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某热电厂监控系统方案

(2012-08-22 07:29:03)

一. 需求分析：

1. 建立一套“全数字化”的工业电视闭路监控系统。即系统的设计构架、系统的运行及系统功能的实现，必须依托于多媒体图像压缩处理技术和网络通讯技术。

2. 建立“先分散后集中”的分布式（多级）监控系统。根据不同监控范围，设立4个本地监控中心（#4、#5机组控室，水网控制室、灰网控制室），在此之上，设立“值长台”监控中心，作为厂内集中监控、监测、监管全有监控点的总指挥中心和管理中心。二个级别的监控中心，即彼此独立操作，互不干扰，同时在权限等级划分上存在依附关系：四个本地监控中心彼此能够相互访问进行远程监控，但监控权限的多少，要通过“值长台”总监控中心的授权，通过用户名和密码，确保系统的安全有秩。

3. 建立一个“开放”的数字监控系统。其一，要与厂内原有监控系统进行联接（但并未明确具体联接要求和实现功能）。其二，要与厂内MIS 系统联接，使厂内的重要部门、办公室都可通过MIS系统终端实现网络监控。其三，要求具有灵活的扩展性，只需通过增加相关设备，即可扩展系统。

4. 建立一个先进实用性的数字监控系统。其先进性在于要用最简单的系统构成实现最完善的系统功能；核心技术采用当前引导潮流和发展趋势的尖端技术，并有较长的延续性和升级潜力。而实用性在于系统构架和系统功能，都完全基于客观现实和用户需求，使用操作简单易学，维护方便。

5. 系统的可靠性和安全性。这是规范中提到最多的，也是由用户所在行业和监控系统的性质决定的。不仅关系到是否能够实现安全防范的目标，而且涉及系统本身是否会对厂内其它生产设备和环境造成安全隐患和威胁，因此，必须选用国内外优质名牌产品充分保证系统的安全可靠。

二. 系统组成：

该系统由前端设备、传输设备、本地监控中心、总监控中心、网络客户端、中央服务器六部分组成。

需要重点说明的几个部分为：

1. 网络客户端：

是除了五个监控中心以外，厂内其他需要进行网络远程监控的用户终端。由于这些用户端和五个监控中心相比，其监控要求较低，登陆访问较随意，一般无录像需求，因此，统一纳入“网络客户端”。它由计算机（普通办公计算机或笔记本电脑）和客户端软件构成。客户端功能和界面相对简单，适合领导和办公室一级使用，主要负责图像显示、远程回放和云台控制。客户端远程监控时，需要输入用户名和密码，登陆“中央服务器”进行身份验证，通过认证后，进入系统主控界面，界面中会自动显示该客户端权限内的资源列表，通过该列表即可实现远程监控。具体功能有：

图像显示

· 最多支持24画面同时显示；

· 可单画面或多画面分割显示任意一路或几路视频图像，并可多路轮循显示；

· 每路均可达到全实时25帧/秒（PAL）或30帧/秒（NTSC）；

· 可对显示图像的亮度、对比度、饱和度、色调进行连续调整；

语音功能

· 具1~24路音频与视频同步输入功能，音质清晰流畅，无杂音；

· 监看图像时可进行现场监听；

· 每路视频和音频可进行同步存储，声音与图像数据同包，回放时音质无失真；

对讲功能

· 可以和前端设备进行语音对讲，主叫不需要应答即可喊话。

录像存储

· 支持手动录像，自动指定录像盘符；

· 录像速度每路均可达到全实时25帧/秒（PAL）或30帧/秒（NTSC）；

· 支持多硬盘循环录像，无需人工换盘。

检索回放

· 可精确选定时、分、秒，以迅速检索需要的录像资料；

· 回放与录像同时进行，互不影响；

· 可对录像资料进行时间检索、事件检索，录像资料储存情况通过图形表示一目了然；

· 可单画面全屏回放，也可多路同时回放；

· 回放速度全实时，即每路25帧/秒（PAL）；

· 多种回放速度，可正常回放、单帧回放、快速回放（2~5倍）、慢速回放（1/2~1/5）、画面冻结和跳至指定时间播放，回放图像大小可调；

· 回放时支持抓拍功能，即某幅图像的数字化拍照，也可对图像进行电子放大与打印；

· 系统支持本地端与网络远程端同时回放影音文件。

控制功能

· 支持多路云台全方位控制，可手动控制，也可自动控制；

· 支持电动变焦镜头的聚集、光圈与变焦控制；

· 支持灯光和雨刷等辅助控制；

· 可控制高速球，设置高速球手动预制位和报警联动预制位，可调节高速球转动速度。

2. 中心服务器：

中心服务器是整个系统的管理核心和信息认证中心。主要功能是对各种主控设备（PC/嵌入式数字硬盘录像机、网络视频服务器、视频工作站）和网络监控端进行统一集中管理，包括设备注册认证、用户注册认证、系统内设备所属关系配置、系统内用户权限配置、集中远程控制修改设备参数与设置和资源分配及指向服务等。它由计算机和中心服务器软件组成。中心服务器一般安装在总监控中心。具体功能有：

管理前端设备

· 添加、修改和删除网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备；

· 修改网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备的名称、IP地址、子网掩码、网关、连接端口、访问用户名和密码；

· 对网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备每个监控通道的通道描述、传输画质和传输速率等进行设置；

· 选择在显示画面上是否叠加时钟和字符，并可以任意调整所叠加字符在图像窗口中的位置和颜色。

· 设置网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备的云台控制协议；

· 设置高速球预置位；

· 设置高速球定时自动执行预置位计划；

· 设置是否使用PPPOE拨号功能(最常见的就是ADSL设置)、设置PPPOE拨号的用户名和密码；

· 设置是否使用DNS解析功能及DNS服务器的IP地址和连接端口；（适用动态IP网络环境）

管理视频工作站

· 添加、删除视频工作站；

· 设置视频工作站所要连接的图像源（即相应的前端设备）；

· 设置工作站是否实时显示连接通道的图像；

· 设置工作站的录像计划和录像模式(报警录像、连续录像、不录像)。

权限管理

· 管理用户：包括中心服务器视频工作站和网络客户端所有用户的权限设定；

· 设置用户的操作权限：包括中心服务器管理权限、云台镜头控制权限、添加删除用户、监看通道等。

· 用户凭借中心服务器设置的用户名和密码登陆，视频工作站本身没有权限管理功能。

· 具有系统屏蔽功能，封锁视频工作站操作界面，防止非法人员随意操作；

· 具有键盘锁定功能，封锁视频工作站键盘系统热键，防止非法人员随意操作；

显示设备工作状态

· 按照指定的时间间隔自动扫描设备列表内所有设备的工作状态，时间间隔可设置。

· 显示前端设备的工作状态；

· 显示视频工作站的工作状态；

· 系统连接日志记录。

其它功能

· 可以远程重新启动前端设备（仅支持网络视频服务器和嵌入式硬盘录像机）；

· 远程对设备进行系统升级；

· 查看前端设备软件版本。

3. 本地监控中心：

本地监控中心是指设立的“#4机组控制台、#5机组控制台、水网控制室和灰网控制室”。主要职责是利用先进的数字化硬盘录像主机对各自监控区域的监控点进行集中统一监看、控制、录像、检索、进行报警探测等操作。

每个本地监控中心需要配备数字硬盘录像主机作为主控设备，通过普通显示器、鼠标键盘进行各种监控操作。同时配备2台25″彩色LCD监视器，用于大屏幕的同步监看。2台LCD监视器和显示器彼此相互独立，分别显示不同图像信息，实现本地监控功能的同时，直接将主机和网络连接（无需借助任何其他设备），利用主机自有的强大网络功能，将全部监控信息（视频）上传网络，通过铺设的光纤局域网，值长台总监控中心和其他网络客户端即可实现网络远程监控。

同时，四个本地监控中心之间也可进行彼此间的网络监控，与其他网络客户端一样，其网络监控功能的多少，取决于管理者的授权。这里，建议四个本地监控中心最好不要直接使用数字硬盘录像主机进行网络远程监控，以免CPU占用过大，出现死机，影响本地监控和其他用户的远程监控。

4. 值长台总监控中心

作为监控系统的总指挥中心和管理中心，要求享有最高的监控权限，通过“视频工作站”能够网络远程监控所有监控点图像，进行云镜控制、录像存储、检索资料等全部操作（但《技术规范》中未曾明确提出总监控中心是否需要对所有监控图像进行存储录像，暂时不做录像考虑）。同时，总监控中心作为管理员身份，对其它网络分控端的使用权限进行授权，所有授权信息全部收录在中心服务器中，进行集中管理。

同样，安装1台25″彩色LCD监视器，用于大屏幕的同步监看。

三. 系统原理图

四. 系统特点：

1. 强大的中心管理功能

IDRS分布式网络远程监控系统中提出的中心服务器与视频工作站理念，对所管辖范围广，系统庞大的监控应用用户来讲，将能提供更加清晰的组网、监视、控制、管理逻辑关系从而提高系统使用率降、低运营费用与系统维护费用。

中心服务器与视频工作站可进行堆叠，也就是讲一个视频工作站不仅可以包含子硬盘录像机还可以包含更多下级视频工作站。那么这一功能将给我们的系统提供更加强大的管理能力和扩展能力。我们利用视频工作站的这一特点，将各个子系统进行设置、集成、集中管理。为架构大型、超大型分布式网络监控系统提供了强大的平台。

系统可以通过中心服务器的用户、设备登记认证，与视频工作站的视频数据处理构成系统平台，为前端IDRS系列核心设备提供支持，为用户提供连接服务。

2. 完善的系统功能

系统监控主机和各客户端可以对管辖范围内多个本地和远程监控前端进行实时监控，不同的用户可根据职务分配不同的控制权限。现场图像可根据地点分成监控组，以4分屏、9分屏或者16分屏方式显示，可设置手动录像、计划录像和报警自动录像等多种录像方式。在本系统中由于合理的配置了中心服务器与存储服务器，以及前端网络视频编码器，它们将发挥他们最大的效率。

3. 采用视频代理机制，节约带宽资源

在互联网带宽有限的环境下，系统提供代理访问机制，即当多个用户集中访问某一路图像时，此路图像由视频工作站转发给发出访问请求的用户，从而节省了有限的互联网带宽资源。

同时，图像传输以"点播"的方式发送，即当有用户发出请求时才发送图像，没有用户观看时，不占用网络资源，从而使网络带宽的利用率更高。

在ADSL接入模式时，用户不可避免遇到了带宽问题。在多个用户同时访问一台用ADSL接入的非IDRS系列硬盘录像机时，很可能造成用户连接速度非常慢，数据传输几乎停止的情况。这是因为每个用户在接入时都占用了各自的带宽，无论他们是否连接了相同的通道都不会减少发送的数据量。

在本解决方案中我们采用客户端连接视频工作站或客户端连接客户端的方式来减少在ADSL传输部分的网络压力。也就是讲局域网中的任何一台连接了前端或视频工作站的客户端都能提供二次传输的能力，这样我们就能避免造成视频数据的重复发送，保证窄带部分不会造成网络压力过大而使其他用户无法连接的情况。

4. 操作简单

操作界面人性化设计，全部为中文可视化界面，用户可根据清晰的中文功能提示，实现全部的监控操作。用户在实时监控过程中，可利用鼠标移动对前端监控点的摄像机进行控制。

5. 远程系统维护和系统管理

IDRS视频工作站提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改前IDRS-400C端视频服务器、IDRS-6000S硬盘录像机的各项参数，提高了系统的维护效率。
同时，管理员可远程增加、删除、修改用户、监控地点、用户的控制权限、录像时间和报警等信息。当这些信息修改之后，管理员不用对客户端进行维护，用户只要在重新登录系统一次，即可得到管理员重新分配的信息，大大的减轻管理人员的软件维护工作量。

6. 易于与本地网络系统结合

系统采用的是一种标准的TCP/IP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能与各系统方便地联网，网内的用户只要使用客户端软件即可进行图像监控,无需任何设置。监控前端可以将许多现有的资源接入本系统，避免重复投资。

7. 良好的可扩展性

IDRS分布式网络远程监控系统的前端监控点采用模块化设计，当系统需要扩容时，可以很方便的增加前端监控点。在监控中心，只需要将增加的前端监控点加入系统，这样就完成了全部的系统扩容工作。本系统不限制用户数量，用户可利用浏览器和客户端控件，使用办公微机只要达到一定配置随时随地监控现场环境。

系统可根据用户实际安装情况提供不同版本的软件支持，良好的可扩展性使用户能从低成本投入开始组建远程视频监控系统，以后逐步扩充完善。

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