水利库区无线监控.docx
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水利库区无线监控.docx
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水利库区无线监控
前言
水利行业在中国有着悠久的历史。
随着国民经济的迅猛发展,水利工程在国民经济中所起的作用越来越大,防汛更是直接影响国民经济发展的一个重要方面。
由于防汛信息化水平不高,以往的人工观测数据误差大,系统维护难,易误大事。
一旦遇上反常气象,各大水库、坝体、泄水闸、船闸的防汛安全令人担忧,同时也给城市防洪造成巨大压力。
目前,国家提出了建设“数字水利”的目标。
全面实施大型水库远程视频实时监控系统建设。
防汛抗洪工作逐步从被动抗洪向主动防汛转变。
为进一步提高防汛抗洪决策的有效性和可靠性,实施防汛远程视频实时监控系统建设,可及时对可能或正在发生的汛情、险情、灾情进行动态监视,随时了解现场情况,以便采取相应的预防和补救措施确保水库安全运行。
对领导决策和减少洪水灾害,缓解城市的防洪压力,保障人民生命财产的安全具有重要作用。
针对水库大坝在汛期、枯水期的各个不同时期获取现场水位、水情、工情等各种情况下的图像数据资料,掌握一手现场情况,为决策提供真实有效的科学依据。
在电厂生产过程中,为实现安全生产提供有效保证。
可实时监控水利枢纽工程全景,厂房,水轮发电机组,开关站,河道,溢洪道,水库水位情况,将被监控点实时采集的视频文件及时地传输给监控中心,实时动态地报告被监测点的情况,及时发现问题并进行处理
整个工程包括:
监控系统设计、设备选型、设备组网测试及设备安装调试。
水库大坝远程无线监控系统
水库大坝监控点一般分布在较广阔的范围内,与监控中心距离较远,同时由于河流山脉等障碍往往难以架设线缆。
采用基于无线局域网技术建立的远程无线监控系统,无需铺设网络电缆,可迅速方便地在需要监控的地方架设前端监控设备,具有很强的实用性、灵活性和可扩充性。
水库大坝实施无线监控系统,可以实现:
●水库重点区域的实时远程监控,如闸门开启度、大坝稳固程度等的重点监控
●汛期的水库安全防卫工作,时刻监控水库水位是否超出警戒线
●水库水岸情况的实时远程监控,如是否有物体(如人、兽)进入闸门口等危险区
●水库水面情况的实时远程监控,如水面上是否有漂浮物、漂流物
●随时将水库水质检测信息传送到监控中心
●对库区天气状况进行实时监控
●监控中心对水库现场工作的远距离指挥调度
案例1
某水库大坝需要建设无线监控系统,共设置10个前端监控点,实时监控水库大坝、溢洪道、闸门等重点防洪部位。
要求24小时全天候采集和传输监控点现场约1公里范围的视频图像,某些监控点需要保证在夜间可以看清水尺桩的标记读数。
每个监控点包括图像采集处理系统和无线传输基站,前者由摄像机、探射灯、云台/射灯控制系统、视频服务器等构成,无线传输系统由Proxim电信级无线网桥和天馈系统构成。
监控中心设在水库管理局中心控制室,中心基站采用Proxim电信级无线网桥和天馈系统,以点对多点的方式,构成无线传输网络。
监控中心通过远程控制摄像机焦距和云台运动,实时拍摄水库库区、水位、坝体、溢洪坝段、闸门开启度、坝下及放水等现场画面。
监控图像通过无线网络传输到监控中心。
监控中心可同时观看多路清晰、实时的监控画面,并完成监控图像资料的录制存档。
水文站远程无线监测系统
建设水文站远程实时监测系统,实现对地上、地下水信息的实时监测,对水源地及管理区实施全面视频监控,将现场采集的数据、图像、声音、视频等基础信息实时传送到监控中心,极大地提高测报工作的精确度,改善传统监测的工作质量,实现真正意义的实时水文信息的采集、监控和统一管理。
水文站点在地理布局上一般分布较广且地形复杂、位置偏僻,与监控中心相距较远,利用传统的有线连接方式,不仅成本高昂、施工周期长,且往往因河流山脉等障碍而难以架设线缆,更重要的是,有线传输的抗灾性比较差,在大风、暴雨、决口等恶劣环境下,有线线路极易遭到破坏,水文监测信息将无法及时传递,难以满足水文信息安全防范的高可靠性要求。
水文无线监测系统,抗灾性比较好,确保水文信息采集系统在各种恶劣天气情况下,都能正常运行;安装方便,无需铺设网络电缆,可大量节省投资;具有极强的灵活性和可扩充性,通过在需要监测的地点架设监控摄像设备和无线基站,迅速实现系统的拓展,逐步全面实现水文信息采集自动化、数字化和网络化。
方案2
一:
方案设计
本设计方案可将各个重点部位,包括水库大坝左右坝拐点处,左右坝灌溉管进出口,溢洪道、上下游左导墙,溢洪道下游右导墙,主坝下游侧,厂房尾水右导墙,电厂工作区等重点要害部位的监控图象,远程控制信号等系统功能,通过使用企业内部构架的局域网,将图象全部传输至流域机构网络信息监控中心,集中在一套系统操作平台上统一管理,技术稳定可靠,易于操作,便于施工及维护,真正实现不同类型的前端监控系统在一套中心平台上的完美统一。
架构设计超前,技术先进,功能齐全,性能稳定的集中监控系统。
整个工程包括:
监控系统设计、设备选型、设备组网测试及设备安装调试。
某水利枢纽工程鸟瞰
高速球型摄像机监控点安装示意图
本设计方案中,充分考虑了长远发展规划的需求,在技术上保证了系统的兼容性,可扩充性,预留了开放、标准接口。
随着水库库区监控点的增加,本系统在少量增加监控中心的建设投资的前提下,对新建系统的发展、老系统的扩建和改建均留有扩充余地,可方便地实现更多分监控系统的接入。
*支持各种网络LAN(光纤,2.4/5.8G无线),WAN(卫星,微波,DDN,ADSL等)可以方便地实现掉线重新链接,如果针对广域网,系统不需要前端ADSL具有固定的IP地址,减少了系统使用中的通讯费用,也在一定程度上提高了网络的安全性和可靠性。
*系统采用的设备可以在ADSL网络上,以较高的质量传输视音频数据,实现实时的视频监控。
*可以实现报警联动,报警发生后,可以触发多种设备的联动,包括:
音响、画面、录像等等。
*可以实现自动的电视墙轮巡,并对之进行管理。
*可以实现远程集中录像功能,如果配置录像服务器,可以同时对多路的视频进行集中录像,并可以在报警时自动进行报警录像。
*实现远程控制功能,可以在监控中心对远程的设备进行管理和控制,如画面切换、方向转动、镜头变倍、光圈放大缩小、焦距等。
*提供方便的二次开发电子地图功能,可以通过电子地图访问前端视频。
*提供完整的对设备管理功能,如:
视频服务器、电视墙、云台、矩阵等。
*提供完整的用户以及操作权限的管理功能。
*提供丰富的用户配置功能,使用户可以方便地管理整个系统。
本系统针对库区大坝监控系统部分包括前端32台全方位彩色智能球型摄像机,传输部分采用光端机,并在前端局部铺设光纤,采用硬盘录像机24小时联动录像,高品质视频编码器将模拟视频信号压缩成MPEG4数字图像格式,通过现有的微波和DDN专线上传至部所属流域机构、省和现场各个监控中心。
本工程完全使用数字化、网络化技术,基本利用现有计算机网络进行信号传输,为将来系统扩容及分监控系统接入打下了基础。
中心一次建成以后只需增加前端设备。
只要在网络上的计算机安装若干套软件既可随时对系统进行分控操作。
第二章需求分析
第一节系统整体要求
提供视频管理(包括权限管理、用户监视、日志管理、视频点播、组播、视频切换、云镜控制、数字录象、存储及回放功能)的软件及集成接口;根据监控中心的功能要求,为使用单位提供量身定制的软件开发、系统集成服务;提供全部产品原版及中文的技术资料;提供系统详细的设备连接图,包括系统设计的各种设备(设备种类、型号、报价清单,包括实现系统功能的各种附件)之间连接信号的种类、数量和接口类型。
根据上述需求,我们认为,整个系统可以分为以下几个部分:
*视频采集系统
*集中监控系统
*传输通信系统
*防雷
第二节系统功能要求
在使用内部局域网络的前提下,利用MPEG-4图像压缩编码技术将各个重点部位的电视监控图像、声音、数据信号通过网络接入集中监控中心。
集中监控中心选择切换任意一路监控图像的调用、点播等功能,并显示在大屏幕上。
同时保证在图像传输时语音、数据完全同步,能支持多路远程语音双向对讲功能。
在不需要时,视频编码可以受控停止工作,不占用网络资源。
对传输到集中监控中心的图像可灵活编辑加入文字信息。
通过视频编解码设备,可以选择将各个视频图像信号(经解码后)还原成模拟信号在集中监控中心监视器、大屏幕上直接显示,并可以监听现场声音。
实现对任一网点任一图像的单画面/多画面显示与轮询功能,要求还原后图像分辨率高、画面清晰、实时连续、网络时延小,图像质量良好。
对汇集到集中监控中心的视频、声音、报警信号要完成必要的采集、传输、显示、综合处理功能,要具备实时记录、检索查询、统计汇总功能,建立异常情况下的报警联动、报警记录及预案处理等功能,完成报警后的自动图像上传及自动在大屏幕显示。
一旦发生紧急报警情况,相应的图像将自动显示在集中监控中心屏幕上,并伴随有警号、闪灯等声、光、电警示。
从而使监控员可以及时监控现场,并可通过语音进行监听复核,可以更好地掌握现场情况。
实现网络视频、控制命令的传输,在网络上任何一台授权的计算机均可按级别观看、切换、控制视频监控图像。
提供功能强大的分控管理,满足各领导、相关处室监督管理等使用要求。
必要时可发挥视频会议的功能,实现中心与相关办公室之间图像、声音的相互传输,充分发挥集中监控系统的资源优势,系统具备完备性及灵活性。
实现网络视频显示的多画面与轮询(自动切换)功能,实现数字图像的录像保存回放等功能.提供ActiveX控件,在任意分控客户端可以对保存在硬盘录像机上的图像进行查询、播放、抓图、存盘功能。
第三节系统建设要求
在保证图像传输质量良好的前提下,本着节约、合理的原则,采用一对多的网络传输编解码设备。
系统采用开放式结构,方便与其他设备联接或通讯;模块化设计,在基本配置的基础下增减相应模块实现不同的功能。
(保障今后不产生重复投资)
系统具备扩展能力,加入未来新建设的监控图像或实现视频双向传输功能时不需追加设备投资,系统能够平滑升级。
设置专用视频管理服务器(软件支持Windows98/NT/2000/XP)实现系统管理功能,负责接收、分配分控客户端请求,通过网络传输系统对各前端镜头进行控制,提供应用程序接口。
第3章解决方案
根据网络远程电视监控,图像存储,联动报警系统设计要求,我们详细研究了水库大坝、电厂监控系统的需求,并在此基础上提出了我们的全面解决方案。
此方案包括以下三个方面的内容:
*视频采集系统
*集中监控系统
*传输通信系统
*防雷
总体架构描述
在前端安装32台彩色球型一体化摄像机(含云台,带镜头),32台枪机(16台含云台,16台不带)通过高屏蔽视频电缆,将未压缩的视频信号接入前端发送光端机(T),经单模光纤传输至水库现场监控中心机架式接收光端机(R),输出未压缩视频信号直接到矩阵,经矩阵键盘调度分配输出至电视墙,部份未压缩视频信号经视频分配器接入视频编码器,视频信号由视频编码器压缩后变成MPEG4数字信号,进入水库主监控中心内部局域网。
水库主监控中心可同时观查和存储由中心视频管理服务器(HP)接收的MPEG4数字视频图象信号;查看中心视频矩阵输出的未压缩模拟视频图象信号,存储由硬盘录象机完成;并且HP服务器和矩阵同时本地化控制。
省监控中心终端使用多媒体电脑接收水库现场监控中心转发过来的数字视频图象信号,使用分控键盘切换观查视频图象;并且终端和分控键盘实现远程控制。
部所属流域机构主监控中心是基于广域网上的主监控中心,可同时观查和存储由中心视频管理服务器(HP)接收的MPEG4数字视频图象信号,部所属流域机构监控中心使用多媒体电脑接收省监控中心转发出来的数字视频图象信号。
系统主要功能
*采用VS9001D-T视频编码器,采用MPEG-4图像编码技术,可通过设置码流的大小、图像质量及帧率,在规定的带宽下传输动态实时的图像(单路源图像尺寸CIF下占用带宽512Kb图像)。
*采用C/S模式网络视频监控系统软件,通过在窗口界面查看的摄像机图标,即可实现对各网点监控中心的图像、声音的调用及点播等功能。
通过网络视频监控系统软件添加控制控件,通过网络将网点的各种控制图像、声音对讲、报警信号接入中心监控室;实现中心监控对任意一路视频图像及音频的切换、对讲、控制、报警联动等功能。
*采用视频管理服务器软件解码设备,各网点集中在LCD显示器上显示、图像分辨率高、画面清晰、图像质量好、实时性高。
网络视频监控系统支持并预留系统软件接口,方便与其他相关系统融合,并可在网络视频监控系统分控客户端软件中调用电子地图实现监视、控制工作。
可通过集中监控室与其它计算机的网络连接,实现网络视频,控制命令的传输。
在网络内的任何一台授权的计算机均可分多个级别对视频监控图像进行观看、切换、控制。
并提供ActiveX远程浏览器监控控件,提供INTERNET登录监控功能。
可通过集中监控室监控中心对工作站授权的方式实现内部调用,任何一台计算机经授权均可通过网络调用网点的图像,且保密性高。
实现网络视频显示的多画面显示,从单路到十六路的十种分割方式显示及分组轮巡切换,可控制摄像机自动切换。
通过网络视频监控系统软件进行数字图像的录像、保存、回放,录像文件采用专用数据库管理安全方便。
提供ActiveX控件,在B/S模式任意客户端均可通过网络进行图像查询、播放、抓图、存盘等功能操作,也可通过安装网络视频监控系统分控软件,在C/S模式独立进行图像查询、播放、抓图、存盘等操作。
实现报警图像、声音联动。
当网点发生报警情况时,大屏幕监示器立即自动显示网点报警现场图像,并在大屏幕上提示时间、网点名称、报警位置。
解决方案4个方面的内容描述
*视频采集系统
*集中监控系统
*传输通信系统
*防雷
1、前端监控点
在前端安装32台彩色球型一体化摄像机(带镜头),数字光端机(T).
视频编码设备选用我司研制生产的VS9001D-T视频编码器,解码选用软件解码,以及配套的视频管理软件。
VS9001D-T视频编码器
我们选用的VS9001D-T视频编码器专为通过IP网络进行视频监控而设计的嵌入式解决方案,具有多种型号设备,可以通过五类线、光纤或无线媒介在10/100Base-T网络上以每秒25(PAL)幅画面传送高质量MPEG4图像。
VS9001D-T可以通过,微波,DDN专线,在局域网、广域网或者国际互连网上方便地实现视频传播。
本产品是基于开放标准设计的,可以为投资者提供长期的投资保障。
VS9001D-T的主要功能包括:
*视频编码,将模拟视频编码成mpg4数字码流
*实时编码,能够实现每秒25帧
*可以在较低的带宽下传输高质量的数字图像
*提供485接口,对前端设备进行控制,如云台等
*提供4路报警输入和1路报警输出
*提供数据传输中的SSL加密传输
*内置IDE硬盘存储接口,外置USB接口
2、监控中心
部所属流域机构,省监控中心,水库现场三级监控中心各设置一台中心视频管理服务器,视频管理软件选用专用软件,提供定制的软件管理功能及窗口界面。
中心的画面显示具备强大的电视墙功能,画面可任意切换、组合,完成报警联动的大画面显示,并对报警后的图像、信息实现中心的远程记录、查询、检索、汇总等功能,作到重大紧急情况网点、中心监控室的双重备份,确保资料万无一失。
中心视频管理服务器直接联入监控中心网络交换机,并联入中心交换机,整套监控网络仅需3台计算机作为视频监控服务器(服务器根据远程报警录像需求配置相应数量的硬盘,在报警紧急情况下中心使用的硬盘录像功能可根据实际录制时间需求配置磁盘阵列;也可直接在视频编解码器端配置磁盘阵列进行信息存储)。
另配置两台监控工作站作为系统管理和设置使用,工作站经授权后可实现数字图像的录像、保存、回放等功能,也可对保存在硬盘录像机上的图像进行查询、播放、抓图、存盘功能。
系统拓扑图简介
部所属流域机构主控服务器:
S1
省监控中心主控服务器:
S2
水库现场主控服务器:
S3
S3接收本地前端32路视频信号,并且向S2端转发。
S2接收S3视频信号,并且向S1端转发。
*矩阵接收本地前端64路视频信号,并在水库现场电视墙上,以图象质量无损失全实时轮巡方式显示。
画面清晰稳定。
专业键盘操作方便灵活。
*矩阵专业键盘控制前端球机,或枪机解码器比以客户端软件方式,具有操作优先级。
*485控制器,内含嵌入式芯片,低功耗。
运行稳定可靠。
监控中心软件架构
软件采用C/S,B/S双重架构:
2.1监控系统软件
监控中心系统应可以满足需求中关于远程监控的要求,主要包括以下几个方面:
*实时监控*多客户端同时实时监控前端视频数据*远程控制云台*报警*报警优先上传*报警联动*电视墙管理*电视墙显示监控画面*自动轮巡
*报警后自动显示*录像管理*中心手动录像*中心报警录像*录像回放*前端录像回放*用户管理*用户管理*权限管理*具有安全防护措施
*网络安全性*防病毒*电源保护*数据安全性
软件实时浏览截图
2.2网络电子地图解决方案
可以根据客户要求二次开发基于网页的电子地图,即点即看,还可嵌入到水利调度防汛网站中,
随时随地通过互联网掌握防汛动态。
2.3存储
建议配置专业服务器做为主控机进行监控及实时录像。
视频监控对存储需求有如下几个特点:
1)对存储的容量需求弹性比较大,存储容量的多少随着画面质量的提高、画面尺寸的增大、视频线路的增加都会成倍的增加容量需求。
2)对存储的性能要求不高,但是需要能够满足长时间的连续数据读写,数据流量大但访问请求数量低。
3)数据保存周期短,一般的监控场所数据保存一定时间(如1个月)以后便可以删除。
要为视频监控方案选择合适的存储设备,首先就要估算存储容量需求。
那么根据现在主流的压缩方式来计算如下:
MPEG4压缩方式:
200MB/小时/路;
H.264压缩方式:
150MB/小时/路
1天=24小时;1星期=168小时;1个月=720小时
1路;1个监控线路
例:
1天1路所需硬盘容量:
200MB/小时/路x24小时x1路=4.8GB
录像保存天数与硬盘的容量(每天24小时连续录像;硬盘容量单位为GB;下列数值的105%为硬盘实际使用容量)
2.4矩阵切换/控制系统
WS70系列矩阵切换/控制系统,(或大规模WS80,WS90系列矩阵)通过操作专业键盘控制前端摄象机,切换非压缩无损图象图象至电视墙上。
3.传输通信
中心接入带宽要求
监控中心网络需要宽带接入,按照32个前端监控点计算,如果需要同时监控32路前端视音频数据,按照实时D125F/S平均每路200Kbps计算,32路至少需要6.4Mbps以上的下行带宽。
网络监控系统可以通过调整前端的视频服务器,适当降低对监控中心的带宽需求。
一般来说,并不需要同时监控全部的前端(包括对前端录像),如果对某一路前端长时间没有访问要求,网络监控系统可以人工或自动停止前端的VS9001D-T网络视频服务器向监控中心发送视频数据,直到有用户访问该路视频数据才发送。
用户访问的含意包括:
用户调用该路视频、该路视频进行录像、该路视频发生报警。
这样,可以一定程度上减少对监控中心带宽的需求。
3.1无线传输通信
4.防雷
防雷部分主要由同轴防雷器、通讯防雷器、电源防雷器、隔离器及避雷针等构成。
主要是保护人员及设备安全。
产品名称:
水文水利监测报警系统产品型号:
TLKS-PM-FG/C/3
产品备注:
推荐新产品-水文水利监测报警系统产品类别:
无线远程监测报警系列
一、概述
水文水利监测报警系统主要用于监视河流、湖泊、水库的水利运行情况,及时反应各水域的水文特征,以便相关部门做出安排,防范洪涝灾害事故的发生。
水文水利监测报警系统,通过各种探测器,探测到水利的温度、湿度、风速、风向、雨量、水质、水流速、水量、视频图像或图片等数字化信息,通过GPRS/CDMA通道,上传到在线监测监视中心,同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。
监控中心设有LCD拼接大屏幕系统,各种在线监测数据、图象、视频和抢修车辆位置等信息能直观显示在大屏幕上,使监控人员能及时监视现场情况,准确判断状态,指挥车辆和专业人员处理各种检修和抢修工作。
二、水文监测系统工作原理示意图
水文水利监测报警系统通过各种探测器,将探测到的温度、湿度、风速、风向、雨量、水质、水流速、水量、水位、视频图像或图片等数字化信息通过GPRS/CDMA通道上传到在线监测监视中心。
三、水文监测系统主要功能特点
1、能探测空气温度。
2、能探测水质。
3、能探测水流速。
4、能探测风速和风向。
5、能探测气压。
6、能探测雨量。
7、能上传视频图像或图片,实时监控现场。
8、具备太阳能供电。
9、具备防雷击设计。
10、设计防腐、防高磁、防高圧。
11、传输通信通道可以兼容PRS、CDMA、3G、Internet或性能更优越的通讯形式。
四、水文监测系统主要技术参数
名称
技术指标
工作电压
DC12V
功率
6W(瞬间MAX:
30W)
通信方式
GPRS、CDMA、3G、Internet或性能更优越的通讯形式
温度
1、范围:
-40℃~+60℃
2、精度:
±0.5℃
气压
1、范围:
550~1060hPa
2、准确度:
±0.3hPa
湿度
1、范围:
10~90%RH
2、精度:
±3%RH
风速
1、范围:
0~60m/s
2、:
±(0.5+0.03V)M/S,V为标准风速值
风向
1、范围:
0~360°
2、分辨率:
±3°
3、准确度:
±5°
水位
1、范围:
0~300m
2、精度:
0.005m
雨量
1、降水强度:
0~4mm/min
2、准确度:
±0.4mm
摄像机
1、摄像(照相)机传感器:
1/4″CCD
2、水平清晰度:
不低于480线;采用低照度摄像机
3、视频分辨率:
D1,640×480,可根据用户要求调整
4、摄像机镜头:
用户在后台可实现对摄像机方位、焦距、光圈、景深、云台预置位的远程设置和控制
5、系统配置的云台有不少于64个预置位
6、监视角度:
水平0~355°,垂直90°连续可调
7、变焦率:
18倍光学变倍/22倍电子放大
8、照片格式:
JPEG
平均无故障时间
50000H
五、水文监测系统工程案例图
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