工厂监控管理系统方案解析

工厂监控管理系统方案2008年6月21日目 录前 言随着工厂安全工作的要求越来越严格，工厂监控大量涌现， 工厂监控的认知度和自动化体现的越来越先进。作为一个传统意义的产业，政府对工厂这个行业的发展非常重视，为了促进和规范工厂安全规范作业，加强对工厂人员自动化管理，出台了很多规范。然而，许多工厂的消防安全意识淡薄，存在很多安全隐患，一旦发生安全事故，将造成重大人员伤亡。为解决工厂管理上的难题，杜绝工厂的违规经营行为，有效预防安全事故。我们根据工厂经营模式的特点和有关政策法规的要求，本着积极、严谨的态度，设计出一套完整的数字视频远程网络监控管理系统。该系统功能强大、界面友好、操作简易、图像清晰、音频还原度高，清晰悦耳，并且能够有效的管理工厂工作人员们工作的情况并记录下来，最终进行矿产量的统计工作。每套该前端监控系统都具有独立的视频监看、双向语音对讲、探头报警功能。该系统当中的前端系统将采集到的视频、语音、报警信号，通过我公司自主开发的“网络视频服务器”视频服务器，编码转换成网络数字信号。然后通过工厂已有的网络连接，将视频、语音、报警信号上传至监控管理中心，达到规范管理的作用。“网络视频服务器”（NVS）是我公司为了满足用户把高清晰的声音、视频数字化远程传输而专门设计的音视频编、解码产品。“网络视频服务器”（NVS）充分考虑远程监控需求的特点，结合了我公司在视频技术方面的优势和最新IT技术，旨在为用户提供一个专业的、高性价比的远程视频解决方案。应用“网络视频服务器”（NVS）产品可以在无需任何动土工程的情况下非常简单的实现模拟CCTV向网络视频系统升级。先进的IT技术保证所有硬件24小时无间断工作，异常自动恢复功能保证即使出现任何人为、意外、技术中断也能立即重新工作或者自动连接，可通过远程网络进行控制管理、升级、实现了远程管理维护，极大的方便了工程商和用户的调试和使用。采用“网络视频服务器”构成的远程监控系统，为管理部门提供了一套有效的工厂监管工具。在社会上树立起工厂作业安全、文明、健康的良好形象。促进了文化建设与高新科技的结合，把工厂等行业发展成为功能丰富多彩、内容健康有益的数字文化家园。第一部分 需求分析根据工厂的特点，及整个系统的实际情况。我们对整个系统进行了详细的分析，总结出了工厂监控管理系统应具有如下的功能要求：1. 系统技术水平先进、运用现代监控技术。2. 系统具有可升级性和可扩容性。3. 系统具有可设置性，管理人员可根据需要对系统进行设置。4. 可实现24小时不间断监视。（根据工厂工作人员作业时间来制定时间）5. 系统基于B/S体系构成。（使用WEB浏览器可直接访问）6. 视频码率连续可调，帧率连续可调，音频码率可调。7. 系统支持多种协议(TCP/IP, ARP, ICMP, FTP, DHCP, HTTP，PPPoE，DNS，组播)。8. 中心可进行实时视频和音频预览、配置、控制。9. 支持动态IP地址的工厂。10. 视频帧率、码率可根据带宽自动调节，不影响工厂正常使用带宽。11. 多用户管理功能。12. 当前端网络断开、视频丢失、视频被遮挡能自动报警，上传中心。13. 外接双鉴红外探头、烟感探头、应急按钮等多种报警探头14. 在报警时能自动切换录像。15. 能实现语音对讲。16. 系统具有故障自我诊断、及简单故障恢复功能。17. 通过开关量将每位工厂工作人员的工作情况记录下来，在中心管理软件中进行统计工作。第二部分 系统方案设计第一章 设计思想为了使我们设计的系统具有极高的可靠性和可持续发展的能力，同时也最大限度地降低系统的建设成本、运行成本费用。我们首先确立了以下几个设计的总体思路：一、系统的先进性和开放性为保证工厂监管系统既能保持在一定时期内不落后，并保证该系统互连的方便性，我们在该系统的设计时，要充分考虑到系统的先进性和开放系性，尽可能采取先进开放的技术和产品。二、系统的有效性和实用性针对工厂监管系统要求特点，我们采用B/S体系的网络拓扑，可确保整个系统的独立稳定，互不干扰。为确保投资的有效，我们在整个系统设计时，根据目前的应用及将来的发展，确定采用高速球机（枪式摄像机）、网络视频服务器及中心软件(或数字矩阵)，以保障系统的完整功能和可靠运行。开放人脸识别功能，能够通过工厂本地前端设备采集到人脸图像传递给网络视频服务器，由网络视频服务器进行抓拍高清晰图片，最终在本地服务器中进行人脸的截取和传送，由人脸识别服务器进行察看和浏览，进行监控和管理。三、系统的可靠性和稳定性工厂监管系统作为整个应用系统的基础，其可靠性和稳定性直接关系到应用的好坏。某个系统的单独故障可能直接给应用带来灾难性的损失。B/S体系的网络拓扑的可靠性，主要是要防止因某一点出现故障时，而导致系统瘫痪。如某个设备或某条线路出现故障，不会对整个系统产生影响。人脸数据的传输完全通过加密后数据传输，安全性和可靠性大大保障。四、系统的可扩展性及升级能力为了保证工厂监管系统的有效性和实用性，同时又保证该系统在一定时期内不落后，我们在进行设计时，并不是一味追求高配置、高速率，而是在保证先进性的同时，选择具有良好扩展性和升级能力的设备及构架，设计出具有良好扩展性的网络拓扑，以保证整个系统的可扩展性及升级能力。这具体表现在以下几个方面：1. 选用了具有良好开放性的系统构架和拓扑结构，易于扩充、升级。2. 用户端网络操作系统选用适合于多种媒体访问技术和多种高层协议的系统。3. 在用户端系统采用结构化布线，并利用已有的互联网络进行远程数据传输，通过对视频服务器的升级、扩容、插板、以及堆叠等方式增加前端视频源的数量。4. 网络拓扑采用了B/S体系，用户可随时增加或减少视频终端，而不会影响其他终端正常工作。第二章 系统设计第一节 系统结构设计整体工厂监控系统分为两大部分，这两大部分分别为监控系统，人脸核对上传系统。根据对整个系统的需求进行分析，和我们总体设计思想，工厂的监控系统的结构示意图如下：图1. 工厂监控系统图由上图可以看出，整个系统基于B/S体系构成。在每个工厂安装一至多个摄像机和报警探头，通过“网络视频服务器”网络视频服务器，连接到已有的光纤网络上。监控中心通过数字矩阵连接切换到想监看、对讲的工厂，同时可对选择的视频图像、声音进行录像、检索回放等。若前端摄像机为快球或者带云台摄像机，监控中心亦可对其进行云、镜操作。当工厂探头发生报警时，立即将报警信号上传至监控中心及时处理。工厂中1台视频服务器能够处理44位工厂工作人员的工作情况，设立4个按钮分别对应探头14，根据按按钮的数目和次序来对工厂工作人员进行编号，如下图：第二节 工厂前端系统设计 前端工厂的监控系统，需根据各自工厂的实际情况，如：规模大小、上网机器布置等情况，安装一至多个摄像机。通过与视频服务器连接至工厂的服务器或路由器。系统示意图如下：图3. 工厂监控前端设备连接图上图画出了一个工厂的简单前端系统图。拾音器、摄像机、报警探头采集工厂现场音视频信息和报警信息，视频服务器将这些数据信息进行编码转换成网络信息，然后通过工厂服务器或者路由器，将数据上传给监控中心。监控中心可以任意监看、调用控制这些终端设备。如果发现工厂有违规经营行为，可立即通过语音对讲警告当事工厂。必要时可通过网络警察关闭其网络连接。厂房人员可使用拾音器与管理中心服务器主机及查询终端进行语音对讲，当管理中心服务器主机有指令下达的时候，厂房人员可即时实时反馈信息。前端的报警探头，可在探头被触发后立即将报警信息上传监控中心，并同时通过现场音箱产生报警声音。使现场人员能够第一时间获得警情，有效地预防了火灾、破坏、偷窃等情况的发生。第三节 监控中心系统设计 工厂监控中心的主要任务是通过光纤LAN，接收工厂的监控信息，进行实时监看、控制、录像、语音对讲等。在中心监控管理中心中，管理服务器的功能强大，可实现各种监控功能，其功能系统示意图如下：数字矩阵是中心系统的主要设备，它的主要功能是通过IE浏览器，登陆需要监看或者录像的工厂。当工厂有报警信号的时候，数字矩阵自动切换到该路视频，并同时进行录像、产生报警声音等。也可通过话筒进行语音对讲，通知提醒工厂工作人员。为了实现大量录像数据的保存，中心可以配置RAID（磁盘阵列），以满足海量存储的要求。同时也保证了录像数据的安全性。随着用户功能要求的增加，在后期，可通过中心对前端视频服务器进行远程升级和维护。极大地方便了工程商和用户。监控中心也可以是一台便携式电脑，与Internet连接后，通过有权限的口令同样可以登陆各工厂的视频服务器（与中心不冲突）。这种监看方式，非常适合领导的随时抽查。第三部分 设备选型为了使整个系统运行可靠、稳定，在设备选择上就必须仔细慎重。详细了解各设备的技术参数是否达到预定指标，功能是否齐全。下面，就对系统所选用的主要设备进行详细的介绍。第一章 前端设备第一节 摄像机高速球型摄像机摄像机的性能好坏，直接决定中心所看到的视频图像的质量。由*公司生产的MTR625室内高速球型摄像机，具有图像清晰、稳定、色彩真实等一系列特点，具体性能参数和技术指标如下：有效像素752(H)582(V)图像感应器3.6mm(H)2.71mm(V); 1/4inch视频输出1.0Vp-p水平清晰度480TVL信噪比50dB最低照度1Lux光圈自动对焦自动焦距长度F3.963mm倍率16倍 白平衡自动背光补偿开 / 关左右旋转范围360连续旋转左右速度18/秒上下旋转范围090上下速度12/秒通讯RS485控制上下、左右; 镜头变倍左右线扫两预置点之间线扫巡视轨迹1条电源AC24V 操作温度040尺寸134175mm (H)重量约1.3Kg枪式摄像机TE-570:设备技术参数:视频输出1.0Vp-p水平清晰度480TVL信噪比50dB最低照度1.0Lux白平衡自动背光补偿自动 电源AC24V DC12V操作温度050第二节 单路D1网络视频服务器单路D1 网络视频服务器的适用范围非常广泛，可用于多种现场：l 城市道路监控l 公共场所安全远程监控l 商场、超市监控l 酒店视频点菜系统l 考场集中监控l 远程教学l 工厂、舞厅等娱乐场所联网监控由于工厂的地理分布散乱，不可能专门为其敷设线缆。使用工厂已有的网络连接代替传统的传输链路，已经成为了工厂监控系统的未来趋势。所以使VS-201D视频服务器，在本系统中是非常适合的。设备技术参数如下：1. 视频编码算法 H.2642. 音频编码算法 MP3 音视频完全同步（唇音同步）3. 编码图象大小 D1、Half-D1、CIF、QCIF4. 水印（WATERMARK）技术5. 视频码率64Kbps-8Mbps连续可调，帧率1-30 (1-25)连续可调，音频码率可调6. 视频输入1路， NTSC/PAL可设置 7. 音频输入1路Line-in 8. 音频输出 1路 9. 提供4路报警输入，4路继电器功率输出10. 提供1个RS 485接口，连接控制球机、门禁主机、视频切换矩阵11. 网络接口，支持RJ-45 10/100Base-T 以太网接口12. 支持多种协议(TCP/IP, ARP, ICMP, FTP, DHCP, HTTP，PPPoE，DNS，组播)13. 内嵌Web Server，全面支持IE进行实时视频和音频预览、配置、控制14. 可进行过滤，屏蔽部分IP地址登陆操作，或仅允许指定的IP地址登陆操作，编码后的音视频数据加密，提高安全性，保护隐私15. 可通过网络接口进行远程系统软件升级16. 支持DDNS，可实现二级域名访问17. 在多台网络视频服务器通过一台路由器上网的情况下，支持PC客户端能分别访问每台网络视频服务器；支持PC客户端通过代理服务器访问网络视频服务器18. 支持TCP/UDP/MultiCast 三种传输协议19. Internet传输时，视频帧率码率可根据带宽自动调节20. 用户同时访问数10-100名21. 视频丢失侦测，视频遮挡侦测，自动报警，客户端联动22. 视频动态侦测(可设区域和灵敏度)，自动报警，客户端联动23. 支持图像抓拍（704x576, JPEG压缩）功能24. 报警时自动抓拍图像，将实时图像数据传输到设定服务器25. 支持网络远程通过RS485 控制云台及镜头控制，控制协议可单独更新升级（uploadable PTZ drivers）26. 安全机制 可以对操作的用户进行分三个级别(管理员、用户、guest)的用户密码保护功能和用户权限验证27. 支持语音对讲28. 支持OSD。日期和时间的位置、灰度可以设置，日期和时间自动增加29. 支持LOGO。LOGO的位置可设置30. 支持视频参数调整（对比度、明亮度、色度）31. 提供一个Reset键，恢复系统默认参数32. 内置看门狗，异常时自动使系统复位33. 硬件加密设计34. 平均无故障运行时间：50000小时35. 输入电源：AC220V 5%36. 工作环境：温度：-1055，湿度：20%-80%RHG37. 保存环境：温度：-2060，湿度：20%-95%RHG上述参数，体现了设备全面的网络功能和强大的后续开发，使您在采用我们的视频服务器的时候无后顾之忧。 第三节 拾音器和音箱为使系统的双向对讲功能有一个较好的使用效果，拾音设备和放音设备的选择也非常重要。采用的拾音器最好是具有功耗小、音频范围广、失真小、还原度高等特点。第四节 网络视频解码器通过网络解码器，能够将数字视频音频信号直接转换为高清晰的音视频模拟信号，并且输出到电视墙上。若监控管理中心需要，可直接安装网络视频解码器来对视频进行解码，最终输出到电视墙中观看，直接，有效，图像效果清晰。同时，可在中心接入键盘进行前端视频服务器链接的云台或者球机。第三章 中心设备监控中心的主要设备就是数字矩阵。它负责将所有视频服务器上传的信息还原为音视频信号。根据需要，将这些信号输出到电视墙，或者进行录像。第一节 中心管理服务器中心管理服务器功能强大，可实现数字矩阵功能，同时又可做转发服务器使用，可由一至多台主机组成，配置一个麦克风、一对音箱，实现音视频还原、录像、双向对讲等功能。其具体的性能参数如下：图像压缩格式H.264压缩方式。每路图像显示/录像（1-25帧/秒）。图像处理功能可分别调节每路图像的亮度、饱和度、对比度、色度等，使每路图像达到最佳效果。远程图像输出可对远程网络的图像进行硬件解压，并输出图像至指定设备（电视墙）。音视频同步记录功能系统可进行现场实时监听，实现音、视频同步记录/回放。多种录像方式系统可设置时间、摄像机编号和监控录像时间表。根据不同情况，可设置为定时录像（可有多个预定的时间表）、图像动态捕捉录像、探头报警录像和复合报警录像，并可对节假日进行单独设置。图像存储功能图像质量可从2小时/GB-10小时/GB进行选择。可分别对每路图像进行独立调节和设定，以满足不同目的和要求，节省硬盘空间。图像回放功能可根据摄像机编号、日期、时间等查找图像文件进行快速便捷的检索回放，无停顿和“马赛克”现象。检索回放的同时不停止现场录像。 录像保存功能设置录像资料保存期，主机能自动识别资料是否在保存期内，保存期外资料自动删除，保存期内资料无法删除。主机可选择磁盘使用方式：盘满即停和循环录像。多种录像保存期可提供三种图像数据文件保存期（60天、30天、15天）。多种画面分割方式可选择1、4、6、8、9、16等多种画面分割显示方式。动态捕捉报警功能可在显示器上任意设置目标动态捕捉区域，当报警区域内有物体移动或视频信号丢失时，自动报警并联动录像，系统可预警录像10秒钟。探头报警功能接收视频服务器实时的上传报警,数字矩阵接收到该报警信号后立即联动该路视频进行录像。系统安全性能开机即进入系统工作状态，界面自动锁定，排斥非法安装，需输入相应密码才能进行操作。系统管理功能使用安全操作口令，用户管理采用四级管理。系统管理员、管理员、操作人员和网络客户端用户设置不同的操作权限，所有操作均需要输入密码。日志管理系统的报警信息、交接班记录及任何对系统设置、资料修改的所有信息均有分别记录。操作界面直观指示各路图像的录像工作状态、视频报警状态和探头报警状态。提供三种录像保存期的磁盘空间信息。可选择画面显示模式。可调节每路图像质量。可控制前端三可变镜头的变焦、调焦、光圈和云台的全方位运动等。可在紧急情况下对所有画面进行手动应急录像。操作使用简便全图形化的操作界面，使用一个鼠标即可对系统进行随意设置和操作、控制。联网功能预留图像资料转移、输出（USB）和联网、远程监控接口，可实现一点对多点，多点对一点的网络监控功能。重要资料能备份和图像打印。第二节 电视墙及磁盘阵列电视墙作为中心输出监控图像用。磁盘阵列设备，主要是为了满足海量存储的需要。上述设备都为自行选择采购产品，这里不再介绍。第四部分 售后服务4.1技术质量保证措施：承担该工程的施工任务，目的在于争创社会效益，树企业丰碑。为了保优良、争样板，我们将采取如下措施：1.1建立健全质量保证体系，从组织管理上来保证质量，使质量意识及责任贯穿于从材料采购到施工操作，成品保护及验收的全过程，做到分工明确，与责、权、利三方面直接挂钩。1.2采取质量预控手段，质量预控贯穿与整个施工过程中。特别是施工准备工作，其总则是以预防为主，对各分工的工程，可先将其主要的因素列出，采取针对性技术措施，在组织方案和意识上，施工操作规程中，应严格按设计图纸进行规范施工，认真对待以防范于未然。1.3实行全面质量鉴定，成立以工程师为主项目质量负责人，加强质量监督检查工作，坚持“自检、互检、和专检”相结合的三级检查验收制度。分部分项工程的施工员自检覆盖面达到100%，质检员复检覆盖面一定要达到80%以上，使质量问题消灭在操作过程中，产品完工时无质量问题。1.4严把系统工程原材料、半成品的采购，提供产品合格证书及检验报告，凡符合使用要求的材料和设备一律不得使用。1.5加强技术管理，严格施工图纸的审查，坚持图纸会审制度，做好会审纪要，根据施工图纸的要求，精心编好施工线缆设计，制定切合实际，保质量的施工方法，正确指导施工，认真做好各项技术交底工作，包括设计交底和施工方案交底。特别是施工员间班组交接任务时要交待操作方法、工艺标准和质量安全要求。施工员要经常深入工作现场进行技术指导，并检查其工作结果。1.6严格执行国家颁布的设计、施工规范、施工操作规程和工程质量验收的标准。严格按施工图纸和建设单位审定的施工组织设计施工。设计变更，材料代换均要征得用户方同意并有文字性依据方可进行。1.7实行质量互监制度，坚持谁施工谁负责的办法，下道工序进入时，必须检查上道工序的质量，便于发现问题及时分析、总结和提高。对于关系到工程质量的测量仪和其它计量仪应根据要求定期检验。4.2售后服务l 机房环境温湿度控制、防静电、防尘、防雷、防电磁辐射、防鼠和防水措施。l 硬件系统核实系统变化，如序列号、版本、位置及固件等，检查系统配置是否合理。针对系统个别部件及整个系统的诊断程序，检查系统各部件是否存在的隐患或故障，对查出的问题立即着手解决。检查系统配置，分析系统能否满足应用需要，提出可能的改进建议。l 软件系统针对有我公司开发的软件系统及第三防系统，核实版本、客户认真，测试其兼容性和可靠性。4.3培训为了使用户能够熟练的掌握设备和相关软件的基本要领，了解其发展方向，加强双方的合作，公司