方案门机整套及无线方案.doc

门机自动稳定摄像系统第一章 公司概述 一、企业简介 宜昌泛海巨涛公司地处世界水电之都、中国动力心脏-宜昌市，是一家面向于国内、国际市场，致力于港口、码头、冶金、造船、电力等工程厂区、设备智能安全防护系统和起重机械以及配套件开发设计和制造的专业公司。 公司生产的安防系统采用世界先进的计算机多维视觉与图像处理，使安保及其他管理能力大幅升级，具有很强的普适性，匹配模拟、数字等各类摄像硬件，极大的为企业节约了成本，实现了“安全、智能、环保”的产品设计理念。 公司生产的电缆卷筒品种多、规格全，广泛用于电动平车、门式起重机、门座式起重机、岸桥集装箱起重机、斗轮堆取料机、水电站的坝顶门机等，在业内享有较高声誉。 公司实力雄厚，拥有掌握最现代科技理论，丰富实践经验和技术精湛的中高级职称的工程技术人员、管理人员及优秀员工，确保产品质量的技术性能，满足不同客服的需求。 公司的从事的主要产品有：港口、厂区智能安防监控系统；起重设备智能安全监控系统；钢丝绳、电缆卷筒、中心集电器、排缆器、导缆架。同时公司代理油漆、减速箱；代理安港信HEV节能灯；代理联邦电缆。 公司以“贵于品质，恒于服务，持于管理”为经营理念，坚持“把握细节，精益求精”的质量方针，竭尽我们的智慧和勤勉来创造最优秀的品牌，提供最满意的服务。 二、 概述随着我国经济高速发展，各种大型机械设备也迅猛发展起来，这些大型机械设备所具有的超强力量，无疑使生产效率大大提高。然而由于设备结构体积庞大，却仅有一名操作人员驾驶大型起重机械，需要驾驶员兼顾的关键部位、安全重点就比较多。同时，大型起重设备工作时震幅摆幅非常大，且运行场地范围广而复杂，不可避免出现许多目视操控死角，给司机作业及安全生产带来不利的影响，同时存在事故隐患。本公司针对大型机械设备的领域，研发出了一系列的特种工业级监视系统。该产品非常适合在有震动、移动、冲击运动的大型、超大型起重设备上使用，具有随机械臂变幅自动调整角度，抗震功能，完全可避免变频干扰，彻底解决了普通监控器材应用于起重机上通常出现的图像抖动、扭曲、信号干扰、屏幕闪断、视角不到位以及使用寿命低等难题。 工业级自动稳定监控设备在大型装卸设备上的应用，使作业人员能在恶劣的环境下对设备运行掌控得心应手，克服视觉盲区，极大减轻了作业人员的身心疲劳，从而提高了生产效率，更避免了物体碰撞等安全隐患。注：我公司另有特种防震之龙门吊监控系统、堆取料机监控系统、装卸船机监控系统、集装箱场/岸桥监控系统等，多套方案多类特种监控设备，及多种防撞报警系统，供客户选择。第二章 门机自动稳定摄像装置的意义一、 必要性 门机自动稳定摄像系统，是针对摄像机安装位置有角度变化，且变化频率频繁，变化角度不规则的大型起重设备而开发出的一套智能型系统。其应用环境广泛，实用性高，特别适用于装卸门机、造船门机、有升降臂的装卸船机等。门机驾驶室距地面较高，与门机抓斗、吊具的作业区域（船舱）有一定的跨度，当潮位较高时，门机驾驶员不能看到船舱内的情况，其视线被船体和舱口遮挡，特别清舱时，人、车、货混杂，此时的舱底正是门机驾驶员的视线盲区，存在着重大安全隐患；有升降臂的装卸船机，工作臂伸出去跨度大，还要根据装船情况调整前臂的角度，与此同时，布舱及取料的情况又与安全生产和作业效率密切相关。以往的工作中，门机或装卸船机驾驶员只能依靠指挥手的手势进行工作，缺乏主动性，常会出现抓半斗、布舱不均匀、垂直臂碰船等等现象，生产效率不高又存在安全的隐患；件杂货码头在吊装货物时，当吊钩深入船舱后，门机驾驶员不能直观看到货物吊装的位置，也会造成货物与船体碰撞的隐患。我公司开发的最新一代门机自动稳定监视系统，安装于门机象鼻梁最新端（吊具钢丝绳最上方），或安装在装卸船机升降臂前端，可使驾驶员自上往下直观的看到船舱内部情况，准确取物，精确布舱，明确知道货物及设备运行的位置，准确对位，提高生产效率，同时，大大降低了隐患。二、 设计原则先进性：专门针对门机和升降臂的工作特性，开发出具有自动稳定、自动调整的控制系统，一改普通摄像机听令于人的传统模式，无需手动发出指令，便可使摄像装置随机械臂的伸展自行调整监视角度（垂直向下），使摄像机自始至终对准要监视的区域（门机抓斗或钩头），使整个监视操作过程轻松、简便；同时专利技术能保障设备在运动时动作快速，并且不受天气因素的影响。本系统的图像信号采集设备使用的是防震型摄像装置，克服以往普通摄像机在大型起重机械设备上，经受不住长时间剧烈颠簸，监视设备使用寿命低的通病；同时大大降低了工作时的图像抖动不清现象。可靠性：本系统的图像信号采集设备均使用的是防震型摄像装置，克服以往普通摄像机在大型起重机械设备上，经受不住长时间剧烈颠簸，监视设备使用寿命低的通病，在用户满足于设备运行和监控两种要求的前提下，不仅可以降低日后二次设备投入的成本，充分体现我司防震型摄像装置的卓越的功能；同时大大降低了工作时的图像抖动不清现象。本系统采用的均是技术成熟的设备和产品，并在设备选型和系统设计中尽量提高系统的可靠性；摄像机房可自动调温且密封性好，使精密摄像装置处于最优工作环境中，突出本系统的可靠性。灵活性： 摄像系统可由一部或多部摄像装置组成，切换自如，使每台摄像 装置的图像信号都能清晰的到达司机室，并得到满意的监视效果。第3章 门机自动稳定摄像系统的应用简述一、 门机臂架头部安装一部自动稳定摄像机看船舱及吊具 综上所述，门机驾驶员最主要的视线死角在船舶内部，这又是装卸操作的重点，因此，在吊具钢丝绳子上方、门机臂架头部维修平台前侧中间位置，安装一部能自动随大臂变辐而自动调整角度的摄像机，可以解决这一问题，而该摄像机具有以下特殊的功能与作用：1、 针对大臂变辐所产生的角度变化，可以通过设置摄像头来随时了解布舱情况，让门机操作人员以全新的视角，充分了解作业环境，达到弥补门机司机视线死角问题。2、 针对设备运行特点和监视要求，采用防震型摄像装置，在用户满足于设备运行和监控两种要求的前提下，通过我公司产品防震减震结构，将强大的外作用力减弱，给内部摄像机等精密仪器一个最舒适的工作环境，不仅降低日后二次设备投入的成本，更体现出我司防震型摄像装置的卓越的功能。3、 自主开发的内置精密微调云台，可承载内置摄像机房在外防护罩内，扩大监视视野，改变被动局面，可主动避开强光。即：当太阳光被船舱甲板/盖板反射到摄像机上时，内部像机的自动光圈感觉到强光，会自动缩小光圈，作用到显示屏上的效果为甲板/盖板反射的强光不刺眼了，而船舶内则变得更暗了，但驾驶员操作时需要看的正是船舱内部情况，这时内置微调云台可以解决这个矛盾的问题，方法是通过云台，将摄像机角度向船舱暗面稍做调整/同时放大，当高光不在视频区域里，摄像机感觉到暗面多了，光圈会自动放大，再次作用到显示屏上的效果是，摄像机避开了舱口的强光，舱内提亮了，画面更清晰了，而吊具或抓斗仍然在摄像区域里，完全可以连续工作，直到需再次进行微调时；内置云台调整到最大角度，可直接监视到门机托缆圈盘及门机行走轨道。4、 为满意用户夜间工作的需要，弥补场地照明光线的不足，我们在自动稳定摄像装置上加装一个与摄像机同步的自动灯光补偿系统，加之摄像机的低照度功能，使晚间场地情况如白天一样清晰可见，不但降低了安全隐患，更提高了生产效率。二、 机房安装一部固定高清摄像机/防震云台/球机看钢丝绳圈筒由于机房的监视范围有限，因此码头装卸门机通常采用高清级防震固定式摄像机，如果有需要，有防震型全向云台或球型云台摄像机、球机等，可供选择（视现场情况）。机房内有多组重要的钢丝绳圈筒，万一钢丝绳跳槽了，而没有被及时发现，轻的钢丝绳很快报废，严重的可能造成断绳或摔货事故，都会造成极大的经济损失，因此，该摄像机是监督安全生产的重要眼睛。三、 造船门机人字架安装一部防震云台摄像机实进观察重要滑轮组造船门机人字架上有多组钢丝绳，非常重要且日常少有工作人员上去，可以在平台上加装一台具有云台转向功能的摄像机，实时监控该区域。四、 远程传输在重视安全提高生产率的要求下，越来越多的码头工作管理者，想将门机工作情况的图像信号传输至监控中心，可以选择预留的光纤或网口进行远程传输，但老设备改造的前提下，没有预留光纤时，由于不同于新建项目，特别是远距离信号传输，如果采用以往铺设线缆的方式，不但费时、费力、费成本，更会影响场地美观，因此，采用无线传输的方式最好的解决的上述诸多问题。无线发射与接收系统相比较光缆而言，成本更低，增容更简便，且日后码头改建时，没有设备浪费现象，既节省人力，又节约设备投入成本。我公司已成功与多家港机生产制造厂合作，并突破将我视频信号与港机自身无线数据信号传输相兼容，在新港机制造过程中，可直接将图像信号以无线形式发送至码头后方管理部门(接入局域网) ，实现以最低投入达到最高科技含量的产品。第四章 整体方案详解一、 安装位置图二、 门机基本/高级配置方框图（见下页）序号设备名称安装位置门机自动稳定摄像装置象鼻梁头部适当位置防震型自动补光固定式摄像机机房内适当位置人脸识别系统摄像机起重机登机口硬盘录像机司机室内合适位置摇杆键盘司机室内合适位置显示器司机室内合适位置构架如下图所示：人脸识别摄像装置防震型自动补光固定式摄像机门机自动稳定摄像装置变压器变压器变压器硬盘录像机（内嵌一个监控硬盘）220v交流电保护器稳压电源转接器变压器多路控制器监视器三、 无线系统示意图 1、 5公里无中继一拖四无线传输示意图2、 门机多路监控设备配置示意图（见下页）含：1远程至后方监控中心设备（按需选配）含：2行走机构监控设备（按需选配），下图中行走机构选用防水防震型双向大角度云台摄像装置，也可选本四部防震型固定式摄像装置。接上页四、 系统详解1、 门机自动稳定监视系统： 在门机吊臂（象鼻梁）最前端的维修平台下方，吊装式安装的自动稳定摄像装置，是我公司专为门机而设计开发的。该摄像装置随门机大臂伸展起伏而自动调整监视角度，无需人工操作，便可使摄取的图像范围自始至终对准门机抓斗区域，操作人员在门机操控室内，通过17/15寸液晶显示屏，可以清楚的看到作业船舱内部及门机取料情况，弥补了操作人员在门机操作时不可避免的视线死角。特别在取特殊货物时、船位升高时和船舱内人车清舱时等种种最危险的时候，最能发挥它的作用，就象门机司机在看不到的地方多了一双电子眼，大大降低了安全隐患，同时提高了生活效率。2、 内置精密微调云台系统： 在室外环境中，由于日间光线强弱变化较大，加之操作对象船体的结构不同，有的情况下，强烈的光线多集中于船舱舱口，舱内相对比较暗；有的码头或场地，夜间照明也同样出现上述情况，即舱口亮、舱内暗。这时，当摄像装置捕捉到舱口高亮度图像时，摄像机内的自动光圈会自动调整而缩小，这一调整反映到显示器上的效果是：舱口高亮部分不再刺眼，但船舱内部变得愈加黑暗，甚至一片漆黑，直接导致门机操作人员看不清船舱内的具体情况。针对码头实际工作中遇到的问题，我们在门机自动稳定监视装置中，开发出了内置精密微调云台系统，在摄像装置自动回零的前提下，可在一定范围内改变摄像机角度及视线范围，主要克服上述问题，以避开强光部分，使摄像装置对准黑暗的船舱内部，使其光圈自动放大，黑暗的船舱内部即显亮起来。 精密微调云台旋转时充分考虑到该设备的安装位置，由于距地面或船舱位置较高，其角度的一点变化针对所监视的区域应以数十倍计算，因此旋速为0.66 /秒，避免角度调整过度再回调的重复操作。 精密微调云台可进行前后方向和左右方向旋转，最大旋角分别为10，前后和左右同时旋转。3、 自动灯光补偿系统： 码头作业的工作特性决定门机不可能只在白天工作，在夜间作业中，对设备监控提出了新的问题，即夜间监视效果如何。在没有补光灯的前提下，如果场地照明非常好，低照度摄像机可以对整个大环境起到一定监视作用，而船舱内依然很暗，如舱内没有灯光照明，则不能为门机司机提供辅助监视作用。 为解决夜间工作时监视设备作用不明显的问题，我们针对问题成因，在自带光源上进行开拓，开发出了自动灯光补偿系统。该系统无需人工控制，补光设备开与关完全取决于周围环境的亮度。当周围亮度够时，补光设备处理关闭状态，一旦周围光线低于设定值时，设备会自动接通电源，开始为摄像机照明，智能设计省去了人工操作的繁琐。4、 微波无线远程视频监控系统(研发中) 门机在码头上需要移动位置，不方便铺设线缆，往往需要微波无线来解决视频传输的问题。传统模拟微波只能实现点对点的单向传输视频(一收一发)，而且其传输的视频信号、控制信号、语音信号需要分开不同的信道来传输，而且在传输距离和抗干扰方面都存在这明显的不足。数据微波不仅可以解决双向传输、多点对多点(收发同一，一收多发，多收多发，网状连接)的问题，而且在稳定性、抗干扰能力和解决有障碍物阻挡方面都有着其独特的优势；我公司微波无线系统采用低功耗设计，系统集成度高，采用最成熟的数字微波无线技术，传输距离远、抗干扰能力强，解决了铺设线缆困难的问题；双绞线和网络交换机，可以与其他网络系统共享，无需建设独立的网络系统；远程接入：宽带连入INTERNET，可以采用ADSL、Cable modem、Ethernet 等，不需固定的IP地址，动态分配的地址已经满足系统要求，同时使用这个宽带进行网上办公；一般配置的PC，即安装有Windowsxp/2003/2000/ME/98的均可监视；使用Pocket PC的移动监视终端可以直接监视，用户可以随时随地监控。一台无线接收系统可以同时接收四路无线发射信号,现有码头如有四部门机,由四部无线发射设备将图像信号传输,但只需一部无线接收机即可满足使用要求。5、 防震型稳定监控系统： 门机属大型起重机械设备，其在工作时产生的震动、摆动相当大，且随着设备的使用年限增长，其震幅摆幅也随之加大。在门机的机身上加装监视器材，对监视器材本身提出了很大技术要求，因为普通的平面监视设备均属精密电子产品，在固定环境中可起到很好的监视效果，但长时间处在颠簸、摇摆、和长时间震动的环境下，势必给其带来巨大影响，不但画面随之震动，更会造成信号丢失，影响监视效果，同时降低了监视器材的使用寿命，无形中增加设备投入成本和人工成本。我公司的特防震型稳定监控系统，有别于普通平面监视器材的最大区别之外在于，高强度的抗震结构设计，大大减弱了外力对内部摄像机的影响，使精密摄像装置保持处于相对稳固的环境；摄像机房密封设计，降低了尘、潮、腐蚀性等不良因素对摄像机的侵害；双层结构抵御恶劣温度变化，有效防止日晒高温对电子部件的损害，使其永远处在最优工作环境；既解决抗震问题又延长了摄像装置的使用寿命。6、 变焦一体摄像装置： 本案中，在门机吊臂（象鼻梁）最前端的维修平台下方吊装的摄像装置，所监视的物景比较远，因为在选型是采用进口一体机，最大电子变焦倍数可达22倍，数码变焦倍数5倍，最大可达200倍，可拉近监视距离，使吊装在距地面对现三、四十米高的摄像装置，一样可以将船舱内的人与物看得一清二楚；还具备低照度功能，根据光照强度自动彩色转黑白；自动聚焦；自动光圈等多种功能。7、 定焦摄像装置 ： 本案中，机房内的摄像装置，由于监视区域比较近，相对固定，因此选型时采用日本精工3.5mm镜头，根据安装的高度调整镜头，使监视效果达到最佳；摄像机可根据光照强度自动在彩色转黑白之间转换；电子光圈；自动白平衡；自动增益；内置型自动红外补光灯，有效补光距离达30米。以上两部摄像装置均选用具备低照度功能的摄像机，最低可达0.003LUX，适应晚间作业的需求，使夜间工作同白天一样方便。8、 控制系统：门机操作人员可在门机司机室通过控制设备对最前端摄像装置进行云台视角的调整、变焦、自动清洁视窗等功能的操作；可控制两路监视画面转换播放；该控制设备还是整体摄像系统的总电源；采用CPU芯片组成微处理器，信号编码串行输出；信号经抗干扰电路处理，保证控制的可靠性。控制器的按键和数显和摇杆组合，使操作更直观、更简便；几个按键实现在对所有摄像装置的全部功能控制；自动视窗清洁系统已写入控制器芯片，根据现场粉尘情况定时自动清洁，也可通过控制器进行手动操作，可在两次自动清洁之间任意次数追加清洁。9、 传输系统： 每台门机自成一套监视体系，采用有线传输方式，图像信号经特制抗干扰射频线传输，视频信号、控制信号、及电源同步传输；电缆适用于长时间室外使用，不会硬化，门机司机通过驾驶室显示系统可以看到抓斗作业及机房里情况。整个码头的所有门机均可采用无线方式，将门机作业情况发送至监控中心，并可实现回控、多路同时监视、异地监视等，且保证每个信号均为高质量图像信号，清晰、流畅。10、 显示系统：采用17/15寸纯正工业级液晶显示屏，图像既清晰，又占用极小空间；采用防震外壳，抗震性能强；由于液晶屏幕不能经常擦拭且极怕受到外力碰撞，因此外壳经防尘外理，钢化玻璃做为屏幕保护，提高设备的防护等级，降低了更新设备的投入。11、 汇集处理/转控系统： 芯片式处理，向终端输入信号时，将多画面组合处理，进行数字转换，不但提高信号的抗干扰能力，同时优化设备组成，实现多源信号组合传输；向末端设备输出信号时，对不同信号源进行分解、分配，信号转换等功能。第五章 主要设备配置及技术指标说明一、 摄像装置A（门机自动稳定摄像装置）1、 功能特性采用自动稳定原理，跟踪特性好；抗震能力强；配精密云台微调机构，能够修正摄像目标位置；红外光源补偿，弥补夜间作业灯光不足，光源随摄像机房而动，与摄像机所捕捉图像保持同步，且活动不受任何限；自动视窗清洁系统；低照度彩转黑进口一体摄像机，变倍自如；体积小、重量轻，可用于需要精准角度监视的有变角度运动的设备上使用。2、 主要技术指标 输入电压 直流12V功 率 20W 跟踪速度 5 /秒 云台指标 左右360调整范围，上下-90- 90调整范围前后方向 旋速0.5 /秒 左右方向 旋速0.5 /秒 摄像指标 摄像机品牌 SONY 型 号 CX480 产 地 日本 PAL标准彩色系统 1/4英寸CCD成像 信噪比 48Db 有效象素 752（H） 582（V） 水平解晰度 480线 最低照度 彩色0.1Lux黑白0.003Lux光 圈 自动光圈对 焦 自动调焦增 益 自动增益控制 变焦倍数 最大22倍 外防护罩 防震抗冲击型 材质 合金铝外壳 特性防腐蚀性强、防日晒高温、防热辐射 防冲击震动不小于5g 防护等级 IP66内像机房 双层防护像机房 材质 不锈钢外套 特性 全密封防尘、防潮视窗清洁 视窗自动清洁 材质 全铝压铸结构 特性 干刷式 工作状态 定时自动清洁 寿命 1万次CPU电路 自主软件控制电路 特性 防干扰信息传输电路、工作可靠、稳定整体工作环境温度 -45 C+50 C 总体安装结构 合金铝铸件，带环绕器系统，可减少电缆对摄像角度的影响。 摄像装置重量 9.8公斤 (含安装支架) 外形尺寸 300 mm * 345 mm二、 摄像装置B（暂定定焦3.5mm摄像装置）1、 功能特性防震结构，抗震能力强；定焦3.5mm镜头，根据安装位置调整监视效果；低照度自动彩转黑摄像机；精工广角镜头；双层像机房，防尘、防潮、防日晒高温；不锈钢整体结构，防腐蚀性强；体积小、重量轻。2、 主要技术指标 输入电压 交流24V功 率 15W 摄像指标 SONY CCD成像芯片 PAL标准彩色系统 1/3英寸CCD成像镜 头 精工3.5mm镜头 信噪比 48Db 有效象素 752（H） 582（V） 水平解晰度 520线（高清） 最低照度 彩色0.05Lux黑白0.001Lux光 圈 自动光圈增 益 自动增益控制 像 机 房 防震抗冲击型双层防护像机房 材质 不锈钢外套 特性 防尘、防潮、防腐蚀性强、防日晒高温、防热辐射 防护等级 IP66视窗清洁 视窗自动清洁 材质 不锈钢结构 特性 干刷式 工作状态 定时自动清洁/手动追加 寿命 1万次CPU电路 自主软件控制电路 特性 防干扰信息传输电路、工作可靠、稳定整体工作环境温度 -25 C+50 C 三、 防震型红外光源 1、 功能特性 夜晚为摄像机补充照明光源。 2、 主要技术指标电 压 220V光照角度 40防护等级 IP66有效照射距离 30/70/150米照射范围 自动跟踪摄像机镜头适应环境 可适用于全黑环境特 性 防震、户外防雨型四、 微波无线传输系统(研发中)1、 功能特性 解决铺射线缆困难问题，具有灵活组合方式，可以解决有障碍阻挡的实际问题；采用低功耗设计，系统集成度高，采用最成熟的数字微波无线技术，传输距离远、抗干扰能力强，解决了铺设线缆困难的问题；双绞线和网络交换机，可以与其他网络系统共享，无需建设独立的网络系统；远程接入。2、 主要技术指标系统 CPU 64位处理器 + 32位DSP操作系统 脱离PC环境，独立运行实时操作系统压缩方式 MPEG4压缩格式，兼容WMV编码格式，内嵌流媒体服务器，与Media Service无缝连接。无线标准 2.4GHz直接序列扩展频谱传输整率 1Mbps自动速率选择支持网络模式 Client(Ad-Hoc，Infrastructure)模式，AP（接入点）模式，Bridge(网桥) + AP模式兼 容 性 兼容所有Wi-Fi认证产品，北美/欧洲/日本RF输出功率 20dBm,约100mW灵 敏 度 (PER0.08,11Mbps:-81dBm),(*)200Mw,(*)300Mw无线调制方式 CCK，DQPSK，DBPSK无线管理/安全性 搜AP，链路/场强测定，64/128bits WEP加密，智能生成树协议（STP）服务器设置 LAN设置，WAN设置，动态域名服务，UPnP配置，视频配置，流媒体配置。安全机制/账号设置 访问论证机制，控制两种不同级别的访问权限，同时支持10个用户访问。五、