成功案例
建筑工程学院闭路电视网络工程

 

一、概述... 3          

二、设计原则... 4

三、设计规范和依据... 5

四、系统实现功能... 5

五、方案设计... 6

1.1构成及原理... 6

1.2.实施方案设备选型及配置... 7

1.2.1前端系统... 7

1.2.2传输系统... 8

1.2.3.控制系统... 9

1.2.4.显示记录系统... 10

    我国的现代化企业制度在普及和深化发展,企业的信息化建设不断深入,各企业特别是大中型企业都加快了信息网络平台的建设;企业正逐步转向利用网络和计算机集中处理管理、生产、销售、物流、售后服务等重要环节的大量数据。

    传统的厂区周界安全防范系统是建立高高的围墙,铁栅栏等,如果有非法入侵无法及时发现和处理,那么就需要有一套先进,科学,实用,性能稳定可靠的安全防范监控系统来实现, 为了更好的保护财产及工厂的安全, 根据企业用户实际的监控需要,一般都会在工厂周边、大门、办公楼、生产车间、仓库、机房等重点部位安装摄像机或防盗报警器材。监控系统将视频图像监控,实时监视,多种画面分割,多画面分割显示,云台镜头控制,打印等功能有机结合的新一代监控系统,同时监控主机自动将报警画面纪录,做到及时处理,提高了保卫人员的工作效率并能及时处理警情,能有效的保护工厂财产和工作人员的安全,最大程度的防范各种入侵,提高处理各种突发事件的反映速度,给保卫人员提供一个良好的工作环境,确保整个工厂的安全。

    在现代化企业中,工厂实施视频监控系统,安全保卫部门可以实现在企业厂区门口、厂房、办公楼、周界围墙、仓库等目标进行实时全天候视频监控,对厂内各主要通道和生产场地进行监控,行政部门可以了解员工工作情况,加强员工考勤管理,提高工作效率,需对生产和办公场所进行视频监控,生产管理部门实现及时了解各车间的工作情况和流水线的生产情况,但视频图像必须保密,某些车间因工作环境有害人体健康,需要实现无人作业,这就需要远程监控生产过程,某些设备因安装位置不易接近,人工巡视作业危险性较大,需用摄像机进行远程监视,企业领导在办公室利用桌面微机,随时了解各主要生产环节的实时生产状况,处理突发事件,与现场进行双向语音交流,外出时可利用上网输入密码登录进入系统,随时了解生产情况,异地监控需求对于跨地区大中型企业,除本地建立网络监控系统外,还可对分支机构进行集中远程视频监控。

    厂区闭路监控系统实施可实现其功能为:

        可录制各点的视频录像以备安防查用
       
实时对各个大门进行高清晰视频监控
       
有效保证生产现场的安全规范操作
       
调节镜头的焦距可以清晰的观测到车辆出入的具体细节
       
实时监控各个大门口的物资交接情况
       
物资出门及劳动纪律考察 
       
在上下班时可以对大门口员工的到位情况进行监控
       
随时考察员工的实际生产劳动纪律

    工厂监控方案为进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求,创造一个安全、舒适、温馨、高效的生产与生活环境,并根据各种不同厂区的需要,从工厂的具体实际出发,做到配置合理,留有扩展余地,技术先进,性能价格比高,确保系统性能高质量,高可靠性。

    本方案根据工厂提供的相关文件,并根据工厂的实际需求,参照有关国际标准和国家标准,并结合我公司从事过的多个工厂所积累的经验,编制出这套技术方案。若对本方案的内容或其它方面有不详尽之处,我们随时欢迎您们的宝贵意见。

二、设计原则

项目名称:广州****工业有限公司安防监控系统

方案策划:广州万宏电子有限公司

方案构思:****工厂领导

本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素,并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的;设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则:

1、先进性适用性

系统的技术性能质量指标应达到先进水平;同时,体现当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平,适应时代发展的要求。系统是面向各种管理层次使用的系统,其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则,其操作应简便易学。

2、经济性实用性

   充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势,根据用户现场环境,设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案,通过严密、有机的组合,实现最佳的性能价格比,以便节约工程投资,同时保证系统功能实施的需求,经济实用

3、可靠性与安全性

   系统的设计应具有较高的可靠性,在系统故障或事故造成中断后,能确保数据的准确性、完整性和一致性,并具备迅速恢复的功能,同时系统具有一整套完成的系统管理策略,可以保证系统的运行安全。

4、开放性

   以现有成熟的产品为对象设计,同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势,可以消防、防盗、聚光系统实现联动,具有 RJ-45 网络通讯口,可实现远程控制。

5、可扩充性

   系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要,具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该工厂工程的实际要求扩展系统功能,同时,本方案在设计中留有冗余,以满足今 后的发展要求。

6、追求最优化的系统设备配置

   在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下,追求最优化的系统设备配置,以尽量降低系统造价。

7、保留足够的扩展容量

   该工厂设备的控制容量上保留一定的余地,以便在系统中改造新的控制点;系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口;也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

8、提高监管力度与综合管理水平

    工厂系统设备控制需要高效率、准确及可靠。本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控,时时动态撑握监视及报警情况。闭路电视监控大大减少劳动强度,减少设备运行维护人员;另外,系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行,在最佳情况下运行,既可节能,又可大大减少设备损耗,减少设备维修费用,从而提高监管力度与综合管理水平。

三、设计规范和依据

1、《智能建筑设计标准》(GBT 503142006

2、《建筑智能化系统工程设计标准》(DB32/191-1998

3、《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》(CECS/119-2000

4、《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》(GB/T50311-2000

5、《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92

6、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB/50198-94)

7、《系统接地的型式及安全技术要求》(GB14050-93

8、《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94

9、《安全防范工程验收规则》(GA/T308-2001

10、《工业电视系统工程设计规范》(GBJ 115)

11、《安全检查防范系统通作图形符号》(GA/74-94

12、《消防联动控制设备通用技术条件》(GB 168061997

13、《火灾自动报警设计规范》(GB50116-98

四、系统实现功能

    本着系统既要先进、实用、成熟、可靠,又要做到系统开放性、可扩展性好,兼顾投资合理、效益最佳的目的。闭路电视监控对现场设备进行集中监视、控制和管理,使这些设备得以安全、可靠、高效地运行,最大限度地发挥智能管理的作用,创造安全、健康、舒适 宜人和能提高工作效率的优良环境,节约能源,并减少维护人员。根据本工厂的环境需要, 并接合功能需求建立工厂闭路电视监控和巡更系统,系统具有以下功能:

1)实现各种遥控信号,如:云台控制、镜头控制、录像控制、定点录像、时序录像、防护罩控制等。

2)对视频信号进行时序、定点切换、编程。

3)察看和记录图像,应有字符区分并作时间(年、月、日)的显示。

4)实现同步切换:电源同步或外同步。

5)接收安全防范系统中各子系统信号,根据需要实现控制联动或系统集成。

6)内外通信联系。

7)安保监视电视系统与安全报警系统联动时,应能自动切换、显示、记录报警部位的图像信号及报警时间。

8)电源控制:摄像机应由安保控制室引专线统一供电,并由安保控制室操作通、断。对离安保控制室较远的摄像机统一供电确有困难时也可就近解决,如果系统采用电源同步方式的,则必须与安保控制室为同相的可靠电源。

五、方案设计

    根据设计原则、设计规范和依据及国际国内标准,并根据用户的需求,以及所提供的图纸及相关资料,并接合工厂的实际情况及未来的发展趋势,对该工厂的闭路电视监控进行方案设计。

1.1构成及原理

    闭路电视监控系统分别由前端系统、传输系统、控制系统、显示系统四个部分构成,还具有对图像信号的分配切换、存储、处理、还原等功能。其原理如系统图:

 

闭路电视监控系统原理图

1.2.实施方案设备选型及配置

1.2.1前端系统

    摄像部分的主体是摄像机,其功能为观察、收集信息。摄像机的性能及其安装方式是决定系统质量的重要因素。

1、摄像机的选择

    摄像部分的主体是摄像机,其功能为观察、收集信息。摄像机的性能及其安装方式是决定系统质量的重要因素。光导管摄像机目前已被淘汰,由电荷耦合器件简称CCD摄像机所取代。其主要性能及技术参数要求如下:

    1)色彩:摄像机有黑白和彩色两种,通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高,且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏,更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白摄像机的价格比彩色便宜。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色,便于及时获取、区分现场的实时信息。

    2)清晰度:有水平清晰度和垂直清晰度两种。垂直方向的清晰度受到电视制式的限制,有一个最高的限度,由于我国电视信号均为PAL制式,PAL制垂直清晰度为400行。所以摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度,用电视线TVL表示。

目前选用彩色摄像机的水平清晰度一般应要求大于500线,红外夜视清晰度大于480线,保证白天黑夜都可以达到清晰效果,达到最佳监控效果。

3)照度:单位被照面积上接受到的光通量称为照度。Lux(勒克斯)是标称光亮度(流明)的光束均匀射在lm2面积上时的照度。摄像机的灵敏度以最低照度来表示,这是摄像机以特定的测试卡为摄取标,在镜头光圈为0.4时,调节光源照度,用示波器测其输出端的视频信号幅度为额定值的10%,此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所以实际上被摄体的照度应该大约是最低照度的10倍以上才能获得较清晰的图像。

    目前一般选用黑白摄像机的最低照度,当相对孔径为F1.4时,最低照度要求选用小于0.1Lux;选用彩色摄像机的最低照度,当相对孔径为F1.4时,最低照度要求选用小于0.2Lux

    3)同步:要求摄像机具有电源同步、外同步信号接口。对电源同步而言,使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电,使摄像机场同步信号与市电的相位锁定,以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。

    对外同步而言,要求配置一台同步信号发生器来实现强迫同步,电视系统扫描用的行频、场频、帧频信号,复合消隐信号与外设信号发生器提供的同步信号同步的工作方式。

    系统只有在同步的情况下,图像进行时序切换时就不会出现滚动现象,录、放像质量才能提高。

    4)电源:摄像机电源一般有交流220V,交流24V,直流12V,可根据现场情况选择摄像机电源但推荐采用安全低电压。选用12V直流电压供电时,往往达不到摄像机电源同步的要求,必须采用外同步方式,才能达到系统同步切换的目的。

    5)自动增益控制(AGC):在低亮度的情况下,自动增益功能可以提高图像信号的强度以获得清晰的图像。目前市场上CCD摄像机的最低照度都是在这种条件下的参数。

    6)自动白平衡:当彩色摄像机的白平衡正常时,才能真实地还原被摄物体的色彩。彩色摄像机的自动白平衡就是实现其自动调整。

    7)电子亮度控制:有些CCD摄像机可以根据射入光线的亮度,利用电子快门来调节CCD图像传感器的曝光时间,从而在光线变化较大时可以不用自动光圈镜头。使用电子亮度控制时,被摄景物的景深要比使用自动光圈镜头时要小。

    8)逆光补偿:在只能逆光安装的情况下,采用普通摄像机时,被摄物体的图像会发黑,应选用具有逆光补偿的摄像机才能获得较为清晰的图像。

2、镜头选择

镜头按功能和操作分类:

1)摄取静态目标的摄像机,可选用固定焦距镜头,当有视角变化要求的动态目标摄像场合,可选用变焦距镜头。镜头焦距的选择要根据视场大小和镜头到监视目标的距离而定。

 F=A × L/B

式中 F——焦距(mm)

      A——像场、宽(mm)

      L——镜头到监视目标的距离;

      B——视场高(LB采用相同的度量单位)

2)选择镜头焦距时,必须考虑摄像机图像敏感器画面的尺寸,有2/3、1/2、1/3、1/4四种型式,这四种模式都具有垂直X水平尺寸为3X4的方位比,而四种模式摄像机对应于某一个镜头,则下一个模式正好与它上一个模式摄像机相差一个镜头焦距的档次。如专1/2摄像机使用16mm镜头的视角范围正好与1/3"摄像机使用12mm焦距的镜头相同。以此类推。

3)对景深大、视场范围广的监视区域及需要监视变化的动态场景,一般对应采用带全景云台的摄像机,并配置6倍以上的电动变焦距带自动光圈镜头。

4)使用电荷耦合器件(CCD)时,一般均应选择自动光圈镜头,对于室内照度恒定或变化很小的时可选择手动可变光圈镜头,电梯轿箱内的摄像机镜头应根据轿箱体积的大小选用水平视场角大于70°的广角镜头。

5)随着小型化需要,镜头尺寸需缩小,除通常摄像机镜头的标准C接口外,引入了Cs接口。由于Cs接口比C接口短5mm,减小了镜头与敏感件的间距,故Cs接口系统体积小、轻,且Cs接口镜头价格较便宜。Cs接口摄像机可配用Cs接口镜头,也可使用C接口镜头再加上引入5mm隔条环。而C接口摄像机只能配用C接口镜头,不能使用Cs接口的镜头。

6)摄像机镜头应从光源方向对准监视目标,避免逆光。镜头的焦距和摄像机靶面的大小决定了视角,焦距越小,视野越大,焦距越大,视野越小。若要考虑清晰度,可采用电动变焦距镜头,根据需要随时调整。

7)通光量:镜头的通光量是用镜头的焦距和通光孔径的比值(光圈)来衡量的,一般用F表示。在光线变化不大的场合,光圈调到合适的大小后不必改动,用手动光圈镜头即可。在光圈线变化大的场合,如在室外,一般均需要自动光圈镜头。

1.2.2传输系统

监视现场和控制中心总有一定距离,从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号,同时从控制中心的控制信号要传送到现场,所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。

1、视频信号传输

    一般采用同轴电缆传输视频基带信号,也可采用光缆传送电视信号以及用平衡电缆对 也就是利用电话电缆传送。由于电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用,可减少串扰,传输损失也较小。但当电缆作为长距离传送媒体时,会发生对地不平衡低频地电流的影响,有时也会有高频干扰。信号传输带宽为 50Hz4MHz,当传输距离在 200m 以内时,用同轴电缆传送,其衰减的影响一般可不予考虑;当传输距离大于 200m 时,电缆衰减量较大,应该选用光纤传输。

2、控制信号传输

    对于 CCTV,常用的控制方式有直接控制、编码控制、同轴视控。目前直接控制由于线缆过多,很少采用。编码控制是将全部控制命令数字化(调制)后再传输,到控制设备后再解调,还原成直接控制量,可节约线缆。这种方式传输距离长,目前工程中采用较多。同轴视控就是控制信号与视频信号共用一条同轴电缆,利用频率分割或视频信号消隐期传输控制信号的方式传输,但价格较贵。

3、管槽敷设

    为防止电磁干扰和外电源及变频电梯等干扰,电缆应敷设在接地良好的金属管或金属桥架,同时保护线缆。

1.2.3.控制系统

1、视频矩阵切换器

    对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制,可以通过电子开关,组成切换矩阵,使任一路输入可切换至任一路输出。设计时应满足必要的视频输入/输出容量,并易扩展。一个 CCTV 系统除主控键盘外,还可根据需要设置分控键盘。

    在闭路电视监视系统中,摄像机数量与监视器数量的比例在 2:1 5:1 之间,为了用少量的监视器看多个摄像机,就需要用视频切换器按一定的时序把摄像机的视频信号分配给特定的监视器,这就是通常所说的视频矩阵。切换的方式可以按设定的时间间隔对一组摄像机信号逐个循环切换到某一台监视器的输入端上,也可以在接到某点报警信号后,长时间监视该区域的情况,即只显示一台摄像机信号。切换的控制一般要求和云台、镜头的控制同步,即切换到哪一路图像、就控制哪一路的设备。

2、双工多画面视频处理器

能把多路视频信号合成一幅图像,达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号。常用的16 画面分割器,又称为多画面视频处理器,双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号,并具有单路回放的功能,即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监 视器上回放。

3、多画面分割器

    将多个画面通过视频数字处理合并成分割状的一个画面,就出现了多画面分割器。现有 4画面分割器,9 画面分割器,16 画面分割器。这样用一台监视器,一台录像机上能同时监看、记录 4916 个画面。

在大型的闭路电视监视系统中摄像机的数量多达数百个,但监视器的数量受机房面积的 限制要远远小于摄像机的数量,而且其数量大多也不利于值班人员全面巡视。为了实现全景监视,即让所有的摄像机信号都能显示在监视器屏幕上,就需要用多画面分割器。这种设备能够把多路视频信号合成为一路输出,进入一台监视器,这样就可在屏幕上同时显示多个画面。分割方式常有 4 画面、9 画面及 16 画面。使用多画面分割器可在一台监视器上同时观看多路摄像机信号,而且它还可以用一台录像机同时录制多路视频信号。有些较好的多画面分割器还具有单路回放功能,即能选择同时录下的多路信号视频信号的任意一路在监视器上满屏放像。

4、视频分配器

一路视频信号可同时分配成多路视频输出。

1.2.4.显示记录系统

1.显示

    显示与记录设备一般均安装在安保控制室,主要由黑白/彩色监视器、录像机及视频处理设备组成。显示部分一般由多台监视器组成监视大屏。

1)、黑白/彩色专用监视器

实现对摄像机视频信号再现图像的设备,一般要求黑白监视器的水平清晰度应大于600线,彩色监视器的清晰度应大于450线。

2)、录像机

它是监视系统的记录和重放装置,一般采用时滞录像机,用普通180min的录像带可以录24h以上,甚至可达480h960h,并可用控制信号自动操作录像机的遥控功能。对于与安全报警系统联动的摄录像系统,宜单独配置相应的时滞录像机,目前已可采用数码光盘记录、计算机硬盘录像。

2、纪录

    数字硬盘录像是当今安保电视系统领域最新型的、性能最卓越的数字化图像记录设备,它将监控系统中所有的摄像机摄取的画面进行实时数字压缩并录制存档,可以根据任意检索要求对所记录的图像进行随机检索。由于采用了数字记录技术,能大大增强录制图像的抗衰减、抗干扰能力,因此无论经过多少次的检索或录像回放都不会影响播放图像的清晰度。

1)、数字监控硬盘录像系统的功能

    数字硬盘录像系统是集计算机网络化、多媒体智能化与监控电视为一体,以数字化的方式和全新的理念构造出的新一代监控图像硬盘录像系统。系统在实现本地数字图像监控管 理的同时,又能实现监控图像画面的远程传送,加强了整体安全管理。在系统中,所有图像数据均以数字形式保存,这与传统的模拟信号系统相比较,打印出的照片具有更高的清晰度 和逼真感,数据的传输更可靠,速度更快。系统以模块化设计为基础,各个模块包括:信号采集模块、监控模块、图像录制模块、远程访问模块和中央控制模块。整个系统维护简便,易于安装。

    由于数字硬盘录像设置在计算机系统中,信息可以自由传递到网络能够到达的范围,因此监控图像的显示不再拘于传统的图像切换方式,可以根据需要在任何被授权的地点监控 任何一处的被控图像,使系统具有极强的安全管理能力。监控图像通过图像录制模块以高压缩率存储于高容量磁盘阵列中,可随时供调阅、快速检索。也就是说,可将多个摄像机(目 前最多为 16 )的多路图像实时显示于一台监视器上,同时,还可将所有的图像录制于其内置的硬盘驱动器中,以备回放、查找和转换,并可将图像备份至外置硬盘中。所有操作,都可在遥控器上完成,从而摆脱 Windows 操作系统,避免了死机现象。相对于传统的磁带记录 方式,操作简便,可靠性,回放质量更高。所有记录可供长时间保存,重复利用率极高。还可被转录制成光盘用于存档保存。在大于 40G 的硬盘配置下,动态录像约可以存储一个月甚 至更长时间。

2)、数字监控硬盘录像系统的主要特点

(1) 高效率,耐用,节省维修费用。

数字硬盘录像,使已录制图像的抗衰减、抗干扰能力大大增强,可以反复录像、回放、 检索而不失真和破坏,高效耐用,节省了很多维修费用。与传统的录像带的图像存储经长期使用容易损坏相比较具有极大优越性。

(2) 与现有的安保电视系统设备可兼容。

    在现有的安保电视系统配置设备的基础上,只是更换旧的盒式录像机和多画面视频处理器,仍可保留系统配置的其他设备。

(3) 采用特殊的压缩存储技术。

采用特殊的压缩存储技术,以满足高活动性的动态清晰度录像以及高效率的压缩存储这 两方面的要求,目前有的借用标准的 MPEG 压缩存储技术,有的采用 D-TEG 编码压缩方法来 达到高效压缩率比。

(4) 高速搜索和清晰度静像。

    由于系统采用硬盘存储图像,故系统能提供快速搜索功能和高清晰度静像。图像分辨率一般可达:752X 582 640X480 像素。录像速度:25 帧/s。回放速度:25 帧/s。录像和 回放前都可以准确到年/月/日/时/分/秒,并可以独立调节每路画面的色彩、亮度、对比度和色彩饱和度。

5)保密性强。

传统电视监控系统中使用磁带记录所发生的实时图像,但若一旦为犯罪分子所掌握,这就为犯罪分子销毁证据、替换或抹掉录像带内容等多项技术犯罪提供了机会,因为任何人员,只要能够接触到录像机就可以进行各种操作。而数字化电视监控系统中图像的播放是由计算机程序来控制,对图像存档、回放和状态设置等操作均有严格的密码控制,即使是操作人员,如果不知道密码或其密码的权限不包含有上述操作内容,就无法知道已录制图像的内容。另外,由于采用的是硬盘录像,不需要更换存储媒体,任何人都很难取走硬盘,或者取走也无法回放,保密性极强。

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