煤矿视频监控大屏幕系统方案.docx
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煤矿视频监控大屏幕系统方案
2.2工业电视及工业视频监控系统
2.2.1概述
能源是国民经济的基础，我国一次性能源70%以上来自于煤炭，95%以上的煤炭产量来自于井下开采矿井，井下开采矿井平均深度500米左右，由于煤矿井下采掘工作面地质条件复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响煤矿生产和人身安全。
而煤矿井上和井下光纤数字工业监控系统的建设，是为安全生产、调度指挥和科学决策提供了直观及可靠的手段。
数字工业监控系统的信号传输有两种方式：
普通网线传输和光纤传输。
由于井下条件限制，图像数据信息在利用普通网线传输时，在传输距离上、抗电磁干扰及可靠性方面都存在许多不足。
特别是在远距离传输视频信号时，由于频带宽，电磁干扰严重，使用普通的电缆不可能无畸变地远距离传输，影响视频信号质量，造成图像模糊不清。
不符合数字工业监控系统的要求而不予采纳。
因此，煤矿井下数字工业监控系统是以矿用阻燃光缆为传输平台进行信息传输的，它具有信息容量大、无电磁干扰、频带宽、本质安全、重量轻、耐水火、抗拉强度高、无中继远距离传输等优点，特别适合于环境恶劣的煤矿井下条件。
实践证明，用光缆传输图像，不管是从图像质量、抗干扰能力、传输距离和性能价格比方面都比用电缆传输具有明显的优越性。
2.2.2系统设计原则
数字工业监控系统设计过程中始终遵循可靠性、先进性、稳定性、实用性的原则，满足现代化矿井生产调度、语音广播等需要，最终为安全生产、调度指挥、科学管理提供可靠的工具。
具体为以下几个方面：
1）充分考虑煤矿企业的各种具体要求和实际情况；
2）采用当今世界最先进的数字光纤传输、全数字化计算机压缩监控系统，能够减少安全漏洞及消除因工作人员的失误而引起的纠纷，为突发事件提供证据；
3）系统具有高度的可靠性和工作的连续性，最大限度地减少各方面的维护工作量；
4）数字工业监控系统系统具有可扩展性及兼容性强，使用方便；该系统能有效地与瓦斯监控系统、人员定位系统、电网监控系统等在同一平台有机运行；
5）充分考虑日常可能发生的各种突发事件，灵活性强；
2.2.3系统设计依据
1、XXX矿相关设计图纸；
2、《煤矿安全规程》
3、《煤矿设计规范》
4、《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》GB3836.4-83
5、《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB3836.1-83
6、《矿用一般型电气设备》GB12173-90
7、《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209-90
8、《煤炭工业矿井设计》GB50215-94
9、《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87
10、《工业企业通讯设计规范》GBJ42-8
11、《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ23-82
12、《系统接地的形式及安全技术要求》14050-93
13、《通讯工程电源系统防雷电技术规定》YD5078-98
14、《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》IEEE电气及电子工程学会
15、《场所风险等级和安全防护级别的规定》GA28-92，1992-01-01
16、《安全防范工程的设计、安装与开通程序》ONC/TB201
17、其他国际、国家、地区、行业相关现行标准。
2.2.4系统设计思想
依照煤矿企业对数字工业监控系统的基本要求，本着以架构合理、安全可靠、产品主流、维护量低为出发点，向煤矿企业提供一套先进的解决方案。
并遵循以下几个方面：
●架构合理：
采用先进的技术合理架构系统，使整个系统安全平稳的运行，并具备未来良好的扩展条件。
●先进性：
整个系统保持一定的先进性，采用的设备和技术能适应将来的科技发展；
●稳定性：
稳定运行的传输系统，才能确保工业电视系统平稳运行，是工业视频监控系统高可靠性的保证和基础，同时也可有效地减少使用人员和系统维护人员的工作量。
●实用性：
系统性能价格比高，易维护、易使用、运行费用低；
●安全性：
系统必须是安全的系统，确保整个煤矿企业的监控系统可靠运行。
●可扩展性：
系统采用结构化设计，能够适应不断增加的扩展需求，保证当用户有更多的要求时，引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能。
●兼容性：
整个系统能运行在不同的操作平台和语言环境，并能与不同厂商的产品兼容；
●灵活性：
系统构成方式简单，功能配置灵活，充分利用现有的计算机资源，能满足不同业务部门的需要；
●实时性：
系统图像、数据实时传输；
●可靠性：
系统安全可靠性高，有足够的抗干扰能力。
2.2.5工业监控系统介绍
随着科学技术的飞速发展，特别是计算机和通信手段的不断发展进步，高科技手段已深入了各个领域，传统的模拟监控系统已经不能满足远距离、高质画面、灵活应用和海量视频数据的传输。
数字化视频监控的发展解决了上述不足，因此数字化工业视频监控是煤矿企业的首选和发展方向。
北京华夏矿安有限公司为煤矿企业设计的工业电视系统选择了数字式化工业监控系统。
在工业监控系统中采用光纤作为传输媒介，全数字信号进行传输，可以通过监控网络实现图像切换和遥控，将控制信号和视频信号作为一体传输。
网络中任意一台授权的多媒体工作站，能选看所授权摄像机的信号，能控制任意一台摄像机的云台、镜头及雨刷的动作。
同时在调度中心建立的液晶大屏幕系统既能显示地面监控场地的安全生产信息，又能观看井下工业作业状况，达到一机多用的目的。
数字化工业视频监控系统是采用当今最先进的数字压缩方式——MPG4&H.264，平均每路占用带宽仅2M，充分利用当前发达的TCP/IP网络技术实现远程的图像监控。
数字视频与传统模拟视频技术比较与优势
1）传输比较
有线模拟视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离过远时，信号容易产生衰耗、畸变、群延时，并且易受干扰，使图像质量下降；其次，有线模拟视频监控无法联网，只能以点对点的方式监视现场，使得布线工程量极大；控制方式采用总线式，不够灵活，如果线路上有故障，会导致控制失效。
数字视频传输具有区域性，将工业监控的所有信号都接入工业环网（控制信号和视频信号）中，节省传输链路，降低费用，优势比较明显：
首先，数字化视频可以在工业环网（局域网或广域网）上传输图像数据，基本上不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性；其次，数字视频监控可利用计算机网络联网，网络带宽可复用，无须重复布线；再次，经过压缩的视频数据可直接存储在磁盘阵列中或保存在光盘中，无需进行编码处理；并且采用以太网传输控制命令，具有灵活快捷，如果部分线路故障，不会对其它设备产生干扰影响。
对于煤矿企业视频监控来讲，视频摄像点分布广、距离远，采用传统的模拟视频传输造成大量传输线路的浪费，扩容极其不方便，控制传输也不灵敏。
选用数字视频监控系统适应现今的数字化煤矿发展的需要，可以完全解决采用模拟传输所引发的一系列问题。
2）调度室设备布局比较
大型工业视频监控系统采用模拟方式传输到调度室，需要很多的设备，如光纤配线架、视频光端机、视频分配器、矩阵切换器、DVR硬盘录像机等，布线复杂，故障点繁多且查线困难、抗干扰性差。
数字工业视频监控系统与模拟式相比，具有优化系统设备、减少布线工程量、大大降低设备维护成本、减少信道资源占用，同时数据传输流畅、图像质量好、抗干扰能力强。
3）图像切换功能的比较
在大型工业视频监控系统中，摄像机的数量一般都很多，在模拟工业电视系统中往往需要很大的视频矩阵进行图像切换，设计过程中一般按照现有摄像机数量考虑，富余量考虑不可能很大，当系统扩容到一定程度时就需要更换视频矩阵，造成不必要的浪费，在实际使用中往往需要大型矩阵切换设备与控制系统一起组成图像输入—输出的各种切换显示关系，投入资金很大。
采用数字化系统后，数字化显示设备、数字视频矩阵的发展促进了数字化视频技术的推广，数字视频矩阵所能提供的切换能力只和输出有关，和输入无关，为系统扩容带来前所未有的便利。
数字矩阵兼容性强，对于多种前端控制协议可以同时使用，同样视频解码也可以有多种厂家配备，兼容性可以从软件上解决，完全摆脱了硬件兼容所带来的各种各样的问题。
4）结构灵活性比较
数字化工业视频监控系统的结构更为灵活，扩展性更强。
模拟系统需要扩展，无论是现场监视设备的增加还是控制用户的增加都必须与原有系统中的矩阵设备、视频分配器、DVR和光端机等终端设备发生联系，当终端设备的容量达到一定数量时，系统扩展就相当困难了，除非将彻底更换容量更大的系统设备或是重新建立一个新的站点，投资相对较高。
而数字监控系统只需要在网络上增加相应的前端设备即可实现扩展，不仅方便而且经济。
这是模拟监控系统无法企及的优势。
5）操作界面的比较
模拟控制系统的操作界面一般是专用控制键盘，以各种功能键、热键或其组合来完成常规的操作和编程。
数字化工业监控系统是建立在计算机技术之上的，因此其操作界面更为友好、直观，操作更为简洁、便利，对使用者的专业素质要求大大降低。
在计算机不断普及的今天，数字化产品对用户的使用来说更易接受。
6）图像记录的比较
数字化视频技术最初的发展就是应用在图像记录上，当前已经达到普及的程度，数字视频记录也在防伪、防篡改等方面有了很大的提高，因此当前的监控系统中模拟录像设备已经被各种数字硬盘录像设备所取代。
与模拟视频录像机相比，数字视频记录具有清晰度高、索引方便、磨损小、容量大等优点，在以前的佐证和可修改等方面的缺陷也正在逐步地得到克服。
7）网络发布功能比较
传统模拟工业电视没有网络发布，现在的模拟视频系统的网络发布只是装一个DVR设备，DVR设备是将模拟视频转化成数字视频在网络上传输，DVR通常是一般的工控机，作为视频服务器时，它承受着视频解压、存储、回放和网络发布多种任务，工作繁重，访问的数量有限，经常受到系统的限制。
一般的DVR安装一般的专业版操作系统，本质是存储所用，网络访问只是辅助功能。
数字化工业视频监控系统，是以视频网络服务器和视频综合管理平台为核心的数字化网络视频监控系统，所有的前端设备都是IP摄像机或通过视频编码器转换成视频压缩信号的模拟摄像机，各个IP摄像机或视频网络服务器都有独立的IP地址，将数字化的视频压缩信号直接连接到LAN/WAN中作为整个网络的视频共享资源。
其以综合管理平台作为主服务器，通常采用Windows2008server操作系统，安装有监控系统服务器端的软件，包括数据库等系统。
服务器将所有前端网络视频服务器及前端监控设备管理起来，并维护同它们的网络连接；同时，对所有网络中的用户实现授权管理，所有用户可通过网络上任意一台计算机登录到系统服务器，根据不同权限对图像进行监视、查询、录像回放等。
服务器软件安装完成后，系统自动配置录像资料的存储路径，根据需要我们使用服务器端的管理软件修改配置。
在监控中心可设置一台电脑作为客户端，同时作为系统管理员用户，对系统中的设备和用户进行管理，包括录像数据维护和管理。
在数字化工业视频监控系统中视频综合管理系统采用流媒体发布形式，采用一台服务器和网络连接，来进行WEB发布、安全流量管理、用户管理、日志记录等；代理转发服务器，是主要针对客户访问量增大时将采用视频转发技术，将视频图像分给每个访问终端，实现网络访问负载均衡。
数据存储服务器将每路视频进行实时存储。
流媒体发布完全满足煤矿内部乃至外部访问需要，可实现全数字工业视频监控系统。
2.2.6工业视频监控系统结构
煤矿企业的井上和井下数字工业视频监控系统是利用光纤作为传输介质，将井下、井上的主要生产环节、重要设备及关键场合的实时图像通过网络或信息化平台传送到矿调度指挥中心和矿领导办公室。
使调度指挥人员和矿领导能够直观、快捷地了解生产一线情况，掌握井上下重要设备的实时工况，提高科学调度指挥和管理的现代化水平。
煤矿企业的井上和井下数字工业视频监控系统主要由地面部分、井下部分、调度室主控部分及数字视频部分组成。
系统结构如图2.2.6-1所示：
图2.2.6-1
2.2.7煤矿数字化工业视频监控系方案统简介
2.2.7.1系统基本功能说明
分布式系统架构：
系统采用分布式架构进行设计开发，软件之间使用进程级多实体开发模型，从源头上进行软件业务分离，真正提高软件的稳定性。
集中存储功能：
支持海量数据集中存储功能，采用预分配技术并支持断点续传，可自定义存储策略，支持定时录像、外部报警录像、动态检测录像等多种录像存储方案，支
持IP存储，结合IP摄像头可以灵活组建各种网络视频集中存储方案。
专业文件系统：
为实时监控系统专门设计了文件系统，采用预分配技术和写缓冲技术，支持多磁盘阵列，确保系统长时间运行稳定、高效。
组织机构管理、用户及权限管理：
系统支持N级组织机构管理，及用户管理和权限设置管理。
设备智能搜索功能：
系统具有智能搜索设备IP地址及相关信息，减少用户增加设备的操作，提高了系统的易用性。
支持报警方案定制和报警布设防功能：
支持报警布设防功能，并在监控和报警模块实现按方案联动且支持跨设备联动。
采用数据接口技术：
系统所有数据交互采用数据接口技术，可灵活支持各种大中小型数据库，如SQL、MYSQL及XML数据等。
支持EXCEL表格编辑增加平台设备：
平台支持用户采用Excel表格软件进行设备的增加和编辑，方便用户进行大批量设备的维护，提高了系统的易用性和极大的减少了用户维护的工作量。
智能视频传输协议：
使用智能视频传输协议，最大限度地利用网络带宽，特别对于前端网点网络带宽有限的情况下，系统在保证图像质量的基础上，在很低的网络带宽下，也能保证系统正常运行。
可扩展的分布式网络结构：
支持多个服务器协调运行，智能负载均衡，在保证整体性的同时，可灵活增添服务器，有效提升系统处理能力。
完善的视频监控功能：
在支持实时监视的同时，系统支持报警录像、自动监测录像和录像回放等，能精确控制各个通道的录像情况。
数字矩阵功能：
结合视频解码器和网络键盘可实现数字矩阵功能，可将视频解码输出至电视墙或大屏幕，在其上进行灵活切换。
动态调节解码缓冲（HD功能）：
实时监视时可灵活调节视频图像流畅性或实时性优先，流畅性讲求视频图像的流畅，实时性强调视频图像的实时，可满足不同用户的需求。
视频会议功能：
支持视频会议功能，可以支持多方视频会议，视频会议也是本系统一个重要的特色功能。
即时交流和文件传输功能：
平台支持即时交流和文件传输功能，方便用户的沟通和交流。
采用货架技术，模块化开发，可灵活组装应用方案：
平台系统采用货架技术，分层及模块化开发，具有丰富的中件间服务，可以方便的进行各种应用方案的灵活组装。
集中式管理：
整个系统的数据集中管理，数据转发功能提供了完美的多用户实时监视方案。
远程用户可以通过网络随时随地进行实时监视或录像回放。
良好的易操作性：
在权限控制下，用户可以通过系统客户端对每个监控点方便地进行控制和设置，系统还集成了电子地图功能。
集成度高：
系统集成了其它相关信息，如报警信息、语音信息等。
可靠性高：
系统设计了专门的容错措施，确保数据完整，系统运行可靠。
扩展性好：
系统面向服务设计，有良好的可扩展性和适应性，可以最大限度的保护用户投资。
支持B/S模式：
系统除可使用C/S模式外，还支持B/S模式。
支持网管及负载均衡：
具备网络管理模块，以及各服务器间负载自动调整均衡。
支持多设备网络批量升级
支持定制监控方案及监控节点模糊搜索功能
支持电子地图功能
2.2.7.2工业视频监控系统技术特点
1）所选用的光纤摄像机通过光缆接入工业环网交换机，从而节约了大量的成本。
2）建立适合于煤矿安全生产的光纤数字图像、数据传输信道，解决了电缆传输所带来的电磁干扰严重、误码率高等问题。
3）频带宽、本质安全、无中继传输可达40Km。
4）光缆在井下重量轻、损耗低、耐水火、抗拉强度好，特别适合煤矿比较复杂的地质环境条件。
5）井下设备有防爆产品合格证和MA安全标志证书。
6）光纤传输井下视频信号，图像清晰效果好。
7）光纤传输数据速率高，不受电磁干扰。
8）实现了工业电视系统的网络传输，达到了图像资源共享。
9）接口兼容、界面友好、易于使用。
10）切换控制灵活，操作方便可靠
2.2.8工业视频监控设备选型
2.2.8.1井下工业视频监控主要设备
KBA-127B工业防爆数字摄像机
产品特性：
1）防爆型式：
隔爆型。
2）防爆标志：
EXD
3）额定电压：
输入交流127V。
4）工作电流：
《5.0A
5）图像质量：
（1）水平清晰度：
570TVL。
（2）灰度鉴别等级：
7级。
（3）LED灯照射距离25米。
6）输出方式：
（1）光纤输出口数量：
1个。
（2）光纤输出方式：
FC、传输距离《20KM。
（3）光纤输出波长：
1310NM，单模。
（4）发射光功率：
-10~-1DBM
隔爆摄像机摄像技术参数：
表2.2.8-1
表：
2.2.8-1
CCD尺寸
1/3〃
有效像素
440K
同步系统
内同步
扫描系统
2:
1
视频输出
1Vpp-75Ω
水平解晰度
570Lines
最低照度
0.0005LuxF1.4（AGCHigh）
自动增益控制
High:
5~50dBLow:
5~32dB
信噪比
46dB
灰度特性
γ≈0.45
背光补偿
ON/OFF
自动电子快门
固定电子快门OFF（1/50）防闪烁F.L（1/120）
自动电子快门EI（1/50~1/100,000）
自动光圈控制
VIDEO/DC
接口方式
CS
工作电压
DC+12V±10%
工作电流
160mA
储存温度
-30℃~+70℃
工作温度
-10℃~+40℃
2.2.8.2地面工业视频监控设备
高清
2.2.8.2井上工业视频监控主要设备
红外智能高速网络球型摄像机
产品参数：
表2.2.8-2
参数
摄像机
图像传感器
1/3英寸SONYProgressiveScanCCD
有效像素约
约130万像素（1296*966）
水平解析度
＞1000TVL
视频帧率
12.5fps@1280*960
25fps@1280*720
最低照度
0.01Lux/F1.6
增益控制
自动/手动
信噪比
大于50dB
白平衡
自动/自动跟踪白平衡（ATW）/室内/室外/手动
数字变倍
--
背光补偿
开/关
电子快门
1/25-1/10,000秒
隐私保护
--
日夜模式
滤光片彩转黑
镜头
焦距
4.5～81mm
光学变倍
18倍
光圈值
F1.6～F2.7
视场角
57.58°～3.12°
功能
红外灯控制
自动/近灯/远灯/关闭
红外灯距离
≥100米
旋转范围
水平：
0°～360°连续旋转垂直：
-2°～90°自动翻转180°后连续监视
旋转速度
键控:
水平0.1°～240°/秒;垂直0.1°～180°/秒预置点：
水平300°/秒;垂直200°/秒
预置点
256个（0-255）
自动模式
支持8条自动巡航、5条自动巡迹、5条自动线扫
云台功能
支持空闲动作，支持三维定位，支持人性化的焦距/速度自动匹配功能
视频压缩
H.264/MPEG4
图像分辨率
960P/720P/D1/HD1/BCIF/CIF/QCIF/VGA/QQVGA
音频压缩
G.711/AMR
语音对讲
支持
网络协议
TCP/IP,HTTP,DDNS,DHCP,NTP,PPPoE,FTP,SMTP
多码流
支持
SD卡
支持
用户管理
最大支持10个用户,多级用户权限管理
故障检测
网络断开检测,IP冲突检测,编码器状态检测,存储卡状态检测,存储空间检测
输入输出
网络接口
1路10/100BaseT以太网，RJ45接口或1路10/100BaseT以太网，FC光纤接口
模拟视频输出
1.0Vpp/75Ω,NTSC或PAL,BNC接口
报警
7路输入/2路输出（报警联动），报警时可联动预置点/自动巡航/自动巡迹/自动线扫/开关量输出
一般规范
电源
AC24V/1.5A（±10%）（含红外控制电路）
功耗
12W/30W（红外灯开启）
工作环境
温度-30~60℃；湿度＜90%
防护等级
IP66，GB/T17626.53级
产品尺寸
Φ230（mm）×350（mm）
重量
5kg
红外半球型网络摄像机
产品参数：
表2.2.8-3
产品参数
图像传感器
1/3英寸SONYSuperHADCCD
视频制式
PAL/NTSC
像素数
PAL:
795（H）×596（V）NTSC:
811（H）×508（V）
分辨率
Color540TVLB/W600TVL
日夜功能
支持
镜头特性
定焦镜头：
6mm/F1.2，可视角度：
42°
镜头接口
M12,镜头可换
镜头是否可选
标配6mm镜头（3.6mm/8mm/12mm可选）
照度
0.1Lux/F1.2（彩色模式）,0.01Lux（黑白模式）,0Lux（红外灯开启））
红外距离
10-20米
信噪比
大于50dB
增益控制
自动
白平衡
自动
电子快门
自动/手动，1/50~1/100000
视频压缩标准
H.264/MPEG4/JPEG
视频分辨率
D1/HD1/VGA/CIF/QVGA/QCIF
视频帧率
PAL:
25帧/秒，NTSC：
30帧/秒，帧率可调
视频码率
32k~2Mbps码率可调，也可自定义
视频接口
1路复合模拟视频输出，BNC（1.0VP-P，75Ω）
音频压缩标准
G.711/G.726/AMR
音频码率
64kbps/32kbps/10.2kbps
音频输入
1路，3.5mmJACK接口
音频输出
1路，3.5mmJACK接口
报警接口
1路输入，1路输出（开关量）
有线网络
1路10/100BaseT以太网，RJ45接口或1路10/100BaseT以太网，FC光纤接口
网络协议
HTTP,TCP/IP,ICMP.RTSP,RTP,UDP,RTCP,SMTP,FTP,DHCP,DNS,DDNS,PPPOE
心跳机制
支持
本地存储
支持MicroSD卡存储
RS485接口
1路，支持透明通道连接，支持多种云台协议
PoE供电
仅-P型号支持
供电
电源适配器供电模式DC12V，仅-P型号支持PoE供电
功耗
<5W
防护等级
IP65
工作环境
工作温度-10℃~+60℃，工作湿度10%~90%
外形尺寸
138mm×78mm×75.5mm
整机重量
1.5kg
红外防水枪型网络摄像机
产品参数：
表2.2.8-4
类别
参数
图像传感器
1/3英寸SONYSuperHADCCD
视频制式
PAL/NTSC
像素数
PAL:
795（H）×596（V）NTSC:
811（H）×508（V）
分辨率
Color540TVLB/W600TVL
日夜功能
支持
镜头特性
定焦镜头：
6mm/F1.2，可视角度：
42°
镜头接口
M12,镜头可换
镜头是否可选
标配6mm镜头（3.6mm/8mm/12mm可选）
照度
0.1Lux/F1.2（彩色模式），0.01Lux/F1.2（黑白模式），0Lux/F1.2（红外灯开启）
红外距离
10--20米
信噪比
大于50dB
增益控制
自动
白平衡
自动
电子快门
自动/手动，1/50~1/1
升级会员 