【正文】 煤廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計是為了實現(xiàn)選煤廠的安全管理和生產(chǎn)管理信息化，加強了企業(yè)內(nèi)部協(xié)作與通信，提高了生產(chǎn)和管理效率，爭強了企業(yè)的市場競爭力，使選煤廠的信息化進程跨上了一個新臺階。 選煤廠視頻監(jiān)控的應用對生產(chǎn)和設備有很大的作用 。 保證生產(chǎn)過程和設備系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行 ，通過 生產(chǎn)現(xiàn)場對信號的采集并將信號傳輸?shù)郊厥遥缮衔粰C完成數(shù)據(jù)匯總和分析。 通過科學的方法，找出設備缺陷和異常狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程隱患，及時采取對策，把故障消滅在萌芽狀態(tài)。 大幅度的降低設備的故障和事故發(fā)生率。 安徽理工大學畢業(yè)設計 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)絡視頻監(jiān)控，發(fā)生了翻天覆地變化。在 IP 技術逐步統(tǒng)一全球今天，我們有必要重新認識視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷史。從技術角度出發(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、纜、錄像機和監(jiān)視器等專用設備。例如，攝像機通過專用同軸纜輸出視頻信號。纜連接到專用模擬視頻設備，如視頻畫面分割器、矩陣、切換器、卡帶式錄像機 (VCR)及視頻監(jiān)視器等。 第二代視頻監(jiān)控 ：當前 “ 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 DVR 為核心半模擬 半數(shù)字方案，從攝像機到 DVR 仍采用同軸纜輸出視頻信號，通過 DVR 同時支持錄像和回放，并可支持有限 IP 網(wǎng)絡訪問，由于 DVR 產(chǎn)品五花八門，沒有標準，所以這一代系統(tǒng)是 非標準封閉系統(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)勢是攝像機內(nèi)置 Web 服務器，并直接提供以太網(wǎng)端口。這些攝像機生成 JPEG 或 MPEG4 數(shù)據(jù)文件，可供任何經(jīng)授權客戶機從網(wǎng)絡中任何位置訪問、監(jiān)視、記錄并打印，而不是生成連續(xù)模擬視頻信號形式圖像。全 IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)它巨大優(yōu)勢是： 簡便性，強大中心控制， 易于升級與全面可擴展性 ， 全面遠程監(jiān)視堅 ， 固冗余存儲器等一系列的優(yōu)點。這些優(yōu)勢也是現(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。前者技術發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實際工程應用中得到廣泛應用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應用尤為廣泛；后者是新近崛起的以計算機技術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)混合應用并將逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過渡的階段。 當前中國處于 繼模擬監(jiān)控之后的第二代監(jiān)控技術，無論在圖像質量、保存時安徽理工大學畢業(yè)設計 2 間以及可靠性上均有大幅度的提升，為用戶提 供了高性價比的監(jiān)控解決方案。當前，數(shù)字監(jiān)控已牢牢地成為主導整體視頻監(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，如海康威視、藍色星際等，由于在自身行業(yè)領域中豐富的項目實施經(jīng)驗，贏得了更多的市場機會。在 IDC 的最終用戶調(diào)研中，相當一部分用戶出于保護既有投資的目的，往往在已建視頻監(jiān)控系統(tǒng)基礎的升級項目上，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： 復雜布線 ： “ 模擬 數(shù)字 ” 方案仍需要在每個攝像機上安裝單獨視頻纜，導致布線復雜性。 有限可擴展性： DVR 典型限制是一次最多只能擴展 16個攝像機。 有限可管理性 ： 您需要外部服務器和管理軟件來控制多個 DVR 或監(jiān)控點。 有限遠程監(jiān)視 /控制能力 ： 不能從任意客戶機訪問任意攝像機。您只能通過DVR 間接訪問攝像機。 磁盤發(fā)生故障風險 ： 與 RAID 冗余和磁帶相比， “ 模擬 數(shù)字 ” 方案錄像沒有保護，易于丟失。 中國視頻監(jiān)控市場在快速發(fā)展的過程中，當然也面臨相應的挑戰(zhàn)：仍然缺乏統(tǒng)一的具有強制約束力的國家標準。近年來，由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障而導 致的相關事故頻頻發(fā)生。中國視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相關法律法規(guī)尚待完善。雖然政府支持出臺了 TC100 等國家標準，但目前中國市場仍存在國家標準與區(qū)域標準并存、不同的廠商聯(lián)盟標準并存等現(xiàn) 像 ，并且缺乏有效的項目監(jiān)管和檢測機制。行業(yè)用戶具體需求與項目實施之間存在一定的難度。視頻監(jiān)控系統(tǒng)將進一步深入行業(yè)應用的具體需求。然而，在用戶對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)期望不斷提升的同時，在項目實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，相關視頻、網(wǎng)絡以及存儲設備的直接成本提升是可以直觀計算出的；然而，特殊行業(yè)用戶的需求，如金融核心監(jiān)控點的人像識別、身高測量，環(huán)保監(jiān)控點的指標測量等，通過直觀方式來計算成本并實施則難度較大。 視頻監(jiān)控的發(fā)展方向 在廣度上，隨著用戶對視頻監(jiān)控系統(tǒng)投入的加大、應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今行業(yè)應用的需求。由于視頻數(shù)據(jù)保存時間的加長、監(jiān)控范圍的擴展，在第二階段，智能搜索、電子地圖以及內(nèi)容 分發(fā)等升級模塊得到了快速的應用。安徽理工大學畢業(yè)設計 3 未來針對特定的用戶，諸如渠道管理、庫存管理、自動報警、遠程管理、報表提交以及統(tǒng)計分析等高級智能模塊將得以應用，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)展趨勢之外，未來中國視頻監(jiān)控市場的發(fā)展趨勢還將具有進一步商業(yè)化和轉向家庭化、民用化兩個發(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、運算及存儲于一身的統(tǒng)一平臺，而不是整體系統(tǒng)中重復建設的其中一個 IT子系統(tǒng)。 IDC 認為，視頻監(jiān)控系 統(tǒng)的建設甚至將成為未來 UC(統(tǒng)一通信 )基礎架構的重要組成部分。同時，作為一個特殊的市場，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)控市場無論是在運營方式上，還是在具體的應用需求上，均不同于樓宇監(jiān)控。目前，對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，運營商在收費模式上仍然有待完善，個性化增值服務方面亦缺乏具有雄厚實力且專注于此的解決方案提供商。 視頻監(jiān)控的 基本結構 圖 21 頻監(jiān)控的基本結構 前端部分： 前端完成模擬視頻的拍攝，探測器報警信號的產(chǎn)生，云臺、防護罩的控制，報警輸出等功能。主要包括：攝像頭、電動變焦鏡頭、室外紅外對射探測器、雙監(jiān)探測器、溫濕度傳感器、云臺、防護罩、解碼器、警燈、警笛等設安徽理工大學畢業(yè)設計 4 備（設備使用情況根據(jù)用戶的 前端部分： 前端完成模擬視頻的拍攝，探測器報警信號的產(chǎn)生，云臺、防護 實際需求配置）。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，經(jīng)同軸電纜傳輸。電動變焦鏡頭將拍攝場景拉近、推遠，并實現(xiàn)光圈、調(diào)焦等光學調(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、防護罩給攝像機和鏡頭提供了適宜的工作環(huán)境，并可實現(xiàn)拍攝 角度的水平和垂直調(diào)整。解碼器是云臺、鏡頭控制的核心設備，通過它可實現(xiàn)使用微機接口經(jīng)過軟件控制鏡頭、云臺。 傳輸部分： 根據(jù)監(jiān)視、監(jiān)控點距離監(jiān)控中心的遠近的距離采用不同的傳輸介質，大概可分為：同軸線纜、網(wǎng)絡、 光纜 、無線等傳輸方式。以上各傳輸方式各自有其優(yōu)、缺點。在實際工程中根據(jù)現(xiàn)場及用戶需求 采用。 傳輸部分要求在前端攝像機攝錄的圖像進行實時傳輸，同時要求傳輸具有損耗小，可靠的傳輸質量，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)視信號的數(shù)字采集、圖像壓縮、監(jiān)控數(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、運算處理能力、錄像檢索的便利性直接影響到整個系統(tǒng)的性能?？刂撇糠质菍崿F(xiàn)報警和錄像記錄進行聯(lián)動的關鍵部分。 電視墻顯示部分：該部分完成在系統(tǒng)顯示器或監(jiān)視器屏幕上的實時監(jiān)視信號顯示和錄像內(nèi)容的 回放及檢索。系統(tǒng)支持多畫面回放，所有通道同時錄像，系統(tǒng)報警屏幕、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度且提高了安全防衛(wèi)的可靠性。終端顯示部分實際上還完成了另外一項重要工作 —— 控制。這種控制包括攝像機云臺、鏡頭控制，報警控制，報警通知，自動、手動設防，防盜照明控制等功能，用戶的工作只需要在系統(tǒng)桌面點擊鼠標操作即可。 系統(tǒng)供電： 愛達訊安防工程師認為電源的供給對于保證整個閉路監(jiān)控報警系統(tǒng)的正常運轉起到至關重要的作用，一旦電源受破壞即會導致整個系統(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)實際的需要進行選擇。 另外，在監(jiān)控系統(tǒng)中海包含了一些輔助的設備，如操作臺等。 視頻監(jiān)控組成部分 的詳細介紹 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，以下就對本次設計有關內(nèi)容和部分進行詳細介紹 安徽理工大學畢業(yè)設計 5 前端部分的介紹 前端部分主要的任務就是進行信號采集和執(zhí)行控制部分的命令， 主要由攝像部分、鏡頭、云臺、支架和防護罩等組成，在選煤廠里，前端部分的防塵尤為重要。 攝像部分的介紹 嚴格來說，攝 像機是攝像頭和鏡頭的總稱，而實際上，攝像頭與鏡頭大部分是分開購買的，用戶根據(jù)目標物體的大小和攝像頭與物體的距離，通過計算得到鏡頭的焦距，所以每個用戶需要的鏡頭都是依據(jù)實際情況而定的，不要以為攝像機（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、鏡頭、防護罩、支架和電動云臺。它的作用是對監(jiān)視區(qū)域進行攝像并將其轉換成電信號。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(jiān)視景物的位置和移動，可采用黑白攝像機；如果要分辨被攝像物體的細節(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。 圖 22 紅外線攝像機 圖 23 攝像機 在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機又稱攝像頭或 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)光的強弱積聚相應的電荷，經(jīng)周期性放電，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號，經(jīng)過濾波、放大處理，通過攝像頭 的輸出端子輸出一個標準的復合視頻信號。這個標準的視頻信號同家用的錄像機、 VCD 機、家用攝像機的視頻輸出是一樣的，所以也可以錄像或接到電視機上觀看 。 安徽理工大學畢業(yè)設計 6 CCD 攝像機的主要技術指標 (1) CCD 尺寸，亦即攝像機靶面。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，它決定了顯示圖像的清晰程度，分辨率越高，圖像細節(jié)的表現(xiàn)越好。 CCD 是由面陣感光元素組成，每一個元素稱為像素，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。 (3) 水平分辨率。彩色攝像機的典型分辨率是在 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，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關，通常規(guī)律是 1MHz 的頻帶寬度相當于清晰度為 80線。 頻帶越寬，圖像越清晰，線數(shù)值相對越大。 (4) 最小照度，也稱為靈敏度。是 CCD 對環(huán)境光線的敏感程度，或者說是CCD 正常成像時 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。月光級和星光級等高增感度攝像機可工作在很暗條件， 2~3lux 屬一般照度，現(xiàn)在也有低于 1lux 的普通攝像機問世。 (5) 掃描制式。有 PAL 制和 NTSC 制之分。 (6) 攝像機電源。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，但圖像質量良好；若為 60db，則圖像質量優(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。 攝像機的分類 A、 依成像色彩劃分 (1)彩色攝像機：適用于景物細部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使信息量增大，信息量一般認為是黑白攝像機的 10倍。 (2)黑白