廣州市獵德污水處理廠四期工程視頻監控系統設計

陳小芳 （廣州市市政工程設計研究院，廣州市 510060）

1 工程概況

廣州市獵德污水處理廠位于廣州市CBD珠江新城內，其地理位置十分重要，見圖1。

4期工程是廣州市河涌整治重點工程項目之一，也是廣州市亞運治水項目。該工程設計規模56萬m3/d，獵德污水廠1～4期總規模120萬m3/d，是廣州市最大的污水處理廠。對于這樣一個處理規模大、地理位置重要的污水處理廠，其視頻監控系統的設計顯得尤為重要。

2 視頻監控系統設計概況

2.1 視頻監控系統的主要功能

視頻監控系統主要有兩大功能

1）實現污水廠生產設備的全天候監視。建成后能方便中控室值班人員及時發現現場問題,排除故障，保證生產的正常進行，實現生產現場的無人職守。

圖1 獵德污水處理廠位置圖

2）實現污水廠的安全防范，全天候監視廠區圍墻及各出入口處，一旦發生警情能聯動報警、錄像并及時通知相關部門處理警情。

2.2 設計思路

本次工程設計考慮4期工程的生產重要設備及工藝單體的監視需要，在關鍵設備選型時充分預留了系統擴充接口，在今后系統擴充時僅需增加少量設備就能實現系統的擴展和擴充，從而節約投資，減少成本。獵德污水處理廠前三期工程監控設備設于已建綜合樓內的中控室內，并且都是相互獨立。本次設計考慮將原1～3期模擬監控系統進行升級改造，與4期監控系統整合成一統一的系統。

由于本期系統工程綜合考慮了全廠的生產工藝和設備，因此該系統建設涉及的區域較寬，設備較多。為了避免施工時采用過多的電纜和管路，從而使施工復雜；同時為了保證信號的傳輸質量，系統采用分散傳輸、集中管理和監視的方式建設。另外，由于廣州地區地理位置特殊，因此充分考慮了系統設備的安全性及傳輸管路的防腐性。系統安全性和可靠性方面具備完善的防雷保護措施，保證在雷雨季節設備的安全性。傳輸管路方面應適合當地地質環境，按照相關國家規范選配，在耐腐和耐堿方面選配適合當地情況的管路，保障傳輸線路的安全及可靠性。

3 系統構成設計

3.1 總體設計

新建4期系統通過所安裝的監控攝像頭采集圖像信息，可以對生產監控區域實施監控并把采集的圖像信息傳送至監控管理中心。事后可以調用歷史記錄進行查看，還可以通過網絡實現遠程監控。

原1～3期模擬監控系統通過視頻編碼器轉換為數字信號后接入到統一的監控管理平臺中。

考慮到1～3期監控系統采用的是模擬系統，兼顧技術經濟性，本4期工程視頻監控系統的設計采用了模擬攝像機＋視頻服務器（DVS）的方式。將監控視頻信息轉化成數字信號，通過IP網絡進行傳輸；通過服務器進行處理，存儲設備進行存儲，通過客戶端工作站進行監視和管理；通過電視墻服務器將前端實時視頻送到電視墻上進行監視。整套視頻監控系統滿足現代工廠生產設備監視和安全防衛系統，保證生產工藝設備的正常運行和廠內生產的安全防范。安防視頻除可以在中控室監控外，還可以在門衛室監控。

總體架構分為三大部分：前端監控區域、自控室和中控室（監控中心），三者之間的關系，如圖2所示。

圖2 4期工程視頻監控系統設計總體架構圖

本期項目監控中心設在中控室（已經在前三期建成），中控室用于放置所有的核心設備，包括：交換機、網絡硬盤錄像機（NVR）、電視墻服務器及監控管理客戶端工作站、2屏監控管理客戶端工作站以及機架式視頻編碼器（原1～3期系統用）。

設備接入設置在沉砂池鼓風機房自控室和加藥間自控室。

自控室是設備接入的場所，將模擬信號進行編碼轉成數字信號后傳輸給中控室進行轉發和存儲。每個自控室放置接入層交換機和機架式視頻編碼器。

門衛分控室主要監控圍墻及部分辦公室的圖像，由于原1～3期圖像有部分是直接接入門衛分控室，因此需要將該部分模擬信號進行編碼轉成數字信號。門衛分控室放置1000M交換機、機架式視頻編碼器以及2屏監控管理客戶端工作站。

3.2 前端攝像機

本工程的攝像機均為一體式快球攝像機。本期項目總共需要40臺模擬攝像機，其點位分布情況如表1所示。

表1 4期工程攝像機分布表

3.3 存儲要求

為了保障存儲數據的安全性，整個系統采用兩級存儲架構，即4期系統及1～3期各采用1臺網絡硬盤錄像機（NVR）進行分布式存儲。同時監控中心平臺可對所有攝像機進行集中存儲，所有存儲設備均安裝于中控室。

網絡硬盤錄像機（NVR）既負責接入前端視頻流，又負責流媒體的轉發，并且具備存儲管理功能。

攝像機錄像的精度需達到D1精度（704×576的分辨率），而每一路D1精度的視頻流，占用的帶寬是2M。因此，中控室的網絡硬盤錄像機上（NVR）安裝足夠的硬盤，確保D1（2M碼流）錄像保存15天。

3.4 編碼器的要求

設計中采用編碼器將模擬信號轉換為數字信號接入到網絡中，新建四期系統所有編碼器均安裝在區域內的自控室。原1～3期系統的編碼器安裝在中控室及門衛分控室。

采用機架式視頻服務器，使得圖像傳輸流暢和清晰，多種接口可以支持強大的擴展功能；它內置WEB服務器,可以增強傳統監視系統的性能，并為在一個安全的局域網或互聯網上發布監控圖像提供網絡連通性。網絡視頻服務器的管理、配置和監控等功能都很容易通過瀏覽器（Internet Explore）來完成,操作簡單方便。

3.5 中控室的設備設置

中控室是整個系統處理的核心、存儲的核心，設置以下設備：

1）中控室機房內

（1）1臺千兆核心交換機：作為現有系統網絡交換的核心，通過千兆光纖連接各自控室交換機和門衛分控室交換機，通過千兆UTP連接中控室設備；

（2）2臺網絡視頻錄像機（NVR），1臺負責管理4期系統，另1臺管理1～3期系統，提供系統管理服務、報警服務、電子地圖服務、設備接入服務、媒體交換控制服務和存儲管理服務等；

（3）1臺安防管理服務器，提供系統管理服務、報警服務和電子地圖服務等；

（4）1臺流媒體服務器，以多機集群的方式，提供設備接入服務、媒體交換控制服務以及存儲管理服務等；

（5）1臺48路機架式視頻編碼器，將1～3期42路模擬攝像機轉換為數字信號后接入到監控管理平臺。

2）中控室操作臺內

（1）2臺4路輸出電視墻服務器，提供以下服務：電視墻服務器提供視音頻解碼、報警呈現、輪巡和信息疊加服務，每臺電視墻服務器提供4個VGA輸出，可驅動4面電視墻的屏幕，每路輸出可將12路D1精度的實時攝像機圖像解碼上墻顯示，每面屏都可以12分屏。本項目的監控中心提供了2×2共4面屏幕的電視墻，要求同時顯示4×16共64路圖像，因此這里配置兩臺電視墻服務器驅動；

（2）1臺2屏監控管理客戶端：直接接入中控室的核心交換機，提供實時監看、檢索回放、電子地圖、系統管理和電視墻控制等功能。

3.6 門衛分控室的設備設置

門衛分控室主要監控周界及部分辦公樓層通道，同時也作為該部分圖像信號的轉換中心，設置以下設備：

1）1臺千兆交換機：通過千兆光纖上傳到中控室核心交換機，同時連接該區域內的視頻編碼器和監控客戶端；

2）1臺48路機架式視頻編碼器，提供以下服務：將1～3期42路模擬攝像機轉換為數字信號后接入到監控管理平臺；

3) 1臺2屏監控管理客戶端：提供實時監看、檢索回放和電子地圖等功能。

3.7 自控室的設備設置

自控室是前端設備接入的場所，將模擬信號進行編碼轉成數字信號后傳輸給中控室進行轉發和存儲，設置以下設備：

1）1臺接入層交換機：連接編碼器，并通過單模光纖上傳到中控室核心交換機上；

2）1臺48路的機架式編碼器：將前端高速球模擬信號進行編碼轉成數字信號后，通過接入層交換機上傳到中控室NVR上進行轉發并存儲。

3.8 防雷

攝像機末端裝設電源防雷器，戶外攝像機控制線和視頻信號線裝設信號防雷器；報警信號線裝設信號防雷器，報警電源裝設電源防雷器。

4 視頻監控系統圖

本次設計考慮將原1～3期模擬監控系統進行升級改造后與4期監控系統整合成一個統一的系統。1～3期的前端攝像機均不變，僅對末端進行數字化升級改造。4期設計作為獨立的系統與1～3期末端進行系統整合，最終成為一個完整的系統。具體系統設計圖見圖3。

5 結語

視頻安防監控在城市的各行各業中都得到了廣泛的應用，其技術的發展也是日新月異。如何結合城市污水處理廠生產及管理的特點，兼顧技術性與經濟性，進行視頻監控系統設計及升級改造，是電氣自控設計人員需要著重考慮的問題。

[1]全國安全防范報警系統標準化技術委員會. GB 50395-2007 視頻安防監控系統工程設計規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2007.

[2]王匯明, 朱偉鵬. 廣州南沙水廠自動化系統設計[J]. 測控技術,2005(10),18.

[3]陳運珍. 基于西門子全集成技術的水廠自動化綜合系統設計[J]. 可編程控制器與工廠自動化, 2005(10)15.