電廠安防圖像監控網絡系統建設

陳利忠

（浙江省能源集團有限公司 西北分公司，烏魯木齊 830000）

近年來，圖像監控網絡系統在社會安防領域中發揮著極為重要的作用，數字技術、網絡技術、信息技術的普及與廣泛應用推動著國內圖像監控網絡系統的升級。目前，基于IP 的網絡圖像視頻監控技術得到了各個行業領域的廣泛認可，通過發揮圖像監控網絡系統的優勢作用，使各個行業領域的安防水平得到有效提升，因此對圖像監控網絡系統建設方面的理論研究具備現實意義。

1 概述

1.1 圖像視頻監控系統的發展

第一代圖像視頻監控系統主要是以VCR 為代表的CCTV 系統，該系統主要借助專用電纜、模擬監視器、盒式錄音帶及模擬錄像設備實現安防作用，但是CCTV 系統無法進行遠程訪問且無法與門禁、周界防護等安防系統集成。雖然CCTV 系統存在較為明顯的缺陷，但是在當IP 及網絡信息技術并未實現全面普及的時代，各個行業領域均積極地應用CCTV 系統建設安防系統。

圖1 系統建設相關標準、要求及規范Fig.1 Related standards, requirements and specifications for system construction

第二代圖像視頻監控系統主要是以DVR、NVR 為代表的網絡系統，該系統在1996 ～2000 年得到了眾多行業領域的廣泛應用。系統具備網絡信息數據共享功能，且NVR系統是DVR 系統升級后的一種圖像視頻監控系統，兩種系統均屬于半數字化圖像視頻監控系統。

第三代圖像視頻監控系統主要是以IP 為代表的網絡系統，系統具備數字化、智能化、網絡化、現代化等優勢特點。可以說第三代圖像視頻監控系統是在信息技術、網絡技術及數字技術基礎上而設計的一種多功能圖像視頻監控系統，能夠更好地滿足社會發展對安防系統所提出的需求。自2005 年至今網絡圖像視頻產品銷售額的增長率從40%增長到現今的80%，且在圖像視頻監控市場中，基于IP 的數字化圖像監控系統已經成為行業的佼佼者。

1.2 電廠安防圖像監控系統建設原則與依據

將國家各相關行業技術標準及網絡系統建設規范作為依照，在建設電廠安防圖像監控系統的環節中秉承先進性、實用性、開放性、繼承性、可拓展性原則。同時還應從安全可靠、經濟、管理及維護4 個方面綜合考慮，在建設圖像視頻監控網絡系統的環節中，應側重于可拓展性的考慮，保證建設完成后的系統能夠與電廠現有的安防系統、現有的局域網結合。

保證系統建設滿足相關標準及規范要求，具體依據如圖1 所示。

圖2 圖像視頻信號獲取流程Fig.2 Image and video signal acquisition process

1.3 網絡建設基本要求

1.3.1 監控中心環境要求

室內溫度：0℃～40℃；室內濕度：10%～80%；室內電源：180VAC ～245VAC，＞20A；地線電阻：＜4Ω。

1.3.2 監控場所環境要求

室內溫度：-20℃～40℃；室內濕度：5%～85%；室內電源：180VAC ～245VAC，＞10A；地線電阻：＜4Ω。

1.3.3 設備機柜要求

容量：＞15U；標準：ANSI/EIA RS-310-D，DIN41491；PARTI，IEC297-2，DIN41491；PART7，GB/T3047.2-92；尺寸：IEC 19"；承重：＞300kg/150kg；接地保護：＜4Ω；材料：1.2mm 以上優質冷軋鋼板。

1.3.4 UPS電源要求

單個電池電壓：12VDC；輸出電壓頻率：50Hz±0.5Hz；輸出電壓穩壓度：220V±2%；負載功率因數：≮70%；最大輸出容量：≮1KVA；工作效率：＞70%；噪音：＜60dB；正玄波失真度：＜5%；工作環境：-10℃～50℃ RH85%Max；外形尺寸：如為機架式，則不得大于4U，19"。

1.4 設備選型

在建設電廠安防圖像視頻監控網絡系統的過程中，本文選用了浙江大華DSS7000 平臺、長延時機型UPS 電源、DH-NVR 系列網絡硬盤錄像機、TCL-MC21P 監視器、黑白彩色畫面分割器、品牌臺式計算機、DH-NVS0204HDC 系列網絡視頻服務器、MSS4460 交換機。

2 圖像視頻監控網絡系統方案設計與選擇

2.1 圖像視頻編碼技術

2.1.1 圖像視頻信號處理

多媒體技術是在計算機設備與信息技術基礎上，通過對聲音、文字、圖像數據信息進行綜合處理，才能發揮自身作用。在圖像視頻監控網絡系統中，視頻信號的處理關鍵點在于如何將所獲取的數據信息“數字化后”錄入到計算機中。NTSC、PAL、SECAM 是目前國內通用電視標準的3 種制式信號處理方式，具體的視頻信號獲取流程如圖2所示。

2.1.2 圖像視頻數據壓縮

一般情況下，多媒體采集設備所獲取的圖像視頻數據量極為龐大，如果不對這些數據進行壓縮處理，那么對于存儲設備而言，則要求存儲設備具有極大的存儲空間。為了便于數據信息的存儲與計算機主處理器對數據信息的處理，圖像視頻數據的壓縮環節具備重要意義。目前，應用較為廣泛且得到各個行業領域廣泛認可的視頻壓縮標準為：H.261、H.263、MPEG-2、MPEG4（SP、ASP）4 種。

2.2 軟件平臺的開發

軟件平臺的開發需要依賴特定的網絡系統，較為常用的系統為Macintosh、Unix、Linux 和極為常見的Windows系統[1]。圖像視頻監控網絡系統平臺的開發，在選擇系統的過程中應遵循操作的便捷、系統運行的可靠、用戶界面的友好3 個原則，例如Macintosh 在實際應用時其普及率較低，且得不到大眾的認可，所以該系統就不適用于圖像視頻監控網絡系統的建設。本文將Windows 作為圖像視頻監控網絡系統的基礎，分析該系統具備的優勢：第一，網絡支持較好，便于系統與局域網的結合；第二，系統可靠穩定，具備較強的適用性；第三，系統能夠滿足多任務、多線程操作，具備較強的可控性，滿足不同規格電廠安防系統的需求。

2.3 軟件開發工具

軟件平臺的開發環境在一定程度上受限于軟件開發工具，所以在建設電廠安防圖像視頻監控網絡系統的過程中應遵循高速、高效、兼容性三點原則，選擇軟件開發工具。本文選擇Visual Studio 作為軟件開發工具，以保證平臺開發的效率和通用性。Visual Studio 是一個基本完整的開發工具集，它包括了整個軟件生命周期中所需要的大部分工具，如UML 工具、代碼管控工具、集成開發環境（IDE）等，能夠在Windows 系統環境下實現多功能，具備多用途，滿足電廠安防圖像視頻監控網絡系統的建設需求。Visual Studio 軟件開發工具具備以下幾點優勢：第一，面向對象的特性；第二，具備強大的內存；第三，支持組件對象模型；第四，編譯器和調試器功能良好；第五，能夠為Windows 提供不同的導向支持，具備適用性。

2.4 軟件系統結構的選擇

集中式結構、C/S、B/S 是計算機軟件應用結構的3 個演變歷程，本文選擇B/S 和C/S 混合作為軟件系統結構，該結構的應用優勢如下：第一，系統運行穩定、可靠性高，便于服務端和客戶端的增加；第二，系統支持程序的移植，開放的服務端與客戶端對硬件及操作系統平臺不存在依賴性；第三，訪問數據便捷，數據信息完整性高。

2.5 通訊協議的選擇

通信協議是Internet 傳輸數據視頻信息的基礎，在選擇通訊協議的過程中，首先對TCP 和UDP 兩種通訊協議的優缺點進行分析，而后結合電廠安防圖像監控網絡系統的建設需求酌情選擇。TCP 和UDP 兩種通訊協議對比如圖3所示。

圖3 TCP與UDP兩種通訊協議對比Fig.3 Comparison of TCP and UDP two communication protocols

由圖3 所示，相較于TCP 而言，雖然UDP 不能夠保證數據的完整性，但是對多媒體數據信息傳輸進一步展開分析，發現一般情況下數據包的偶爾丟失并不影響整個系統運行的可靠性，所以本文選擇UDP 作為通訊協議。

2.6 網絡數據傳輸方式的選擇

目前，國內網絡數據的傳輸方式主要為單播、廣播和多播3 種方式，本系統選擇多播傳輸方式，它可以降低電廠安防網絡通信的負擔，在保證網絡資源合理應用的基礎上，使網絡數據信息的傳輸速度得到提升。

3 圖像視頻監控網絡系統的實際應用分析

3.1 圖像視頻監控網絡系統和安防系統的結合

將電廠無人管理作為目標，將圖像視頻監控網絡系統與電廠安防系統相結合，保證相應的工作人員第一時間發現電廠廠區范圍內所出現的供電異常或安防異常。在警情探測方面，電廠安防工作的開展可以通過以下幾種方式：第一，借助各類智能報警探頭，如雙鑒報警器、玻璃破碎報警器、煙感報警器等；第二，將圖像監控網絡系統作為基礎，通過對比系統中所呈現的監控畫面、監控視頻，分析電廠廠區是否存在供電異常或安防異常，發揮圖像監控網絡系統的智能警戒功能，將相鄰兩幀畫面作為對比原則[2]。

3.2 圖像視頻監控系統和電廠局域網的結合

圖像視頻監控系統與電廠局域網的高度結合，是實現電廠內部數據信息共享的關鍵舉措，在設計建設方案的過程中留出了設備、接口連接的冗余，在圖像視頻監控系統調試完成后，可依照電廠的網絡條件直接接入圖像視頻監控網絡系統。一方面，電廠內部工作人員能夠實現對系統平臺的遠程控制；另一方面，電廠的管理階層工作人員可以隨時調看監控錄像，進而強化電廠安防管理水平，維護電廠供電運行的穩定性。

4 結束語

從社會發展層面上看，圖像視頻監控網絡系統的全面建設能夠在一定程度上保證社會的穩定發展；從個體發展層面上看，圖像監控網絡系統的應用，有助于維護個體的財產安全；而從電廠安防層面上看，圖像視頻監控網絡系統建設是提高電廠安防水平，滿足了電廠持續發展的需求，是保證電廠供電穩定的關鍵舉措。