【正文】 煤廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)選煤廠的安全管理和生產(chǎn)管理信息化，加強(qiáng)了企業(yè)內(nèi)部協(xié)作與通信，提高了生產(chǎn)和管理效率，爭強(qiáng)了企業(yè)的市場競爭力，使選煤廠的信息化進(jìn)程跨上了一個(gè)新臺(tái)階。 選煤廠視頻監(jiān)控的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)和設(shè)備有很大的作用 。 保證生產(chǎn)過程和設(shè)備系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行 ，通過 生產(chǎn)現(xiàn)場對(duì)信號(hào)的采集并將信號(hào)傳輸?shù)郊厥?，由上位機(jī)完成數(shù)據(jù)匯總和分析。 通過科學(xué)的方法，找出設(shè)備缺陷和異常狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程隱患，及時(shí)采取對(duì)策，把故障消滅在萌芽狀態(tài)。 大幅度的降低設(shè)備的故障和事故發(fā)生率。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 2. 視頻監(jiān)控系統(tǒng)介紹 視頻監(jiān)控發(fā)展歷史 視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展了短短二十幾年時(shí)間，從最早模擬監(jiān)控到前些年火熱 數(shù)字監(jiān)控 再到現(xiàn)在方興未艾網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，發(fā)生了翻天覆地變化。在 IP 技術(shù)逐步統(tǒng)一全球今天，我們有必要重新認(rèn)識(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷史。從技術(shù)角度出發(fā)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展劃分為第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng) (CCTV)，到第二代基于 “PC ＋多媒體卡 ” 數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng) (DVR) ，到第三代完全基于 IP 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(IPVS)。 第 一代視頻監(jiān)控：傳統(tǒng)模擬閉路視監(jiān)控系統(tǒng) (CCTV)： 依賴攝像機(jī)、纜、錄像機(jī)和監(jiān)視器等專用設(shè)備。例如，攝像機(jī)通過專用同軸纜輸出視頻信號(hào)。纜連接到專用模擬視頻設(shè)備，如視頻畫面分割器、矩陣、切換器、卡帶式錄像機(jī) (VCR)及視頻監(jiān)視器等。 第二代視頻監(jiān)控 ：當(dāng)前 “ 模擬 數(shù)字 ” 監(jiān)控系統(tǒng) (DVR)： “ 模擬 數(shù)字 ” 監(jiān)控系統(tǒng)是以數(shù)字硬盤錄像機(jī) DVR 為核心半模擬 半數(shù)字方案，從攝像機(jī)到 DVR 仍采用同軸纜輸出視頻信號(hào)，通過 DVR 同時(shí)支持錄像和回放，并可支持有限 IP 網(wǎng)絡(luò)訪問，由于 DVR 產(chǎn)品五花八門，沒有標(biāo)準(zhǔn)，所以這一代系統(tǒng)是 非標(biāo)準(zhǔn)封閉系統(tǒng) 。 第三代視頻監(jiān)控：未來完全 IP視頻監(jiān)控系統(tǒng) IPVS： 全 IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)與前面兩種方案相比存在顯著區(qū)別。該系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)是攝像機(jī)內(nèi)置 Web 服務(wù)器，并直接提供以太網(wǎng)端口。這些攝像機(jī)生成 JPEG 或 MPEG4 數(shù)據(jù)文件，可供任何經(jīng)授權(quán)客戶機(jī)從網(wǎng)絡(luò)中任何位置訪問、監(jiān)視、記錄并打印，而不是生成連續(xù)模擬視頻信號(hào)形式圖像。全 IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)它巨大優(yōu)勢(shì)是： 簡便性，強(qiáng)大中心控制， 易于升級(jí)與全面可擴(kuò)展性 ， 全面遠(yuǎn)程監(jiān)視堅(jiān) ， 固冗余存儲(chǔ)器等一系列的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)勢(shì)也是現(xiàn)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向！ 視頻監(jiān)控在中國的現(xiàn)狀 在國內(nèi)外市場上，主要推出的是數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類產(chǎn)品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實(shí)際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應(yīng)用尤為廣泛；后者是新近崛起的以計(jì)算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)部分弊端而迅速崛起，但仍需進(jìn)一步完善和發(fā)展。目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正處在數(shù)控模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)混合應(yīng)用并將逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過渡的階段。 當(dāng)前中國處于 繼模擬監(jiān)控之后的第二代監(jiān)控技術(shù)，無論在圖像質(zhì)量、保存時(shí)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 間以及可靠性上均有大幅度的提升，為用戶提 供了高性價(jià)比的監(jiān)控解決方案。當(dāng)前，數(shù)字監(jiān)控已牢牢地成為主導(dǎo)整體視頻監(jiān)控市場的視頻監(jiān)控解決方案，并成熟部署于金融、商業(yè)等行業(yè)之中。國內(nèi)知名的視頻監(jiān)控解決方案提供商，如?？低?、藍(lán)色星際等，由于在自身行業(yè)領(lǐng)域中豐富的項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，贏得了更多的市場機(jī)會(huì)。在 IDC 的最終用戶調(diào)研中，相當(dāng)一部分用戶出于保護(hù)既有投資的目的，往往在已建視頻監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)的升級(jí)項(xiàng)目上，采用模擬 數(shù)字視頻監(jiān)控混合的解決方案。作為模擬和數(shù)字監(jiān)控之間的過渡， “ 代 ” 視頻監(jiān)控是中國視頻監(jiān)控市場特有的階段。 但是 DVR 系統(tǒng)仍存在大量局限： 復(fù)雜布線 ： “ 模擬 數(shù)字 ” 方案仍需要在每個(gè)攝像機(jī)上安裝單獨(dú)視頻纜，導(dǎo)致布線復(fù)雜性。 有限可擴(kuò)展性： DVR 典型限制是一次最多只能擴(kuò)展 16個(gè)攝像機(jī)。 有限可管理性 ： 您需要外部服務(wù)器和管理軟件來控制多個(gè) DVR 或監(jiān)控點(diǎn)。 有限遠(yuǎn)程監(jiān)視 /控制能力 ： 不能從任意客戶機(jī)訪問任意攝像機(jī)。您只能通過DVR 間接訪問攝像機(jī)。 磁盤發(fā)生故障風(fēng)險(xiǎn) ： 與 RAID 冗余和磁帶相比， “ 模擬 數(shù)字 ” 方案錄像沒有保護(hù)，易于丟失。 中國視頻監(jiān)控市場在快速發(fā)展的過程中，當(dāng)然也面臨相應(yīng)的挑戰(zhàn)：仍然缺乏統(tǒng)一的具有強(qiáng)制約束力的國家標(biāo)準(zhǔn)。近年來，由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障而導(dǎo) 致的相關(guān)事故頻頻發(fā)生。中國視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)法律法規(guī)尚待完善。雖然政府支持出臺(tái)了 TC100 等國家標(biāo)準(zhǔn)，但目前中國市場仍存在國家標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)并存、不同的廠商聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)并存等現(xiàn) 像 ，并且缺乏有效的項(xiàng)目監(jiān)管和檢測機(jī)制。行業(yè)用戶具體需求與項(xiàng)目實(shí)施之間存在一定的難度。視頻監(jiān)控系統(tǒng)將進(jìn)一步深入行業(yè)應(yīng)用的具體需求。然而，在用戶對(duì)于視頻監(jiān)控系統(tǒng)期望不斷提升的同時(shí)，在項(xiàng)目實(shí)施以及成本控制方面仍然 存在一定的問題。以圖像采集為例，用戶若采用高清信號(hào)，相關(guān)視頻、網(wǎng)絡(luò)以及存儲(chǔ)設(shè)備的直接成本提升是可以直觀計(jì)算出的；然而，特殊行業(yè)用戶的需求，如金融核心監(jiān)控點(diǎn)的人像識(shí)別、身高測量，環(huán)保監(jiān)控點(diǎn)的指標(biāo)測量等，通過直觀方式來計(jì)算成本并實(shí)施則難度較大。 視頻監(jiān)控的發(fā)展方向 在廣度上，隨著用戶對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)投入的加大、應(yīng)用和依賴程度的加深，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)所包括的攝像頭控制、看現(xiàn)場以及回放等基本功能模塊已不能滿足當(dāng)今行業(yè)應(yīng)用的需求。由于視頻數(shù)據(jù)保存時(shí)間的加長、監(jiān)控范圍的擴(kuò)展，在第二階段，智能搜索、電子地圖以及內(nèi)容 分發(fā)等升級(jí)模塊得到了快速的應(yīng)用。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 未來針對(duì)特定的用戶，諸如渠道管理、庫存管理、自動(dòng)報(bào)警、遠(yuǎn)程管理、報(bào)表提交以及統(tǒng)計(jì)分析等高級(jí)智能模塊將得以應(yīng)用，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過模塊化的方式按需靈活拓展，并完成由單一的安全防范向用戶決策層支持的重要過渡。 除了上述的發(fā)展趨勢(shì)之外，未來中國視頻監(jiān)控市場的發(fā)展趨勢(shì)還將具有進(jìn)一步商業(yè)化和轉(zhuǎn)向家庭化、民用化兩個(gè)發(fā)展方向：從商業(yè)化模式下的客戶角度來看，更加趨向于將視頻監(jiān)控系統(tǒng)建成集通信、運(yùn)算及存儲(chǔ)于一身的統(tǒng)一平臺(tái)，而不是整體系統(tǒng)中重復(fù)建設(shè)的其中一個(gè) IT子系統(tǒng)。 IDC 認(rèn)為，視頻監(jiān)控系 統(tǒng)的建設(shè)甚至將成為未來 UC(統(tǒng)一通信 )基礎(chǔ)架構(gòu)的重要組成部分。同時(shí)，作為一個(gè)特殊的市場，家庭視頻監(jiān)控市場在以往通常被簡略理解為樓宇監(jiān)控。然而，家庭監(jiān)控市場無論是在運(yùn)營方式上，還是在具體的應(yīng)用需求上，均不同于樓宇監(jiān)控。目前，對(duì)于這一市場尚沒有系統(tǒng)深入的客戶行為分析和明確的資金投入，運(yùn)營商在收費(fèi)模式上仍然有待完善，個(gè)性化增值服務(wù)方面亦缺乏具有雄厚實(shí)力且專注于此的解決方案提供商。 視頻監(jiān)控的 基本結(jié)構(gòu) 圖 21 頻監(jiān)控的基本結(jié)構(gòu) 前端部分： 前端完成模擬視頻的拍攝，探測器報(bào)警信號(hào)的產(chǎn)生，云臺(tái)、防護(hù)罩的控制，報(bào)警輸出等功能。主要包括：攝像頭、電動(dòng)變焦鏡頭、室外紅外對(duì)射探測器、雙監(jiān)探測器、溫濕度傳感器、云臺(tái)、防護(hù)罩、解碼器、警燈、警笛等設(shè)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 備（設(shè)備使用情況根據(jù)用戶的 前端部分： 前端完成模擬視頻的拍攝，探測器報(bào)警信號(hào)的產(chǎn)生，云臺(tái)、防護(hù) 實(shí)際需求配置）。攝像頭通過內(nèi)置 CCD 及輔助電路將現(xiàn)場情況拍攝成為模擬 視頻電信號(hào)，經(jīng)同軸電纜傳輸。電動(dòng)變焦鏡頭將拍攝場景拉近、推遠(yuǎn)，并實(shí)現(xiàn)光圈、調(diào)焦等光學(xué)調(diào)整。溫、濕度傳感器可探測環(huán)境內(nèi)溫度、濕度，從而保證內(nèi)部良好的物理環(huán)境。云臺(tái)、防護(hù)罩給攝像機(jī)和鏡頭提供了適宜的工作環(huán)境，并可實(shí)現(xiàn)拍攝 角度的水平和垂直調(diào)整。解碼器是云臺(tái)、鏡頭控制的核心設(shè)備，通過它可實(shí)現(xiàn)使用微機(jī)接口經(jīng)過軟件控制鏡頭、云臺(tái)。 傳輸部分： 根據(jù)監(jiān)視、監(jiān)控點(diǎn)距離監(jiān)控中心的遠(yuǎn)近的距離采用不同的傳輸介質(zhì)，大概可分為：同軸線纜、網(wǎng)絡(luò)、 光纜 、無線等傳輸方式。以上各傳輸方式各自有其優(yōu)、缺點(diǎn)。在實(shí)際工程中根據(jù)現(xiàn)場及用戶需求 采用。 傳輸部分要求在前端攝像機(jī)攝錄的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)要求傳輸具有損耗小，可靠的傳輸質(zhì)量，圖像在錄像控制中心能夠清晰還原顯示。 控制部分： 該部分是安防監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它完成模擬視頻監(jiān)視信號(hào)的數(shù)字采集、圖像壓縮、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)記錄和檢索、硬盤錄像、給前端發(fā)送控制信息等功能。它的核心單元是采集、壓縮、控制單元，它的通道可靠性、運(yùn)算處理能力、錄像檢索的便利性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能?？刂撇糠质菍?shí)現(xiàn)報(bào)警和錄像記錄進(jìn)行聯(lián)動(dòng)的關(guān)鍵部分。 電視墻顯示部分：該部分完成在系統(tǒng)顯示器或監(jiān)視器屏幕上的實(shí)時(shí)監(jiān)視信號(hào)顯示和錄像內(nèi)容的 回放及檢索。系統(tǒng)支持多畫面回放，所有通道同時(shí)錄像，系統(tǒng)報(bào)警屏幕、聲音提示等功能。它既兼容了傳統(tǒng)電視監(jiān)視墻一覽無余的監(jiān)控功能，又大大降低了值守人員的工作強(qiáng)度且提高了安全防衛(wèi)的可靠性。終端顯示部分實(shí)際上還完成了另外一項(xiàng)重要工作 —— 控制。這種控制包括攝像機(jī)云臺(tái)、鏡頭控制，報(bào)警控制，報(bào)警通知，自動(dòng)、手動(dòng)設(shè)防，防盜照明控制等功能，用戶的工作只需要在系統(tǒng)桌面點(diǎn)擊鼠標(biāo)操作即可。 系統(tǒng)供電： 愛達(dá)訊安防工程師認(rèn)為電源的供給對(duì)于保證整個(gè)閉路監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到至關(guān)重要的作用，一旦電源受破壞即會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。 系統(tǒng)的供電可以采用集中供電和分散供電兩部分，用戶可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行選擇。 另外，在監(jiān)控系統(tǒng)中海包含了一些輔助的設(shè)備，如操作臺(tái)等。 視頻監(jiān)控組成部分 的詳細(xì)介紹 視頻監(jiān)控組成主要由前端部分、傳輸部分、控制部分、顯示部分以及供電部分組成，以下就對(duì)本次設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容和部分進(jìn)行詳細(xì)介紹 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 前端部分的介紹 前端部分主要的任務(wù)就是進(jìn)行信號(hào)采集和執(zhí)行控制部分的命令， 主要由攝像部分、鏡頭、云臺(tái)、支架和防護(hù)罩等組成，在選煤廠里，前端部分的防塵尤為重要。 攝像部分的介紹 嚴(yán)格來說，攝 像機(jī)是攝像頭和鏡頭的總稱，而實(shí)際上，攝像頭與鏡頭大部分是分開購買的，用戶根據(jù)目標(biāo)物體的大小和攝像頭與物體的距離，通過計(jì)算得到鏡頭的焦距，所以每個(gè)用戶需要的鏡頭都是依據(jù)實(shí)際情況而定的，不要以為攝像機(jī)（頭）上已經(jīng)有鏡頭。 攝像部分一般安裝在現(xiàn)場 ,它包括攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、支架和電動(dòng)云臺(tái)。它的作用是對(duì)監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行攝像并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。像機(jī)分為彩色和黑白兩種，一般黑白攝像機(jī)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(jiān)視景物的位置和移動(dòng)，可采用黑白攝像機(jī)；如果要分辨被攝像物體的細(xì)節(jié)， 比如分辨衣服和景物的顏色，則采用彩色的比較好。 另外在夜間或是光線特別暗的地方可選用紅外線攝像機(jī)。 圖 22 紅外線攝像機(jī) 圖 23 攝像機(jī) 在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)又稱攝像頭或 CCD（ Charge Coupled Device）即電荷耦合器件。 CCD 的工作原理是：被攝物體反射光線，傳播到鏡頭，經(jīng)鏡頭聚焦到 CCD芯片上， CCD 根據(jù)光的強(qiáng)弱積聚相應(yīng)的電荷，經(jīng)周期性放電，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號(hào)，經(jīng)過濾波、放大處理，通過攝像頭 的輸出端子輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)同家用的錄像機(jī)、 VCD 機(jī)、家用攝像機(jī)的視頻輸出是一樣的，所以也可以錄像或接到電視機(jī)上觀看 。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 CCD 攝像機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) (1) CCD 尺寸，亦即攝像機(jī)靶面。原多為 1/2英寸，現(xiàn)在 1/3 英寸的已普及化， 1/4 英寸和 1/5 英寸也已商品化。 (2) CCD 像素，是 CCD的主要性能指標(biāo)，它決定了顯示圖像的清晰程度，分辨率越高，圖像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)越好。 CCD 是由面陣感光元素組成，每一個(gè)元素稱為像素，像素越多，圖像越清晰?，F(xiàn)在市場上大多以 25萬和 38 萬像素為劃界， 38萬像素以上者為高清晰度攝像機(jī)。 (3) 水平分辨率。彩色攝像機(jī)的典型分辨率是在 320 到 500電視線之間，主要有 330 線、 380 線、 420線、 460 線、 500 線等不同檔次。 分辨率是用電視線（簡稱線 TV LINES）來表示的，彩色攝像頭的分辨率在 330~500 線之間。分辨率與 CCD 和鏡頭有關(guān)，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關(guān)，通常規(guī)律是 1MHz 的頻帶寬度相當(dāng)于清晰度為 80線。 頻帶越寬，圖像越清晰，線數(shù)值相對(duì)越大。 (4) 最小照度，也稱為靈敏度。是 CCD 對(duì)環(huán)境光線的敏感程度，或者說是CCD 正常成像時(shí) 所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯（ LUX），數(shù)值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。月光級(jí)和星光級(jí)等高增感度攝像機(jī)可工作在很暗條件， 2~3lux 屬一般照度，現(xiàn)在也有低于 1lux 的普通攝像機(jī)問世。 (5) 掃描制式。有 PAL 制和 NTSC 制之分。 (6) 攝像機(jī)電源。交流有 220V、 110V、 24V，直流為 12V 或 9V。 (7) 信噪比。典型值為 46db，若為 50db，則圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好；若為 60db，則圖像質(zhì)量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。 (8) 視頻輸出。多為 1Vpp、 75Ω ，均采用 BNC 接頭。 (9) 鏡頭安裝方式。有 C和 CS方式，二者間不同之處在于感光距離不同。 攝像機(jī)的分類 A、 依成像色彩劃分 (1)彩色攝像機(jī)：適用于景物細(xì)部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使信息量增大，信息量一般認(rèn)為是黑白攝像機(jī)的 10倍。 (2)黑白