閉路電視系統在火電廠的應用設計

胡冠　申舒蘭　張博

摘要：本文對火電廠閉路電視系統系統的設計進行了介紹，包括系統組成、設備布置、安裝數量等。

關鍵詞：閉路電視；數字型視頻監視

中圖分類號：TPI 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）033-000-01

為應對火力發電廠的集中發展，現代科技越發應用于全廠的各個領域與環節，閉路電視監控系統，以其計算機技術、通信技術和視像技術的完整結合，運用于發電廠的主要場所及輔助車間等，其作用大大提高了運行人員的巡回檢查效果。

目前，國家對于大型生產企業的安全施工及生產高度重視，發電廠的安全生產是關系國民經濟與社會生活的重要環節。閉路電視監控系統的使用，能使管理者更快速直觀的了解現場設備的運行狀態，異常動態和人員分布情況，及早的發現問題和處理消缺，防患于未然。同時，運行過程實現了少人或無人值守，提高了全廠生產自動化管理水平。

一、系統概況及控制方式

全廠閉路電視系統，是以工業計算機為核心，軟硬件相結合的完整監視體系。全廠閉路電視系統由終端攝像頭、視頻服務器、二級交換機、操作鍵盤及相應網絡連接設備組成。完成視頻切換處理、云臺和鏡頭方向控制、報警信號采集等功能。

監控系統采用數字視頻壓縮與傳輸技術，在集控室的總監視點能集中監視各個子系統監視點所監視的區域，并能實現實時錄像。畫面實時顯示、沒有界限，操作界面為全中文顯示。總監視點可按預先編制的流程成組的巡視各監視區域，也可設置定點監視重要區域。每塊屏幕信息可在輸出圖象上疊加如時間、日期、監視點編號、顯示場景所處位置等。

全廠閉路電視系統的網絡結構是以各運行監視區的子監視系統為基礎，聯網而成的一套全廠范圍的數字式網絡系統。各監視點的視頻信號經過視頻信號處理和分配，通過圖像寬帶網傳送至各監視器終端。

以某電廠為例，根據火電工程設計導則，本工程全廠監視點初步定為190點，為確保閉路電視監視顯示的多用性，美觀協調，在電廠集控室內布置1臺70英寸平板顯示器作為機組主廠房以及輔助車間內重要場所和區域的閉路電視系統監視器。

二、控制方案的比較

1.閉路電視系統的發展歷程

主要經歷了以下幾個階段：

（1）模擬型階段：視頻、音頻信號的采集傳輸為模擬形式。

（2）模數混合型階段：在模擬型系統的基礎上，加入了一些的數字視頻技術。

（3）數字型階段：主控設備采用數字視頻主機，進入真正的數字化時代。

2.數字與模擬方案的特點

（1）數字型視頻監視系統特點

數字化視頻方案，即“數字視頻錄像機+數字視頻服務器+網絡交換機+用戶端”結構，采用數字視頻采集壓縮與傳輸技術。網絡系統由1000M/100M以太局域網、網絡交換機、視頻服務器及多個用戶監視終端組成。區域聯網間遠距離通訊采用光纖傳輸。

（2）模擬型視頻監視系統特點

模擬方案采用“模擬攝像機+視頻矩陣+監視器”結構，系統由星型結構的主矩陣控制主機、操作鍵盤和硬盤錄像系統等組成。

此方案如要求顯示多畫面，其連接網絡需采用大量的視頻矩陣和視頻電纜，網絡結構較為復雜。與廠級管理系統的連接還需設置服務器。

三、本期工程擬采用的控制方案

1.本工程監視區域及監視點數量

全廠閉路電視監視系統攝像頭設置區域的一般原則為：重要的轉動設備（如給水泵、三大風機等）、防腐防爆危險區域（氫站、氨制備區、酸堿制藥等）、無人值守區域。

對不同的監視區域，根據監視目標的情況，前端攝像頭分別采用定焦鏡頭和變焦鏡頭，設計原則為：對于監視范圍內的固定被監視設備的區域，采用定焦鏡頭；對于監視范圍內需要調整被監視設備的區域，采用變焦鏡頭。

全廠監視點的設置數量根據機組容量及業主的實際需求來確定。本工程根據2×350MW機組點數要求以及火電工程設計導則，監視點擬定為190點，機組的電視監視點大致劃分如下：單元機組鍋爐區域16點，汽機區域15點，電氣區域8點等；公用部分、輸煤區域和安防部分共104點。

2.系統劃分及顯示終端的設置

根據區域劃分以及運行監視需要，本期電視監視系統一般可劃分為幾個子系統，監視及顯示終端設置可參考如下：機組子系統（2臺機組）；水網子系統；灰網子系統；輸煤子系統，以上系統均單獨設置1臺LCD顯示終端。

3.系統組成

數字型全廠閉路監視系統在硬件結構上主要分為三個部分：

（1）前端攝像探頭

根據現場監視需求，攝像探頭分為兩種：

◆固定式攝像探頭：是采用“CCD攝像機+定焦鏡頭+防護罩+固定云臺”的配置方式，主要用來監視固定設備區域。在設備運行時，無法對鏡頭及云臺進行實時控制和調整。

◆電動式攝像探頭：是采用“一體化攝像機+防護罩+電動云臺+解碼器”的配置方式，其中一體化攝像機內帶有光學變焦鏡頭，用于監視區域范圍大，需巡視的場合，在設備運行時，可以實時調整和控制鏡頭變焦、云臺的轉動等。

（2）后端控制設備

后端控制的主要設備為數字視頻主機。主要用于視頻信號的采集、模數轉換、數字存儲、網絡傳輸等功能，數字視頻主機的顯示終端可對圖像信號進行實時預覽。

后端控制設備在使用時，一般要配置用戶端主機。其作用是可對不同數字視頻主機的多路圖像信號進行組合和分割，并顯示在本機顯示終端上。

（3）信號傳輸設備

在視頻監視系統中，信號傳輸主要為圖像信號、控制信號及電源信號的傳輸。發電廠的電氣環境較為復雜和集中，因此，解決控制信號的干擾問題，以及圖像信號的衰減問題，將決定整個系統的性能表現。

通常采用以下幾種傳輸方式，說明如下：

光纖傳輸：將視頻信號轉換為光信號，再利用光纜傳輸。

網絡傳輸：將視頻信號轉換為數字信號，再通過數字網絡傳輸。

載頻傳輸：將視頻信號轉換為射頻信號，再利用射頻電纜傳輸。

平衡傳輸：將視頻信號轉換為平衡信號，再通過雙絞線傳輸，即雙絞線傳輸方式。

相比較之下，平衡傳輸方式使用的傳輸介質為雙絞線電纜，其抗干擾能力較強、能進行遠距離傳輸、線纜架構簡單、性價比高等多項優點，在進行視頻圖像的傳輸時，其圖像質量可以與光纖相媲美。平衡傳輸方式具有如下明顯優勢：

◆傳輸距離遠、傳輸質量高。

◆布線方便、線纜利用率高。

◆抗干擾能力強。

◆可靠性高、使用方便。

四、系統的應用前景

數字視頻網絡系統是目前應用最新最廣的監控系統，該系統在結構和原理上利用了數字技術和網絡技術，拓展了原有的傳輸距離和網絡架構，為大廠房大車間的特大型生產企業提供了良好的信息保障，滿足用戶的各類需求。同時，廠級各部門領導和生產人員能遙控監視各車間設備的生產情況，為指揮生產、處理突發事故，起到了預防功能，發揮直觀的功能，進一步提高了大型企業的生產管理的現代化水平和企業形象。

作者簡介：胡 冠（1973-），碩士研究生，工程師，主要從事電站熱控設計研究。