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工厂视频监控方案.docx
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工厂视频监控方案
天女化工集团厂区视频监控
设
计
方
案
天津海泰数码科技有限公司
2011-11-6
第一章、设计方案总说明
1、总体概述
1.1、总体需求分析
随着工厂安全工作的要求越来越严格,工厂监控大量涌现,工厂监控的认知度和自动化体现的越来越先进。
作为一个传统意义的产业,政府对工厂这个行业的发展非常重视,为了促进和规范工厂安全规范作业,加强对工厂人员自动化管理,出台了很多规范。
然而,许多工厂的消防安全意识淡薄,存在很多安全隐患,一旦发生安全事故,将造成重大人员伤亡。
为解决工厂管理上的难题,杜绝工厂的违规经营行为,有效预防安全事故。
我们根据工厂经营模式的特点和有关政策法规的要求,本着积极、严谨的态度,设计出一套完整的数字视频监控管理系统。
该系统功能强大、界面友好、操作简易、图像清晰,并且能够有效的管理工厂的外围安全,人员出入,工作人员们工作的情况并记录下来,最终实现工厂的安全管理工作。
根据工厂领导的要求,结合工厂的地理位置及现场特点,及整个系统的实际情况。
我们对整个系统进行了详细的分析,总结出了工厂监控管理系统应具有如下的功能需求:
1.系统技术水平先进、运用现代监控技术。
2.系统具有可升级性和可扩容性。
3.系统具有可设置性,管理人员可根据需要对系统进行设置。
4.可实现24小时不间断监视。
(根据工厂工作人员作业时间来制定时间)
5.系统基于B/S体系构成。
(使用WEB浏览器可直接访问)
6.视频码率连续可调,帧率连续可调,音频码率可调。
7.系统支持多种协议(TCP/IP,ARP,ICMP,FTP,DHCP,HTTP,PPPoE,DNS,组播)。
8.中心可进行实时视频预览、配置、控制。
9.支持动态IP地址的工厂。
10.视频帧率、码率可根据带宽自动调节,不影响工厂正常使用带宽。
11.多用户管理功能。
12.当前端网络断开、视频丢失、视频被遮挡能自动报警,上传中心。
13.系统具有故障自我诊断、及简单故障恢复功能。
1.2、工程概述
天女化工集团工厂位于汉沽开发区,总占地面积约65000多平米,主要施工范围为邻近马路的三面厂区外围围墙和厂区内部重点区域设置监控点。
能最大限度地满足应用系统集中运行的需求,满足高性能计算机类设备的运行要求,同时具有标准、稳定、先进和灵活的架构,能随需调整并可持续扩展,能为工厂安全运营提供可靠、安全的保障,保证数据及业务安全。
1.3、建设范围
主要包括:
工厂外围
办公楼
包装及仓库
环氧乙烷罐及氮气站
配电室等
2、总体设计原则和目标
2.1、设计原则
厂房的信息化建设是公司的重要组成部分,安防与信息化建设必须按照高起点、高要求、高品质、高标准、高可靠性的原则进行,以满足厂区防盗与IT服务应用的需求。
厂区的整体设计和实施应充分体现安全性、可靠性、可管理性、灵活性、实用性和先进性的理念,要把天津天女化工集团厂区建设成国内领先,符合国际化标准的现代化工厂。
本项工程环境设计追求内外及总体文化融合的风格,强调综合功能性合理、协调、统一,引入先进的人性化管理设计理念,使环境、配套设施、综合管理完美的统一。
总体系统设计具有强大的管理性、扩展性和应变能力。
另外在追求系统技术设计的完美的基础上,还力求注重环保指标的要求。
2.2、设计依据
在设计中,从厂区自身环境要求出发,遵循国家在厂房信息化建设领域的强制性标准,并结合国际化的先进理念,满足国家现行的有关A级厂区建设的标准及规范,并参考国际Tier4的标准。
设计中参考的规范及标准如下:
1.《电子计算机场地通用规范》(GB/T2887-2000)
2.《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)
3.TelecommunicationsInfrastructureStandardforDataCenters(TIA/EIA–942)
4.TierClassificationsDefineSiteInfrastructurePerformance(UptimeInstitute)
5.《计算站场地安全要求》(GB9361-88)
6.《电子计算机机房施工及验收规范》(SJ/T30003-93)
7.《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)
8.《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95(2005年版))
9.《建筑内部装修设计防火规范》(GB50222-95(2001年版))
10.《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2001)
11.《供配电系统设计规范》(GB50052-95)
12.《低压配电系统设计规范》(GB50054-95)
13.《建筑电气工程施工质量验收规范》(GB50303-2002)
14.《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)
15.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)
16.《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)
17.《电力工程电缆设计规范》(GB50303-2002)
18.《通信数据中心静电防护通则》(YD/TT54-95)
19.《通用用电设备设计规范》(GB50055-93)
20.《建筑给排水设计规范》(GB50015-2003)
21.《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)
22.《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2002)
23.《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2006)
24.《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003)
25.《综合布线系统工程设计规范》(GB50311-2007)
26.《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004)
27.《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-94)
28.《中华人民共和国保密标准》BMB3-1999
第二章、设计方案
1、系统设计思想
为了使我们设计的系统具有极高的可靠性和可持续发展的能力,同时也最大限度地降低系统的建设成本、运行成本费用。
我们首先确立了以下几个设计的总体思路:
1.1、系统的先进性和开放性
为保证工厂监管系统既能保持在一定时期内不落后,并保证该系统互连的方便性,我们在该系统的设计时,要充分考虑到系统的先进性和开放系性,尽可能采取先进开放的技术和产品。
1.2、系统的有效性和实用性
针对工厂监管系统要求特点,我们采用B/S体系的网络拓扑,可确保整个系统的独立稳定,互不干扰。
为确保投资的有效,我们在整个系统设计时,根据目前的应用及将来的发展,确定采用高速球机(枪式摄像机)、网络视频服务器及中心软件(或数字矩阵),以保障系统的完整功能和可靠运行。
开放人脸识别功能,能够通过工厂本地前端设备采集到人脸图像传递给网络视频服务器,由网络视频服务器进行抓拍高清晰图片,最终在本地服务器中进行人脸的截取和传送,由人脸识别服务器进行察看和浏览,进行监控和管理。
1.3、系统的可靠性和稳定性
工厂监管系统作为整个应用系统的基础,其可靠性和稳定性直接关系到应用的好坏。
某个系统的单独故障可能直接给应用带来灾难性的损失。
B/S体系的网络拓扑的可靠性,主要是要防止因某一点出现故障时,而导致系统瘫痪。
如某个设备或某条线路出现故障,不会对整个系统产生影响。
人脸数据的传输完全通过加密后数据传输,安全性和可靠性大大保障。
1.4、系统的可扩展性及升级能力
为了保证工厂监管系统的有效性和实用性,同时又保证该系统在一定时期内不落后,我们在进行设计时,并不是一味追求高配置、高速率,而是在保证先进性的同时,选择具有良好扩展性和升级能力的设备及构架,设计出具有良好扩展性的网络拓扑,以保证整个系统的可扩展性及升级能力。
这具体表现在以下几个方面:
1.选用了具有良好开放性的系统构架和拓扑结构,易于扩充、升级。
2.用户端网络操作系统选用适合于多种媒体访问技术和多种高层协议的系统。
3.在用户端系统采用结构化布线,通过对视频服务器的升级、扩容、插板、以及堆叠等方式增加前端视频源的数量。
4.网络拓扑采用了B/S体系,用户可随时增加或减少视频终端,而不会影响其他终端正常工作。
2、系统结构设计
整体工厂监控系统的核心前端设备以摄像机与网络视频服务器为主。
摄像机分为一体摄像机、红外摄像机、球型摄像机,在该工厂项目中都有应用。
网络视频服务器分为单路、两路、四路视频服务器,摄像机视频信号直接传输到网络视频服务器,由视频服务器进行编码后通过网络传输到工厂监控管理中心进行汇集、管理。
工厂监控管理中心由中心管理服务器、转发服务器组成,中心管理服务器可直接接入磁盘阵列。
如下图:
图1工厂监控管理中心结构图
根据对整个系统的需求进行分析,和我们总体设计思想,工厂的监控系统的结构示意图如下:
图1.工厂监控系统图
由上图可以看出,整个系统基于B/S与C/S相结合的体系构成。
在工厂的每个监控点至少安装一至多个摄像机,通过“网络视频服务器”,连接到已有的工厂专用网络上。
监控中心通过管理服务器连接切换到想监看的工厂,同时可对选择的视频图像进行录像、检索回放,终端监看用户通过连接到监控中心的等。
若前端摄像机为快球或者带云台摄像机,监控中心亦可对其进行云、镜操作。
3、系统主要组成部分
3.1、视频采集部分?
这部分是保证整个系统工作质量最重要的部分,要求选用的摄像机需满足以下条件:
选用高质量的彩色数码控制CCD摄像机,要求水平清晰度不低于480电视线,信噪比大于48Db选用3可变镜头,光圈、焦距自动调节高灵敏度,可实现的最低照度为0.5Lx(彩色)和0.01Lx(黑白)内置自动切换双滤色片,实现白天彩色夜间黑白的自动转换,满足全天候监控要求?
。
3.2、信号传输部分
工厂的特点是监控区域范围相对较广,导致信号传输距离加长,视频监控则要求信号实时、连续、清晰,而且图像信号的数据量非常大,这就要求传输介质要有足够的带宽,所以本方案信号传输全部采用光纤,通过光端机完成转换。
实践证明,采用光纤传输后,图像质量大大提高,屏幕彻底消除马赛克现象,而且控制信号响应速度明显加快,完全达到了系统的设计要求。
3.3、信号切换和控制部分
该部分是整个数字化监控系统的中心,既是整个系统信号的传输、切换、分配中心,也是整个系统的控制中心,所以该系统质量的优劣,功能的配置是否完备和先进,直接影响整个系统的功能和运行质量。
支持分控功能和独立控制键盘,控制键盘界面直观,系统编程简化,有背景照明,显示清晰具有组同步切换功能和子网切换功能。
模块化结构,具备扩充功能,可扩展成更大规模的矩阵切换系统具备报警功能。
3.4、录像存储部分
数字化监控最基本的特征就是系统运用了计算机技术的最新成果,信号处理全部数字化。
本系统录像存储完全摒弃了传统监控用录像带存储记录的方式,而是采用新一代的数字硬盘录像监控系统(DVR),该系统在图像质量、界面显示、保存日期、检索回放以及多种先进的新增功能等诸多方面都是传统模拟方式绝对无法相比的。
3.5、显示部分
安防监控的基本特征就是要求监控的实时性,为给监控人员提供一个良好的监控环境,系统在监控中心设置大屏幕电视来显示监控画面,每组画面用一台42寸彩电来显示,可以非常方便的对监控目标进行近距离监控和跟踪,极大的方面了监控人员的操作,提高了效率。
3.6、网络传输部分
分控中心还支持网络传输,一方面视频信号通过光纤上传到监控中心,另一方面监控中心还可以通过网络连接到内部局域网上,通过网络对每只摄像机的历史记录访问、调看。
第三章、设备选型
1、高清监控的特点
随着芯片技术及压缩算法的发展,高清视频监控产品逐渐兴起,D1标清视频压缩格式业也已正式写入数字硬盘录像系统(DVR)国家标准。
高清摄像机和高清视频编解码器正在得到广泛应用和推广,其清晰度可以达到500万像素(2560×1920),高清视频监控系统提供的高质量视频图像,为监控效果带来了显着的提升。
1.1、图像清晰度更高、细节更加清楚
传统的标清分辨率的图像对于多数的监控场景,基本上无法对细节进行分辨。
不但发生情况时,从录像资料中很难对监控现场的人员、物品准确认定,即使是实时监控也很难看清相应的细节,特别是发生重大事件时的重要细节。
在工厂这样重要的监控场所,应采用高清摄像机获取高清晰度的监控画面,更能清楚地呈现监控原貌。
高清视频监控图像与标清视频图像清晰度的直观比较如下图所示:
高清和标清图像效果比对
1KM远距离高清图像细节呈现
1.2、监控目标覆盖范围更广、提高监控效能
在传统的标清监控技术构架下,为了保证监控的覆盖率,尽可能的减少监控死角,需要安装部署相当规模数量的监控摄像机。
如此规模庞大的监控资源,在同一时间里却只有极少部分能够得到实时的监控,而绝大多数监控图像被无差别的记录保存下来,从而形成了海量级的视频录像数据资料。
而这些规模庞大的录像资料中也仅有极少部分因可能与某些已知的事件相关联而被备份以外,其他的录像信息则不断的被新的录像数据所覆盖。
这就是典型的传统监控系统大规模、高成本、低效率的建设应用现状。
在高清监控技术构架下,单台高清摄像机能够相当于几台普通摄像机的监控覆盖面,且图像分辨率更高、信息量更丰富,因此采用高清监控可以非常有效的缩减系统规模,节省传输链路和设备,从而减少总体建设成本,高清监控技术将推动视频监控系统建设应用向着集约化、效能化转变。
如图下图所示:
一台高清摄像机即可覆盖整个十字路口,实现原先需要多个摄像机才能达到的功能。
高清视频监控的大范围覆盖效果图示
1.3、高清摄像机能实现数字PTZ功能
高清摄像机不仅提升了图像清晰度,使得数字PTZ功能得以体现,也就是在整幅大图像中对某个局部细节进行放大或移动。
而且这种大范围整幅图像监控拍摄,不会错过监控范围内的任何情况,给日后的调阅查证提供了有效手段。
同时由于数字PTZ方式没有机械移动部件,设备也更经久耐用。
1.4、有利于图像识别和智能视频分析的应用
图像识别和智能分析技术一直未能得到业界普遍期待的大规模应用,主要原因是识别的精确度离用户的期待还有不小的差距,而图像的分辨率则是影响识别精确度的主要因素。
高清摄像机图像信息高清摄像机采用先进的感光器使图像细节更加清晰、更加细腻,逐行扫描方式可以给我们提供更好的图像质量,有效解决了隔行扫描带来的梳状模糊现象,给智能分析等应用提供了有利的前提条件,这对于车牌、人脸识别等智能分析应用具有重要意义,为以后将齐天源的安防监控系统升级为具有智能预警功能的高清视频监控系统提供了技术基础和更小的经济成本,同时减少了升级的难度。
如下图所示,高清摄像机在城市道路监控中的使用,监控区域能覆盖多个车道,同时清晰地记录车牌号码、前排司乘人员特征、车辆颜色、外形等特征,这是一个普通标清摄像机所不能同时实现的。
高清视频图像道路监控中的效果
2、设计目标
根据高清视频监控系统的特点和应用需求,本方案的目标是建设一个采用高清视频采集技术、高清视频编解码技术、高清图像传输技术、联网控制技术、存储和大屏显示等应用技术,并进行精确监控的视频监控平台。
结合当前与今后一定时期内图像监控系统与图像应用系统的发展需要,建立高清图像管理平台,为实时监控、调查取证等多种后台应用提供及时、可靠的监控图像信息。
主要内容如下:
2.1、建设前端高清监控点
结合监控布点原则及规范,围绕各重点关注区域和核心仓库,本着资源优化配置及利用的原则,充分利用供电、光纤等现有资源,实现高清视频监控前端布点建设,采用动静结合策略,部署高清可控监控点和高清固定监控点。
2.2、高清视频信息接入与交换输出
前端采集到的高清视频信息,通过光纤或网络传输,将视频信号传递到监控中心(数据存储与转发),完成视频接入及切换输出显示,同时满足与其他视频系统的联网和共享。
2.3、高清视频显示与应用
监控中心实现高清视频图像显示,监控中心采用大尺寸DLP液晶拼接屏幕显示,能显示前端采集的高清视频图像;高清视频图像支持高清下变标清,实现与标清系统的资源共享;高清网络编码后的IP流媒体传送到存储系统及各视频应用系统,以实现高清视频的综合应用。
2.4、联网控制管理
采用联网控制系统,不仅完成视频干线联网控制,同时可以实现远程切换,故障告警,远端升级、远程排障等功能。
3、设计原则
3.1、先进性
本系统采用先进的、具有前瞻性的视频监控技术,包括100万像素数字高清技术、高清视频编解码技术、视频海量存储和高效检索技术和报警联动技术等。
同时采用先进的综合视频管理平台,借鉴海量多媒体资料管理系统的经验和技术,不仅实现对高清视频的统一管理,还应实现整个系统设备的运维管理,以及各类视频综合智能化应用。
3.2、可靠性
系统设计、设备选型、调试、安装等环节都严格执行国家、行业的有关标准及公安部门有关安全技术防范的要求,贯彻质量条例,采用稳定、可靠的技术设备,确保系统级别的高稳定性和可靠性,满足7×24小时、全年365天的全天候长期稳定运行。
系统中核心的数字高清编码阵列、存储设备、重要的服务器及后台服务软件等,支持掉电恢复后设备及软件自动恢复正常连接、断网或网络风暴恢复后设备及软件自动恢复正常连接,启动过程无需过多人工干预。
3.3、安全性
系统传输采用专网,充分利用光纤和网络资源,保证视频信息、控制信息网络传输的安全和畅通,避免采用互联网和VPN进行传输。
同时设备接入、传输采用加密技术,提供网络非法入侵保护和避免信息非法被窃取。
3.4、开放性
高清数字摄像机、高清编解码器、网络设备、存储设备及软件平台等均应采用开放式的产品或架构,能够提供完整的SDK、API等二次开发环境,并须提供SDK、API等的源代码及数据结构、开发文档,并交由独立第三方进行验证,满足构建统一的视频管理及应用平台的需要。
3.5、易管理性、易维护性
前端设备支持远程升级和远程故障排除功能,维护便捷,降低系统运维管理成本。
同时可自动检测系统中任何一台设备的运行状态,并示出详细参数,以辅佐管理人员及时准确地判断和解决问题。
采用稳定易用的硬件和软件,完全不需借助任何专用维护工具,既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用,又节省了日常频繁地维护费用。
4、总体设计思路
高清视频监控系统建设监控点图像全部接入视频监控专网,由监控中心进行24小时实时监控,完成录像记录,并保证在突发事件发生时,监控中心能够调用现场实时图像信息进行指挥和调度。
系统建设的思路如下:
1)前端采用高清网络摄像机采集高清视频图像,最大分辨率可达到1080p(1920x1080),采集的高清图像经光纤或网线输入高清存储和解码设备;
2)主控中心机房部署存储设备,实现集中存储,采用IPSAN+存储服务器模式,为高清摄像机提供存储服务,录像时间为30天;
3)主控中心机房部署管理服务器,对监控专网内的高清摄像机、存储设备、解码设备、流媒体转发服务器、报警服务器、存储服务器等实行集中管理,监测设备的运行状态;对客户端进行帐户、密码、使用权限的集中分配和管理,对客户端登陆监控系统进行验证;
4)主控中心采用视频综合平台和支持高清视频图像显示的显示系统,通过DLP拼接屏显示监控图像和报警信息;
5)对前端设备接入、网络传输、资源访问等采用有效的安全管理措施,包括信息加密、网络接入控制、访问认证管理等措施,防止监控系统被非法入侵、监控信息被非法窃取和擅改等;
6)本期监控系统的建设应为后续监控系统的扩展提供基础和接口,并能满足多人和其他单位对图像的共享要求,充分利用监控资源,发挥整体效益,做到系统具有可持续发展特性。
7)系统拓扑结构
系统拓扑结构图
5、系统功能特点
5.1、高清图像采集
高清网络摄像机实现高清视频图像采集功能,支持1920*1080分辨率,具有最佳的图像抗干扰性和高清视频图像远距离传输能力。
高清网络摄像机夜间能获得高质量的视频监控效果,确保录像资料能有效记录人员、环境等图像信息,提供有效的分析素材,对系统的建设意义极为重要。
5.2、低延时远程监控
在整个视频监控系统中,通过视频监控专网,授权用户能远程监控任意可控监控点的图像,远程操作摄像机进行变焦和转动,可以清晰地查看现场图像。
高清网络摄像机采用高性能处理芯片和优化算法,编码效率高,编码延迟小,可确保端到端控制延迟小于260ms。
低延迟体现控制灵敏度高、响应迅速、聚焦准确等优势。
5.3、高清图像显示
高清网络视频信号通过解码设备,按一定的分割和轮循规则显示在电视墙上。
高清解码设备支持高清视频图像和标清视频图像输出,可兼容现有的标清显示系统。
5.4、图像存储与共享
系统具备高清视频流的存储功能,授权网络用户可以从存储服务器或IPSAN上远程调看、下载视频资料。
5.5、管理服务功能
通过管理服务器,统一管理存储设备的音视频资料的访问,并为客户端提供流畅的视频流服务,实现全网系统管理和流媒体转发。
5.6、权限管理功能
可以添加和删除用户,并可对各级用户的控制权优先级进行管理。
5.7、多系统整合功能
可以实现和智能视频分析技术的整合、与报警探测系统的整合。
5.8、视频资源共享
通过视频资源共享专网和软件管理平台其他单位提供图像资源。
5.9、系统日志功能
系统自动记录系统的操作日志和运行日志。
6、高清视频监控前端
高清视频监控系统以高清监控部署到指定位置,对重点关注场所和设备进行高清视频覆盖,实现高清视频采集、编码、控制、传输和显示功能。
前端设备主要选用高清摄像机为主,附带支架、防雷、网络等部件。
6.1、前端高清摄像机
前端摄像机是整个安全防范系统的原始信号源,摄像部分的好坏及它产生图像信号的质量将影响整个系统的质量。
本系统前端采用高清摄像机,包括高清半球和高清智能球机。
根据工厂面积和结构布局,初步设计工厂外围:
枪机9个、半球摄像机5个,智能球机2个;工厂内部:
办公楼半球摄像机2个,中控室半球摄像机1个,共计80个摄像机。
相比普通摄像机具有明显的技术优势:
1)高清网络摄像机采用百万像素级别CCD传感器,能获得更多的视频信息,实现1280×960的视频图像分辨率;
2)监控图象显示质量更高,能够更好地捕捉细节;
3)逐行扫描CCD动态画面表现更流畅;
4)支持HDTV的宽屏输出模式(16:
9);
5)监控画面覆盖面更广,相同监视区域可以替代多个固定点模拟摄像机和一个全方位摄像机。
6.2、摄像机选型原则
根据高清视频监控的需要,我们在选择摄像机时按照以下原则:
1)支持日夜功能,实现昼夜监控,低照度:
≤0.1lux/F1.2(彩色),≤0.01lux/F1.2(黑白)
为满足全天候治安监控的需要,摄像机应具备日夜彩转黑和低照度功能,在黄昏和夜间照度较低的情况下也能获得较为清晰的视频图像。
2)视频分辨率≥720P(1280*720),帧率最高25帧/秒
高清视频监控需要达到1280*720或更高分辨率,逐行扫描,最高帧率应达到25帧/秒。
3)高清编码
高清编码采用双码流技术,码流A主要用于视频网传,供客户端网络点播使用;码流B主要用于录像存储。
4)信噪比≥50dB
高清数字摄像机应具备高的信噪比,保证图像信号质量。
5)具有曝光速度、AGC控制、白平衡控制等功能。
6.3、高清摄像机的选择
本项目高清摄像机设备或近距离监控采用海康威视130万高清网络半球摄像机DS-2CD763PF-E,室内环境推荐采用海康威视130万嵌入式高清网络智能球机DS-2DF1-5732:
6.3.1、高清网络半球摄像机
产品特点:
●最高
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