電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及優(yōu)化改造

　　企業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)是電視監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的完美結(jié)合，用以改善企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)管理、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強(qiáng)安全生產(chǎn)防范力度，對(duì)財(cái)產(chǎn)和人身安全起到保障作用，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理創(chuàng)造了極有利的條件。

安鋼第二煉軋廠是集團(tuán)公司“三步走”發(fā)展規(guī)劃標(biāo)志性重點(diǎn)工程，裝備水平國內(nèi)領(lǐng)先，電氣控制水平國際一流,其軋機(jī)生產(chǎn)線的每個(gè)角落都是安全防范的重點(diǎn)對(duì)象。安鋼第二煉軋廠堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的方針，制定和采取安全有效的防范措施，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)部位和危險(xiǎn)性較大的作業(yè)場(chǎng)所的安全管理。對(duì)軋機(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行全方位的安全生產(chǎn)監(jiān)控，使安全管理人員和操作人員在及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題或隱患的同時(shí)，在操作室和調(diào)度室就可以及時(shí)處理、解決問題或及時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)的工作人員和操作人員以防事故的發(fā)生。

　　優(yōu)化前的電視監(jiān)控系統(tǒng)

　　監(jiān)控系統(tǒng)

　　電視監(jiān)控系統(tǒng)共有三個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中心，分別是煉鋼調(diào)度室、軋鋼調(diào)度室和中心調(diào)度室，用視頻線(同軸電纜)進(jìn)行圖像信號(hào)的傳輸。煉鋼調(diào)度室、軋鋼調(diào)度室和中心調(diào)度室均由6臺(tái)34寸彩色監(jiān)視器組成的電視墻。系統(tǒng)選用彩色攝像機(jī)鏡頭和云臺(tái)、多媒體計(jì)算機(jī)、視頻矩陣切換器、智能鍵盤及彩色監(jiān)視器、長(zhǎng)時(shí)間錄像機(jī)。對(duì)生產(chǎn)線和重點(diǎn)部位實(shí)現(xiàn)全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)主要由前端部分、管理控制設(shè)備、終端顯示設(shè)備、信號(hào)傳輸系統(tǒng)組成。通過長(zhǎng)鏡頭接收光信息，經(jīng)光學(xué)鏡片分成兩部分，一部分通過日本松下彩色CCD攝像機(jī)形成圖像信號(hào)，另一部分經(jīng)比色掃描形成信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后和圖像信號(hào)一起由同軸電纜進(jìn)入主控器，經(jīng)數(shù)字化處理后的圖像在監(jiān)視器上顯示出來。

　　·系統(tǒng)的前端設(shè)備由彩色CCD攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、譯碼器、攝像機(jī)防護(hù)罩等。

　　·管理控制設(shè)備由操作室信號(hào)控制器、中心信號(hào)控制器、中心矩陣及智能鍵盤構(gòu)成。

　　·終端顯示設(shè)備采用監(jiān)視器和計(jì)算機(jī)的CRT構(gòu)成。

　　·本系統(tǒng)全部采用同軸電纜傳輸視頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。

　　優(yōu)化前安鋼第二煉軋廠電視監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖示于圖1。

　　存在問題及分析

　　原電視監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題如下：

　　·安鋼第二煉軋廠的電視監(jiān)控系統(tǒng)原來共有三個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中心，分別是煉鋼調(diào)度室、軋鋼調(diào)度室和中心調(diào)度室，不利于集中監(jiān)控。

　　·完全是視頻線(同軸電纜)進(jìn)行圖像信號(hào)的傳輸，視頻線易受強(qiáng)電、電磁、高壓等電力系統(tǒng)的干擾，受傳輸距離的限制，需要改進(jìn)傳輸方式。

　　·終端畫面長(zhǎng)期處于不穩(wěn)定和模糊狀態(tài)，嚴(yán)重影響了調(diào)度對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控和管理，對(duì)生產(chǎn)的順利進(jìn)行造成影響。

　　優(yōu)化方案

　　針對(duì)系統(tǒng)存在問題，經(jīng)過詳細(xì)論證，從以下幾方面進(jìn)行處理：

　　·電視監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化分兩步走：第一步完成調(diào)度室的監(jiān)控設(shè)備；第二步逐步完善增加并優(yōu)化改造各個(gè)操作室的遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備和光纖傳輸設(shè)備。

　　·移動(dòng)軋鋼調(diào)度室和煉鋼調(diào)度室的工業(yè)電視監(jiān)控終端到中心調(diào)度室,取消軋鋼調(diào)度室和煉鋼調(diào)度室的工業(yè)電視監(jiān)控，改為中心調(diào)度室集中控制。

　　·從連鑄操作室經(jīng)煉鋼調(diào)度室到中心調(diào)度室采用光纖傳輸。

　　·用三套001T/R型光端機(jī)進(jìn)行信號(hào)的傳輸。

　　·中心調(diào)度室增加6臺(tái)34寸彩色監(jiān)視器，便于集中監(jiān)控。

　　傳輸部分是指?jìng)鬏攬D像信號(hào)，視頻信號(hào)的流向是從系統(tǒng)前端的攝像機(jī)流向數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用光纜傳輸，由于分廠面積較大，廠區(qū)分布距離較分散，東西距離較遠(yuǎn)，采用光纜傳輸可以避免使用一般電纜傳輸帶來的視頻衰減，從而使終端顯示的圖像更加清晰，在監(jiān)控點(diǎn)的前端配置視頻光端機(jī)發(fā)射端，在主控室配置視頻光端機(jī)接收端，視頻光端機(jī)發(fā)射端和視頻光端機(jī)接收端通過光纜同步傳輸多路信號(hào)實(shí)時(shí)視頻信號(hào)，該光端機(jī)可適用于多種惡劣環(huán)境，是監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的理想選擇。即插即用的設(shè)計(jì)使得安裝極為簡(jiǎn)便，并且無需進(jìn)行電氣和光學(xué)調(diào)節(jié)，該光端機(jī)配有每個(gè)獨(dú)立通道的電源和視頻狀態(tài)指示的LED，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　光纖傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：

　　光纖傳輸系統(tǒng)主要由三部分組成：光源(光發(fā)送機(jī)) 、傳輸介質(zhì)、檢測(cè)器(光接收機(jī))。光源和檢測(cè)器的工作由光端機(jī)完成，數(shù)字光端機(jī)的主要作用就是實(shí)現(xiàn)電—光、光—電的轉(zhuǎn)換。光纖作為傳輸介質(zhì)具有信號(hào)傳輸損耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，采用單模光纖；電視信號(hào)具有很寬的頻帶，遠(yuǎn)距離傳輸非常困難，用光纖傳輸視頻信號(hào)，可保證遠(yuǎn)距離傳輸具有很高的信躁比，不需高頻補(bǔ)償，這是常規(guī)電纜無法比擬的；抗干擾性強(qiáng)，無電磁輻射，無信號(hào)泄露，無接地和短路問題，系統(tǒng)功耗小；光纖傳輸壽命長(zhǎng)。

　　優(yōu)化后的電視監(jiān)控系統(tǒng)

　　系統(tǒng)的監(jiān)控中心設(shè)在廠中心調(diào)度室，中心調(diào)度室有由12臺(tái)34寸彩色監(jiān)視器組成的電視墻，電視墻的機(jī)架內(nèi)放置可擴(kuò)展的SJC12824大型視頻矩陣切換器，矩陣切換器內(nèi)置1塊16路視頻輸入板和2塊8路的視頻輸出板。因此本視頻矩陣切換器配備了16路系統(tǒng)的監(jiān)控中心設(shè)在廠中心調(diào)度室，中心調(diào)度室有由12臺(tái)34寸彩色監(jiān)視器組成的電視墻，電視墻的機(jī)架內(nèi)放置可擴(kuò)展的SJC12824大型視頻矩陣切換器，矩陣切換器內(nèi)置1塊16路視頻輸入板和2塊8路的視頻輸出板。因此本視頻矩陣切換器配備了16路視頻輸入和16路的視頻輸出，其單個(gè)箱體最大輸入可達(dá)到128路，最大的視頻輸出可達(dá)到24路，是一套擴(kuò)展性極強(qiáng)的大型矩陣切換控制系統(tǒng)設(shè)備。本電視監(jiān)控系統(tǒng)的圖像，經(jīng)嵌入式數(shù)字硬盤錄像機(jī)，可把視頻信號(hào)數(shù)字化壓縮后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口RJ45可接入MIS網(wǎng)。

　　本系統(tǒng)遠(yuǎn)端是生產(chǎn)線各個(gè)操作室需要的遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)端的視頻信號(hào)通過視頻光端機(jī)傳輸?shù)街行恼{(diào)度室，同時(shí)每對(duì)光端機(jī)都帶有一路反向的控制信號(hào)通道，以實(shí)現(xiàn)調(diào)度室中心控制矩陣切換器對(duì)遠(yuǎn)端射像機(jī)的云臺(tái)和鏡頭的動(dòng)作控制。系統(tǒng)在前端共設(shè)有108臺(tái)松下彩色CCD射像機(jī)。
優(yōu)化后采用光纖傳輸?shù)碾娨暠O(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖示于圖2。

　　系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

　　工業(yè)電視數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)、監(jiān)控嚴(yán)密、防范有力提供儲(chǔ)存信息及時(shí)準(zhǔn)確和與其他防范系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的功能，它不僅可以對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)視，還可以通過各種存儲(chǔ)媒體將監(jiān)視內(nèi)容清晰地記錄下來以備隨時(shí)查閱。特點(diǎn)在于它所采用的是多元信息采集、傳輸、監(jiān)控、記錄、管理以及一體化集成等一系列高新技術(shù)。

　　·監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)多畫面實(shí)時(shí)監(jiān)視和實(shí)時(shí)視、音頻硬盤錄像兩種功能，錄像保存時(shí)間可按客戶要求設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視可達(dá)到視音頻同步實(shí)時(shí)25幀/秒，采用MPEG-4視音頻硬件壓縮方式，圖像預(yù)覽監(jiān)視分辨率達(dá)704×576像素以上，錄像分辨率達(dá)352×288像素以上。

　　·視頻存儲(chǔ)設(shè)備采用硬盤錄像機(jī)，硬盤空間巨大，實(shí)現(xiàn)海量存儲(chǔ)。硬盤錄像存儲(chǔ)文件滿時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)提示，并將存儲(chǔ)最早的錄像文件自動(dòng)替換，實(shí)現(xiàn)循環(huán)錄像，同時(shí)，可將重要錄像文件自動(dòng)或手動(dòng)枷鎖，防止硬盤滿時(shí)自動(dòng)刪除。

　　·具有動(dòng)態(tài)監(jiān)視報(bào)警錄像功能，靈敏度可調(diào)，錄像持續(xù)時(shí)間可調(diào)，每路圖像支持多個(gè)分區(qū)檢測(cè)，視頻報(bào)警觸發(fā)時(shí)，可預(yù)錄觸發(fā)前60秒(預(yù)錄時(shí)間可調(diào))的內(nèi)容，使錄像內(nèi)容完整。

　　·系統(tǒng)具有自檢功能，視頻源丟失時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。具有圖像抓拍、打印功能。具有密碼保護(hù)功能，防止非法修改系統(tǒng)設(shè)置。

　　·系統(tǒng)圖像資源壓縮為數(shù)字圖像信號(hào)通過廠內(nèi)局域網(wǎng)傳輸，便于各級(jí)管理人員隨時(shí)觀看。

　　·圖像顯示方式可以根據(jù)管理需要進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，各監(jiān)視器可以對(duì)任意一臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行定點(diǎn)顯示或4畫面、9畫面、16畫面的顯示；同時(shí)各監(jiān)視器可以對(duì)所有攝像機(jī)或部分?jǐn)z像機(jī)圖像進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)顯示，也可同時(shí)顯示16路硬盤錄像機(jī)放像信號(hào)顯示圖像信號(hào)。

　　·系統(tǒng)具有圖像可編程功能，操作控制鍵盤上的相關(guān)按鍵，可以方便地設(shè)定各監(jiān)視器上圖像循環(huán)切換的內(nèi)容及時(shí)間，自動(dòng)循環(huán)顯示時(shí)間可在1-30秒內(nèi)調(diào)整。

　　改進(jìn)后，經(jīng)過近一年多的實(shí)踐驗(yàn)證，圖像清晰、集中、穩(wěn)定，效果良好。

　　結(jié)語

　　隨著生產(chǎn)管理自動(dòng)化水平不斷提高，特別是對(duì)于監(jiān)控對(duì)象多、涉及區(qū)域廣、監(jiān)控點(diǎn)分散的行業(yè)，對(duì)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)圖像的集中監(jiān)控的要求越來越迫切。同時(shí)，隨著光通信技術(shù)的不斷推廣，為遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)高清晰度的電視監(jiān)控系統(tǒng)提供了良好的契機(jī)。

　　電視監(jiān)控系統(tǒng)在安鋼第二煉軋廠生產(chǎn)線優(yōu)化改造投用以來，目前運(yùn)行良好，可靠性高，故障率低，達(dá)到了滿意的效果。