数字工业电视监控系统
2.1.1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。
2.1.2 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，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，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**运行；
5）充分考虑日常可能发生的各种突发事件，灵活性强；
设计目标
作为贵公司的安全建设的重要组成部分，视频监控系统建设将达到以下目标：
建成后的数字视频监控系统将为安全提供强有力的**。“立足于安全，服务于安全”将成为系统建设的首要宗旨。
全面运用数字媒体技术、网络技术、存储技术和精密机电技术，将数字视频监控系统建设成先进、稳定、可靠、灵活的系统。
除监控功能之外，系统建成后还将具备各种增值功能，如点对点视频会议、场景管理等。
1.3设计依据和参照标准
《智能建筑设计标准（DBJ08-47-95）》
《公安部监控设备安装规范》
《工业企业通讯设计规范》GBJ42—8l
《*共和国公共安全行业标准》
《建筑电气安装工程质量检验评定标准》
《安全防范工程程序与要求》GA/T75—94
《安全防范系统用图形符号》GA/T74—94
《电缆线路施工及验收规范》GB50168—92
《电子计算机机房设计规范》GB50174—93
《煤矿安全规程》和《煤矿设计规范》
GBJ 115-87《工业电视系统工程设计规范》
MT《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》
《性环境用电气通用设备要求》
《性环境用电气设备本质安全型电路和电气设备要求》GB3836.4-83
2、系统总体结构
根据对贵公司的需求分析，并遵循系统设计的相关标准和规范，我们设计的数字视频监控系统主要由摄像机、硬盘录像系统、系统及线路等构成。
监控系统设备主要包括前端设备（由摄像机、镜头、防护罩、支架等组成）与后端设备。硬盘录像系统主要包括模拟信号数字处理设备和存储设备（如硬盘等）、显示设备、监视器等组成。
控制中心设备主要包括：矩阵控制器、矩阵、视频管理服务器、视频、视频存储服务器、磁盘阵列等。
控制中心设备具备以下功能：
1) 矩阵控制器采用CPU 控制，支持摄像机到监视器及监视器到控制键盘的分配。矩阵控制器通过矩阵与数字系统实现通信。
2）数字系统设置相应服务器，通过**IP 网络实现对视频的管理、控制及存储。
3) 采用MPEG-4 压缩格式，视频要求达到4CIF 分辨率高质量画面。
4) 配置磁盘阵列对视频进行24 小时录像，录像分辨率可选，容量要求满足不少于10 天。
5) 提供设备管理功能，对摄像机的运行状态进行查询，并记录设备维护信息。
6）服务器具有强大的视频查询及搜索功能，可调用录像资料。
7) 统一对操作人员配置权限，控制级别。
8) 监视终端提供简便快捷的人机操作界面。利用电子地图实时直观的显示摄像机设置位置，并调用任意一台摄像机的图像，利用鼠标/键盘进行控制。
9) 数字系统具有虚拟矩阵功能，对视频路由控制，控制终端权限设置、摄像机的水平、俯仰、旋转、变焦、预置位选择等进行控制。
数字系统具有虚拟矩阵功能，通过视频管理软件根据系统的信号和实时事件的触发对数字视频码流进行路由控制。
拥有不同权限级别的用户可以根据自己权限的不同，分别操作不同系统设备。
接受输入，响应触发云台及摄像机到位置，图像自动切换。
硬盘录像系统将前端监控点的摄像机采集到的视频信号进行采集、量化、编码和存储。同时提供对历史记录的检索和回放功能。硬盘录像系统还提供远程监控功能，供生产调度者进行监看。
所有前端摄像机、监视器均集中接至设置在控制室及分厂控制室内的矩阵控制器和视频上。视频通过矩阵控制器实现监控器模拟图像监视；通过建立专有监视网络，实现监视终端的数字化控制与监视。
由于整个监控系统的前端监控点，而且要进行全部录像，因此模拟信号全部要进行上述信号处理流程。提供网络监看和控制的功能，客户通过网络可以实时查看监控点图像，可以回放相应各监控点的历史图像。
2、设备选型
主要功能
系统功能特点：
全天候可适应各种恶劣的气候条件。
系统以手动控制或编程控制实现显示器对各摄像机图像的切换显示，对回放录像的显示。
可完成对摄像机控制：摄像机镜并没有焦距的远近控制、光圈大小控制、焦距控制等。
可完成对各路图像的切换显示控制。
实时监控及录像
● 实时监控： 实时监控现场情况。
● 录像方式： 定时/动态检测/手动录像任意可选。
● 动态监测： 包括动态检测和区域动态检测两种动态检测功能，有效节省磁盘空间。可动态监测录像、定时录像、联运录像。
● 多用户管理：管理员权限可设置。
● 支持大屏幕显示
● 支持屏幕墙多监视器的显示、切换、轮循等功能
压缩方式H.264。
每个镜头可以设定不同的名称。
NTSC/PAL两种视频显示制式可选，25帧/秒实时录像、实时回放。
视频图像属性调节功能，使图像更清晰。
视频录像功能，录像灵敏度、延迟时间可调。
可进行远程监控，远程监控云台、镜头、灯光等工作。
支持现今容量的硬盘，并支持安装多个大容量的硬盘。
创建日志文件，便于查询操作记录。
系统可任意设置定时并机，重启功能，保证系统运行的高稳定性。
可设定是否开机自动运行监控软件，断电自动关闭程序，来电自动重启，自动恢复录像。
●完善的录像功能
提供手动录像和按定制时间录像两种方式。当设为按定制时间录像时，每天可分多个时段分别录像。设定后软件系统自动启动，按预定时间录像，并实行监控功能。整个过程*人工干预，从而达到无人值守的目的。监控主机可以抓取地面、井下的图像，从而记录相关的图像信息。
●同步录音功能
每路视频都可配音频输入（可选），视频与音频在采集卡中进行硬合成，使两者完全同步。使回放效果达到状态。
系统防雷设计
工业视频监控系统防雷设计包括电源防雷、视频信号防雷和接地三个部分内容。
1、电源防雷
电子设备因雷击造成的损坏，很大比例是由于感应雷串到电源造成的设备损坏。根据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》和GB50057-94《建筑物防雷设计规范》要求中心计算机机房等大量重要电子设备集中场所应设计两级以上的电源防雷保护。对于煤矿闭路监控系统供电防雷保护，建议设计建立二级电源防雷防护：级防护在机房总配电柜进线端，设计采用一套国际**品牌加强型电源避雷器，*二级防护在机房供电的UPS进线端，设计采用一套标准型电源避雷器。
2、视频信号防雷
系统设计在前端摄像机上安装视频同轴电缆避雷器。当视频信号有过电压现象发生，避雷器瞬间导通，以保证前端摄像机和末端关联设备的安全。
3、接地
根据GB50057—94《建筑物防雷设计规范》、JGJ/T16—92《民用建筑电气设计规范》、GB2887-82《计算机场地技术要求》的有关规定，对控制室内所有设备的接地较和设备金属外壳进行接地处理。接地的具体处理方法是：从共同接地体的接地干线上引一条支干线到中心机房，在机房安装汇流铜排，电源接地（接地电阻<0.5欧姆）、防静电接地（接地电阻≤2欧姆）、防雷接地（接地电阻应≤10欧姆）和设备外壳接地各单独引接地导线到接地铜排，牢固连接，以保证电气设备和人身的安全。
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