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XXXX工廠閉路電視監控系統設計方案
更新時間:2011.04.09 瀏覽次數:
 
一、總體設計
1 設計概述
閉路電視監控系統應該說是跨學科跨行業的系統工程,以功能要求的不同可分為以下幾個方面:
  1. 前端攝像系統
  2. 視頻傳輸系統
  3. 視頻控制系統
  4. 視頻顯示和記錄系統

攝像部分是電視監控系統的前沿部分,是整個系統的“眼睛”,它把監視的內容變為圖像信號,傳送控制中心的監視器上,攝像部分的好壞及它產生的圖像信號質量將影響整個系統的質量。
傳輸部分是系統的圖像信號通道。
控制部分是整個系統的“心臟”和“大腦”,是實現整個系統功能的指揮中心。
顯示部分一般是由幾臺或多臺監視器組成,它的功能是將傳送過來的圖像一一顯示出來。
閉路監控系統的粗略結構圖如下圖所示:
監控系統結構圖


 
2.1.1攝像部分
攝像部分一般安裝在監視現場,它一般包括攝像機、鏡頭、防護罩、支架和云臺等。它的作用是對監視區域進行攝像并將其轉換成電信號。
攝像機
攝像機分為彩色和黑白兩種,一般黑白攝像機要比彩色的靈敏度高,比較適合用于光線不足的地方,如果使用的目的只是監視景物的位置和移動,則可采用黑白攝像機;如果要分辨被攝像物體的細節,比如分辨衣服或景物的顏色,則選用彩色的效果會較好。
鏡 頭
常用的鏡頭種類包括:手動/自動光圈定焦鏡頭和自動光圈變焦鏡頭兩種。定焦鏡頭分為標準鏡頭和廣角鏡頭兩種。定焦鏡頭的適用范圍如下:
手動光圈鏡頭---所需監視的環境照度變化不大,如室內。
自動光圈鏡頭---所需監視的環境照度變化大,如室外。
廣角鏡頭---監視的角度較寬,距離較近。
標準鏡頭---監視的角度和距離適中。
常用的變焦鏡頭分為10倍、6倍和2倍變焦鏡頭,另一種分法是:手動變焦和電動變焦(電動光圈和自動光圈)兩種。
變焦鏡頭在規則上可以劃分為:1/3〞、2/3〞、1/2〞和1〞等。選擇變焦鏡頭的原則是:鏡頭的規格不應小于攝像機的規格,也就是說1/2〞的鏡頭可以與1/3〞的攝像機一起使用,但是1/3〞的鏡頭就不能夠在1/2〞的攝像機上使用。
防護罩
防護罩分為室內型和室外型兩種。室內的防護罩主要是防塵,有的也有作隱蔽作用,使監視場合和對象不易察覺受監視;室外防護罩的功能主要有防曬、防雨、防塵和防凍等作用。一般的室外防護罩都配有溫度繼電器,在溫度高時自動打開風扇冷卻,溫度低時自動加熱;下雨時可以人工控制雨刷器刷雨;有的室外防護罩的玻璃還可以加熱,當防護罩上有結霜時,可以加熱除霜。
云臺
云臺是安裝、固定攝像機的支撐設備,它分為水平和全方位云臺兩種。水平云臺適用于監視范圍不大的情況,在水平云臺上安裝好攝像機后可調整攝像機俯仰的角度,達到最好的監視角度后可??廝叫?。
全方位云臺適用于對大范圍進行掃描監視,它可以大大增加攝像機的監視范圍。云臺高速姿態是由兩臺執行電動機來實現,電動機接受來自控制器的信號精確地運行定位。在控制信號的作用下,云臺攝像機既可自動掃描監視區域,也可在監控中心值班人員的操縱下跟蹤監視對象。
一般來說,水平旋轉角度為0°~350°,垂直旋轉角度為+90°。恒速云臺的水平旋轉速度一般在3°~10°/s,垂直速度為4°/s左右。變速云臺的水平旋轉速度一般在0°~32°/s,垂直旋轉速度在0°~16°/s左右。在一些高速攝像系統中,云臺的水平旋轉速度高達200°/s以上,垂直旋轉速度在30°/s以上。
解碼器
解碼器一般與矩陣控制主機配套使用,主要作用為通過數據線纜接收來自矩陣主機的控制信號,對主機的控制碼進行解碼,放大輸出,驅動云臺的旋轉,以及變焦鏡頭的變焦和聚焦。
2.1.2控制部分
在控制中,閉路電視系統中的信息量與信息處理的工作量都很大,因此其控制臺的操作一般都采用了計算機系統,以用戶軟件編程的全鍵盤方式來完成驅動云臺巡視、視頻切換、報警處理、設備狀態自檢等工作。
現在推出的數字視頻監控報警系統采用計算機多媒體技術,以CCD攝像機作為監控探頭,攝像機將獲取的視頻信號傳輸到主機,主機里的高速圖像處理器進行數字化處理,將視頻信號形成的圖像與背景圖像進行分析比較,若發現有差異就報警,因為這是一種全屏幕報警,因而不易漏報。同時主機自動采集報警圖像并存入計算機,事后用戶可根據時間、地點隨時查閱報警現場的圖像,以了解報警原因。系統將電視監控系統與報警合二為一,實現了監視、報警與圖像記錄的同步進行,而且這種系統中沒有錄像機,沒有視頻分配器,一切報警記錄都在計算機的硬盤內,所有操作都根據屏幕上的軟件提示動作,對使用者來說是一種全新概念的安全防護系統。
控制系統的切換方式主要有如下2種:

  1. 單步切換方式:使用控制鍵盤把任一路輸入視頻信號切換到主監視器上。
  2. 順序切換方式:使用控制鍵盤編制的順序切換方式程序,把系統中若干路輸入視頻信號編為一個程序,程序運行時,其畫面可按預先設定。

2.1.3傳輸部分
傳輸系統包括視頻信號和控制信號的傳輸。
視頻信號的傳輸可用同軸電纜、光纖或雙絞線,用雙絞線傳輸時需可視頻轉換適配器。
控制信號的傳輸方式包括:

  1. 直接控制:控制中心直接把控制量,如云臺和變焦距鏡頭的電源電流等,直接送入被控設備。特點是簡單、直觀、容易實現。在現場設備比較少,主機為手動控制時適用。但在被控的云臺、鏡頭數量很多時,控制線纜數量多,線路復雜,所以在大系統中不采用。
  2. 多線編碼的間接控制:控制中心把控制的命令編成二進制或其它方式的并行碼,由多線傳送到現場的控制設備,再由它轉換成控制量來對現場攝像設備進行控制。這種方式比上一種方式用線少,在近距離控制時也常采用。
  3. 通訊編碼的間接控制:隨著微處理器和各種集成電路芯片的普及,目前規模較大的電視監控系統大都采用通信編碼,常用的是串行編碼。它的優點是:用單根線路可以傳送多路控制信號,從而大大節約了線路費用,通訊距離在不加中間處理情況下達可達1km公里以上,加處理可傳10Km以上。這樣就克服了前面兩種方式的缺陷。本系統采用此種控制。
  4. 除了以上方法外,還有一種控制信號和視頻信號復用一條電纜的同軸視控傳輸方式。這種方式不需另鋪設控制電纜。它的實現方法有兩種:一種是頻率分割,即把控制信號調制在與視頻信號不同的頻繁范圍內,然后同視頻信號一起傳送,到現場后再把它們分解開;另一種方法是利用視頻信號場消隱期間傳送控制信號(同軸視控)。這種方法在短距離傳送時明顯比其它方法要好,但設備的價格相對也比較昂貴。

2.1.4顯示與記錄
顯示與記錄設備安裝在控制室內,主要有監視器、硬盤錄像機和一些視頻處理設備。
現在有一種電視監控系統把云臺、變焦鏡頭和攝像機封裝在一起組成一體化攝像機。它們配有高級的伺服系統,云臺具有很高的旋轉速度,還可以預置監視點和巡視路徑。平時按設定的路線進行自動巡視,一旦發生報警,就能很快地對準報警點,進行定點的監視和錄像。一臺攝像機可以起到幾個攝像機的作用。
圖像監視器
圖像監視器主要分為黑白和彩色兩大類。黑白監視器的中心分辨率通??紗?00線以上,彩色監視器的中心分辨率一般為400線以上。圖像監視器視頻信號的帶寬一般在7~8MHz范圍內。
錄像機
錄像機是閉路電視監視系統中的記錄和重放裝置,它要求可以記錄的時間非常長,目前大部分監視系統專用的錄像機都可以錄24h~960h的錄像。此外,錄像機還必須要有??毓δ?,從而能夠方便地對錄像機進行遠距離操作,或在閉路電視系統中用控制信號自動操作錄像機。
閉路電視監視系統中專用錄像機是間歇式視頻錄像機,它有多種時間間隔錄像模式,在一盤1/2英寸VHS/E180的盒帶上,最長可以錄制長達960H的錄像。錄像機內設有字符信號發生器,可在圖像信號上打出月/日/年/星期/時/分/秒/錄像模式,還能在圖像上顯示出攝像機與報警器的編號與報警方式。使用自動錄像周期設定功能,可以對一星期內每一天的錄像模式進行編程。當收到報警信號后,錄像機便自動進入連續錄像狀態,在無報警情況下,恢復正常間歇錄像模式。此外,錄像機還有一個鎖定?;ぜ?,使非正常指令與操作無效,防止非專業人員與破壞性操作侵犯閉路電視監視系統。
視頻切換器
在閉路電視監視系統中,攝像機數量與監視器數量的比例在2:1到5:1之間,為了用少量的監視器看多個攝像機,就需要用視頻切換器按一定的時序把攝像機的視頻信號分配給特定的監視器,這就是通常所說的視頻矩陣。切換的方式可以按設定的時間間隔對一組攝像機信號逐個循環切換到某一臺監視器的輸入端上,也可以在接到某點報警信號后,長時間監視該區域的情況,即只顯示一臺攝像機信號。切換的控制一般要求和云臺、鏡頭的控制同步,即切換到哪一路圖像、就控制哪一路的設備。
多畫面分割器
在大型的閉路電視監視系統中攝像機的數量多達數百個,但監視器的數量受機房面積的限制要遠遠小于攝像機的數量,而且其數量大多也不利于值班人員全面巡視。為了實現全景監視,即讓所有的攝像機信號都能顯示在監視器屏幕上,就需要用多畫面分割器。這種設備能夠把多路視頻信號合成為一路輸出,進入一臺監視器,這樣就可在屏幕上同時顯示多個畫面。分割方式常有4畫面、9畫面及16畫面。使用多畫面分割器可在一臺監視器上同時觀看多路攝像機信號,而且它還可以用一臺錄像機同時錄制多路視頻信號。有些較好的多畫面分割器還具有單路回放功能,即能選擇同時錄下的多路信號視頻信號的任意一路在監視器上滿屏放像。
2.3 總體設計方案
××工廠閉路監控系統由前端圖像采集、圖像及控制信號傳輸和圖像顯示控制存儲三個部分組成:
2.3.1前端圖像采集部分
系統共設計有27臺攝像機,分別設計在工廠的各類主要進出口、工廠內部的主要公用設施場所、工廠內人群密度較大的流動區域和集散地、工廠車間內等安裝監控探頭進行現場實時監視錄像,以保證工廠警力可以有效地杜絕隱患發生和單位領導隨時監看工廠內工人的工作情況等。

    1. 在工廠的出入口和周界區域安裝彩色攝像機共6臺(其中周界4只配全方位云臺),用于監視進出廠區的人員情況;
    2. 在工廠的宿舍樓門口、辦公樓入口和辦公樓大堂安裝安裝彩色攝像機共4臺,用于監視人員的出入;在食堂排隊買飯處和后廚安裝彩色攝像機共5臺,用于監視員工排隊買飯的秩序以及防范廚房有人蓄意破壞;
    3. 在工廠的生產、加工、組裝和成品車間等安裝彩色攝像機共12臺,用于監視車間的生產加工環節及方便企業領導隨時考察員工的實際生產和勞動紀律等;

2.3.2圖像和控制信號傳輸部分
××工廠閉路電視監控系統視頻信號采用屏蔽視頻電纜,根據攝像機安裝位置建議選擇采用RG59/128編(或SYV-75-5/128編)等同軸電纜,以保證監控信息的準確傳輸??刂葡呱杓撇捎肦VVP2*28/0.15圓形雙絞屏蔽電纜。
2.3.3圖像控制存儲部分
監控中心機房位于工廠二樓監控中心,在監控室設計九畫面處理器3臺,21英寸監視器3臺,錄像系統設計采用3臺24小時長時間錄像機。設計整個錄像系統可以連續保存錄像資料半個月(錄像帶數量由甲方自定),系統支持監視錄像與回放三功工作。
2.4 系統結構原理圖

五、系統選型和配置說明
2、彩色高清晰度攝像機? VC-923D
3、彩色低照度攝像機? VC-916D
4、彩色半球攝像機 VC-800H
六、系統防雷設計
××工廠閉路電視監控系統防雷設計包括電源防雷、視頻信號防雷、控制信號防雷和接地四個部分內容。

  1. 電源防雷

電子設備因雷擊造成的損壞,很大比例是由于感應雷串到電源造成的設備損壞。根據GB50174-93《電子計算機機房設計規范》和GB50057-94《建筑物防雷設計規范》要求中心計算機機房等大量重要電子設備集中場所應設計兩級以上的電源防雷?;?。對于××工廠閉路監控系統供電防雷?;?,設計建立二級電源防雷防護:第一級防護在機房總配電柜進線端,設計采用一套國際知名品牌加強型電源避雷器,第二級防護在機房供電的UPS進線端,設計采用一套標準型電源避雷器。

  1. 視頻信號防雷

系統設計在攝像機前端安裝視頻防雷器。當視頻信號有過電壓現象發生,避雷器瞬間導通,以保證前端攝像機和末端矩陣主機的安全。

  1. 控制信號防雷

系統控制線路采用屏蔽專用控制電纜,控制線的屏蔽層在接頭和端頭進行重復接地,控制線進入控制室后先進入信號避雷器,當控制線路串有感應雷過電壓時,避雷器瞬間導通,把多余的電荷引接到大地,保證前端解碼器和末端矩陣控制主機的安全運行。

  1. 接地

根據GB50057—94《建筑物防雷設計規范》、JGJ/T16—92《民用建筑電氣設計規范》的有關規定,對控制室內所有設備的接地極和設備金屬外殼進行接地處理。接地的具體處理方法是:從共同接地體的接地干線上引一條支干線到中心機房,在機房安裝匯流銅排,電源接地、防靜電接地、防雷接地和設備外殼接地各單獨引接地導線到接地銅排,牢固連接,以保證電氣設備和人身的安全。
七、系統供電與控制室要求

        為保證監控系統正常穩定工作,系統采用在線式UPS集中供電;
        • 監控系統和中心控制室采用單獨電源供電回路;
        • 主干采用AC220V供電,在攝像機前端采用變壓器就近供電;
        • 中心控制室必須配備有通訊、安全和消防等設備;
        • 中心控制室必須單獨安裝空調裝置,保證控制室的溫度在16~28℃之間,相對濕度不大于85%;
        • 控制室室內光線充足,其照度應不小于300Lux;
        • 控制室的其它設備和金屬外殼也必須做好等電位連接,以保證控制室內的人身和設備安全。