智慧煤矿工业园区矿井工业电视及大屏幕显示系统.docx
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智慧煤矿工业园区矿井工业电视及大屏幕显示系统
智慧煤炭工业园区
矿井工业可视化服务平台
规划建设方案
设计单位：
建设单位：
编制日期：
第一章矿井工业显示系统
一.1.矿井工业电视系统
一.1.1.系统概述
近年来，随着煤炭工业的迅猛发展，工业电视监控系统作为信息控制系统重要组成部分，日益得到企业的重视和应用。
工业电视监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。
它可以通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视场所的一切情况；可以把被监视场所的图像内容、声音内容同时传送到监控中心，使被监控场所一目了然。
特别近几年来，多媒体技术发展以及计算机图像文件处理压缩技术的发展，使电视监控系统在适时跟踪，图像处理，图像记录，图像网络传输方面有广泛的应用，特别是计算机数码录像系统，它不仅可以将图像压缩存储到磁盘，而且可以将图像上网传输，使用户无论在控制室，办公室、或出差国内外都可以通过网络浏览图像。
视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。
在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。
九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。
九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。
第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。
基于数字存储技术的硬盘录像系统经过几年的发展，至今技术已经完全成熟，很好地解决了传统图像存储及回放等技术难题。
数字视频监控系统是以数字视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。
数字视频监控系统除了具有传统闭路电视监视系统的所有功能外，还具有远程视频传输与回放、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能。
与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩，视频的分析与理解，视频流的传输与回放和视频数据的存储。
数字硬盘录像系统不仅存储费用低、效率高，而且还具有网络传输、远程传输和循环存储等优点。
与此同时，硬盘录像系统的数字化和传输网络化等先进技术可以实现与防盗报警等系统联网联动，及时准确地反馈现场信息，为报警事件提供充分可靠的依据。
矿井及选煤厂工业电视系统方案采用视频模拟信号传输及电视墙显示加硬盘录像机数字化信号存储及网络发布的方式来实现，本方案的优点是结构简单、信号失真小、维护方便。
一.2.设计原则
本设计以行业标准作为设计依据，结合矿井及选煤厂的具体情况，用最佳设计方案体现最高的性能价格比，是本方案设计的指导思想，也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。
本设计主要贯彻“高质量”及“低成本”两条主线来进行设计的。
✧安全性：
所有下井设备必须具备煤安认证，以保证矿井生产的安全。
✧先进性：
在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便该系统在尽可能的时间内与社会发展相适应。
✧可靠性：
系统最重要的就是可靠性，系统一旦瘫痪的后果将是难以想象的，因此系统必须可靠地、能连续地运行，系统设计时在成本接受的条件下，从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使得故障发生的可能性尽可能少。
即便是出现故障时，影响面也要尽可能小。
✧可扩充性：
系统设计时应充分考虑今后的发展需要，系统应具有预备容量的扩充与升级换代的可能。
✧规范性：
由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。
✧一切应从实际出发，使智能系统具有较高的实用效能。
一.3.设计依据
本方案设计根据矿井的常规要求，并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。
主要包括：
✧国家和行业有关标准
✧GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》
✧GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
✧GA/T74-2000《安全防范系统通用图形符号》
✧JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
✧GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》
✧GB50174-93《电子调度监控中心设计规范》
✧GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》
✧GB4943-95《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》
✧GB50198-94《民用闭路电视监控电视系统工程技术规范》
一.4.设计目标
✧在进行工业电视监控系统设计的时候，依照矿井对该系统的基本需求，本着架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量作为出发点，并依此为矿井提供先进、安全、可靠、高效的系统解决方案。
✧架构合理：
就是要采用先进合理的技术来架构系统，使整个系统安全平稳的运行，并具备未来良好的扩展条件。
✧稳定性和安全性：
只有稳定运行的系统，才能确保工业电视监控系统发挥实效。
系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础，同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。
良好的可扩展性则是为了用户的发展考虑。
随着安防系统应用时间的增长，未来对安防系统的要求会更高。
可扩展性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。
✧产品主流：
系统是否采用当今主流产品，关系到系统的整体质量和未来能否得到良好技术支持以及完整的技术文档资料。
✧低成本低维护量：
指力争有良好的性能价格比，所采用的产品应是简单，易操作，易维护，高可靠度的。
系统是否具有优良的性能价格比是判断一个系统优劣条件的重要依据。
系统的易操作和易维护性是保证非专业人员使用好一个系统的条件。
高可靠度是保障系统运行的基本要求，也是易维护性的保障。
一.5.设计方案
矿井部分共设置21台摄像机，其中地面办公区及工业场地的重要场所设置10台，井下设置10台低照度矿用隔爆光纤摄像仪。
摄像点配置见表1。
井下摄像机全部采用一体化矿用光纤摄像仪，交流127供电，视频光信号输出，通过光纤直接将信号传输到信息中心，简化了许多环节，给后期的使用和维护带来了很大的方便。
地面摄像机考虑传输距离和电气干扰等因素，传输距离在100米范围内的采用同轴电缆传输，超过100米范围的均采用光纤传输。
本方案充分考虑到用户的实际需求，采用数字系统和模拟系统结合来实现的方式，在生产调度指挥中心设切换矩阵器和视频服务器，切换矩阵器同步传输各路原始高清晰图像信号至等离子拼接墙，视频服务器采用数字视频压缩技术，将信号上传至安全调度网络，各网络工作站通过B/S方式可实时浏览各路工业电视信号。
表1矿井摄像点及摄像机配置表
序号
摄像机安装位置
数量
防护罩
云台
摄像形式
井
下
1
1121综采工作面
1台
IP65
无
固定黑白
2
1121综采工作面顺槽胶带机头
1台
IP65
无
固定黑白
3
11采区运输巷胶带机头
1台
IP65
无
固定黑白
4
1221综采工作面
1台
IP65
无
固定黑白
5
1221综采工作面顺槽胶带机头
1台
IP65
无
固定黑白
6
12采区运输巷胶带机头
1台
IP65
无
固定黑白
7
2煤大巷胶带机头
1台
IP65
无
固定黑白
8
井下一号变电所及水泵房
1台
IP65
无
固定黑白
9
井下二号变电所及水泵房
1台
IP65
无
固定黑白
10
主斜井胶带机机尾
1台
IP65
无
固定黑白
地
面
1
矿大门口
1台
全天候
室外
彩色变焦
2
矿办公楼
1台
全天候
室外
彩色变焦
3
主斜井驱动机房
1台
全天候
无
彩色变焦
4
矿井35/10kV变电所
1台
全天候
无
彩色变焦
5
一号回风斜井通风机房
1台
全天候
无
彩色变焦
6
一号回风立井通风机房
1台
全天候
无
彩色变焦
7
工业广场
2台
全天候
室外
彩色变焦
8
一号回风斜井场地
1台
全天候
室外
彩色变焦
9
一号回风立井场地
1台
全天候
室外
彩色变焦
第二章大屏幕显示系统
二.1.系统概述
随着计算机技术、信息技术的飞速发展，人类已进入信息时代，以计算机为核心的结合视频，音频和通信等领域的多媒体技术得到了蓬勃的发展，信息的可视性越来越受到人们的普遍欢迎和关注。
多媒体演示方式日益受到人们的重视，而且等离子作为大屏幕演示的一种全新模式也逐渐被大家所认可。
由于等离子支持几乎所有的视频及计算机信号，其普及应用必将越来越广泛。
同时随着多媒体系统的广泛应用,使用的电子产品也不断增加,用户使用时因操作的设备多且分布地域广容易出现混乱现象。
因此我们提出系统集中控制的观念，将设备控制与演示有机的结合起来，使整个信息监控管理过程变得既轻松又丰富，真正体现大屏显示系统的优越性。
二.2.设计原则
在当今大屏幕显示领域，产品种类繁多，技术日益更新。
我们从系统的可用性、先进性、可靠性和经济性出发，设计整个大屏幕显示系统。
1、系统可用性
根据客户对大屏幕显示系统提出的系统规模和应用要求，我们将在系统中选择合适的产品，满足对大屏幕显示系统的应用需求。
利用PDP内置图像处理系统，配合信号切换，可以选择任一路信号在大屏幕上的显示；选择网络图像处理器，连接现有网络，满足网络信号和视频信号的组合显示等需求，满足计算机网络图形、非网络信号和各种视频信号的接入显示；通过中文控制软件，实现大屏幕显示系统的图像拼接成全屏或单屏显示。
2、系统先进性
根据SRI2002年做出的预测，2001年至2007年，全世界等离子显示器产业将以平均每年增长58%的速度高速发展。
与同为最新平面显示技术的TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）、OLED（有机电致发光显示）相比，等离子显示器具备大屏幕、单位面积成本低、显示质量优异等特点，因此将成为未来最具发展前景的大型显示器件，并最终取代传统CRT及背投影。
它标志着当今世界的最新显示和处理技术。
作为大屏幕显示系统的显示单元，不但能够直接输入RGB和Video信号，还可以通过内置图像处理系统，配合信号切换可以实现多路信号的同时输入并可任意选择一路信号在大屏幕上任一单屏的显示。
全中文控制软件，不但具有強大的显示控制功能和简易直观的操作界面，而且还具有独特的图像拼接自动矫正功能。
通过图像内置处理器和网络图像处理器的设定，对NXN的组合显示屏来说，显示操作方便。
3、系统的可靠性
整个系统可以按照需求全天24小时、一年365天全天连续工作，所以整个大屏幕显示系统必须具有高可靠性、高稳定性等特点，以保证系统常年连续正常运行。
二.3.系统原理
二.3.1.工作原理
等离子显示器是一种利用气体放电发光的显示装置，这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。
大量的等离子管排列在一起构成屏幕。
每个像素单元对应的小室内部充有氖氙气体。
在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体发生电离并产生紫外光，从而激励前面板内表面上的红绿蓝（RGB）三基色荧光粉发出可见光。
每个等离子管作为一个像素单元，由这些像素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的图像，与CRT显像管发光相似。
其工作机理类似普通日光灯。
等离子显示器一般由三层玻璃板组成。
第一层内表面为涂有导电材料的垂直隔栅，中间层是气室阵列，第三层内表面为涂有导电材料的水平隔栅。
要点亮某个地址的气室，首先在相应行上加较高的电压，待该气室被激发点亮后，可用低电压维持氖气室的亮度。
关掉某个单元，只要将相应的电压降低。
气室开关的周期时间是15ms，通过改变控制电压，可以使等离子板显示不同灰度的图形。
Plasma/等离子体
当惰性气体达到一定温度，气体内部电子充分电离，当正离子（+）、自由电子（-）数量基本相当，加上少量不带电的中性粒子，该气体即称为等离子体。
等离子体具有良好的导电性。
二.3.2.发展背景
等离子显示器因其超薄的机身，超大的显示面积，以及在多种环境下的卓越显示性能，成为目前最先进的大屏幕显示设备。
等离子显示器的核心部件是等离子屏，其中每个像素单元由红、绿、蓝三个像素点组成，发光的外屏内表面荧光体类似于CRT显像管内的荧光体，这种荧光体主动发光的显示方式能够提供生动丰富的色彩、极短的响应时间和非常广阔的可视角度。
每一个像素单元都由单独的电极控制，视频信号经转化后，各电极做出响应，通过三种原色不同亮度的组合，每一个像素点能够产生1670万种以上的颜色。
等离子体显示的概念最早由美国伊利诺伊州立大学的科学家于1964年7月提出，最早的实验性样品只是一些简单的发光点阵。
六十年代后期该项技术得到了进一步发展，但受到材料和工艺的限制，屏幕尺寸很小，且显示质量较差。
电子计算机及信息产业的发展，为等离子显示的进步提供了契机。
独特的发光原理和构造所带来的诸多优点，使等离子显示器逐渐被人们认同为最理想的大屏幕显示技术。
由于新工艺和材料的应用，等离子显示技术已经日臻完善。
目前全球共有七家厂商具备等离子屏（模块）生产技术和能力，等离子显示器正得到越来越广泛的应用。
二.3.3.技术特征
1）高分辨率
与传统CRT电视机相比，PDP拥有更高的分辨率。
PDP可以显示XGA、SVGA、VGA等分辨率的电脑信号，同时可以显示DTV或高清晰的HDTV信号。
2）画面无闪烁
传统CRT显像管利用电子束对荧光层进行扫描，激发荧光体发光，由于扫描频率限制，会产生闪烁及可见的扫描线。
PDP每一个像素点由独立电极控制，并配备双倍扫描电路，因此即使是普通的电视信号或VCR录像带，也能呈现精细完美的画面。
3）精确的色彩还原能力
高端等离子显示器通常能显示高达1,677万种以上的色彩，提供了完美的色阶，辅以丰富灰阶，能够呈现色彩更饱满、更艳丽的画面。
4）宽屏显示模式
等离子显示器屏幕比例多为16:
9，而非传统的4:
3，这是为用户欣赏大多数DVD影碟以及显示未来的HDTV（画面比例16:
9）信号而准备的。
当然，您也可以通过选择4:
3格式观赏普通电视节目信号。
5）完美的纯平面显示
PDP等离子显示器是真正的纯平面显示器。
完全无曲率的大画面，即使边角部分也绝无变形和失真。
6）亮度均匀
大多数其他主流显示技术都存在屏幕亮度不均匀的现象（如投影、液晶、CRT等），而由于PDP独特的显示原理，等离子显示器的亮度非常均匀，不会出现边角部分发暗的情况。
7）超薄的机身设计
PDP在拥有超大显示面积的同时，机身超薄，方便安置在任何场所和位置。
一般等离子显示器机身厚度仅为8－11cm，42”等离子的整机重量也仅为30Kg左右。
超轻超薄的优点使等离子显示器成为室内大屏幕显示的最佳设备。
8）超宽观看角度
由于PDP自身带有发光源,无需外部光源来发光，这种主动发光的特性使PDP的可视角度极为宽广，在水平和垂直双方向上都高于160度。
9）全制式接收
等离子显示器能接驳多数常用视频信号源。
包括复合视频（NTSC/PAL/SECAM），标准AV信号（Video&Audio），DVD/HDTV以及计算机输出的VGA信号。
二.3.4.技术参数
PDP显示单元主要技术指标:
42"单元体等离子
型号
M－PDP
单元体屏幕对角线尺寸
42"
长*高
924.6*521.8mm
屏幕高宽比
16:
9
分辨率
853*480
峰值亮度
1,000cd/m2
重量
25kg
对比度（黑暗房间）
10000:
1
厚度
76.5mm
电视墙结构
MULTISCREEN（N*N）
输入信号
端子
规格
AnalogRGB（VGA,SVGA,XGA,SXGA（60HZ））
D-sub（15pin）
CompositeVideo（NTSC,PAL,SECAM）
RCA
S-Video（NTSC,PAL,SECAM）
MiniDin
ComponentVideo（YPbPr,YCbCr）
RCA
DVI（VGA,SVGA,XGA,SXGA（60HZ））
DVI-I
控制信号
RS232
D-sub9pin（female）
输出信号
端子
规格
DVI（Linkout）
DVI-I
CompositeVideo（Linkout）
RCA
控制信号
RS232
D-sub9pin（female）
二.3.5.设计方案
二.3.5.1.大屏幕系统
本方案中的大屏幕显示系统由PDP42寸单元体、图像处理器、专用系统控制软件及相关外围设备（框架、底座、线缆等）组成。
大屏幕显示系统支持单屏、跨屏以及整屏显示，实现图像窗口的缩放、移动、漫游等功能。
通过DMS5024Series图形拼接处理器及DisplayControl大屏幕拼接显示系统管理软件系统独特的信号处理方式，使大屏幕显示系统支持多路RGB画面和视频画面的实时显示，支持Windows/Unix/Linux计算机网络图形的混合开窗显示，完全满足用户为3×3，单屏分辨率为1024×768，最高分辨率1600×1200，整屏分辨率（1024×3）的应用要求。
DETDMS5024Series图形拼接处理器DETDMS5024Series多屏图形拼接处理器是专门为多屏拼接而开发的图形拼接处理器，每套图形拼接处理器是高性能、基于网络、支持有多台显示单元组成显示墙的图形显示系统。
DETUBSeries多屏控制系统的虚屏功能，可将所有显示单元作为单一的超高分辨率的显示屏，每屏的分辨率可达1600x1200。
在整个显示墙上，你可将窗口放大成任意尺寸，并可任意移动窗口位置，显示单元之间不再有边界阻隔。
DETDMS5024Series多屏图形拼接处理器是基于Windows系统（Windos2000/WdowsXP或更高）的高性能专业大屏图像处理器。
该系列产品基于当前的主流操作系统，具备先进的工艺水准和配置合理的硬件结构，它能够满足各种信息处理、演示场所、会议系统和监控系统的需要，为各种集中控制的计算机信息集成系统、视频图像监控系统和集中显示系统提供了完善的解决方案。
二.3.5.2.功能特点
基于Windows操作平台
DETDMS5024Series多屏图形拼接处理器是基于Windows操作系统，因此,DETDMS5024Series多屏图形拼接处理器能与所有微软的应用程序兼容，用户在NT或Windows上开发应用程序都能毫无障碍的在DMS5024Series多屏图形拼接处理器上运行。
作为多任务的操作系统，Windows允许多个应用同时在一个系统上运行和显示。
DMS5024Series多屏图形拼接处理器上的用户接口与用户的工作站或PC完全互相识别。
虚屏显示功能
DMS5024Series多屏图形拼接处理器完全支持虚屏显示功能，即对DMS5024Series多屏图形拼接处理器来说，整个多屏显示墙可看成一个逻辑屏，整个多屏显示墙只需一个键盘或鼠标来进行控制。
在这个功能下Windows很容易的在整个显示墙上任意开创漫游，放大缩小，而不必修改任何应用程序。
实时视频
DMS5024Series多屏图形拼接处理器有实时多视频同时播放显示功能。
内部集成模拟视频总线，允许任何视频输入通道向任何输出视频输入通道通向任何输出窗口，简化了配置。
这种功能保证多个视频信号同时在大屏幕上时实的真彩显示。
你可将任何一个视频信号在整个大屏幕上任意缩放或跨屏显示。
任何一个视频可以缩小成一个图标,也可充满整个显示墙，并且完全支持多制式的视频信号，无论是PAL、NTSC或SECAM。
可接受多路视频信号输入、同时还可以单独对画面亮度、对比度、色彩进行调整。
RGB输入
可以输入多达8路实时RGB信号，RGB窗口可以方便的移动，调整大小，像操作其他应用程序窗口一样，并能将RGB窗口进行定时保存。
（标配2路）。
网络型控制器
DMS5024Series多屏图形拼接处理器带有标准的以太网接口，支持标准的以太网（10M）和快速以太网（100M）。
强大的图形显示功能
DMS5024Series多屏处理器是一款应用极广、功能强大并具有极佳性价比的高端多屏图形处理器，用于高清晰显示拼墙系统。
它运行在Windows2000/XP操作系统下，提供大幅面高分辨率的Windows图形显示环境，活动Video、RGB信号和来自网络的计算机桌面或窗口等各种类型的图像信号均可以在显示拼墙上完美显示。
输出显示驱动通道最多可达24路，所有显示通道拼接形成一个高分辨率无缝单一逻辑屏。
各种活动Video、RGB信号和来自网络的计算机桌面和窗口等各种类型的图像信号可在高分辨率无缝单一逻辑屏上以窗口方式任意位置显示，并可自由移动、任意缩放。
支持多达24路（可级联扩展）活动Video输入显示，能以窗口方式完全实时显示NTSC/PAL/SECAM等多种制式的Video信号。
可选配RGB输入板，支持开窗口显示2至8路RGB输入信号，并可同时显示最多8路RGB信号窗口。
采用DET独有的显示技术，RGB输入分辨率和窗口显示分辨率均可高达1600x1200（无压缩显示）。
RGB窗口可在全屏任意移动、缩小、放大直至满屏。
借助大屏幕管理软件，Windows系列网络操作系统的图形桌面可在全屏以窗口形式显示。
支持以太网接口，支持TCP/IP等常用网络协议。
允许通过网络来访问和控制，同时又不改变现有网络环境。
在TCP/IP网络环境中，为方便用户使用，本系列处理器为活动Video输入、RGB输入和网络应用的显示提供了远程控制接口。
采用大型主从式处理器结构与DET特有的显示技术相结合，组成超大规模拼接墙处理器，可驱动高达128个显示通道，作为一个完整单一逻辑屏使用。
全屏高分辨率图显示，刷新速度可达到小型单处理器拼接系统的速度，满足实用要求。
网络、RGB、Video窗口可在全屏上任意位置、以任意大小的尺寸开窗显示。
兼容32位Windows应用，支持多种语言显示。
支持Visioncontrol等大屏幕显示墙应用管理系统软件。
Visioncontrol软件通过网络分布式系统结构，支持多个网络客户端同时连接和控制操作，提供友好而简便的人机界面，使得对显示拼墙的操控非常方便快捷，功能得到更大的发挥，并为用户的二次开发提供接口。
DMS5024Series多屏处理器支持Visioncontrol2.1或更高版本。
二.3.5.3.产品特点
✧采用“数字视频”技术，可以实现RGB信号、网络信号、视频信号的相互叠加和同类信号的叠加显示，单屏可以开多达9个视频窗口，更能轻易的实现画中画功能。
（需加配视频叠加卡）
✧基于当前的主流操作系统，支持目前流行的操作系统，对控制器的操作简便、稳定性强、易于升级和维护。
✧支持超高分辨率的图形显示，其输入分辨率支持640X480－1600X1200，完全能满足从DOS到UNIX下的任意分辨率的图形图像显示输出。
✧具备双网卡网络接口，扩充了网络信号容量，可以接入不同网段的网络资源，系统的稳定性也进一步增强。
升级会员 