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煤矿监控联网报警系统煤矿监控联网报警系统 设计方案设计方案 南京晟爱数码科技有限公司 二一年九月 目目 录录 第一章第一章 引引 言言 .3 第二章第二章 项目要求分析项目要求分析 .5 第三章第三章 系统设计的依据与原则系统设计的依据与原则 .6 3.13.1 系统设计的依据系统设计的依据 6 3.23.2 系统设计的原则系统设计的原则 7 .1 先进实用先进实用 7 .2 可靠稳定可靠稳定 8 .3 升级维护升级维护 9 .4 符合规范要求符合规范要求 9 .5 经济合理经济合理 9 第四章第四章 系统具体设计系统具体设计 .10 4.14.1 一级煤矿公司本地监控一级煤矿公司本地监控10 4.24.2 二级主管单位监控中心设计二级主管单位监控中心设计 12 .1 监控中心大屏显示设计监控中心大屏显示设计 13 .2 监控中心管理设计监控中心管理设计 17 .3 系统视频图像转发设计系统视频图像转发设计 19 .4 中心报警管理设计中心报警管理设计 20 .5 主分控客户端设计主分控客户端设计 22 4.34.3 系统存储设计系统存储设计 24 .1 前端分散式存储前端分散式存储 24 .2 中心集中存储中心集中存储 24 4.44.4 系统巡检设计系统巡检设计 25 4.54.5 系统网络设计系统网络设计 26 4.64.6 三级厅级监控中心设计三级厅级监控中心设计 27 第五章第五章软件平台模块组成软件平台模块组成.28 第六章第六章软件平台特点软件平台特点.29 6.16.1 关于关于 RCISMCTMSRCISMCTMS 20002000 .29 6.26.2 先进的软件体系架构先进的软件体系架构 .30 6.36.3 RCISMCTMSRCISMCTMS 20002000 大型网络监控软件性能特点大型网络监控软件性能特点 32 6.46.4 RCISMCTMSRCISMCTMS 20002000 大型网络监控软件架构特点大型网络监控软件架构特点 33 第七章第七章 平台解决的问题平台解决的问题 .34 第八章第八章 系统主要设备系统主要设备 .35 8.18.1 嵌入式网络硬盘录像机嵌入式网络硬盘录像机 35 8.28.2 集中存储设备集中存储设备 43 8.38.3 摄像机摄像机 46 .1 DS-2CD892PFDS-2CD892PF 摄像机摄像机 46 .2 防爆护罩防爆护罩 .48 8.48.4 液晶监视器液晶监视器 51 .1 3232 寸液晶监视器寸液晶监视器 51 .2 5252 寸液晶监视器寸液晶监视器 52 8.68.6 S3928S3928 交换机交换机 53 8.78.7 其他硬件配置其他硬件配置 56 第九章第九章 机房系统机房系统 .57 9.1、机房优化建议方案、机房优化建议方案 57 9.1.1 机房布局与装修系统机房布局与装修系统 57 9.1.2 建议合理设计精密空调的制冷量以及部分功能区使用普通空调建议合理设计精密空调的制冷量以及部分功能区使用普通空调 58 9.1.3 建议精密空调垂直正对热通道摆放建议精密空调垂直正对热通道摆放 59 9.1.4 建议使用模块化建议使用模块化 UPS59 第十章第十章 系统设备清单系统设备清单 .61 第十一章第十一章 结束语结束语 .62 第一章第一章 引引 言言 煤矿安全生产是关系煤炭工业持续健康发展的头等大事，在党和国家的关 怀下，全国煤矿安全生产自 80 年代以来，出现了逐步好转的趋势。但是，由于 许多方面的问题还未得到很好解决，煤矿事故多、伤亡大转，我国煤矿的百万 吨死亡率仍远远高于世界一些发达国家。2004 年 1 月 13 日，国务院笫 397 号 令公布了安全生产许可证条例 ，自公布之日起施行。这对煤矿企业来说是一 件大事。 条例对于严格规范安全生产条件，进一步加强安全生产监督管理， 防止和减少生产安全事故，将发挥保障作用。 我国煤矿与世界各主要产煤国家比较，不仅地质构造比较复杂，以井工开 采为主，而且自然灾害也较为严重。据 1996 年国有重点煤矿矿井瓦斯等级鉴定 统计，在 621 处矿井中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井 298 处，占 48%；低 瓦斯矿井 323 个，占 52%；具有自然发火危险的矿井 363 处，占 57.62%；具有 煤尘爆炸危险矿井 555 处，占 88.1%。随着矿井延深，矿井瓦斯涌出量增大， 突出频繁及自然发火和煤尘爆炸危险性增大的实际，使得全国煤矿实现安全生 产在客观上难度越来越大。 我国煤矿点多面广，多种所有制并存，经济状况多为亏损，装备水平和人 员素质参差不齐， 总体上比较落后。矿井总数在关井压产后仍达 33500 个左右， 其中国有重点煤矿矿井 600 多个，地方国有煤矿 2000 多个，各类乡镇集体煤 矿 31000 个。国有重点煤矿基础相对好点，机械化程度达 75%左右；国有地方 煤矿采煤机械化程度只有 25%左右 ；而乡镇集体煤矿大多数是非常落后的近乎 原始的开采方式，安全生产基本无保障,因此，加强对安全信息的管理是非常重 要的。 煤矿与自然灾害斗争，必须有相应的物质手段保障。如瓦斯灾害的防治， 必须从通风、抽放 、监测、科研等诸多方面予以保障。当安全与生产、安全与 效益发生矛盾的时候，往往容易产生忽视安全与健康工作倾向；短期行为也表 现突出；对现场管理工作、质量标准化工作也有不同程度放松，这都是煤矿安 全生产不利因素。 为了扭转煤矿安全状况，使我国煤矿在加入 WTO 以后具有较强的国际竞争 基础和实力，总结吸取国内外煤矿安全的经验教训，针对煤矿瓦斯检查、通风 检查、设备检查、安全检查等一系列关系到煤矿企业的生产效益、矿工的生命 安全的重要岗位，需一套煤矿安全信息管理系统，有效解决了由于检查人员空 班、漏班而导致事故隐患不能及时发现和解决的问题，有效监督煤矿瓦斯检查 员、安全检查员、防爆检查员等巡回检查工作，确保安全信息检查的到位，及 时发现和处理危险情况，确保安全生产。 煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣，所以容易发生事故。 利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不 仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故苗 子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。因此远程 视频监控系统是现代矿井安全生产监控系统的重要组成部分。 现在随着网络技术和计算机技术的发展，基于 TCP/IP 协议的 IP 网的应用 得到广泛普及。高速宽带主干网的建成和各地区高速接入系统的迅速发展，促 进了基于 IP 技术的各种视频通信应用,如网络远程视频监控系统的发展，在煤 矿安全监控系统中引入现代网络远程视频监控系统。 为了进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求，创造一个安 全、方便、快捷、高效的采矿环境，并根据各种不同矿井的需要，从项目的具 体实际出发，做到配置合理，留有扩展余地，技术先进，性能价格比高，确保 系统性能高质量，高可靠性。 本方案根据项目提供的相关文件，并根据项目的实际需求，参照有关国际 标准和国家标准，并结合我公司从事过的多个项目所积累的经验，编制出这套 技术方案。若对本方案的内容或其它方面有不详尽之处，我们随时欢迎您们的 宝贵意见。 第二章第二章 项目项目要求分析要求分析 美国煤矿已实现高度机械化，井下工作人员很少，作业规范，巷道通畅，一 旦发生事故，易于撤离，伤亡不大。而在我国，采煤机械化程度仅为， 矿工队伍很大一部分是文化水平较低、培训时间有限的农民工，甚至存在井下 抽烟等严重违章现象。这样的千军万马集中在高度危险的作业环境中，极易发 生事故，造成重大伤亡。我们在分析近期几个煤矿发生的特大事故时发现： （1） 地面与井下人员的信息沟通不及时； （2） 地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况； （3） 一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。 目前，煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣与地面人员间沟通不 便，如果利用远程视频监控系统，地面监控人员则可以直接对井下情况进行实 时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时 发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。 同时要求上级有关监管部门可以通过网络远程查看进行状况，提出整改方法。 煤矿井下环境恶劣：第一、煤矿内坑道没有光线，且不能使用红外射灯，需 要使用低照度摄像机；第二、坑道内只有660V、127V 两种电压，需要考虑电源 转换；第三、井下空气中瓦斯和粉尘含量较高，容易发生爆炸，所以必须使用 经过煤安认证的隔爆防护罩。现在一些煤矿使用的视频监控系统都是早期的模 拟监控，性能和稳定性不高，具有很大的局限性。 首先，模拟视频信号容易产生衰耗、畸变、延时，并且易受井下各种设备干 扰，使图像质量下降，用于煤矿复杂的工作现场时，效果不好。 其次，视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离大于几百米时，不便于 系统的维护和升级。 最后，传统的模拟视频监控系统，由于可靠性和性能差，灵活性和扩展性差， 查询取证时十分烦琐，难以维护，不能实现多监控中心和多级监控管理，不适 合当前有关领导部门对煤矿安全生产监督、管理的要求。 随着传输技术和计算机技术的发展，数字化的视频传输应用得到广泛普及， 在煤矿安全监控系统中引入数字化远程视频监控系统也是大趋势。 第三章第三章 系统设计的依据与原则系统设计的依据与原则 3.13.1 系统设计的依据系统设计的依据 GB50348-2004 安全防范工程技术规范 GB1756-1998 防盗安全门通用技术条件 GB/T1263-90 防范报警控制器材通用技术条件 GB/T9813-2000 微型计算机通用规范 GB12663-2001 防盗报警控制器通用技术条件 GB15207-94 视频入侵报警器 GB10408（1-7） 几种探测技术条件 GB/T16572-1996 防盗报警中心控制台 GB B856-88 软件工程国家标准 GB 50198-94 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB/T16676-1996 煤矿营业场所安全防范工程设计规范 GB/T12677-1996 报警图像信号有限传输装置 GB 7401-87 彩色电视图像质量主观评价方法 GB 20815-2006 视频安防监控数字录像设备 GA38-2004 煤矿营业场所风险等级和安全防护级别的规定 GA/T367-2001 入侵报警系统技术要求 GA/T368-2001 视频安防监控系统技术要求 GA518-2004 煤矿营业场所透明防护屏障安装规范 GA/T-75-94 安全防范工程程序与要求 GA/T70-2004 安全防范工程费用概预算编制办法 JG/T16-92 民有建筑电气设计规范 GA/T74-2000 安全防范系统通用图形符号 3.23.2 系统设计的原则系统设计的原则 系统方案应遵循以下几个原则：先进实用、可靠稳定、易升级维护、符合 规范要求、经济合理。 .1 先进实先进实用用 在系统设计过程中应始终贯彻先进实用的原则。所谓先进是指要求采用的 产品和系统应是当代先进计算机技术的应用成果。具体体现为： 智能化智能化系统中采用的产品和系统必须具有智能特征，即：自主编程、 记忆功能、防撬防剪；前端设备与系统必须有良好而可靠的通 讯能力和故障自动检测、报警功能；前端设备还要具有独立工 作的能力，内置的 CPU 能独立的处理所有的工作过程。 多媒体化多媒体化系统中采用的产品和系统还必须应用计算机多媒体技术，具有 良好的人机界面，使用 GUI（图形界面）等手段，使系统管理 人员能方便地学习和操作系统完成值班任务。 网络化网络化在计算机网络技术高度发展和广为应用的今天，系统的设计中 所采用的产品和软件系统，必须是应用了计算机网络技术的产 品。而不是采用非网络技术的产品，因为它们在新的世纪中将 很快被新技术淘汰。 所谓实用是指要求所采用的产品和技术经过了市场的考验，能满足目前系统 的需要而无华而不实之嫌。具体体现为： 成功的应用性成功的应用性系统设计时采用的产品和系统，必须是经过一定时间的 市场考验成熟的产品，特别是在中国应有成功的应用案 例。 合理的配置性合理的配置性系统设计时，应对需要实现的功能进行合理的配置，并 且这种配置是可以不被改变的。甚至在工程完成后，这种 配置的改变也是可能的和方便的。 良好的操作性良好的操作性系统的前端产品和系统软件均有良好的学习性和操作性。 特别是操作性，应使一般文化水平的管理人员，在粗通 电脑操作的情况下通过培训能掌握系统的操作要领，达 到完成值班任务的操作水平。 .2 可靠稳定可靠稳定 设计系统时的第二个必须遵守的原则是保证系统的可靠稳定运行。这个原则 要兼顾到三个方面： 系统运行可靠系统运行可靠系统的运行要求可靠。要求从计算机到系统、到前端设备 的所有设备和通讯联线、接地等都要仔细考虑设计，保 证系统的可靠运行。 设备性能可靠设备性能可靠要保证系统运行可靠，还需要在设备选型时就重视可靠性 问题，保证所选用的设备具有相当的可靠性。 保存和恢复设置方便保存和恢复设置方便在实际运行中，即使系统的故障率非常低，也会因 为各种意想不到的原因而出现问题。所以，在系统设计 时，要考虑到设置数据的方便保存和快速恢复。 .3 升级维护升级维护 系统设计第三个必须遵守的原则是系统的可升级和可维护性。因为，即使 是最先进的系统，也有随时间的推移而落后的可能。因此，在系统设计中，必 须充分考虑系统的升级和维护问题，主要体现在以下几方面： 智能化升级智能化升级系统的软件是最有可能升级的，选用的系统管理软件必须有厂 家的免费升级承诺。升级的操作应只由系统管理员即可完成， 不需要繁复的操作和专门的技术。 模块化结构模块化结构为方便硬件的维护和升级，设计时采用的设备应为模块化产品。 由其组成的系统应是模块化结构。这样，便于系统的维护和升 级。 在线式维护在线式维护由于监控系统的特性，使得系统的工作不能停顿。因为一旦系 统工作停顿，便会产生安全漏洞。不能说有一段时间漏洞就一 定会出现问题，但也不能保证不出问题。所以，系统的维护必 须是在线式的，即在系统不停止工作的情况下，可以更换单元 的备件。 .4 符合规范要求符合规范要求 系统设计时必须严格遵循国家、部委和地方的有关规范标准。 .5 经济合理经济合理 建设一个完善的安防系统,不能建立在无限资金投入的基础上,如何在有限 的建设预算内,实现我们既定要求功能的系统,并且建设完成后的系统能够与“煤 矿安防联网“的发展趋势相吻合,这也是我们不得不面对的一个问题。在先进、 可靠和充分满足系统功能的前提下，体现高性价比。采用经济实用的技术和设 备，充分利用原有设备和资源，综合考虑系统的建设、升级和维护费用，不盲 目投入。建设经费不足的地区，应先重点、后一般，分期投入、分期建设。 第四章第四章 系统具体设计系统具体设计 4.14.1 一级煤矿公司本地监控一级煤矿公司本地监控 .1 前端井下监控：前端井下监控： 针对井下的复杂环境，综合考虑各种因素，视频采集我们选择具有超低照度 的星光级摄像机，配备专用镜头，它可以在仅有一点星光的环境中,就可以达到 白天的效果，免于安装红外灯，其最低照度仅为0.0003Lux，但可以达到570 线 高清晰画面效果。防护罩我们选择矿用隔爆型光纤摄像仪，该设备为全不锈钢 构造，密封性能好，并且防腐、防尘、防水，可装定焦镜头，已经通过煤安隔 爆等级认证D 级标准，适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。防护罩内可 以安装一台单路视频光端机用于视频传输，同时内置127V 转12V 的电源适配器 可以满足井下的电力使用标准，符合集中供电的要求。 煤矿井道中采用光缆进行视频传输，因为使用光信号传输杜绝了以往传统视 频线缆传输产生的电信号，减少隐患，而且光纤传输距离很长，可达30km，便 于煤矿企业合理布线设置监控中心。我们选择晟爱的数字视频光端机，它采用 钢质Q 座、自恢复保险开关电源，追求细节完美。超级光学动态范围，允许最 大链损26dB。无电磁干扰，无射频干扰，无地电流。通过机身指示灯状态可判 别出线路故障点。独特光功率自适应电路设计，即插即用，使用无需任何调节。 采用频率调制方法，降低了重影、抖动及通道间串扰，从而达到极佳的传输质 量。可适应多种恶劣的环境。兼容NTSC、PAL、SECAM 多种制式。支持通过一根 光纤传输八路视频。独立式和插卡式结构。带电热插拔，即插即用。自动恢复 过载保护。实时传输。无电磁干扰、无射频干扰、无地电流。表面贴装技术。 BNC 视频连接器。ST、FC 光学连接器单模光纤允许最大链损为18dB（DFB 可达 29dB）。超级光学动态范围，使用无需调节。 .2 井上统一管理：井上统一管理： 井下视频传输到监控中心后使用接收光端机将光信号还原为视频信号，经过 视频分配器后接入硬盘录像、矩阵进行视频监看，也可以输入到画面分割器使 用大屏幕等离子电视监看。中心控制室根据视频的路数的多少安装数字硬盘录 像机，对井下状况进行实时视频监控和录像。硬盘录像机采用MPEG4 数字压缩 方式，图像质量清晰，每小时硬盘空间占有量为25M/小时100M/小时，通常情 况为75M/小时，甚至更低，可大大节省硬盘空间。支持纯视频压缩，也可以音 视频同时混合压缩。可以实现各级部门联网监控，指挥终端、中心控制室以及 上级领导终端可通过语音对讲对煤矿开采企业进行远程指挥；系统具有特定的 视频效果：以矿井为单元，将一路或多路视频信号进行图像预览和录像。系统 具有实时日期和时钟视频叠加功能：对矿井全程视频图像进行实时日期和时钟 预览和录像，保证采矿过程的完整性和真实性。其日期和时钟在画面中的显示 方式和显示位置可根据现场实景进行位置调整。系统具有单画面、多画面和全 屏等多种显示方式，预览显示画面在多画面显示方式下，其显示位置可进行人 为调整。系统具有录像效果调节功能、网络传输质量，保证其图像在局域网和 广域网上都能进行网络传输。系统具有音、视频实时网络浏览功能，每路图像 可允许多个网络客户端同时进行网络浏览。系统具有对剩余硬盘空间显示和容 量不足警示功能，提供线性和循环录像两种模式。系统具有客户端对录像资料 的检索、管理和回放。系统具有通过网络实现上级领导与矿井监控中心工作人 员进行网络会话的功能，从而保障指挥的有效性和实时性。系统具有易安装性 和易维护性。系统具有操作简单，界面简洁，功能直观明确。 为了实时监控的需要，我们设计使用SAI-D5000视频矩阵切换到电视墙上监 看，纯视频监控具有实时性好、画面清楚的特点，可以满足煤矿中突发事件的 快速发现与及时响应，SAI-D5000系列数字矩阵是具有集成度高、功能全面、性 能稳定、操作简便等优点，是大中型监控系统的理想选择。系统采用模块化设 计，内部结构为插板连接方式，减少接线，提高可靠性，更利于系统的扩展； 通讯线路全部采用IP 通讯，使接线更简单，同时提高了抗干扰能力和通讯距离。 4.24.2 二级主管单位监控中心设计二级主管单位监控中心设计 包括若干个指挥终端，安装在各级煤矿监管部门，各级领导在自己的办公 电脑上访问各煤矿企业数字监控主机，就可以同时对不同的煤矿企业分别进行 监看。指挥终端可以在煤矿企业局域网内，也可以在远端通 Internet 或专网 进行远程指挥。数字视频中心矩阵系统配合 SAI-K3000 键盘使用，实现对前端 主机管理、控制、浏览等功能。本系统使用硬件解码技术，系统更加安全可靠， 支持更多路视频同时预览，并能将各视频外接监视器，在屏幕墙上显示。它支 持更复杂的自动切换模式，客户按需要对其进行设置，加强了远程网络管理与 控制的功能。综上所述，用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下 情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况， 而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一 手图像资料。另外，煤矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况，提 出整改方法，减少事故隐患，因此晟爱远程视频监控系统将是保障矿井安全生 产的重要组成部分。 .1 监控中心大屏显示设计监控中心大屏显示设计 根据本次系统中心显示大屏要求，我们在监控中心设计一台数字矩阵设备， 本设备为我公司自主研发产品，本产品采用先前视频解码方式，可以在电视墙 上任意显示前端视频图像，另外我们开发的数字矩阵可以一台矩阵主机上控制 系统中的任意一台矩阵主机，数字矩阵具体性能如下： 一、可连接上万路音视频分布式输入，可以满足一切大型监控项目，视频线无 需联到监控中心，一台数字矩阵主机便可实现对上万路视音频信号中的任 意组合分组切换，并同时把视频图像一一对应显示到电视墙。 二、通过 LAN，DDN，ADSL，经 IP 切换技术，可同时把连接上百台、上千台 DVR、DVS、网络摄像机的视频图像任意在监控中心切换上墙。 三、远程控制云台转动，镜头变焦，灯光，雨刷。 我公司自主研发的数字矩阵特色： 1) 我们开发的数字矩阵主机，可以与我们开发的模拟键盘相连接，实现用 模拟键盘控制数字矩阵上墙和图像切换的新模式。 2) 实现了一台数字矩阵在它的显示器或等离子大屏上预览图像与上墙图像 完全分离，这样做的好处是：大大增强了用户在使用上的灵活度和实用 性。 3) 实现视频分组轮巡，用户可以自由选择时间对前端多点图像按预案进行 分组轮巡监看，减少人为操作带来的不便，更充分地体现了系统的人性 化设计。 四、视频参数: 视频解码标准视频解码标准 H.264(MPEG-4/part10) 视频解码芯片视频解码芯片BNC（电平 1.0Vp-p，阻抗 75） 支持制式支持制式PAL、NTSC 分辨率分辨率 QCIF/CIF/2CIF/DCIF/4CIF 音频输出接口音频输出接口BNC（线性电平，阻抗 600） 采样大小采样大小 16bits 数字矩阵软件主要功能如下：数字矩阵软件主要功能如下： 全中文菜单，人性化界面，方便用户操作 采用 MPEG-4/H.264 编解码算法 多路视频输入，显示、记录的速率均为每路 25 侦/秒(PAL) 大路数视频接入管理 循环切换功能,设置单路循环切换和多路循环切换功能 具有键盘控制功能。能够通过专用键盘可以控制视频切换，通过专用键盘既 可以控制本机也可以控制网络上任何一台 DVR 主机 支持多种网络传输方式，包括 PSTN/ISDN/LAN/WAN/DDN/VPN 等。 硬件防死机功能, 系统出故障时系统自动重新启动 当遇到有 N 台数字矩阵主机时，为了方便管理员管理，我们开发了数字矩 阵管理服务器模块，通过它，把 N 台数字矩阵主机上所有音频、视频的输出和 切换统一由任意 1 台装有数字矩阵管理服务器模块的数字矩阵主机作为矩阵管 理主机进行全权管理。 .2 监控中心管理设计监控中心管理设计 系统管理是本次系统建设的重要部分，它包括对系统中所以设备和用户的 管理，为此我们在监控中心设计一台系统平台管理服务器，通过本模块可以轻 松对系统内用户与设备进行管理，同时还对系统内用户进行权限认证，具体性 能如下： 管理服务器相当于是整个系统的大脑中枢系统，它承载着系统中所有前端设 备、系统内部用户及各项操作日志的管理。随着系统的功能不断的升级、系统 规模不断扩展，使用用户量的大量增加，如不加控制和管理，系统的安全性、 稳定受到影响，管理主机是一个基于数据库建立的后台管理系统，它负责对系 统内的所有用户进行权限的分配、认证和管理，负责所有控制指令的转发和记 录（生成日志） ，具体功能如下： 1) 区域管理区域管理: :每个监控都有可能包括了多个监控区域,在每个区域中又可能 有多个下级区域,在每个区域中还会有多台 DVR,这时“区域管理”功能 就负责了每个区域的添加、删除以及编辑上下级的罗列关系.同时也可 以对每个区域内的 DVR 进行编辑修改;另外在一个较大型的监控系统中 可能会有多个流媒体服务器,这时同样要用“区域管理”功能来对它们 进行设置管理. 2) 用户管理用户管理: :它包括了系统所有工作模块中所有用户的管理.管理服务器用 户、报警管理报务器用户、监控中心用户、客户端用户及前端 DVR/DVS 用户.并给每个用户分配权限；另外系统中的每个用户在进行每一项操 作前都必须在管理中心获得其相应的操作权限。 3) 权限认证：权限认证：用数据库来管理全网内的所有客户端，实现灵活、强大的权 限控制功能，统一的管理机制保障了整个系统的安全性，避免敏感图像 和信息的泄露和篡改。所有客户端在请求访问目的图像或进行对前段设 备进行远程控制（如云台等）时，所有控制指令的请求都先发给管理服 务器，经管理服务器认证该客户端具备相应权限后再将指令转发给前端 设备（DRV/DVS） ，前端设备才向有权限的客户端发送指定图像或执行相 应控制指令. 4) 权限优先管理：权限优先管理：系统中用户根据其职能不同进行分级，不同级别用户在 进行同一操作时系统将自动为更高级用户分配优先权。 5) 前端设备控制前端设备控制: :首先是获取前端 DVR/DVS 的配置参数,并可对其进行修改;其 次是对前端 DVR/DVS 进行远程控制,包括远程重启、远程关机、远程升 级、远程对 DVR 进行格式化、远程较时等.再次可对前端所有解码器进 行参数设定与修改. 6) 日志管理日志管理: :系统中共包括了操作日志、报警日志及系统运行日志.操作日 志记录了系统所有用户在系统中所有操作的记录;报警日志记录了系统 发生所有报警的信息,包括报警区域、报警时间和报警时间等;而系统动 行日志则有效记录了系统在一段时间内的运行状况.如系统启动时间,系 统产生配置时间和操作员名称等.管理人员可根据需要对相关日志进行 查寻并打印出来. .3 系统视频图像转发设计系统视频图像转发设计 在传统监控系统中客户端都是直接访问前端硬盘录像机来获取前端图像数 据，但采用这一方式存在以下问题： 1) 多人直接访问硬盘录像机时会对前端硬盘录像机处理器带来很大压力， 硬盘录像机处理器在同一时间内要接收不同用户的访问要求，针对不 同客户要求进行数据处理，严重影响硬盘录像机的正常工作。 2) 多人同时访问时占用网络带宽大，给系统网络带来很大的压力。 我们公司在本次系统中研发了视频流媒体转发软件模导体，通过本软件模 块可经轻松解决以上问题，本软件模块只需安装在监控中心流媒体服务器上， 具体性能如下： 流媒体一般应用于比较大的监控系统，流媒体技术的优点是可扩展性比较 好，管理方便，能大大的节约带宽，解决网络资源瓶颈的问题。 实现转发的功能：随着系统不断地扩展，当监控中心和分控中心内的多个 客户端在事件发生时，需要同时观看某一路远程图像，这样就会占用多个 相同带宽，严重浪费网络资源。另外由于前端网点嵌入式硬盘录像机里的 DSP 处理芯片的功耗资源有限，无法同时满足太多人同时访问（一般最大不 超过 3 个人） ，所以流媒体服务器的出现可以充分解决上述两大瓶颈问题。 即当多个用户需要同时观看某一路远程图像时，不直接向前端网络硬盘录 像机发出访问请求，而先要向管理主机发出调看某一路图像的信息请求， 在得到管理主机的权限认证后，再由管理主机向流媒体服务器发出调看命 令，流媒体服务器在接到命令后，向前端网络硬盘录像机发出请求调出所 要观看的图像，再通过广播的方式发给每一个有此权限的客户来浏览观看， 因此可以达到多个人同时调看图像。 解决“跨网段”观看图像的瓶颈问题：当上级单位或分机构的内部领导在 公安的内网需要查看跨网段的网点图像时，可以通过流媒体服务器实现此 功能。 我们最新研发的流媒体软件模块，不仅实现了跨网段预览图像，同时也实 现了跨网段查询和回放录像文件。 .4 中心报警管理设计中心报警管理设计 智能报警管理主机以电子地图的方式显示全网内所有监控点的报警状态， 包括环境监控、防盗系统的报警信息以及开关量的报警、视频信号丢失报警、 移动侦测报警、外部传感器报警、设备运行状态报警等多种报警信息。 当报警发生时，能够以语音和实时图像的方式提示中心值班人员，直到人 员干预解除报警，所有报警信息同时生成日志记录到数据库中，方便以后查询 和检索，用户可以根据需要定义自己的报警声音。 报警出现后，用户可以在第一时间查看报警录像内容，同时提供录像下载， 可以使用户在最短的时间内对报警进行处理。 用户可以对有问题的或者连续误报的通道进行屏蔽，比如说是视频信号丢 失，这样可以避免这种情况的连续产生，一旦问题解决后，可以重新开通该通 道。 可以引伸的应用是：在报警管理主机上进行存储管理，通过提供的检索界 面，通过查询报警信息即可获得相应的录像文件（或抓拍图像） ，再根据需要拷 贝到移动存储介质上去方便调查。 主要工能如下： 以电子地图的形式管理监控地点的报警信息。 创建、编辑电子地图，以树型结构分级管理电子地图，不限级数。 创建、编辑电子地图中的监控点。 接收所有监控点及巡检发生的报警信号，提示告警信息（信号灯、文字、 声音） 。 告警信息上传到管理服务器，并转发到目标地址（由管理服务器指定） 。 值班员交接班处理。 .5 主分控客户端设计主分控客户端设计 预览界面 客户端模块是一个真正意义上的可视化模块,它即可以预览前端所有视频图 像,也可以对前端解码器进行控制,特点及具体功能如下: WindowsXP、Windows 2000、Windows 2003 Server 运行环境，全中文菜单 人性化界面，方便用户操作 采用 MPEG-4/H.264 压缩编码算法，352*288,528*384,704*576 图像清晰度高，每个图像通道可独立调节 显示、记录的速率均为每路 25 侦/秒(PAL) 音频与视频同步实时记录及回放 可实现监控图像和回放图像时对动态图像进行单幅抓拍或所有图像同时抓 拍 多工智能操作（监视、记录、回放、控制、备份同时进行） 电子地图管理，直观清晰,当收到报警时平面图自动弹出并闪烁,自动切换 报警图像,平面图上直接切换图像等独创功能 ,管理员对电子地图的编辑和 修改等 可接入 WAN、LAN、ADSL、DDN 专线等网络对前端图像实时监控、查询、回 放、远程控制、远程接收报警并弹出平面图等 具有按日期、时间、地点、报警类型、抓拍图像等多种方式进行检索图像 文件 具备抽侦录像功能 全自动操作，系统可对每台摄像机制定每周内所有时段的录像计划，按预 先制定得计划预案进行录像 系统可对每个报警探头制定每周内所有时段的布防/撤防计划 系统可对每台摄像机制定每周内所有时段的移动侦测录像计划，按计划进 行移动侦测布防 预录、延时功能, 报警预录时间可选择,报警延时录像时间可选择 循环切换功能,设置单路循环切换和多路循环切换功能 具有强大的视频回放功能。可以同时回放 1-16 路视频，支持数字矩阵功能， 能够将回放图像输出到监视器上。 可远程控制前端的 AD，从而达到远程客户端和本地模拟矩阵同时控制球机 和切换调用图像的双重控制功能，充份体现了模拟图像的清析和数字图像 的网络远传的双重优势的完美结合。 浏览方式浏览方式: : 本地直接通过 PC 显示器或监视器预览图像 画面分割画面分割: : 1/4/8/9/16 画面,可切换 轮巡轮巡: :在通道数较多,用户想较大画面监看时,用户可根据要求设置单画面、 四画面轮巡.轮巡时的屏幕切换时间可根据自己需求设置. 锁屏锁屏: : 支持锁屏功能,当用户在非操作状态下可将监控系统置于锁屏状态, 以免法用户 进行非法操作或破坏性操作,有助于系统的安全运转. 抓拍抓拍: : 用户可实时监看或录像回放时,对通道图像进行抓拍保存.以备取证 之用.保存路径可自行设定. 快球控制快球控制: :在用户权限范围内,对前端球机的方向、变倍、聚焦、光圈进 行 调节,启用球机自动功能,同时还可以为球机设置预置点和巡航轨迹(球机类 型需支持此功能). 接收报警接收报警: :当系统有报警发生时(无论是探头信号量报警还是硬件设备检测 报警),监控中心收到报警信号后会及时做出相应处理,处理方式可以是警笛 声警告、快球联动、监视器上弹出电子地图或现场图像、灯光语音提示,也 可以通过语音拨号或短信方式向相关人员通报,同时在本地产生报警录像资 料备 远程回放远程回放: :下载远程录像文件进行回放或剪辑.回放方式可以是以下几种: 单路回放:用户可按文件或按时间两种索方式对某一通道录像进行回放. 多路回放: 用户可对选定时间内的多个通道的录像进行回放,最大支持 4 路同时回放.此回放方式有利于多角度大范围取证.特殊文件回访:即是对剪 辑或下载下来的录像文件进行回放. 语音对讲语音对讲: :监控中心可以与前端或分控端任意一点进行实时的语音对讲. 布撤防布撤防: :当对报警管理服务器进行完相应的设置以后,才可以通过监控中心 4.34.3 系统存储设计系统存储设计 本次系统中我们设计前端分散存储与中心集中存储两种方式并存。 .1 前端分散式存储前端分散式存储 前端分散存储即在前端各网络典型入式硬盘录像机内安装八块 1T 容量的硬 盘进行本地录像存储，采用这方式有利于保证录像资料的完整性的稳定性。 .2 中心集中存储中心集中存储 中心集中存储是目前行业发展的一种趋势，这是我们在本次系统设计中重 点考虑的部分，我们在这系统中设计采用 IPSAN 方式进行对前端图像的集中存 储。 我们设计采用集中存储不光可以满足现有条件下煤矿多个网点多路数图像 录像数据的长时间大容量存储，同时也考虑到了未来发展要求，在未来网络环 境得到充足扩展后，我们可以在中心采用 D1 高清画质对前端视频图像进行存储， 保证图像回放质量清晰稳定。 我们的核心技术：我们的核心技术： 1)1) 专用嵌入式存储操作系统专用嵌入式存储操作系统 StorOSStorOS 2)2) 专用操作系统，固化嵌入到专用操作系统，固化嵌入到 DOMDOM 卡上，支持操作系统双备份，有良好卡上，支持操作系统双备份，有良好 稳定性稳定性 3)3) 存储协议技术存储协议技术 支持视频流协议、主流存储协议 iSCSI、CIFS、NFS、FCP 及 FTP ； 兼容各种操作系统平台 4)4) 智能存储技术智能存储技术 面向对象的存储，功能化存储，提高存储性能和专业定制功能 5)5) 流数据保护技术（流数据保护技术（VSPPVSPP） 流数据管理系统，提高流数据性能，减少碎片，增加稳定性 6)6) 磁盘阵列磁盘阵列 RAIDRAID 技术技术 Raid6 支持，多维 Raid 技术，保障数据可靠性 中心存储时因为目前煤矿各网点网络带宽只有 2M，所以我们对各网点图像 进行有选择性上传存储，每个网点选取两路。 我们设置图像码流为 1M 上传存储，本项目按二十个网点计算，存储服务器 硬盘容量计算如下： 10（G/天）*2（路）*20（网点）*30（天）=12000G（12T） 。 4.44.4 系统巡检设计系统巡检设计 为了保证系统的正常运行，在出现设备故障时能够第一时间得到恢复系统 正常运行，本系统特设计了硬件设备监测模块。 前端摄像机故障监控：前端摄像机故障监控：前端摄像机就好比是系统的眼睛，当前端摄像机 视频线断、电源线断或被恶意遮挡时，中心系统将会实时发出语音或灯 光报警，直到摄像机被恢复正常运行。 前端报警探头监测：前端报警探头监测：前端报警探头就好比是系统的耳朵，它时时监听着 前端的动静，当报警探头电源断或被恶意破坏时，中心系统同样会发出 语音或灯光报警，直到报警探头被恢复正常运行。 前端硬盘监测：前端硬盘监测：硬盘是整个系统的心脏，它时时记录着前端网点的动态， 当硬盘出错时将会实时发出语音或灯光报警，直到硬盘被恢复正常运行。 网线监测：网线监测：网线是系统的血脉，及时输送着系统各部位间的通讯数据， 而且它在损坏后不易被查处，这就给了维护人员极大的困难，也将严重 影响系统动行，而系统的网线监测就很好的解决了这一难题，当系统某 一部位断或线路不通时，中心系统将会实时发出语音或灯光报警，直到 网线恢复正常运行。 硬盘是否已满硬盘是否已满 DVR/DVSDVR/DVS 的的 IPIP 地址是否冲突地址是否冲突 视频输入输出制式是否相符视频输入输出制式是否相符 是否有客户非法访问是否有客户非法访问 DVR/DVSDVR/DVS 硬盘活动是否正常、硬盘容量的大小硬盘活动是否正常、硬盘容量的大小 中心各个模块管理主机的中心各个模块管理主机的 CPUCPU 和内存占有资源情况和内存占有资源情况 视频流量监测视频流量监测 在线访问客户的数量在线访问客户的数量 4.54.5 系统网络设计系统网络设计 系统各网点与厅级管理单位通过企业系统专网进行连接,但随着网络的不 断发展,其线路也慢慢转向光纤的组网方式.因前端所选图像质量不同而所需网 络带宽要求不同.具体要求如下: 序号序号图像质量图像质量单路传输占用带宽单路传输占用带宽 1CIF(352*288)512K 2DICIF(528*384)800K-1M 34CIF/D1(704*576)1.2M-1.5M 4.64.6 三级厅级监控中心设计三级厅级监控中心设计 根据我公司多年对监控联网的系统建设以及设计经验，考虑系统架构的合理 性、可行性以及用户的易操作性。我们设计各区域煤矿开采点的音视频及报警 信息由自身所属区域的二级管理中心统一管理。处理其所管辖内的各种安全信 息，接收报警、处理报警。三级监控中心为厅级单位各自有自己的数据库以及 WEB 服务器。三级监控中心以二级主管单位为单位建立树形图，二级以一级为 单位建立树形图。三级与二级用户权限有自己超级管理员进行设置，有选择性 的在树形图上选择所要管理的区域，从而预览视频、接收报警信息。 系统架构系统架构 第五章第五章 软件平台模块组成软件平台模块组成 中心管理服务器 流媒体视频转发服务器 报警管理服务器 数字矩阵管理服务器 中心主控客户端软件 系统心跳检测软件 RCISMCTMS 2000 大型集中监控管理平台 分控客户端软件 第六章第六章软件平台特点软件平台特点 6.16.1 关于关于 RCISMCTMSRCISMCTMS 20002000 RCISMCTMS 2000 网络视频监控系统是继模拟视频监控系统（CCTV）和数字 视频监控系统之后的最新形式，融合了视频编码技术、网络传输技术、数据库 技术、流媒体技术和嵌入式技术的综合应用系统。在网络视频监控系统中，视/ 音频数据的采集、编码、解码、存储等环节都以数字形式实现。而视频流的传 输则通过网络平台进行。整个系统的管理和配置等功能由视频监控管理平台软 件实现。整个系统中所有视频流的转发全部由流媒体服务器完成。这种视频监 控系统是一种全数字化、全网络化的系统，可以同现有的多媒体系统、控制系 统和信息系统集成，方便地实现数据和信息的共享。同时在系统中可以很方便 地实现报警、远程控制、视频图像等联动功能。 RCISMCTMS 2000 网络视频监控系统以 RCISMCTMS 2000 软件为核心，结合 嵌入式视频编码器和网络摄像机，实现了基于网络的点对点、点对多点、多点 对多点的远程实时现场监视、远程遥控以及录像、报警等功能。RCISMCTMS 2000 网络视频监控系统支持多人同时监控（或多监控中心） 、跨区域分级监控， 可以实现多达上万个监控点的超大规模监控系统，还拥有高质量的视频图像、 强大的用户管理功能、系统的兼容性、方便的可扩展性等众多优点，代表了最 先进的智能化网络视频监控系统。 6.26.2 先进的软件体系架构先进的软件体系架构 在总体框架体系结构中体现了“监控中心” 依托计算机信息技术，以一个 平台为核心实现应用的主导思想。 1、技术系统集：是“监控中心”所有特殊专业硬件系统为主的集合。这里主要 包括：视频监控 系统、大屏显示系统等。 2、信息系统集：是“监控中心”所有数据库系统、信息采集、数据维护的集合。 3、桌面应用集：是“监控中心”所有应用功能化模块的集合。 4、系统集成平台：是“监控中心”所有系统级服务、设备访问及控制代理的集 合。 本框架体系结构是个层次结构，在设计上充分考虑了系统的柔韧性和可扩 充性，并在应用接口上引入了应用总线的概念。以集成服务和控件组的方式支 撑了整个桌面应用，这样充分体现了系统可重构的特点。并引入了运行管理的 概念，这一概念的引入，使得系统的柔韧性发挥到了极至。 1.针对应用提供标准、统一、易用的命令集。用户可根据自己的业务，方便地 构筑各类应用、自定义业务流等。完全面向应用的开发，提供了统一的用户 界面，更友好、更便捷； 2.应用与提供功能的物理设备隔离。无论变更什么功能设备，均不对应用层的 应用带来任何影响，为将来系统的扩展和改制提供了最灵活、方便的构架； 3.提供足够、一致的信息和标准、统一的数据格式。可方便地对各类数据进行 分析、统计、预测等处理，更好地为辅助决策提供必要的信息； 4.使原本独立分散的子系统之间建立了联动驱动的实时关联，为二次开发提供 了可充分利用的环境和基础。 5.具有广泛的适用性，可做到与桌面应用无关，并做到与数据源的低偶合。集 成平台提供对大屏显示、视频监控、计算机网络、数据库等子系统的访问控制 及控件设计，并预留今后筹建的其他应用系统的导入接口。通过专用的软件接 口能对大屏显示、视频监控、计算机网络、数据库等进行集成调度和控制。所 谓控件，是控制系统底端的数据接口、通信接口和动作接口，完成一套特定功 能；为上层应用提供统一接口和功能 的标准组件。为了适应低端环境的多样性 和复杂性，控件将上层开发环境与低端环境用统一的标准连接起来，实现了整 个平台的应用与功能和具体的物理设备、数据库结构等隔离（无关）。即不论 为了适用何种需求，适用何种数据来源，我们的集成平台都是统一的设计，只 需加入具体的技术系统接口和信息系统接口，即可驾驭外部子系统。就好比 WINDOWS 操作系统一样，不论在上面使用何种软件，平台都是统一的。 6.36.3 RCISMCTMSRCISMCTMS 20002000 大型网络监控软