談污水處理廠數字視頻監控的設計

楊 坤

(天津市市政工程設計研究院，天津 300051)

0 引言

視頻監控系統在污水處理廠的運行和管理過程中已經起到了越來越重要的作用:工作人員在中央控制室內通過視頻監控系統不僅可以監視重要的生產設備、變電站、廠區及周邊環境，甚至可以監視工藝設備生產運行狀況，及時發現設備在自動控制及遠程控制狀態下的運轉故障，提高生產的安全性。因此，視頻監控系統可以作為污水廠安防系統、自控系統的有效補充，對污水廠的運行、管理、維護有著重要的意義。

1 視頻監控系統簡介

視頻監控系統主要分為模擬視頻監控系統和數字視頻監控系統。

1．1 模擬視頻監控系統

模擬視頻監控系統以模擬設備為主，主要由模擬攝像機、同軸電纜、模擬視頻矩陣、監視器以及磁帶式錄像機構成;同軸電纜作為圖像信息的傳輸介質，通過模擬信號傳輸，一般傳輸距離有限制，容易產生信號衰減并且受到干擾，主要應用于小范圍內的監控;而布線工程量大，用磁帶為存儲介質的存儲方式帶來的不便性，也極大的制約了模擬視頻監控技術在大型工程項目中的發展。

1．2 數字視頻監控系統

隨著數字技術、網絡技術的發展，基于PC機的數字監控系統得到了長足的發展。在這類監控系統中，視頻采集和視頻傳輸仍以模擬方式為主，以數字控制的視頻矩陣替代原來的模擬視頻矩陣，以數字硬盤錄像機DVR替代原來的長延時模擬錄像機，將原來的磁帶存儲模式轉變成數字存儲錄像，實現了將模擬視頻轉為數字錄像。隨后通過通信網絡，將這些信息傳到一個或多個監控中心［1］。

數字監控系統視頻、音頻信號的采集、存儲主要為數字形式，質量較高，系統功能較為強大、完善;數字化設備并具有失真小、精度高、傳輸特性好、抗干擾性能強等特點和易于大規模生產的優勢。工程中采用光纜作為通訊介質，代替同軸電纜進行視頻信號傳輸，不僅傳輸距離長，傳輸容量大，傳輸質量高，保密性好，而且在光纜兩端安裝視頻光端機設備，一根光纜線上可以完成視頻信號、控制信號的傳輸，減少了布線的工程成本。因此，應用于在污水處理廠中，數字視頻監控系統相較于模擬視頻監控系統有著明顯的優勢，再加上與網絡技術的結合，網絡化的數字監控系統更是未來工程項目應用的發展趨勢。

2 污水處理廠數字視頻監控系統設計實例

天津某污水處理廠視頻監控系統要求高，可靠性強，監控區域大，而且分散，控制距離較遠。本次設計采用數字監控系統，從圖1可見，系統組成分為前端監控設備、監控中心和傳輸設備三個主要部分。

2．1 前端監控設備

前端監控設備主要是安裝在現場的，它包括攝像機、鏡頭、防護罩、支架、電動云臺及配套接線箱。配套接線箱內裝有避雷器、電源、光端機等設備。前端監控設備的任務是對被攝體進行攝像，并把獲得的光信號轉換成電信號。

本工程前端設備的監視方案為:

1)全廠共設置室外型攝像機6套。具體監視范圍為:廠區大門、綜合樓門口分別設置一臺攝像機，對進出廠區、綜合樓的人員或車輛進行監控;粗格柵、生物反應池、污泥泵房、紫外消毒渠分別設置一臺攝像機，主要對設備運行狀態進行監控。

2)全廠共設置室內型攝像機5套。具體監視范圍為:脫水機房、變配電室、鼓風機房、送水泵房、加藥間內分別設置一臺攝像機，主要對設備運行狀態進行監控。

2．2 監控中心

整套視頻監控系統于綜合樓中央控室設置監控中心。監控中心主要功能是:遠程控制前端監控設備，同時把現場傳來的電信號轉換成圖像在監視設備上顯示，并且可以把圖像用硬盤錄像機保存下來。監控中心是整個系統的“大腦”，主要由監視器、視頻矩陣、DVR存儲硬盤錄像機、控制鍵盤等設備組成。

監控中心的控制功能是視頻監控系統中的核心部分。監控中心接收攝像機的信號，將這大量的信號選送到顯示部分，供值守人員參考，并對電源、云臺、鏡頭、切換、錄像及防護罩等多個設備進行控制。主要控制功能有:通過各種遙控電路實現對攝像部分的控制，控制電動變焦鏡頭的變焦、聚焦和光圈;控制電動云臺的左右上下轉動(有自動巡視功能的云臺可自動控制)，實現對相當廣闊范圍的監視，而且還可以對該范圍內任意部分進行特寫;控制切換設備，使切換控制與云臺、鏡頭的控制同步，即切換到哪一路圖像，就控制哪一路的設備。因此，值守人員在中控室就可以對生產區域的主要監控點進行全面靈活的實時監視、準確記錄。

2．3 傳輸設備

本工程采用光纜作為傳輸介質，同時傳輸視頻信號和控制信號。在光纜兩端設置光端機，現場光端機設置在配套接線箱中，中控室光端機設置于專用機柜中。

2．4 防雷設備

監控的視頻線、控制信號線與電源線均設置加裝防雷保護器，對前端設備及后端系統設備進行保護。防雷器在不影響系統正常運行的前提下，能夠承受預期通過它們的雷電流和過電壓，完善的保護系統電子設備。

圖1 天津某污水處理廠數字視頻監控系統原理圖

3 結語

數字視頻監控系統性能的優越性表明，其非常適合在污水處理廠中應用。但是，設計人員也應根據工程的實際情況設計相應的系統方案，才能發揮數字視頻監控系統的優勢。隨著網絡技術的不斷進步，網絡化的數字視頻監控將會更多的應用于水處理行業，加入通訊網絡的視頻系統，也將會是設計人員學習和探索的方向。

［1］陶俊杰．淺析數字視頻監控系統［J］．微型電腦應用，2007，23(7):92．

［2］吳海龍，孫運強．網絡攝像機監控系統的應用研究［D］．太原:中北大學，2010．

［3］樊啟宏．視頻監控系統的發展及其實際應用［J］．水利水電快報，2008，29(5):16-17．