潍坊昊通通信科技有限公司
硬盘录像每路达25帧/秒
硬盘录像机的卓越之处，在于把每路每秒摄取的画面逐帧分解达至25帧，精确显现每帧画面的细微之处，逼真程度超过电影镜头的效果。同时系统只记录画面变化部位，大大减少了录像储存量，录像速度与时间增加数十倍。（注：某些国外产品30帧/秒是因为国外的交流电频率每秒60赫兹，其视频系统采用ntsc制式；而我国为50赫兹/秒，视频系统采用pal制式，因此25帧/秒是符合我国国情的高清晰传播速率。）
● 图像抓拍：回放时，可以将单帧图像保存为bmp文件。
● 快慢回放：可以快进/快退或单帧前后播放。
● 图像备份：为防止数据丢失，可对重要图像进行备份。
● 检索方式：按录像时间、地点进行自由检索。
● 工作日志：详细记录系统工作状态，提高系统管理。
● 图像备份：为防止数据丢失，可对重要图像进行备份。
● 磁盘管理：所有磁盘存满时会自动覆盖并继续录像，始终保存规定时间段内的录像资料，存储要求不低于30天。
■媒体文件的回放、检索功能
■网络传输、管理功能
●可连接的网络：lan（局域网）、pstn（公用电话网）、isdn（“一线通”）。
●多个监控服务器相连，以实现更大范围的监控。
●在监控终端机安装客户端子系统，实现远程监视、回放、控制功能。
功能
数字化视频功能：用户可根据实际需要，可以在每路摄像机的画面上设定图像。
● 视频丢失。
● 联动录像/遥控开关/声音警告。
● 输入输出。
网络传输
● 传输方式：支持电话/pstn/ddn/lan/wan等网络传输。
● 支持网络客户端。
● 远程监控: 可远程监看本地端图像。
● 远程查询: 可远程查询历史记录，多画面分割监视图像。
● 支持多路客户端同时访问一个主机端。
3、工业电视系统的功能和特点
（1）、监控系统采用b/s（浏览器/服务器）方式，可以进行大规模的管理；
（2）、监控系统采用windowsservice方式，整体控制各服务模块的运行，性能稳定；
（3）、服务器计算机具有定时重启功能；
（4）、矿井监控系统具有实时处理、存储与回放功能，单画面/多画面任意切换，并可任意画面组合；
（5）、系统采用积木式结构，具有架构合理、性能稳定性、运行可靠性、低维护量和扩展简单方便的优点；
（6）、系统具有传统的模拟系统（矩阵主机）和现在流行的数字系统（数字硬盘录像系统），还有模拟和数字系统相结合的方式，以适应煤矿行业的要求；
（7）、系统信号具有多种传输方式：同轴电缆传输、无线影像传输、双绞线传输、光纤传输等，可以根据客户的要求和现场情况来确定传输方式；
（8）、系统具有接入有线电视系统的功能，能在有线电视系统内播放监视图像；
（9）、专业软件设计，操作简单，人性化全图形操作界面，开机自行进入/退出自动关机；
（10）、系统采用国际的mpeg-4视频硬压缩算法，较好的节省硬盘空间；
（11）、系统具有自动识别固定硬盘、活动硬盘，根据用户需求可灵活配置硬盘陈列柜，光盘塔等，以便于实现大容量、长时间的录像存储；
（12）、系统支持多路音视频同步录像，录音，回放、刻录、网络传输可同步进行；
（13）、联动，可外接32*20控制单元，以应对各类复杂的管理的需求；
（14）、系统具有智能录像功能：可实现按工作表录像、动态录像、侦测，“动则录，不动则不录”，节省硬盘空间；
（15）、系统具有设定并控制高速快球的全方位无级变速运行、预置位、巡逻等所有功能；
（16）、系统具有1/8～8倍变速回放功能，“a-b”区段重复回放功能，多文件连续播放功能；
（17）、接入系统的各摄像机可设定多个探测区域（灵敏度可分别调整）进行探测录像；
（18）、系统软件具有先进、独特的“图像预录”功能，可以设置提前预录像功能，录下事件发生前段时间的现场状况；
（19）、系统软件具有录制文件防删除标记功能，监视及回放时即时照片捕捉/保存功能；
（20）、系统具有通过声音、警视标志闪烁提示视频图像丢失的功能；
（21）、系统软件具有操作日志管理功能，所有操作均被系统记录在案；
（22）、系统具有强大的网络接口功能，网络用户可根据权限在局域网上控制实时图像的录、放和云台镜头控制，可直接输入主机端ip地址，打开网页，输入用户名/即可通过ie浏览实现远程即时监控与远端控制；
（23）、独到的wavelet再压缩算法，优异的窄带（pstn、isdn）高清晰度图像（352*288pix，2-3桢/秒）传输功能；
（24）、系统具有三个级别、多个操作人员/操作权限设定、管理功能；
（25）、系统具有多重防雷措施：包括交流电源线防雷、视频信号线防雷、控制信号线的防雷等。
（26）、系统查询功能：查询系统内所有设备运行情况、查询当前在线用户、查询当前定时录像条数、查询当日执行定时录像条数、查询当日情况、查询当日录像情况
（27）、系统录像远程下载功能：按照ip地址、视频通道、录像类型、时间等条件检索远程录像；预览远程录像、将远程录像作为下载任务进行下载、执行；停止或删除下载任务；显示下载任务当前状态；设置下载文件存储路径、下载失败后可多次重连；保存下载任务列表、自动检测磁盘剩余空间。
监控系统技术文件
为贵公司设计的井下视频监控系统综合了光纤通信、现代电子技术、现代控制技术、计算机图像处理技术。视频监视系统应用于需要实时监视生产和安全状况的重要场合，使被监视场所的情况一目了然。系统不仅可以对监视区域进行全天24小时不间断实时监控，同时实现电视监视系统的实时处理、存储与回放；还可以可把监视场所的图像按时间或日期记录下来，当有警情发生时系统会及时、准确地；也可在事后对区域进行回放分析，为日后对事件的处理提供方便条件和重要依据。是化工企业实现安全生产过程自动化、决策信息化、经营管理现代化的得力助手。在控制室可对全工业园安全生产过程及设备实现自动化监测和控制，安全生产监控信息可以通过内部局域网传送给各级，同时出差在外也能随时通过因特网查看并控制自己企业内部的摄像机，随时了解自己企业的生产工作情况，使能随时了解生产、安全等信息，实现全区的统一调度、统一管理。
本章将对为贵公司设计的数字视频监控系统的需求、建设原则和目标、系统设计、设备选型、系统特点进行详细论述。
1.1、设计原则、目标以及标准
本项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
数字视频监控系统的建设将直接影响生产安全保障。本着“用户，服务至上，提高用户的管理水平”的宗旨，按照以下的设计原则精心设计数字视频监控系统：
●适用性：数字视频监控系统是保证各个煤矿安全生产、数据及画面显示、生产调度的核心部分，是整个矿区生产、安全的命脉所在，系统紧密结合化工生产的实际需求，保证其特殊行业的适用性。
● 实用性：系统支持用户的网络监控需求，可多用户多画面实时监控、远程控制、分布式录像、等功能，完全满足用户的监控要求；系统性能价格比高，低维护、易使用、运行费用低。能够限度满足煤矿行业管理机构履行职责的实际需要；
● 系统性：超越部门应用的局限性，以系统工程的视角，要考虑到贵公司的运营能力和发展需要，坚持“一次设计、合理投资、预留发展、分步到位”的方针，尽量采用能使系统不间断的发展和扩充技术。
● 可靠性：系统采用高质量工业级的计算机设备、网络通信设备、数据采集终端，使系统安全可靠性高，光纤传输信号有很强的抗干扰能力， 性能稳定可靠，保证系统整体的稳定，尤其适合在无人、少人维护的环境中运行。
● 先进性：系统要采用国内先进的基于b/s（浏览器/服务器）结构的嵌入式网络视频服务器为核心的视频监控系统，系统采用了先进的wevelet，mpeg4，mjpeg，h.264压缩技术，采用的传输技术，为客户提供了高质量的数字监控图像及音频传输效果，以及录像数据业务。接入系统的设备均采用国际国内主流产品，具有性能稳定可靠、经济实用。
● 扩展性：系统采用模块化结构，具有足够的灵活性以适应不同规模的系统和不同数量的监控对象的需求；能适应不断增加的扩展需求，当系统需要扩容时，只需增加终端设备，不需要软件的更新。
● 安全性：系统具有断电时文件自动存盘保护功能，不会因突然断电丢失录制信息。
● 易于维护性：系统充分考虑到用户对系统进行日常维护的工作难度，尽量减少维护工作量，甚至零维护。当系统某一点出现问题时将不会影响整个系统的运行。
● 稳定性：稳定性是监控系统的首要特性。整个系统要能够保证24小时连续运行，在系统发生异常状况时能够保证业务不间断。整个系统应选择可靠性高的设备，设计时要保证设备和线路的冗余。
系统设计依据
1、煤矿相关设计图纸；
2、《煤矿安全规程》
3、《煤矿设计规范》
4、《性环境用电气设备本质安全型电路和电气设备要求》gb 3836.4-2010
5、《性环境用电气设备通用要求》gb 3836.1-2010
6、《矿用一般型电气设备》gb 12173-90
7、《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》mt 209-90
8、《煤炭工业矿井设计》gb50215-94
9、《工业电视系统工程设计规范》gbj115-87
10、《工业企业通讯设计规范》gbj42-8
11、《电气装置安装工程施工及验收规范》gbj23-82
12、《系统接地的形式及安全技术要求》14050-93
13、《通讯工程电源系统防雷电技术规定》yd5078-98
14、《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》ieee电气及电子工程学会
15、《场所风险等级和安全防护级别的规定》ga28-92，1992-01-01
16、《安全防范工程的设计、安装与开通程序》onc/tb201
17、其他国际、、地区、行业相关现行标准。
2.1.4 系统设计思想
依照煤矿企业对数字工业监控系统的基本要求，本着以架构合理、安全可靠、产品主流、维护量低为出发点，向煤矿企业提供一套先进的解决方案。并遵循以下几个方面：
●架构合理：采用先进的技术合理架构系统，使整个系统安全平稳的运行，并具备未来良好的扩展条件。
●先进性：整个系统保持一定的先进性，采用的设备和技术能适应将来的科技发展；
●稳定性：稳定运行的传输系统，才能确保工业电视系统平稳运行，是工业视频监控系统高可靠性的保证和基础，同时也可有效地减少使用人员和系统维护人员的工作量。
● 实用性：系统性能价格比高，易维护、易使用、运行费用低；
● 安全性：系统必须是安全的系统，确保整个煤矿企业的监控系统可靠运行。
● 可扩展性：系统采用结构化设计，能够适应不断增加的扩展需求，保证当用户有更多的要求时，引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能。
● 兼容性：整个系统能运行在不同的操作平台和语言环境，并能与不同厂商的产品兼容；
● 灵活性：系统构成方式简单，功能配置灵活，充分利用现有的计算机资源，能满足不同业务部门的需要；
● 实时性：系统图像、数据实时传输；
● 可靠性：系统安全可靠性高，有足够的抗干扰能力。
系统介绍及优势
该系统基于wi-fi/3g技术，采用国际的技术解决了煤矿井下通信和视频监控等难题，提高了井下流动人员通信及视频监控的及时性和可靠性，实现了井下人员视频监测，强化了人员管理，满足了重点岗位和地点视频远程监控要求,为实现无人职守创造了条件。
系统选用无线局域网，具有快捷方便的无线接人、灵活多变的拓扑结构、易于维护管理、建设成本低廉等优点，是构建无线视频监控系统有效的无线通信平台。
5、wi-fi/3g技术
该系统使用wi-fi/3g无线以太网技术作为井下通信技术实现方案，wi-fi/3g技术是成熟的、标准化的、目前正得到广泛应用的新一代通信技术，支持多种wi-fi/3g数据终端接入，具有高带宽、强抗干扰、小型灵活等技术优势，能有效解决目前井下无线通信功能单一、抗干扰性差、容量小、技术水平落后等问题；wi-fi/3g技术在国内已经得到广泛的应用。
6、网络通信平台
网络通信平台由交换机、无线基站、通信线路等设备组成。通信线路可以采用多种方式：网线、光纤、有线电缆、专线、无线局域网、卫星、微波等。
一般的传输方式如线缆传输，其优点是不会产生电磁干扰，相对于其他传输方式，也不会产生电火花，避免了可能引发的瓦斯。但也有缺点，包括有的矿井长达几公里，传统的布线方式无法满足，布线困难，如果按着传统布线方式，有几路监测点，就要拉几条视频线，在井上尚且困难，在井下就会更加困难。
采用光纤传输，可以使布线方便，传输的路数多，不会造成传输信号堵塞。其缺点是煤矿井下环境特殊，不允许在井下进行融接，所以必须在井上融接好后再到井下，这无疑增加了施工的难度;井下会有各种突发事故发生，如果光纤断裂，就需要将所有监测点光纤拉到井上重新进行融接，这无疑又会增加额外的人力、物力、财力，同时也会造成监控的盲区，由于光端机成本很高，这无疑会增加工程的成本，后期增加监控点不容易。
近年来，煤矿视频监控出现了一种新的传输模式：无线监控。它的布线简单，成本低：信号通过微波传输，降低了系统成本和施工难度；信号抗干扰性强，不易失真，传输无延时；系统设备可以将高清晰的摄像头信号高保真地传送，其传输速度快，没有延时；采用频率2.4g和5.8g技术，可以在较远的范围内传输，而且可以添加放大器或者无线数字微波中继传输机以延长传输距离，监控距离可达数十公里；后期维护简单方便：系统结构简单，如果有新增节点加入不用重新布线，只需插入到主干电缆上即可，出现故障查找容易，维护方便，简单可靠。
煤矿企业多数都建有一套闭路电视监控系统，采用的是模拟视频信号，具有很大的局限性：首先，有线模拟视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离大于800米时，信号容易产生衰耗、 畸变、群延时，并且易受干扰，使图像质量下降，当用于井下复杂的工作现场时，效果不好;其次，有线模拟视频监控无法联网，只能以点对点的方式监视现场，并且使得布线工程量极大，不便于系统的维护和升级;后，有线模拟视频信号数据的存储会耗费大量的存储介质(如录像带)，查询取证时十分繁琐。
网络视频监控系统产品的数字化视频监控为例，它的优点正好克服了模拟闭路电视监控的局限性。首先，数字化视频可以在计算机网络(局域网或广域网)上传输图像数据，基本上不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性；其次，数字视频可利用计算机网络联网，网络带宽可复用，无需重复布线；另外，数字化存储成为，经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘中，查询十分简便快捷。
监视系统由监控终端和显示系统组成。监控终端可采用普通的pc机，安装客户端软件或使用标准浏览器访问监控管理服务器。用户登录智能安全联网管理系统，根据管理的权限使用系统功能。对于中心监控室，通常会配置高性能的pc机作为监控工作站，并建立电视墙系统。
系统构成及工作原理
监控系统由前端摄像部分、信号传输部分、视频控制、显示和存储三个部分组成。
隔爆摄像机实时采集监控点的场景信息，地面信号经同轴电缆或五类双绞线把图像信息传送至视频分配器；井下视频信号在隔爆兼本安光纤摄像仪内部完成视频信号-光信号的转换，光信号通过光缆接入到地面的视频光端机机柜，信号在光端机机柜中由接收光端机完成光信号-视频信号的转换后，接入视频分配器。
由视频分配器将视频信号分成两路，一路接入监视器实时显示监控点的图像；另一路接入视频服务器，经过相应的处理后，在屏幕上将图像显示出来，在显示图像的同时，把视频信号按照特定压缩标准进行压缩处理，转化为体积很小的多媒体数据流写入硬盘，形成多媒体文件，完成图像存储。将视频服务器接入局域网，相关授权用户即可通过网络进行远程查看监视信息。
按照要求：摄像头安装在下属各个监控点，然后视频信号传到矿内各分控室，进行显示、控制；然后通过网络的形式传到的总控制室，显示上服务器上，通过计算机信号和视频信号切换器，投入到电视墙上进行显示、切换、控制。
4.1摄像部分
摄像部分是视频监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”。它布置在被监视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。它一般包括摄像机、镜头、防护罩、支架和云台等。它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成号。
4.2信号传输部分
传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分单指的是传输图像信号。在一些监控系统中除对图像的传输外，由于需要有控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传输，所以我们这里所讲的传输部分，通常是指所有要传输的信号形成的传输系统的总和。
在传输方式上，视频信号的传输可用同轴电缆、光纤、双绞线和无线影像传输装置。本系统中采用了同轴电缆和本安光纤传输相结合的传输方式。光纤传输具有传输距离远、抗干扰能力强、防雷、防过压的优点，同时能可靠的实现井上、井下的电气隔离，不存在将地面高压与雷电感应引到矿井下的危险，非常安全。
4.3显示与记录、控制部分
显示、记录和控制主要有设备安装在调度室内的：1套视频服务器系统。
显示部分一般是由几台或多台监视器组成，也可以组成电视墙。同时能利用大屏幕显示系统进行监视，将某一路的图像进行放大处理。它的功能是将传送过来的图像一一显示出来，以便于工作人员能及时查看到井底工作人员的违规操作。
视频服务器系统是监视系统中的为重要的部分，它负责对监视图像的记录保存、重放、对前端的云台及摄像仪进行全方位控制和系统的一些设置的。它要求可以记录的时间非常长，目前大部分监视系统专用的数字视频服务器都可以录24h～960h的录像。此外，如果需要大容量、长时间的录像存储，可以通过外接硬盘阵列来实现。
4.4、系统防雷设计建议
工业视频监控系统防雷设计包括电源防雷、视频信号防雷和接地三个部分内容。
4.4.1、电源防雷
电子设备因雷击造成的损坏，很大比例是由于感应雷串到电源造成的设备损坏。根据gb50174-93《电子计算机机房设计规范》和gb50057-94《建筑物防雷设计规范》要求中心计算机机房等大量重要电子设备集中场所应设计两级以上的电源防雷保护。对于煤矿闭路监控系统供电防雷保护，建议设计建立二级电源防雷防护：级防护在机房总配电柜进线端，设计采用一套国际知名品牌加强型电源避雷器，第二级防护在机房供电的ups进线端，设计采用一套标准型电源避雷器。
4.4.2、视频信号防雷
系统设计在前端摄像机上安装视频同轴电缆避雷器。当视频信号有过电压现
存储系统设计
本节根据对存储需求的分析，讨论了存储系统的设计方案。
6.1存储需求分析
数字监控系统对存储系统有如下具体要求：
1、据存储。数字监控系统按全天24小时存储，图象数据保存7天，按照22路图像全部录像，图像质量设置为中等质量（每小时每路存储量为0.11gb），则总的存储量需求为：8×22×7×0.11＝135.52gb。
2、高度的可靠性。由于监控系统要24小时连续运行，这就要求存储系统能够长期稳定运行，应具有预防突发灾难的能力。
3、快速检索能力。要求存储系统提供简单有效的检索方式。
4、良好的扩展性。为有效保护用户投资，系统应具有良好的弹性，易于扩展。
6.2设计目标及原则
存储系统建成之后，将实现对监控点视频的存储，并提供方便的检索和回放功能以及定制存储策略的功能。
由于存储系统承担着视频信号的存储任务，而所有资料的保存对办公区域发生异常状况后的回溯和求证是非常重要的，因此存储系统在设计时应遵循以下原则：
高度可靠性原则
考虑到数据的重要性和特殊性，存储系统要能够保证24小时连续运行，在系统发生异常状况时能够保证存储不间断。存储系统应选择可靠性高的设备，设计时要保证设备和线路的冗余。
高度可扩展性原则
存储系统的规划和建设应在满足现有应用需求的前提下，留出充分的扩展余地，将来可以方便地通过升级和扩充方式实现存储容量的扩展。
兼顾成熟性和先进性原则
在保证系统可靠运行的基础上，选用先进的设备，使系统有较高的技术水平，以适应今后的发展。同时，选择当前得到成功应用的成熟技术和设备。
保护用户投资原则
所采用的存储技术是技术发展的主流，并且易于实现系统升级和技术改造。同时，为用户提供多种有效的存储策略，保护用户的投资。
6.3系统设计
6.3.1存储实现
分散方式可以分为两种类型：
a）内置多块硬盘存储；
b）外置磁盘阵列存储。
6.3.2内置多块硬盘存储
目前硬盘录像机基本上采用的是ide接口的硬盘，单台硬盘录像机的ide接口数量一般有两个，可以接16块ide硬盘，ide硬盘的容量可以为160gb，因此可以达到我们预先计算的存储容量。
所以，我们建议煤矿数字监控系统采用硬盘录像机。硬盘录像机配备6个160gb的数据硬盘。
数字工业电视监控系统
2.1.1概述
能源是国民经济的基础，我国一次性能源70%以上来自于煤炭，95%以上的煤炭产量来自于井下开采矿井，井下开采矿井平均深度500米左右，由于煤矿井下采掘工作面地质条件复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响煤矿生产和人身安全。
而煤矿井上和井下光纤数字工业监控系统的建设，是为安全生产、调度指挥和科学决策提供了直观及可靠的手段。
数字工业监控系统的信号传输有两种方式：普通网线传输和光纤传输。由于井下条件限制，图像数据信息在利用普通网线传输时，在传输距离上、抗电磁干扰及可靠性方面都存在许多不足。特别是在远距离传输视频信号时，由于频带宽，电磁干扰严重，使用普通的电缆不可能无畸变地远距离传输，影响视频信号质量，造成图像模糊不清。不符合数字工业监控系统的要求而不予采纳。
因此，煤矿井下数字工业监控系统是以矿用阻燃光缆为传输平台进行信息传输的，它具有信息容量大、无电磁干扰、频带宽、本质安全、重量轻、耐水火、抗拉强度高、无中继远距离传输等优点，特别适合于环境恶劣的煤矿井下条件。实践证明，用光缆传输图像，不管是从图像质量、抗干扰能力、传输距离和性能价格比方面都比用电缆传输具有明显的优越性。
2.1.2 系统设计原则
数字工业监控系统设计过程中始终遵循可靠性、先进性、稳定性、实用性的原则，满足现代化矿井生产调度、语音广播等需要，终为安全生产、调度指挥、科学管理提供可靠的工具。具体为以下几个方面：
1）充分考虑煤矿企业的各种具体要求和实际情况；
2）采用当今世界先进的数字光纤传输、全数字化计算机压缩监控系统，能够减少安全漏洞及消除因工作人员的失误而引起的纠纷，为突发事件提供证据；
3）系统具有高度的可靠性和工作的连续性，限度地减少各方面的维护工作量；
4）数字工业监控系统系统具有可扩展性及兼容性强，使用方便；该系统能有效地与瓦斯监控系统、人员定位系统、电网监控系统等在同一平台有机运行；
5）充分考虑日常可能发生的各种突发事件，灵活性强；