工业电视系统技术设计方案

工业电视系统技术设计方案
工业电视系统技术方案
1.1.1 工程概况
善泥坡水电站位于北盘江干流中游河段的省六盘水市水城县顺场乡境，距水城118km，距362km。

本电站装机容量2×90MW，为中型电站，右岸引水地下厂房。

善泥坡水电站在系统中的作用是：枯水期以调峰为主；汛期以基荷、腰荷为主。

电站预计2014年5月第一台机组具备发电条件。

本次项目将在电站厂区及生活区建设工业电视系统，主要监视厂区主要设备运行情况，重点区域人员出入记录，生活区的治安监控等。

1.1.2 项目需求
随着社会经济和科学技术的飞速发展，特别是计算机网络的发展，使人们的工作、生活变得更加快速和便捷，不仅大大缩短了信息沟通的时间，提高了工作效率，而且变革了原有的旧的管理模式。

小小的鼠标和显示器使我们的视线和控制能力变得无所不及、无所不能，人们足不出户便可通过网络了解大千世界的千变万化。

然而，当人们在为科学技术的神奇成果和迅猛速度感到惊叹的同时，又被科学成就本身所带来的巨大的潜在威胁感到惊惶不安。

采用高科技手段作案越来越成为当前社会犯罪的主要特征，无数惨痛的教训证明，科学技术这把双刃剑在推动社会进步的同时又在时刻威胁并伤害着创造它们的人类，我们对安全的需求与日俱增！为了有力打击各种经济刑事犯罪，保护国家和人民群众的生命财产安全，保证各行各业和社会各部门的正常运转，采用高科技手段预防和制止各种犯罪将会成为安全防领域的发展方向。

“魔高一尺，道高一丈”。

计算机网络通讯技术、图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得安全技术防行业能够采用最新的计算机通讯和图像处理技术，并通过网络传输数字图像和控制图像，为实现本地和远程图像监控及联网报警系统提供了高效可行而且价格
低廉的解决方案。

在银行、通讯、电力、水力等国家重点部门和单位，联网监控报警系统已基本建成，对预防和制止犯罪、维护社会经济的稳定起到了重要作用。

同时，安防技术水平和设备的提升，又使这些部门和单位成为先进生产力和管理水平的代表。

善泥坡水电站拟建设一套工业电视系统，覆盖全厂区围，包括厂区及生活区。

本次工业电视系统设计为全网络数字监控系统，前端图像采集为标清/高清网络型摄像机，前端设备主要包括28套室标清网络快球摄像机、35套室标清网络枪式摄像机、3套室外标清网络枪式摄像机、9套室高清网络快球摄像机及10套室外高清网络快球摄像机。

网络传输设备主要包括1台主干交换机、7台区域交换机、超五类屏蔽网线、光缆、光纤收发器。

后端设备主要包括1套管理服务器、2套流媒体服务器、2套网络存储设备、1套图像监控工作站、1台网络打印机。

1.1.3 建设目标
基于对安防系统的实际需求，善泥坡水电站对该防系统的要求：
通过摄像机可及时监看报警区域图像，了解现场情况；
重要图像资料及时保存到硬盘上，以便日后查证；
方案设计建成后的安防系统将是一个易于扩充、升级和管理使用的远程网络综合信息平台。

可实现视频信号采集、系统实时控制、智能联动、图像数字存储、智能检索录像资料、信号远程传输和远程控制等功能相结合的安全防和分级管理系统。

设备控制采用集控中心集中式管理和各领导办公室分散式管理相结合模式，整个监控系统的设计原则，使监控中心和各子系统都互不干扰、独立运行并实现其控制功能。

系统采用先集中后分散的设计思路，可根据实际需要不断扩充、升级，既有效的保护了项目的投资，又使系统不会落后。

本期监控系统的具体建设目标为：
前端监控点主要布置生产区域，蜗壳层、水轮机层、出线层、发电机层及开关室、GIS 室、电池室等重要区域。

监视生产设备运行情况，以及工作人员在生产区域的工作情况。

办
公生活区域本期也布置监视点，以治安监控为主。

集控中心作为整个安全防系统的指挥部管理中心。

整个案犯系统的运行、设备的控制全由安装在监控中心的智能数字控制主机完成。

监控中心将对整个监控系统进行集中管理，同时，可将各部门经理办公室作为监控系统的分控端，这样足不出户即可了解各监控点的情况，大大节省了管理者的时间，提高了管理效率。

1.1.4 设计原则
为确保系统建成后顺利运行及适应未来技术发展的需要，在本次工业电视系统工程设计中，我们坚持长远规划分布实施的原则，将系统建设成为一种具有高起点，易于扩充、升级和管理，易于使用的安防系统。

在本案中，我公司主要遵循以下设计原则：
1、实用性及可靠性原则
在本次远程监控系统工程中，我们首先考虑的是实用性和可靠性，遵循面向应用、注重实效、急用先上、逐步完善的原则，以确保使用的技术及设备成熟可靠。

在系统的设计和实施工程中，应该充分考虑系统的可靠性。

在整体设计时关键部位必须有充足的备份措施，对于重要的网络部位应当采取先进可靠的容错技术。

在本项目中，我们所设计采用的设备无论是集成的外购产品，还是自行开发设计的产品都经过严格的选择与测试。

外购产品全部为国外具有良好声誉、良好产品质量及售后服务信誉的名牌产品。

自行开发设计生产的产品及软件全部都是经过国家权威部门实际测试与使用的产品，并经过严格的器件筛选及老化实验，充分保证了设备及系统的可靠性。

2、先进性、成熟性与可扩展性原则
在满足实用性原则的基础上，并结合实际情况，我们选用先进的设备、优化的结构、综合布线方式及控制技术，力争将系统的技术水平定位在一个高层次上，以适应新世纪现代生产管理发展的需要。

系统建设适应行业发展，充分考虑发电系统的特点，在整体设计、设备配置、通信方式、管理方式、维护方式等方面具有一定的先进性，采用国际标准的同时又是成熟的技术。

系统具有良好的可扩展性，充分保证能够将今后增加的新设备和新功能简单方便地与原
有系统相结合。

3、开放性和标准化原则
系统中所采用的布线设计、通信协议、系统设备及布线材料都符合国际标准、国家标准、工业标准和各类标准及相关行业标准。

充分利用不同网络的优势，将它们有机地结合起来，为信息交换和设备互操作创造有利条件。

系统结构设计及布线材料符合ISO/IEC11801综合布线标准及CECS：72/97《国家建筑与建筑群综合布线系统设计规》。

网络系统硬件设备选型、施工、安装符合ISO9002标准。

4、经济性原则
在完成系统建设目标的基础上，力争用最少的投资，取得最大的效益。

在网络设计、设备选型上，采用高性能价格比的方案和设备，不仅使资金的投入、产出比达到最大值，而且要降低整个系统的运行成本，以较低的人员与资金投入来维持系统的正常运行。

5、可维护性、可管理性原则
网络设计和设备选型应具备实施安装方便、配置方便等特点，尽可能采用先进的、直观的管理手段，能够合理配置、均衡和调整网络资源，监控网络运行状态，控制网络运行。

我们设计的监控系统除要有很好的可靠性外还应有一定的故障自检和系统恢复能力。

工程施工前提供详细布线设计图纸；施工结束后，将提供给用户所有安装及施工图纸、技术资料，便于用户维护和使用。

6、灵活性原则
我们所提供的系统设计方案具有较强的灵活性，由于我们采用了标准化的布线方式及设备，方便地将传感器侦测、报警联动录像等功能接入本系统，并且便于今后系统扩容和设备的更新。

1.1.5 设计方案
善泥坡电站按照少人值守、远程集控和流域集控管理要求进行总体设计；按照实际需求，建设一套独立的工业电视监控系统，在集控中心设置工业电视系统的中心设置，集控中
心控制室可任意选择前端摄像点上的视频信号，供集控中心调度大厅大屏幕及电站分控室显示屏显示。

工业电视监控系统可以与电站火灾报警控制系统以通信方式连接，实现联动。

工业电视系统具有与电站MIS系统进行通信的功能。

整个工业电视监控系统可以分为以下部分：前端信号采集处理部分、信号传输部分、集控中心等组成。

1.1.5.1 前端信号采集处理部分
善泥坡电站工业电视系统采用目前技术最先进的IP网络监控方式，即前端摄像机置编码模块，网络RJ45接口，直接接入网络交换机，摄像机负责将视频信号及控制信号进行编码，转变为工业电视上传输的TCP／IP包，可以通过网络线或光纤直接远距离传输。

根据不同环境情况选用彩色或红外快球、高清快球、固定等类型。

数字视频信号可通过接入层接入到主交换机或者采用光纤进行传输，本系统中，选用多模光缆进行数字信号的传输。

本系统摄像机采用标清，和720P或1080P高清制式，RJ45网络接口，部分摄像机具有
红外夜视功能；室用于观测压力表、开关分合状态的采用高清工业电视摄像机；室外用于观测大环境的采用大倍数高清彩色摄像机或高清球机；坝顶用于观测水位计刻度的，采用高清摄像机。

采用全数字的IP工业电视摄像机，可以使本地或远程管理用户无需安装任何软件通过普通的IE浏览器即用WEB方式进行实时监控和管理配置等。

标清以及高清的IP摄像机为高清晰度和高分辨率的产品，在配电室、电容器室等位置安装，以便于可以清楚地看见设备情况、人员情况。

采用工业电视摄像机，利用屏蔽双绞线或者光缆进行数据传输能够很好的防止发电厂强磁场环境的干扰。

监控点布设主要考虑设备状态、环境安全和消防确认等方面的因素，在厂房各工作层面、坝顶、溢流表孔及各闸门室等地均布置了摄像机，并根据场地情况分别选用光纤工业电视高速球机、工业电视高清防爆高速球机、工业电视固定摄像机、工业电视高清摄像机、等不同类型，共布设了87个监控点。

具体类型和位置及安装方式见下表。

善泥坡电站厂区工业电视系统摄像机分布表
1.1.5.2 信号传输部分
本次项目将建设一套独立的工业电视系统网络，实现IP工业电视监控，全部设备通过TCP/IP协议交换视频和数据信息，做到完全数字化和工业电视化。

根据马马涯电站情况，工业电视系统分为3个大区，1个中心：厂区、坝区、生活区、集控中心；厂区设置5处接入汇集点，坝区1个接入汇集点，生活区1个接入汇集点。

传输过程采用了6套机柜（室或室外），每只机柜设置有不同数量的光缆交接箱和电源配线端子及工业电视交换机等设备，分布于7个汇集点，将来自于摄像机信号上传至集控中心；集控中心设置汇聚交换机，接入来自各个点的上传线路；汇集点的交换机均通过多模光纤传至汇聚交换机。

1.1.5.3 供电部分
本系统分各区域进行统一供电，每个区域由电站提供电源至各个汇集点；由汇集点给前端摄像机进行供电。

生活区则由治安监控室统一供电，电源电缆采用RVV3×1.0型。

在厂区配置1套5KVA 逆变电源，逆变电源为220V交直流双输入，站提供AC220V和DC220V两种电源，当站流电源断电，系统将自动切换到直流电源，通过逆变电源给系统持续供电，保障系统各设备正常运行。

本项目所包含的用电设备的数量及功耗如下：
由上表中计算得出整个工业电视系统用电功耗约为3871W，服务器、网络存储、交换机等中心设备均按最大功率计算，总计≤2KW，考虑到后期扩容，本期中心配置额定功率为5KW的逆变电源。

1.1.5.4 视频处理单元（工业电视存储单元）
本方案设计为厂区、坝区集中存储，生活区独立存储，并可上传，中心也可调用查看。

前端网络视频流通过光纤或网线直接传输至集控中心，将图像信息存储在多能网络设备组成的视频处理单元集群。

后台视频处理单元（工业电视存储单元），采用新一代网络存储设备，每台自带多个100/1000Mbps以太网口，接入到系统的主交换机，满足高清视频流的高宽带要求。

支持前端设备：网络高速球机、网络固定摄像机等设备将图像信息编码后，通过高速以太网络接入到存储器，实现对监控场景的实时预览、监控录像的调阅、各种报警的处理等功能。

单台设备支持16个硬盘的大容量存储空间；
高性能，可扩展性，轻松实现录像数据安全存储；
高品质冗余风扇，高稳定冗余电源，加上大华专利的机箱设计，确保能满足各种环境下7×24不间断存储的需求；
提供基于WEB的配置管理功能，简单易用；
视频处理单元具有视频存储、工业电视传输、前端摄像机管理、用户管理及云台控制等功能，采用独立硬盘支架，支持硬盘热插拔，支持RAID 0、1、5数据冗余配置，从而保证了数据的使用和安全。

后台控制设备配置有光纤配线柜、光接收单元、主交换机、视频处理单元和管理设备等。

视频处理单元（工业电视存储单元）是整个水电站工业电视系统的心脏，它负责管理系统的正常运转，协调各个部分之间的有效协作。

用户可以在终端进行用户管理、实时的视频浏览、录像的检索和回放、接收并处理报警、实现报警联动、对前端设备进行PTZ控制以及对视频进行解码等。

1)管理服务功能
视频处理单元用来负责中心配置前端IP快球、工业电视枪机限定用户的访问权限及录像服务器编码器列表配置。

负责用户管理，用户只有登录到该单元，才能对系统进行相关的配置和操作。

负责站端系统中的用户管理。

实现了软件和硬件权限的双重限定，软件权限可分为操作权限和配置权限，硬件权限主要为该类用户指定可以操作的前端摄像机，管理员可以根据用户在系统中的位置角色来为用户分配合适的权限。

配置相关流媒体服务器，录像服务器IP地址及管理的编码器列表。

对于系统中的每台摄像机，为每个用户分配一个控制权限级别，权限级别1-64级，同时控制时，权限高的抢占权限低的控制权。

发电厂用户只有登录到站端处理单元上才能获得相应的配置权限，权限和用户是完全绑定的，确保用户从工业电视任何一点登录都有相同的权限。

站端处理单元（工业电视存储单元）提供虚拟矩阵功能及报警管理。

可以提供数字视频切换、巡视及成组切换及报警联动管理功能。

2)录像服务功能（可扩展，实现视频数据的多级存储）
负责录像数据存储，具体可实现如下功能：
支持计划录像，计划以星期为周期，可以精确到分。

支持本地和工业电视数据存档功能，每天可多次定时备份。

磁盘满报警，当磁盘容量低于设定值时，报警通知用户。

3)客户端软件访问功能
可安装在系统中任意一台电脑上，提供监控系统的主要用户操作界面。

用户可以使用客户端完成如下功能。

实时视频浏览，支持最多16画面的实时视频浏览，用户可以在视频窗口中进行设置好的巡视，并可以调用预先设置好的视频模式，在实时浏览时，用户可以方便的进行手动抓拍和本地录像。

配置和管理虚拟矩阵，具有权限的用户可以通过客户端对前端摄像机和视频解码器进行统一编号，该编号在整个系统都是统一使用的。

用户可以在客户端进行虚拟矩阵的配置，包括巡视、成组切换、时间定时器等，用户可以在客户端使用这些设置，实现虚拟矩阵功能。

嵌播放器模块，可以实现本地和工业电视检索和回放录像。

报警处理，实现报警联动。

前端IP设备参数设置。

对前端摄像机进行PTZ控制。

4)高可靠性
系统关键设备，如站端处理单元通信控制器，均采用工业级设计，整机无风扇，设备的电源、网络接口等关键部件冗余设计，采用负载均衡和服务集群技术，支持多机主从协同工作，能适应7*24小时长期可靠运行的要求。

5)高扩展性
组成站端处理单元的各类设备采用模块化设计、分步式架构，组网灵活性高，可适应各种现场信号接入的需求。

6)高吞吐量
单台站端处理单元的通信控制器具有高容量的数字视频接入能力和数字视频转发能力，可满足64路以上D1视频的接入和转发要求。

7)全面的数据保护
存储设备使用硬盘S.A.R.M.T信息检测，实时反馈硬盘状态，第一时间硬盘故障上报；支持Raid0、Raid1、Raid5，可在硬盘发生故障时确保数据完整；提供硬盘的全局热备盘机制，保证Raid组的安全性。

8)维护方便
可查看设备的实时状态，提供蜂鸣器声音报警、设备指示灯报警等，支持远程维护和软件自动更新。

9)网络自适应传输
能自动监测上行传输网络的资源状况，自适应调整上传音视频码流的大小，保证视频画面的清晰可用。

10)无磁盘碎片
存储设备使用虚拟文件系统提高系统安全性和磁盘利用率，有效防止磁盘碎片；专用的缓冲和调度算法可以更好地提高磁盘效率；容错机制可以确保数据被安全写到磁盘及数据库，保证录像数据的安全。

11)高效的媒体数据流转发
使用智能视频传输协议，最大限度地利用工业电视带宽，特别对于前端网点工业电视带宽有限的情况下，系统在保证图像质量的基础上，在很低的工业电视带宽下，也能保证系统正常运行。

支持分布式部署，集中管理，实现系统强大的可伸缩性
系统支持分布式部署，集中管理，在保证整体性的同时，可灵活增添服务器，有效提升系统处理能力。

1.1.5.5 系统管理平台
1.1.5.5.1 系统特点
1)强大的二次开发功能，可支持B/S、C/S应用开发
提供B/S、C/S应用的二次开发控件、SDK等，方便用户迅速有效地开发业务应用
2)灵活的视频集中存储服务
提供报警录像、重要录像、全部录像多种选择的集中存储。

3)强大的报警联动
系统集成了专业报警系统的报警输出，和实时（历史）视频数据进行关联，实现报警与视频联动资源在更大围的整合。

4)支持DDNS
支持动态域名服务，使得系统可以支持动态IP地址，例如PPPOE拨号等。

5)支持电子地图服务
系统支持电子地图服务，使得系统使用者可以轻松掌控系统全局布置情况以及报警位置等。

1.1.5.5.2 系统功能
系统分为服务端、系统管理端、客户端以及扩展功能四个部分，其功能分别如下：
1)服务端功能
1、调度/控制/管理/应用服务器功能，包含客户端管理及认证、客户端请求转发
等功能。

2、VTDU服务器功能，包含流媒体转发、负载均衡、集中存储功能。

3、录像控制服务及存储服务功能：提供存储控制服务。

4、告警转发服务：提供报警转发服务
5、电子地图服务：提供电子地图服务
2)系统管理端功能
1、组织用户管理，包含组织结构管理、角色管理、用户管理。

2、设备管理管理，包含矩阵设备管理、前置机管理、报警设备管理、灯光管理、继电器管理、摄像机管理
3、布防配置，包含布防、撤防管理功能。

4、系统参数设置
5、电子地图管理，包含地图管理、设备管理、图片管理功能。

6、系统状态监测，包含设备状态、客户端状态、报警日志、操作日志等功能。

3)客户端功能
1、视频监控，包含电子地图显示、视频监控、云镜控制、抓图控制以及本地录像等功能。

2、语音对讲，实时的语音全双工对讲及语音广播功能。

3、报警录像，前端管理设备的报警提示。

4、日志，包含前端操作日志查看
5、工业电视流量统计，统计显示客户端工业电视流量
6、客户端设置，包含客户端的解码画质设置、重启设备、多画面预览、录像回放控制、对讲功能。

7、前端设备远程管理及配置，包括普通设置、报警设置、图像设置、定时设置、
动态检测、视频设置、录像查询及下载、辅助设置等功能。

4)系统扩展功能
除以上主要功能SDK外，系统还提供整套SDK、视频监控控件、地图控件、系统配置控件等，以方便用户开发连接本系统的客户端和其他的业务应用。

1.1.5.5.
2.1 管理功能
1)集控中心视频处理单元具有本地人机界面，用户可通过本地人机设备、站客户端或主站客户端对站端系统进行各种操作；操作人员可将操作界面锁定，防止无关人员操作；系统支持自动锁定。

2)系统本地人机界面和站客户端均具备视频监控、环境监控、告警、系统参数配置等功能界面。

3)客户端软件具备桌面快捷登陆方式，通过桌面快捷方式登录客户端时间响应小于2秒，客户端软件最小化时，能在任务栏进行显示。

4)操作实行权限管理，登录、操作均需进行身份认证，在权限围进行各类操作。

5)用户权限管理由角色、域和功能分级分层定义组成；角色按工作性质不同可分为管理员、监控员；用户为角色的具体体现和衍生。

6)系统掉电后重新上电具备自动恢复最后有效状态的功能。

7)系统支持本地和远程配置方式，配置文件可通过USB存储介质和网络导入/导出，并可使用通用编辑工具对配置文件进行脱机编辑。

8)系统支持服务器或客户端等多种工作模式，即被登录或主动登录主站系统的工作模式。

9)系统可通过本地或远程进行维护，包括对系统各设备的软件进行升级。

10)系统能对系统各设备的运行状况、存储硬盘、视频通道、环境采集设备等具有自检和诊断能力，遇异常状况时能自动发出运行报警。

11)能与站标准时钟源或地区级主站进行自动校时。

1.1.5.5.
2.2 日志功能
1)系统能自动生成运行日志，记录系统运行过程中发生的重大事件，如用户登录的时间及用户名、用户退出的时间及用户名等。

2)系统能自动生成操作日志，对用户的所有操作进行记录，如各种管理操作、各种控制操作等。

3)系统能自动生成告警日志，记录系统运行过程中发生的各类告警事件，如环境监测告警、智能分析告警、设备告警、资源告警等。

4)受权用户能对各类日志进行查询和导出等操作。

1.1.5.5.
2.3 实时视频监控功能
1)用户能通过系统对监控围的设备实现实时视频监控，实时视频可显示在本地人机界面、站客户端以及主站客户端上。

2)可按要求将相关的视频以IP单播或组播方式实时上传，在传输带宽许可的情况下可满足多用户同时访问时的视频传输要求，并可根据传输带宽资源的变化自适应调整实时视频码流的大小。

3)系统支持自动巡航（轮巡），在可设定的间隔时间对厂区监控围各监控对象进行视频巡检，参与巡检的对象可以任意设定，包括系统所在厂区的不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，巡检间隔时间可调节。

4)系统能对摄像机的预置位进行新增、修改或删除等设置，并可自动向地区级平台同步更新；摄像机的预置位的命名方式可由用户自行定义。

5)能通过各类摄像机对监控场景进行移动侦测，同时智能球形摄像机还可实现视频自动跟踪功能，对监控场景出现的活动目标进行监控围全过程自动跟踪。

6)站工作站支持单画面和4/9/16等多种模式多画面监控模式，能同时实时回放不少于16路实时视频，回放分辨率最高不低于D1格式，并可支持高清，网络延时不大于300毫秒。

7)轮巡配置方案可由用户自行按照工作站的监控权限围分别配置和管理。