垃圾轉運站視頻監控設計

朱昌凱

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司，上海 200092)

0 引言

垃圾轉運站是為了減少垃圾清運過程的運輸費用而在垃圾產地或集中地點至處理廠之間所設的垃圾中轉站。 隨著人口的增長及居民消費水平提高，城市垃圾產生量每年以5%的增長率逐漸增加，為有效解決城市垃圾清運問題，通過垃圾轉運站一次轉運或二次轉運成為垃圾清運的必然趨勢。視頻安防監控系統是利用視頻技術探測、監視設防區域并實時顯示、記錄現場圖像的電子系統或網絡。 為了使垃圾轉運站更有效率、更加便捷地運行，對垃圾轉運站卸料坑、卸料大廳、轉運大廳進行針對性的監控，在轉運站監控中心進行攝像機的操作顯得越來越重要。

在工作過程及查閱文獻過程中，筆者發現相關資料較少，難以對相應施工圖設計起到指導。 故筆者根據多個項目的設計經驗及在本單位完成的相關業務建設，對垃圾轉運站的視頻監控設計做部分總結。 主要對垃圾轉運站中視頻監控點位選擇、設備選型、信號及供電傳輸系統等進行詳細介紹，為相關設計人員做垃圾轉運站視頻監控設計提供參考。

1 視頻監控攝像機點位

在開始垃圾轉運站的視頻監控設計之前，首先要確定轉運站中攝像機的安裝點位。 轉運站的攝像機分為生產監控攝像機及安防監控攝像機。 其中，生產監控攝像機主要對轉運站中壓實設備、卸料口溜槽等工藝設備進行監控；安防監控攝像機主要對轉運站中的廠區出入口、廠區道路、辦公樓樓道等區域進行監控。

根據筆者的工程設計經驗及項目過程中與工藝專業、業主方的溝通，總結出轉運站中攝像機類型及點位選擇，詳見表1。

轉運站攝像機選擇及安裝 表1

針對不同攝像機的特點和適用范圍，可根據轉運站內不同區域的特點來進行設備的選擇。 視頻監控系統分為生產監控系統及安防監控系統，但對于垃圾轉運站來說，由于點位數量不多(≤200 點)，可以只設一套上位系統監控全廠的生產及安防視頻。 生產及安防視頻信號統一上傳至上位系統，通過不同系統的監控畫面劃分，實現生產安防的共同監測及控制。

轉運站的生產監控系統主要監控中轉車間卸料大廳、卸料口、轉運大廳及轉運大廳泊位。 其中，(1)卸料大廳區域主要監控卸料車輛的進出、卸料大廳泊位指示大屏、卸料口上方的紅綠燈指示，故卸料大廳攝像機高度需高于卸料車輛的高度，并能顯示相應泊位的空閑狀態。 根據現行轉運站特點，卸料車輛高度為4m 及以下，卸料大廳攝像機宜保證在4.5～5m 的高度。 (2)卸料口區域主要監視卸料車輛的卸料情況，因卸料口環境惡劣，故該區域攝像機需根據環境特點選擇防護等級為IP55 及防腐等級為F1 的保護罩進行保護。 (3)轉運大廳區域主要監控轉運車輛的進出，故轉運大廳攝像機的安裝高度需高于轉運車輛的高度。 根據現行轉運站特點，轉運車輛高度為4.5m 及以下，轉運大廳攝像機宜保證在5.0～5.5m 的高度。 (4)轉運大廳泊位需要監控整個轉運大廳側的泊位卸料情況。

轉運站的安防監控系統主要監控廠區出入口、廠區道路、地衡、辦公樓門廳及樓道。 其中，(1)廠區出入口的大門側可監視出入車輛及行人，根據錄入的車輛信息自動開閉廠區大門。 (2)廠區道路可監視不同區域的車輛行人狀況，并能對廠區死角進行24h 監控，保證廠區的安全。 (3)辦公樓門廳及辦公樓樓道的攝像機主要保證對進出人員的監控，以保證對財務室等重要區域的保護。

根據表1 內容，設計人員可根據轉運站內不同區域的特點，選擇相應的攝像機類型及安裝高度。

2 視頻監控系統建立

確定了垃圾轉運站中的攝像機點位后，可以確定視頻監控的信號傳輸方式和供電方式，以建立視頻監控系統圖及配電系統圖。

轉運站的視頻監控信號傳輸方式可分為級聯式、星形式、單點式。 根據轉運站廠區形狀特點、單體分布及攝像機的安裝位置，可在三種信號傳輸方式中選擇，也可結合三種信號傳輸方式綜合考慮。信號傳輸方式詳見表2。

攝像機信號傳輸方式 表2

當利用表2 選定了攝像機的信號傳輸方式之后，可以根據現場的實際情況作出視頻監控的上位系統圖，如圖1 所示。

圖1 所示上位系統圖可利用光纖及網線通過三種傳輸方式向廠區傳送視頻信號。 小型垃圾轉運站考慮到垃圾轉運站攝像機點位比較集中的特點，可優先采用單點或星形相結合的傳輸方式。 其中，單點式信號傳輸適用于距離監控中心距離較接近的攝像機，星形式信號傳輸適用于距離監控中心距離超過80m，需要光纜傳輸的攝像機。 中大型垃圾轉運站可采用星形和級聯式相結合的傳輸方式，中轉車間采用星形式向各攝像機傳送信號，廠區其余單體或廠區道路采用級聯方式傳輸信號。

圖1 視頻監控上位系統圖

分控中心可根據工程實際情況選擇，當工程中存在門衛、計量間、值班室等人員值班處時，可選擇在其設置視頻監控分控中心。 視頻監控中心的大屏可以根據工程實際情況及業主需求選擇監控器、LCD 大屏或者DLP 大屏。

轉運站的視頻監控供電方式可分為PoE(Power over Ethernet)供電、本地式供電及集中式供電。 不同的供電方式取決于攝像機與電源的距離，具體供電方式詳見表3。 垃圾轉運站視頻監控的供電方式可根據業主對攝像機負荷的要求及投資預算來選擇。

當利用表3 選定了攝像機的供電方式之后，可以根據現場的實際情況作出視頻監控的上位供電系統圖，如圖2 所示，為上位供電系統圖可根據工程實際情況選擇供電方式。

圖2 視頻監控上位供電系統圖

中小型垃圾轉運站由于規模適中、攝像機點位較集中，可采用PoE 供電與集中式供電相結合的方式。 大型垃圾轉運站可采用本地式與集中式供電相結合的方式。 對于中轉車間內的槍型攝像機，PoE 因為埋線方便，部署靈活成為了優先選擇，可實現信號電能同時傳輸。 廠區其他區域可采用集中式供電，從監控中心通過電源分配器(PDU)后直接向現場視頻柜供電。

3 視頻監控主要設備選擇

通過前文對攝像機點位、類型及安裝高度的選擇，及視頻監控系統的信號傳輸方式和供電方式的確定，接下來，需根據信號傳輸方式及供電方式的特點來選擇相應的攝像機及上位控制系統的參數。可以說，項目初期階段是對攝像機類型初步的選取，而當系統圖確定后則需對視頻監控系統具體的參數進行確定。

市面上的攝像機及視頻監控系統設備種類繁多。 筆者根據多個項目經驗總結了不同攝像機及視頻監控設備的特點及適用范圍，詳見表4。

根據不同應用場合，可以選擇不同焦距的視頻攝像機。 針對垃圾轉運站中的轉運大廳、普通會議室、辦公室及電梯間，可以選擇3.6 ～8mm 焦距的攝像機，該段監控范圍角度為45°～96°，監控距離為25m 左右，對大視角且近距離場所有較好的監控效果。 轉運站內普通廠區道路可以選擇6 ～15mm 焦距的攝像機，該焦段監控范圍角度為23°～53°，監控距離為40m 左右，可以兼顧視角較大且物距變化范圍較大的場景。 對于廠區內較長道路路口人員的監控，可以選擇6 ～60mm 焦距的攝像機，該焦段監控范圍角度為6°～53°，監控距離為120m 左右。

攝像機供電方式 表3

視頻監控主要設備選用表 表4

隨著時代的發展，不同地區業主對視頻攝像機的像素要求也越來越高。 部分地區當地規范要求攝像機像素為200 萬及以上，部分地區業主對攝像機的要求為300 萬及以上，設計人員需結合當地要求合理選擇攝像機像素。

設計人員還可根據表4 對攝像機及網絡硬盤錄像機、光端機及UPS 電源進行選取。

4 視頻監控硬盤容量及UPS 容量計算

在視頻監控設計中，視頻監控的硬盤容量及UPS 容量計算及選取是設備選擇中不可忽視的環節。 筆者根據多個項目設計的經驗，總結出硬盤容量及UPS 容量的計算公式。 首先，視頻監控硬盤作為存儲視頻影像的介質，容量的選取取決于攝像機監控畫面的畫質。 隨著視頻影像技術的發展，畫面分辨率的提高，視頻監控硬盤容量也越來越大。 公式(1)所示為視頻監控硬盤容量計算公式。

式中，C 為監控系統硬盤存儲總容量，TB；n 為攝像機路數，臺；B 為碼率，Mbps，每秒傳送的比特數；d為存儲天數，天。

實際使用中還要考慮硬盤格式化的損耗，一般為10%左右。 表5 為不同視頻分辨率及碼率情況下所需的監控硬盤數量。

視頻監控硬盤存儲容量計算示例 表5

根據表5 的示例，可根據實際情況中攝像機的碼率及存儲天數計算出所需的視頻系統硬盤數量。

UPS(Uninterruptible Power Supply)，即不間斷電源，是將蓄電池與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成交流電，為上位系統及前端設備供電。 滿足平時狀態由市電對UPS 充電，市電故障狀態下UPS 儲能滿足視頻監控系統應急狀態下供電的需求，保證應急狀態下系統對廠區的監控。 公式(2)所示為視頻機柜UPS 容量計算公式。

視頻機柜UPS 容量計算 表6

式中，S為所需的總用電功率，kVA；i ＝1，2，… n；si為第i 臺設備的視在功率，kVA；Pi為第i 臺設備的有功功率，kW；φi為第i 臺設備的功率因數角。

根據公安部GA/T 367－2001 文件的要求，系統總的配電容量需為設備用電量和的1.5 倍。 故UPS容量為廠區所有設備視頻功率之和的1.5 倍。 表6所示為視頻監控常用設備的常規用電功率及視在功率計算式。

根據表6 的示例，可根據實際情況中不同設備的常用用電功率計算出視頻機柜所需的UPS 容量。

5 結束語

在國民經濟與信息科技在飛速發展的今天，監控系統在各行業的應用也在不斷擴大，數字化、網絡化、智能化成為未來監控系統的發展方向。 本文介紹了轉運站中的點位選擇、上位系統圖、供電系統圖、設備選擇、硬盤存儲容量及UPS 容量計算，是技術在工程領域的應用，可對現有轉運站的設計提供一定的參考。 但設計人員在設計前，還需對轉運站的具體結構有充分的了解，方可做出更符合工程要求的設計。