電視監控系統的應用及優化改造

摘要：對安鋼第二煉軋廠工業電視監控系統存在問題進行了分析，結合實際情況，本著經濟實用的原則，提出優化改造措施，系統得到改善，取得了滿意的效果。

關鍵詞：工業電視；監控系統；優化改造

引言

企業電視監控系統是電視監控系統與數字視頻網絡監控系統的完美結合，用以改善企業的現場管理、提高產品質量、加強安全生產防范力度，對財產和人身安全起到保障作用，為企業實現現代化管理創造了極有利的條件。

安鋼第二煉軋廠是集團公司“三步走”發展規劃標志性重點工程，裝備水平國內領先，電氣控制水平國際一流其軋機生產線的每個角落都是安全防范的重點對象。安鋼第二煉軋廠堅持“安全第一，預防為主”的方針，制定和采取安全有效的防范措施，加強對重點部位和危險性較大的作業場所的安全管理。對軋機生產線進行全方位的安全生產監控，使安全管理人員和操作人員在及時發現問題或隱患的同時，在操作室和調度室就可以及時處理、解決問題或及時提醒現場的工作人員和操作人員以防事故的發生。

優化前的電視監控系統

監控系統

電視監控系統共有三個監控系統中心，分別是煉鋼調度室、軋鋼調度室和中心調度室，用視頻線(同軸電纜)進行圖像信號的傳輸。煉鋼調度室、軋鋼調度室和中心調度室均由6臺34寸彩色監視器組成的電視墻。系統選用彩色攝像機鏡頭和云臺、多媒體計算機、視頻矩陣切換器、智能鍵盤及彩色監視器、長時間錄像機。對生產線和重點部位實現全方位實時監控。

系統構成

系統主要由前端部分、管理控制設備、終端顯示設備、信號傳輸系統組成。通過長鏡頭接收光信息，經光學鏡片分成兩部分，一部分通過日本松下彩色CCD攝像機形成圖像信號，另一部分經比色掃描形成信號經A/D轉換后和圖像信號一起由同軸電纜進入主控器，經數字化處理后的圖像在監視器上顯示出來。

·系統的前端設備由彩色CCD攝像機、鏡頭、云臺、譯碼器、攝像機防護罩等。

·管理控制設備由操作室信號控制器、中心信號控制器、中心矩陣及智能鍵盤構成。

·終端顯示設備采用監視器和計算機的CRT構成。

·本系統全部采用同軸電纜傳輸視頻和數據信號。

優化前安鋼第二煉軋廠電視監控系統結構框圖示于圖1。

存在問題及分析

原電視監控系統存在的問題如下：

·安鋼第二煉軋廠的電視監控系統原來共有三個監控系統中心，分別是煉鋼調度室、軋鋼調度室和中心調度室，不利于集中監控。

·完全是視頻線(同軸電纜)進行圖像信號的傳輸，視頻線易受強電、電磁、高壓等電力系統的干擾，受傳輸距離的限制，需要改進傳輸方式。

·終端畫面長期處于不穩定和模糊狀態，嚴重影響了調度對現場的監控和管理，對生產的順利進行造成影響。

優化方案

針對系統存在問題，經過詳細論證，從以下幾方面進行處理：

·電視監控系統優化分兩步走：第一步完成調度室的監控設備；第二步逐步完善增加并優化改造各個操作室的遠程監視設備和光纖傳輸設備。

·移動軋鋼調度室和煉鋼調度室的工業電視監控終端到中心調度室，取消軋鋼調度室和煉鋼調度室的工業電視監控，改為中心調度室集中控制。

·從連鑄操作室經煉鋼調度室到中心調度室采用光纖傳輸。

·用三套001T/R型光端機進行信號的傳輸。

·中心調度室增加6臺34寸彩色監視器，便于集中監控。

傳輸部分是指傳輸圖像信號，視頻信號的流向是從系統前端的攝像機流向數字監控系統的控制中心，根據現場實際情況，采用光纜傳輸，由于分廠面積較大，廠區分布距離較分散，東西距離較遠，采用光纜傳輸可以避免使用一般電纜傳輸帶來的視頻衰減，從而使終端顯示的圖像更加清晰，在監控點的前端配置視頻光端機發射端，在主控室配置視頻光端機接收端，視頻光端機發射端和視頻光端機接收端通過光纜同步傳輸多路信號實時視頻信號，該光端機可適用于多種惡劣環境，是監控系統應用的理想選擇。即插即用的設計使得安裝極為簡便，并且無需進行電氣和光學調節，該光端機配有每個獨立通道的電源和視頻狀態指示的LED，可實時監測系統的正常運行。

光纖傳輸系統的特點如下：

光纖傳輸系統主要由三部分組成：光源(光發送機)、傳輸介質、檢測器(光接收機)。光源和檢測器的工作由光端機完成，數字光端機的主要作用就是實現電－光、光－電的轉換。光纖作為傳輸介質具有信號傳輸損耗低，傳輸距離遠，采用單模光纖；電視信號具有很寬的頻帶，遠距離傳輸非常困難，用光纖傳輸視頻信號，可保證遠距離傳輸具有很高的信躁比，不需高頻補償，這是常規電纜無法比擬的；抗干擾性強，無電磁輻射，無信號泄露，無接地和短路問題，系統功耗小；光纖傳輸壽命長。

優化后的電視監控系統

系統的監控中心設在廠中心調度室，中心調度室有由12臺34寸彩色監視器組成的電視墻，電視墻的機架內放置可擴展的SJC12824大型視頻矩陣切換器，矩陣切換器內置1塊16路視頻輸入板和2塊8路的視頻輸出板。因此本視頻矩陣切換器配備了16路視頻輸入和16路的視頻輸出，其單個箱體最大輸入可達到128路，最大的視頻輸出可達到24路，是一套擴展性極強的大型矩陣切換控制系統設備。本電視監控系統的圖像，經嵌入式數字硬盤錄像機，可把視頻信號數字化壓縮后經網絡接口RJ45可接入MIS網。

本系統遠端是生產線各個操作室需要的遠程監控，遠端的視頻信號通過視頻光端機傳輸到中心調度室，同時每對光端機都帶有一路反向的控制信號通道，以實現調度室中心控制矩陣切換器對遠端射像機的云臺和鏡頭的動作控制。系統在前端共設有108臺松下彩色CCD射像機。

優化后采用光纖傳輸的電視監控系統結構簡圖示于圖2。

系統功能及特點

工業電視數字視頻網絡監控系統具有技術先進、監控嚴密、防范有力提供儲存信息及時準確和與其他防范系統聯動運行的功能，它不僅可以對監控現場進行不間斷實時監視，還可以通過各種存儲媒體將監視內容清晰地記錄下來以備隨時查閱。特點在于它所采用的是多元信息采集、傳輸、監控、記錄、管理以及一體化集成等一系列高新技術。

·監控系統實現現場多畫面實時監視和實時視、音頻硬盤錄像兩種功能，錄像保存時間可按客戶要求設計。現場監視可達到視音頻同步實時25幀／秒，采用MPEG4視音頻硬件壓縮方式，圖像預覽監視分辨率達704×576像素以上，錄像分辨率達352×288像素以上。

·視頻存儲設備采用硬盤錄像機，硬盤空間巨大，實現海量存儲。硬盤錄像存儲文件滿時，系統可自動提示，并將存儲最早的錄像文件自動替換，實現循環錄像，同時，可將重要錄像文件自動或手動枷鎖，防止硬盤滿時自動刪除。

·具有動態監視報警錄像功能，靈敏度可調，錄像持續時間可調，每路圖像支持多個分區檢測，視頻報警觸發時，可預錄觸發前60秒(預錄時間可調)的內容，使錄像內容完整。

·系統具有自檢功能，視頻源丟失時系統自動報警。具有圖像抓拍、打印功能。具有密碼保護功能，防止非法修改系統設置。

·系統圖像資源壓縮為數字圖像信號通過廠內局域網傳輸，便于各級管理人員隨時觀看。

·圖像顯示方式可以根據管理需要進行預先設定，各監視器可以對任意一臺攝像機進行定點顯示或4畫面、9畫面、16畫面的顯示；同時各監視器可以對所有攝像機或部分攝像機圖像進行自動循環顯示，也可同時顯示16路硬盤錄像機放像信號顯示圖像信號。

·系統具有圖像可編程功能，操作控制鍵盤上的相關按鍵，可以方便地設定各監視器上圖像循環切換的內容及時間，自動循環顯示時間可在1-30秒內調整。

改進后，經過近一年多的實踐驗證，圖像清晰、集中、穩定，效果良好。

結語

隨著生產管理自動化水平不斷提高，特別是對于監控對象多、涉及區域廣、監控點分散的行業，對遠程實時圖像的集中監控的要求越來越迫切。同時，隨著光通信技術的不斷推廣，為遠程的實時高清晰度的電視監控系統提供了良好的契機。

電視監控系統在安鋼第二煉軋廠生產線優化改造投用以來，目前運行良好，可靠性高，故障率低，達到了滿意的效果。