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    工厂宽频共缆监控系统设计方案

    作者:施工队长    来源:成都系统集成公司    更新时间:2011-3-8 19:49:41    设计指数:          ★★★ 

      一、前言

      随着企业管理的现代化与信息化步伐加快,在生产、办公、作业环境安装闭路监控系统一直以来都是许多企业必不可少的管理措施之一。监控系统进入工业企业、参与日常工作的管理,使领导的管理能力得到进一步延伸。一般工业企业由于厂房较多,分布较广,保安工作难度较大,工业企业安装监控系统不但可以减轻保安工作的难度,而且可对工业企业的每条生产线、办公区时实监视,对员工的工作情况起到监督促进作用。

      但对于厂区这种点数分散、传输距离远,厂区又有强干扰源的复杂环境,如果采用传统视频电缆的方式进行监控系统的设计存在的以下问题。

      布线量大、施工复杂:每个监控点需要布一根视频电缆到监控中心, 布线量大,施工复杂,施工周期长;

      低频传输、抗干扰能力差:传统监控视频信号采用视频基带方式进行传输,易受高频、低频电磁干扰,使图像出现网纹干扰;

      传输距离短:视频信号在75-5电缆中直接传输标准距离为300米,当传输距离超过300米图像质量严重下降,采用视频放大器后图像也很难得到保证

      不易扩充、难于维护:由于不是总线传输,添加监控点需重新布视频电缆。电缆过多对后期维护工作带来不便;

      控制传输、另布电缆:无法实现双向传输,需单布RS485控制电缆,使原本复杂的系统更加繁琐;

      副控添加、极为不易:添加副控需把所有视频信号和控制信号引到副控制点,要布很多电缆,施工难度大。

      功能单一、兼容性差:一根线缆只能传输一路视频信号,无法做到既传视频信号又传控制信号和报警信号。

      因受上述原因的限制,传统监控系统只适合在短距离、无干扰、监控点数少的范围内使用。当在监控点数多,传输距离远、并现场存在干扰源的场合不适宜使用。对于这种特殊的环境建设具有集成性开放性的监控监控系统,可将图像、报警、广播及控制传输的宽频共缆“一线通”传输模式成为当务之急。

      深圳市华信诚科技有限公司根据我国目前监控市场的需求,结合我国监控领域的现状与发展方向,采用频分复用、数字调制频分复用等CATV成熟的技术,将图像、声音、控制集于一身宽频共缆“一线通”监控系统,体现了图像采集、传输、监控、记录、管理为一体化、集成化等一系列高新技术。

      二、 方案简介

      本设计方案针对工业企业的厂区面积大,生产厂房多而分布广,周界围墙跨度大等情况,建设监控系统设计、施工布线复杂的情况,我们推荐采用宽频共缆“一线通”监控系统,该监控系统具有独特的优势,可以解决厂区远距离传输的问题,解决厂区机械设备造成的电磁干扰问题、共缆传输的方式解决点数多布线难等问题。

      整体方案提出前端摄像点采用宽频共缆“一线通”调制设备,干线传输部分采用宽频总线共缆方式进行传输,中心控制部分采用多路解调设备,视频显示和记录部分采用数字硬盘存储和回放的最佳方案。

      本方案充分体现了现代电子技术、现代通信技术、现代控制技术与现代计算机技术的完美结合,其特点在于它所采用频分复用、数字调制频分复用等CATV成熟的技术,将图像、声音、控制集于一身,实现了图像采集、传输、监控、记录、管理为一体监控系统。该系统为总线结构组网的方式,施工布线简单、缩短了施工周期,提高了系统的可靠性,解决了工业企业监控点分散布线难、传输距离远等难题。

      三、系统设计依据、原则

      3.1设计依据

      本方案设计根据甲方常规要求,并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。主要包括:

      ① JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》

      ② GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》

      ③ GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

      ④ GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

      ⑤ GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》

      ⑥ GB4943-95《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》

      ⑦ GB/T75-94《安全技术防范规范工程技术规范》

      ⑧ GB50198-94《民用闭路电视监控电视系统工程技术规范》

      ⑨ 厂区发展商对闭路电视监控系统的总体要求

      3.2 设计原则

      本设计以行业标准作为设计依据,结合工业企业的具体情况,本着架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量作为出发点,并依此为贵公司提供先进、安全、可靠、高效的系统解决方案。

      经济性:对于建设监控项目来说,性能优越、技术先进是首要考虑的问题,经济性也忽略不得。我们在设计时充分考虑到这一层面,既使系统架设先进简易又不失经济可靠。几十路监控信号采用“一根”电缆传输不仅可以大大减少施工材料和施工费用、工期缩减过半,而且还减少了系统维护费用,提高了系统的稳定性和抗干扰能力。

      先进性:系统采用当今先进双向通信的频分复用技术,将多路音视频、控制信号融为一体的宽频共缆总线传输方式,打破了传统监控传输布线的新格局。

      可靠性:监控系统最重要的就是可靠性,系统一旦瘫痪的后果将是难以想象的,采用宽频共缆总线的方式,一个50个点的监控系统,只需2条总线就可解决,大大的减少了电缆节点,降低了故障发生的可能性。

      抗干扰性:在监控系统中,干扰是视频监控的“天敌”,一般情况下视频干扰都是0-6MHz的低频干扰,而宽频共缆总线传输方式采用频率搬移的办法使信号传输频率在干扰频率以外,所以能有效抑制低频干扰、强电干扰,即使在电厂、煤矿等有强干扰源的环境下使用,也能够传送高清晰、实时的监控图像。

      可扩充性:扩充简单,平滑升级。系统设计时应充分考虑今后的发展需要,应具有预备容量的扩充与升级换代的可能。宽频共缆监控系统为1000MHz的带宽,目前仅使用带宽为550MHz,宽频共缆监控具有足够的扩充空间,总线拓扑的结构,增加监控点时,只需就近将信号线接入系统总线即可,无需大量二次布线。

      规范性:由于本系统是一个严格的综合性系统,在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范,严格遵从各项技术规定,做好系统的标准化设计与施工。

      四、工业企业监控需求分析(以某化工企业为例)

      XXX化工业企业是一家年生产能力为XX万吨聚乙烯醇的大型化工企业,位于XXX区,占地面积100公顷,共有化工业企业、塑料厂、动力厂、污水处理厂,厂区围墙周长约58000米,共有加油站、储油库2个,车间20个,车库停车厂2个。

      结合该工厂的实际情况以及厂方的要求,工业企业的各类主要进出口、工业企业内部的主要公用设施场所、工业企业内人群密度较大的流动区域如车间、库房停车场和、厂区周界围墙等集散地是厂区的主要监控重点,在以上区域分别安装固定式、移动式监控探头进行现场实时监视录像,以保证工厂安全生产管理者可以有效地杜绝隐患发生和单位领导随时监看工业企业内工人的工作情况等。

      五、 宽频共缆监控总体设计

      根据工业企业现有的环境及厂方的要求我们对系统进行整体规划性的设计,设计时全部按照宽频共缆监控传输方式来进行。

      在生产车间、仓库等安装全方位一体彩色摄像机对其工作人员及生产设备进行全方位的监控,以达到安全生产的目的,对有防爆要求的采用防爆云台、防护罩。

      在停车场、加油站、油库安装全方位一体彩色摄像机对这里进行全方位监控。

      对工厂的周边围墙、和地区死角安装摄像机、红外报警探头或电子栅栏,以对犯罪分子起到威慑和防范作用。

      对工厂办公大楼出入口安装彩色定焦摄像机对出入大楼人员进行24小时监控。

      对工厂内部的主要公用设施场所、工厂内人群密度较大的流动区域安装全方位一体彩色摄像机,防止以外事件的发生。

      建立厂区安全监控中心机房,监看采用大画面电视墙显示来完成,存储记录系统采用数字硬盘录像来实现存储和回放。

      系统整体设计采用静态监控和动态监控相结合。同时根据监控的重点配备报警系统。

      宽频共缆“一线通”电视监控系统按功能要求的不同共分为前端宽频共缆调制部分、共缆放大传输部分、中心控制部分、视频显示和记录部分、报警部分5个部分组成。

      前端及宽频共缆 调制部分:前端摄像机摄取现场图像信号并转换为电信号,经过宽频共缆调制器传送到监控中心。前端宽频共缆调制设备安装在监视现场,它包括摄像机、宽频调制器、镜头及云台等。

      系统前端设计说明:

      根据工业企业的需求,对前端监控摄像点如工业企业内部的主要公用设施场所、停车场、工业企业生产车间、加油站、仓库、工业企业东西大门和周界围墙等每个重要地点设计全方位监控点,这些监控点配备全方位云台加220倍一体摄像机进行全方位的监控,对办公楼和楼道安装彩色定焦摄像机,由于该系统采用宽频共缆总线传输的方式,在每个监控点配备宽频共缆调制器总线传输设备,它的作用是将摄像机的信号转换成高频载波信号进行总线共缆传输。

      宽频共缆放大及传输部分:宽频共缆放大传输部分由射频电缆、野外型双向混合器、野外双向干线放大器组成。

      传输系统这部分是系统的图像、控制信号的“高速公路”,他可以将1-40路的图像信号、声音信号、控制信号及报警信号的混合在一根电缆中进行传输,当传输干线超过500米时需进行信号放大1台,以达到将监控信号传送到更远的监控中心机房。通常传输电缆选择SYWV75-7、或SYWV75-9双屏蔽同轴电缆。

      宽频共缆传输设计说明

      每条线路最多可以传输40路监控信号,主干线缆为SYWV75-9物理发泡射频线缆,当主干线传输超过400米时,一般要加放大器进行信号放大,每加一级放大可以延长400-500米。实际数量根据现场具体环境而定。

      当监控中心超过2公里时可以采用光电结合的方式进行传输,首先将多点的监控点用宽频共缆的方式会聚到一根电缆之后,采用射频光端机将电缆信号转换成光信号传输,在远端机房的另一端安装光接收机进行光信号转换,这种方式可以将监控信号传到60-70Km以上并且图质量不受任何损失。并可以有效的避免工业企业外界形成的干扰信号,可以节省线缆用量、提高了线缆的利用率并且简化了施工难度,减少了对建筑的破毁程度。

      中心控制及视频解调部分:是整个系统的“心脏”和“大脑”, 是实现整个系统功能的指挥中心,起到对前端摄像机的图像信号进行切换输出及云台镜头的控制,他由多路音视频解调设备、双向数据检出器、FSK数据调制器设备组成。

      1) 中心控制及视频解调设计说明

      在厂区监控中心机房,监控点的所有信号通过若干根总线引到监控中心机房,通过多路视频解调器分别将总线中图像声音信号全部解调处里,最后输出摄像机的原始信号,通过电视墙或硬盘录像机进行监看。

      其控制操作采用硬盘录像机经转换输出的485信号

      中心控制通过对硬盘录像机的操作,计算机RS-232串口输出控制信号,经过ST-4200FSK数据调制器进行数字调制进入总线电缆双向传输。这种传输方式抗干扰能力强、数据传输率高,控制稳定可靠。主控可对所有监控网络中的监控点(客户端)实现授权管理,监控副控点用户可通过局域网对监控点进行监看、控制云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。

      视频显示和记录设计说明:这部分是由多台监视器组成的9窗电视墙和16路硬盘录像机够构成,它的功能是将前端传送过来的图像一一显示出来以便需要的时观看。

      视频显示记录是通过主控软件设置多路音视频解调器的视频输出,输出后的视频通过电视墙一一显示的方式,这种显示图像画面大,实时无压缩图像等优点。存储和回放采用数字硬盘录像机来实现存储和回放等,数字硬盘录像系统不仅存储费用低、效率高,而且还具有网络传输、远程传输和循环存储等优点。与此同时,硬盘录像系统的数字化和传输网络化等先进技术可以实现与防盗报警等系统联网联动,及时准确地反馈现场信息,为报警事件提供充分可靠的依据。

      报警设计说明:

      报警部分由共缆报警主机、报警连动控制器完成现场的报警信号处理,视频监控联网报警软件组成控制切换、联动、数码录像、图像检索和播放、图像传输等功能。

      本设计方案采用模拟和数字系统相结合的方式,用模拟系统来实现实时监看,用数字系统来实现存储和回放等。

      六、宽频共缆“一线通”系统的特点

      传输距离远、传输质量高:由于在高频同轴电缆收发设备中采用了先进的载波传输技术,极好地避免了高频同轴电缆对视频信号幅度的衰减,解调后保持了原始图像的亮度和色彩以及实时性,在传输距离达到1-10km或更远时,图像信号基本无失真(加权信噪比≥60dB, 微分增益≤1%, 微分相位≤1°)。如果采用中继高频放大的方式或电缆+光纤结合的方式,传输距离会达到几十公里。

      布线简单、线缆利用率高:一根普通75欧同轴电缆就可以用来传送上行视频/音频、下行控制数据信号。可以点对点传输、也可以进行总线树型、星型结构的连接将多个点合成一根总线进行图像、控制的传输。高频同轴电缆传送视频/音频控制信号,无须另外布线,提高了线缆利用率,同时避免了控制信号单独布线带来的麻烦,降低了工程造价。

      特强抗干扰、适用广泛:载波高频传输方式能有效抑制共模干扰、及其他高频电磁干扰,即使在电厂有强干扰源的环境下使用,也能传送高清晰、实时的图像信号。

      技术成熟、稳定性高:利用有线电视高频同轴电缆传输的技术,在前端接入宽频共缆调制器,在控制中心接入专用多路视频解调器。这种宽频共缆“一线通”监控的传输设备价格便宜,使用起来也很简单,无需专业知识,一次安装,长期稳定工作。

      价格便宜,取材方便:对原有系统无须改动线缆,只需安装收发设备即可,给工程应用带来极大的方便。

      数据调制、双向传输:控制信号采用FSK数据调制技术,与摄像机回传视频信号在同一根电缆中双向传输互不影响。

      扩充简单,平滑升级:总线拓扑的结构,无须单独布线,就地总线添加。

      功能强大、扩展性好:全面兼容监控、报警、广播,多功能双向传输的平台实现传输新跨越,1000MHz带宽空间设计,预留足够的扩展空间。

      七、宽频共缆“一线通”系统功能

      本系统可实现下列功能:

      多路图像实时监控功能:宽频共缆监控系统支持1-40路视音频的同步传输能力。可以利用软件管理和监控网络上所有的监控点,并自由选择控制以达到集中监控。

      多路声音图像总线传输功能:可实现监控网络上所有的监控点图像、声音一根总线回传功能。

      副控监看管理功能:各分控点分别设置一套分控授权软件,可以随时随地监看、控制该区域内监控点。

      远程多路报警功能:可将远端报警信号通过该系统回传到(如紧急按钮、红外报警、火警等)监控中心。

      虚拟矩阵切换功能:通过多路音视频解调器实现图像矩阵的切换显示功能。

      多路图像存储显示:在总控中心,对厂区的出入口、停车厂、围墙等地段图像通过数字硬盘录像主机中的图像存储功能,进行实时录像,并通过电视墙进行循环显示。

      网络传输功能:可在局域网中安装客户端软件,进行网上监看管理功能。


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