全網絡數字視頻監控系統在選煤廠的應用

張 平

(西山煤電集團 新產業局， 山西 太原 030053)

視頻監控在其發展過程中，由早期的模擬視頻監控發展到現在的網絡視頻監控經歷了3個階段。第一階段模擬視頻監控，由攝像機、視頻切換矩陣、監視器、錄像機組成，適用范圍小，圖像質量差，無法與信息系統交換數據，不易擴展，傳輸距離短，難以實現遠程訪問；第二階段多媒體微機平臺(嵌入式系統)數字視頻監控，由模擬攝像機、各類采集設備、PC工控機、采集卡組成，PC前端處理較為復雜、成本高、布線復雜，環境適應能力差，可靠性不高；第三階段基于嵌入式網絡視頻監控服務器技術的數字化網絡監控，由網絡攝像機、交換機、匯集交換機、磁盤陣列、綜合平臺、顯示器組成，與第一、二階段相比具有明顯的優勢：可實現圖像傳輸、遠程控制，現成信號采集、擴展能力強，可靠性高、環境適應能力強，軟件擴展升級方便，使用簡單。東曲礦選煤廠位于古交礦區，年入洗能力300萬t，原監控系統采用的是模擬視頻監控，對生產區域的監控盲區比較多，已無法滿足對生產全過程的監視與控制；設備老化較嚴重導致圖像缺失、丟失；監控軟件無法把模擬信號轉換為網絡數字信號傳輸到控制中心；監控畫面顯示時有時無，不能正常運行，這些因素嚴重影響了生產現場運行情況的及時掌握及工作效率。因此，擬用全網絡數字視頻監控系統對該選煤廠視頻監控進行改造，以便更好地為安全生產服務，最大化地實現無人值守、少人值守的運行管理模式。

1 視頻監控系統結構及特點

1.1 視頻監控系統結構

全網絡數字視頻監控系統結構見圖1. 全系統分為：前端監控資源信號采集、多類型交換機進行視頻傳輸、后端磁盤陣列進行錄像存儲、綜合平臺分析管理、大屏監視器顯示5部分。整個系統采用全網絡數字視頻監控架構，前端都采用高清網絡攝像機進行視頻采集，通過攝像機的網絡端口直接接入到生產車間的自建局域網，傳輸到后端進行集中存儲和管理。傳輸主干網采用千兆光纖網，后端通過磁盤陣列和綜合平臺完成整個視頻監控系統的集中預覽、控制、管理、存儲以及視頻分發等功能。

1) 前端監控資源采集，利用不銹鋼制作的防爆防水網絡攝像機和槍機式攝像技術采集視頻信號，對生產區域內的盲區進行全面覆蓋。前端攝像機信號通過網絡RG45接口轉換為光纖信號連接到硬盤錄像機、圖像解碼器、視頻服務器上，以此完成對生產現場原信號的采集跟收集。

2) 智能圖像識別是選煤智能化系統機器視覺系統的重要組成部分，它是以現場安裝工業攝像機、光源、內部板卡(內置分析軟件)或機器視覺傳感器替代現場操作人員進行現場信號識別。由Ivms-8700智能視頻綜合平臺對系統內前端監控設備運行狀況遠程監視和控制，并以各種圖表的形式進行實時顯示，對磁盤陣列里保存的視頻圖像資料進行檢索、回放、主要特征識別、智能分析、解碼控制，經二次分析處理后輸出到終端顯示器進行報警提示。

圖1 全網絡數字視頻監控系統結構圖

3) 通過對現場設備視頻采集的信號與選煤廠集中控制PLC系統設備故障關聯，對相關生產設備的故障進行相應的視頻信號顯示，幫助調度臺監控人員快速做出判斷，保證選煤生產的順利進行。

1.2 視頻監控系統特點

1) 此系統采用國際上技術先進、性能優良、工作穩定的監控設備，使整個系統的應用在相當長的一段時間內保持領先的水平。具有長時效的先進性。

2) 此系統從結構設計、設備選型、軟硬件配置到系統施工的全過程依據可靠性的原則，支持集群和Rose熱備部署并采用錯誤自動發現及恢復技術保證發揮其有效的作用。具有多層次的可靠性保障。

3) 此系統操作靈活方便，人機界面友好，易于掌握，操作人員能夠很方便地進行使用及維護，使整個系統的功能得以最大的實現。具有高效的系統運維與便捷的操作特性。

4) 此系統設備采用模塊式結構，留有充分的余地，支持靈活擴展、平滑擴容，并有可開放、可共享的接口，具有強大的可擴展性。

2 視頻監控系統功能

全網絡視頻監控系統在傳統工業自動化基礎上利用互聯網、物聯網、數據分析、云計算等技術，實現了選煤廠監控信號的全面覆蓋，多畫面的集中控制，任意切換調取全廠監控信號圖像，并引入精細化管理理念，以平板電腦、手機、PC、智能可傳代設備等終端為載體，進行機器與機器之間、人與人之間、人與機器之間的互聯，實現了工業企業的信息化管理及智能化生產過程的控制。

1) 區域查看。操作人員在選煤廠調度臺通過PC機根據生產區域及生產現場設備編號進行現場監控視頻信息的查看、調用或回放，能遠程查看選煤生產關鍵環節中關鍵設備的運轉狀態，及時掌握選煤廠生產情況。

2) 檢測信號。根據選煤廠生產現狀，可以對生產現場設備的關鍵部位進行定時推送監控視頻畫面，對監測到存在故障的設備強制提醒調度臺操作人員查看并確認信息的重要與否，以此判斷設備是否正常，確保選煤生產的順利進行。

3) 報警。當系統檢測到故障時會發出報警信號，報警信息會自動生成當時系統檢測到的視頻畫面，操作人員通過對報警情況的分析與判斷來決策選煤生產是否進行。比如：矸石皮帶的保護開關或急停按鈕引起矸石皮帶停車，系統會將該皮帶的區域監控畫面優先推送至大屏，調度人員能更全面地了解故障設備周圍的相關信息。

3 監控系統設備現場布置

3.1 前端監控設備

根據東曲礦選煤廠生產現場設備分布情況，全廠共分布81個監控點位(系統留有冗余，可接入120路高清視頻信號)，其中防爆攝像機23臺，高清紅外攝像機58臺(16臺智能圖像識別攝像機)。

1) 防爆攝像機采用DS-2DY9220I-CWX(W)20倍200萬網絡高清防爆一體化云臺攝像機主要安裝位置為：精煤篩篩前溜槽2臺，安裝在刮板運輸機上方，檢測溜槽堆料；精煤磁選機入料2臺，檢測稀介段掉篩板后尾礦變化；4條刮板運輸機4臺，安裝在刮板運輸機上方，檢測鏈條斷鏈、拉斜；4條皮帶運輸機8臺，每條皮帶運輸機兩套圖像識別設備，安裝在皮帶運輸機上下帶面之間的攝像機檢測皮帶縱撕，安裝在皮帶機頭的攝像機檢測機頭溜槽堵料。

2) 高清紅外攝像機采用DS-2DB4223I-CX(W)200萬23倍星光級網絡高清紅外防爆一體機。用于各崗位設備監控點。

3.2 網絡傳輸設備

全系統現場共設置15處監控匯聚點，各監控點信號通過6類網線傳輸至DS-3E2728-H等型號綠色節能全千兆以太網交換機，再通過光纜傳輸至匯聚交換機，由網線將收集到的全部信號傳輸到磁盤陣列進行存儲，同時傳輸到綜合平臺進行信息處理。采用其交換機全新的節能芯片實現全千兆交換機的最低能耗，同時此交換機自身支持IRF2彈性架構可將9臺設備堆疊起來，形成一個邏輯上的實體，使設備容量可根據網絡發展而平滑擴容，為客戶網絡配置提供極高的靈活性和擴展能力；支持以太網OAM和CFD，有效提高對以太網的管理和維護能力，保障網絡的穩定運行；支持RRPP為環形組網提供更快的拓撲收斂，使數據傳輸更為穩定。

3.3 后端控制顯示設備

主廠房監控中心拼接屏由32臺山大華特公司SW-WV-46的應用FULL HD(1 920×1 080)分辨率LED顯示技術進行4行8列的排列，及海康威視B20系列視頻綜合平臺1臺，由IVMS-8700綜合管理軟件對所有視頻統一管理，進行解碼上傳，實現大屏拼接、漫游、開窗、圖像縮放等，實現統一調度全廠的安全生產工作。

4 運行情況

在初期試運行時全系統基本穩定，但也出現過幾個問題：1) 網絡攝像機連接好后，內網可以觀看，但外網卻無法觀看。主要原因是電腦域名的問題，只要把要觀看的電腦外網IP地址加端口號或域名信息加端口號設置成網絡攝像機的外網訪問地址就可以。2) 高清網絡球型攝像機接通電源后，不自檢，無圖像，伴有噪聲。原因是云臺被卡住，球罩連接鉸鏈纏住云臺。3) 紅外攝像機在光線較暗的環境下，彩色與黑白之間圖像不斷切換閃爍。這是由于在光線條件不足的情況下，從室外透進來的光線不勻稱，時暗時亮，致使光敏電阻感光異常。安裝攝像機時盡可能不讓攝像機鏡頭正對窗戶。全系統經過一個月的調試，現在已正常投入運行。

5 應用效果

東曲礦選煤廠使用全網絡視頻監控系統后，實現了生產流程的全過程、全方位遠程監控，提高了選煤廠生產的可視化管理水平，實現了多人多地同時監控，有效地節約了因更換新設備所需得成本費用，同時降低了工人的勞動強度，實現了無人值守，降低了安全隱患。

6 結 語

全網絡視頻監控系統在選煤生產中的應用不僅為選煤生產、調度、指揮提供了有力保障，并為生產中的安全監控提供了直觀、可靠的手段，而且對選煤廠的安全生產、減員提效以及提高選煤廠科學調度指揮和生產管理水平具有一定的意義。