务器会自动监测用户是否安装所需软件，并提示用户下载或升级。
辅助存储功能
对于需要进行信息备份的行业，为防止重要数据被篡改或丢失，可指定服务器端进行数据备份，或指定其他专用存储设备备份。
电子地图管理功能
对于大型监控系统，信息量大，要实现直观的、方便的信息检索，必须强化电子地图功能。
RNSS服务器提供了完善的电子地图服务功能。
用户端将自动下载电子地图并保存，同时实现电子地图版本的自动升级。
服务器会对用户的电子地图版本进行验证，如非最新版本，用户端将自动下载并刷新现有版本。
文件操作日志
服务器对重要文件的创建和删除自动生成日志档案。
（2）、RNSS系统用户端软件功能
用户端软件根据网络监控系统用户的需求和特点，为用户实现便捷的信息访问、远程控制、远程设置、远程升级、远程维护等操作功能，根据用户职能的不同，赋予不同的软件功能。
1、用户的划分：
系统将用户按照职能划分为管理员用户和普通用户。
管理员用户还可根据系统的管理工作量细分为系统管理员和部门管理员。
部门管理员分担部分系统管理员的工作，但是不能跨部门。
管理员用户和普通用户最直接的区别就是对（RNSS）服务器的管理权。
管理员用户具有最大的设备控制权限和访问信息优先权。
2、管理员用户软件功能：
具有RNSS服务器管理权限，可以在本地以及远程登陆服务器，实现对硬件设备和用户的管理，如对报警&音视频服务器和用户的注册、注销、更改，察看各种日志；管理员用户软件为管理员提供了完善的远程控制功能，如：
控制前端报警&音视频服务器启动或关闭、开启或关闭某运行程序、察看或整理存储设备磁盘空间、管理用户信息、定向发送文字信息等功能，这些功能使管理员不必到达现场，提高了设备维护效率，强化了用户管理手段，节省了人力与时间。
3、普通用户软件功能：
普通用户端具有便捷的信息消费功能，能够在本地或远程察看或阅览音视频信息、报警信息及录像资料，并可以给系统内管理员发送请求消息。
单位领导也属普通用户，但拥有很高的优先级，系统调度时会优先响应他们的访问请求。
C、矿山监控系统功能：
RNSS”矿山监控系统采用服务器/浏览器结构，符合行业信息系统标准。
它可以与各种类型的以太网设备无缝连接。
采用B/S（Brower/Server）结构，标准的TCP/IP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在矿山系统现有网络中，系统具备网络带宽控制机制，可以在保证图像质量的前提下，不影响网络上的其它应用，最有效地利用带宽资源。
集视频、音频、报警、控制、温度监控于一体，系统功能强大。
采用嵌入式技术，稳定性可靠性高，绝对不会有死机现象，完全满足矿山无人值守的要求。
客户端为标准的IE浏览器，操作界面全部为中文可视化界面，局领导和值班人员使用非常方便。
视频服务器提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。
由于采取模块化结构，施工方便，无需传统监控系统中的视频矩阵、切换器、画面分割器、字符叠加器等设备，提高了系统整体的稳定性和可靠性。
系统采用模块化的软硬件结构，当矿山扩充时，只需要扩充矿山设备即可，监控中心无需增加任何硬件设备。
可以与常规工业电视监控中心设备结合，如：
接入视频矩阵、电视墙功能等。
提供客户功能、使用界面定制等二次开发服务。
各矿山图像监视、声音监听功能；在监控终端、控制台上能清晰、实时地监视任一路摄像机的画面，并对其云台和镜头进行控制，还能对现场进行监听；
灯光控制功能；
数字录像、检索、回放、备份功能；
摄像机位置预置、巡视功能；
报警联动功能：
在发生报警时，监控终端上的图像应能自动切换到相应的摄像机，有预置功能的摄像机还能自动转到预置点，同时自动启动数字录像；
温度监测功能：
系统可配备金属热感探测器等装置，超温检测和报警。
系统管理和记录功能。
包括优先等级和使用权限的设置，多重密码保护，用户操作的记录，控制权的分配协调；
系统能在一台监视器屏幕或电视墙上同时实时显示多路来自不同矿山的图像；多个监控终端能同时监控同一或不同的矿山图像；具备多画面自动轮巡功能；
分级式电子地图功能，操作界面更简洁明了。
第5章远程多媒体会议子系统
根据矿山的实际通信业务需求，可用rnss系统软件实现各个矿区的多媒体会议。
5.1会议子系统示意图
5.2会议子系统各项功能
在系统内由网络监控管理中心组织和管理下，系统内的任意一个会场可作为主会场，会议的组织方便灵活，在系统内可单独和同时组织召开多种形式的会议，如：
⏹全部会场参加的会议
⏹同时在系统内召开多个会议（如：
A、B、C、D会场单独召开会议）
会议过程中由会议主持人（矿长）统一负责会议进程，其他与会者无自由操作权限，具体包括两方面：
命令发言：
会议默认由主持人（矿长）发言，其他与会者发言与否由主持人（矿长）决定，与会者听到的声音由主持人（矿长）控制传输；
命令查看：
其他与会者看到的会议内容由主持人（矿长）控制传输，内容的切换、变更都由主持人进行操作后自动切换，不允与会者自行操作。
⏹其它功能特点：
1、在会议室启动音视频终端，主持召开或加入已存在的会议；
2、能够同时进行多个以营为单位视频会议，相互之间不相干扰；
3、在任意一个结点上（会议室）能召开全系统所属单位的实时、同时会议；
4、实现多单位发言的混音功能；
5、实现带混音的主会场画面单文件保存；
5.3会议系统前端配置
在会议室放置一台摄像机、大屏幕监视器和音响设备，在举行网络会议的时候，设置用户软件会议模式，接收来自主会场和各分会场的音视频信号，通过大屏幕监视器和音响系统显示出来，而自己的音视频信号通过网络视音频服务器传输到网络上去。
5.4特别提示：
1、会议终端的混音处理：
系统采用先进的混音技术，可同时传输多个会议成员的声音，模拟真实的会议声音环境。
同时，为提高声音质量，尽可能地消除杂音、回声现象，可选用以下一些技术手段：
（1）选用定向性较好的麦克风；
（2）使用回声消除器AEC（AcousticEchoChancellor）。
AEC是对扬声器信号与由它产生的多路径回声的相关性为基础，建立远端信号的语音模型，利用它对回声进行估计，并不断地修改滤波器的系数，使得估计值更加逼近真实的回声。
然后，将回声估计值从话筒的输入信号中减去，从而达到消除回声的目的，AEC还将话筒的输入与扬声器过去的值相比较，从而消除延长延迟的多次反射的声学回声。
根椐存储器存放的过去的扬声器的输出值的多少，AEC可以消除各种延迟的回声；
（3）使用背景噪音抑制功能ANS（AutomaticNoiseSuppression）
ANS可探测出背景固定频率的杂音并消除背景噪音，例如：
风扇、空调声自动滤除。
呈现出与会者清晰的声音。
2、时钟同步和声音/视频同步
我们设计了一种简单有效的方法解决时钟不同步和同一源的声音/图像不同步问题。
该方法使用了RTP提供的时标，可简单概括为：
静音抑制音频数据包的发送。
声音在接收端以接收方的音频时钟回放，音频时钟的不同步在静默期间被抵消。
音频/视频的同步是在每个音频突发的开始时刻，通过丢弃一些延迟的视频帧或者重用一些视频帧实现的。
此机制不需回放时钟与捕捉时钟的同步，它能达到预期性能是基于以下事实：
①突发平均持续时间相对静默持续时间较短；②捕捉端和回放端时钟的不同步较小。
这两点使音频/视频的同步在较短的突发持续期间内不可能漂移很多。
我们对不同源数据流之间的顺序关系没有采取任何控制。
随着RMP（可靠多点发送协议）等协议在群组通信中的使用，我们将对这种顺序进行控制。
3、会话的保密
接收方发起的多播使得发送方无法控制接收数据的用户，局域网的广播性质使得局域网上任何主机都有可能监听会话，因此有必要对会话数据加密。
可以用会话初始协议分发会话密钥，也可用RTP会话配置文件保存会话密钥（这种方法安全性低）。
为了防止已知明文攻击，每个消息中应加入一次性且不可预测的信息。
RTP报头的时标字段为我们提供了这个机制，而加密RTCP报文之前应在要加密的报文前添加一个随机数。
4、多路视频图象，随时切换任意参会者视频窗口
支持显示多路视频图像。
进行会议时，所有参加会议的会议成员都会显示在用户列表中。
用户可以点击用户列表中的会议成员来显示该会议成员的视频图像。
在整个会议过程中，您可以随意查看任何一个与会者的当前图象，无论他是否申请发言，是否是会议主讲人，都不影响您这一功能的使用。
第6章系统各部分器材性能及指标介绍
6.1摄像机
●彩色定焦摄像机（）
技术参数：
型号
SPC-3828
成像源：
1/3”SONYCCD图像传感器
电视制式：
PAL/NTSC
影像图素：
752（H）×582（V）（PAL）
分辨率：
480线
最低照度：
1LUX/F1.2
解像度：
0LUX（红外线）
信噪比：
大于48dB
白平衡：
自动跟踪白平衡
自动光圈：
DC/视频驱动
电子快门：
PAL:
秒
视频输出：
1VPP，75ohms，BNC
背光补偿：
自动跟踪
增益控制：
自动
工作温度：
-20℃-50℃
电源：
DC12V±10%
●一体化摄像机（）
技术参数：
型号
拾取装置
735（H）*582（V）像素,隔行传输CCD
扫描范围
4.8（H）*3.6（V）mm（相当于1/3”扫描范围）
扫描图
625行/50场/25帧
水平:
15.625KHz
垂直:
50Hz
扫描方式
2:
1隔行
同步
内同步,电源同步,外同步（VS/VBS）或VD2可选
视频输出
1.0V[p-p]PAL复合75ΩBNC端子
水平清晰度
480线（彩色），570线（黑/白）
信噪比
50Db（AGCOFFl加重ON）
最低照度
F1.4J时0.8lx（彩色）,F1.4时0.1lx（黑/白）
增益控制
AGCON或OFF可选择（SETUPMENU）
白平衡
ATW1，ATW2或AWC可选择（SETUPMENU）
动态范围
48Db
超级动态II
开可关可选（SETUPMENU）
ALC镜头
可选择直流或视频
电子照度控制
相当于快门速度在1/50秒到1/10,000秒之间连续变化
字符发生器
16个字符显示（字母,数字,符号）
镜头安装
C型
ALC镜头
直流可视频可选择
工作温度
-10℃~+50℃
工作湿度
小于90%
功耗
5.1W
4.5W
尺寸（宽*长*深）
mm
重量
克（不包括电源线）
克
●SR-200APL
技术参数
型号
SR200APL
成像源：
1/3”SONYCCD图像传感器
电视制式：
PAL/NTSC
影像图素：
752（H）×582（V）（PAL）
分辨率：
480线
最低照度：
0．1LUX/F1.2
信噪比：
大于48Db
白平衡：
自动跟踪白平衡
自动光圈：
DC/视频驱动
电子快门：
PAL:
秒
变倍大小：
22倍
背光补偿：
自动跟踪
增益控制：
自动
工作温度：
-20℃-50℃
电源：
DC12V±10%
6.2镜头
●（）
技术参数：
6mm1/3英寸f1.2手动光圈CS接口
精工SSG0812NB
技术参数：
8mm1/3英寸自动光圈直流驱动CS接口
6.3云台
●（）
技术参数
（）室外云台防护罩
电源
AC24V/AC220V
负载量
4kg
功耗
10W
球罩尺寸
7寸
水平速度
10º/秒
球罩重量
2．3kg
水平角度
0º-355º
上罩材料
铝合金
垂直角度
0º-90º
球罩材料
云台构件：
主要为工程ABS、聚甲醛、铝
球罩：
耐压不变形球罩
垂直速度
8º/秒
运动方式
自动、手动
工作环境温度
0℃-50℃
6.4云台解码器
●JN-A型室内/室外型云台解码器
JN-A型云台解码器是与数字硬盘录像监控系统配套使用的前端控制设备，适用于室外和室内的安装使用，。
它不仅具有普通解码器的全方位云台（水平、垂直、自动转动）、可变镜头（光圈、变焦、聚焦）以及除尘、雨刮、灯光的控制功能，还可以为摄象机提供12VDC、24VAC、220VAC多种电源；更为重要的是具有RS485正负极性自动识别功能（V6.0版），极大地方便了工程人员的设备接入，降低了布线劳动强度，减少了通讯故障率。
电源采用220V电压。
它可以为为24V或220VAC电压云台供电，通过改变接线端子输入电压--24VAC或220VAC--实现，这样避免了跳线方式由于疏忽而烧毁云台。
配有+12V摄像机电源输出端口和两个辅助开关输出—可定义为灯光、加热、通风等控制。
本解码器不可在潮湿、易燃易爆和有腐蚀性物质的环境下运输、贮存和使用；过低或者过高的温度对解
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