目前，視頻監(jiān)控技術(shù)已廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)的各個重要環(huán)節(jié)。當(dāng)中，大部分煤礦使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本上都是模擬（CCTV）和早期的數(shù)字（DVR）系統(tǒng)，它們的性能和穩(wěn)定性都不高，特別是模擬監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離受限制、易受干擾、無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)、圖像存儲需要大量像帶、難于檢索查詢。早期的基于PC+圖像采集卡的（DVR）系統(tǒng)，由于可靠性和網(wǎng)絡(luò)性能都比較差，所以較難實現(xiàn)多監(jiān)控中心和多級管理，也不能滿足煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督與管理的要求。\r\n現(xiàn)在，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于其具有分布式接入、便于共享訪問和控制、視頻信號占用帶寬資源少、圖像質(zhì)量好、易于存儲和管理等諸多優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。因此，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中采用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)是發(fā)展的大趨勢。\r\n下面就某煤礦網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案為實例進(jìn)行闡述，以供讀者參考。
系統(tǒng)總體目標(biāo)
煤礦安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)：以成熟的高新技術(shù)為支撐，依托計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個多功能、全方位、先進(jìn)可靠、開放性的煤礦安全遠(yuǎn)程視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。
系統(tǒng)建設(shè)要求
1、一個主監(jiān)控中心：暫定主控機(jī)房為整個系統(tǒng)的中心，管理所有礦區(qū)監(jiān)控點圖像。設(shè)置系統(tǒng)主服務(wù)器。根據(jù)具體情況，在主控或者分控中心要具有圖像存儲和電視墻功能。\r\n2、分監(jiān)控中心：設(shè)置在礦區(qū)的監(jiān)控值班室，可以設(shè)置3×3 DLP大屏幕顯示器，或者由常規(guī)監(jiān)視器組成電視墻。并需設(shè)置網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器，可根據(jù)具體情況選擇是否設(shè)置存儲圖像功能。\r\n3、多級分控：在縣級相關(guān)部門、市級管理部門設(shè)置分控中心，通過網(wǎng)絡(luò)登錄系統(tǒng)，即可看到實時監(jiān)控圖像，并根據(jù)權(quán)限對系統(tǒng)進(jìn)行各種操作。\r\n4、該煤礦前端共有9個監(jiān)控點：井上4個，分別為主井口、副井口、監(jiān)控值班室、主扇機(jī)房；井下5個，分別為采煤工作面一個、掘進(jìn)工作面2個、中央變電所1個、主運輸大巷1個。設(shè)備包括有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和監(jiān)控攝像機(jī)等。
系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)總體設(shè)計要充分考慮能滿足用戶的使用要求，注重實效，做到穩(wěn)定、可靠，操作簡單，維護(hù)方便。為此，根據(jù)礦區(qū)的現(xiàn)實情況，設(shè)計了本網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案，系統(tǒng)由主監(jiān)控中心、煤井監(jiān)控室和煤礦監(jiān)控點三大部分組成。
主監(jiān)控中心設(shè)計
可選解決方案一
主監(jiān)控中心設(shè)置在市縣的管理部門，是整個系統(tǒng)的管理中樞，主要實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的客戶端和前端視頻的管理。\r\n主監(jiān)控中心配置iDVR Directory目錄服務(wù)器，用來邏輯管理用戶的登陸等。要求在煤礦各分監(jiān)控中心配置iDVR Archiver視頻存儲轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，以用來管理記錄指向到該服務(wù)器的視頻服務(wù)器的視頻流。這樣，主監(jiān)控中心、分監(jiān)控中心、前端攝像子系統(tǒng)三部分建成了一個完全基于網(wǎng)絡(luò)的功能非常強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)。\r\n設(shè)置在煤礦的分控中心（煤礦監(jiān)控值班室）的Archiver視頻存儲轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器提供圖像的存儲、回放、服務(wù)。每個視頻流若假設(shè)以CIF格式進(jìn)行圖像存儲，需要網(wǎng)絡(luò)帶寬512K左右，因為網(wǎng)絡(luò)條件的限制，Archiver服務(wù)器需要安裝在礦井的分監(jiān)控中心，這樣錄像數(shù)據(jù)不占用礦區(qū)到市縣的網(wǎng)絡(luò)帶寬，錄像數(shù)據(jù)被存儲在本地分監(jiān)控中心的Archiver服務(wù)器上，為了保障Archiver服務(wù)器上數(shù)據(jù)的安全性，可以考慮對服務(wù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。市縣的管理部門可以通過網(wǎng)絡(luò)察看各礦區(qū)的實時圖像，也可調(diào)閱回放礦區(qū)分監(jiān)控中心Archiver服務(wù)器上存儲的圖像。
可選解決方案二
主監(jiān)控中心設(shè)置在市縣的管理部門。它是由系統(tǒng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器和大屏幕顯示系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)服務(wù)器是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理中樞，主要實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的客戶端和前端視頻流的管理。\r\n主監(jiān)控中心配置的iDVR Directory目錄服務(wù)器，用來邏輯管理用戶的登陸等。而iDVR Archiver存儲轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，用來管理記錄指向到該服務(wù)器的視頻服務(wù)器的視頻流。這樣與前端子系統(tǒng)就建成了一個完全基于網(wǎng)絡(luò)的功能非常強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)。\r\n目錄服務(wù)器和Archiver服務(wù)器都設(shè)置在主監(jiān)控中心。這樣能夠最有效地保證錄像數(shù)據(jù)的完整和準(zhǔn)確，但是同時也就要求具備較高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，根據(jù)實際傳輸數(shù)據(jù)的情況，暫定以CIF的圖像效果進(jìn)行錄像存儲，如果每路視頻按照512K的網(wǎng)絡(luò)帶寬計算，則網(wǎng)絡(luò)實際帶寬不能低于4.5M，這樣便與實際提供的網(wǎng)絡(luò)情況有差距，本方案設(shè)置僅供參考。\r\nArchiver服務(wù)器提供圖像存儲、回放、服務(wù)。每一個Archiver服務(wù)器可支持40個攝像機(jī)圖像存儲、瀏覽。這40個攝像機(jī)可以是系統(tǒng)內(nèi)的任意40個位置的攝像機(jī)，不必按照順序或區(qū)域設(shè)置。\r\n如果系統(tǒng)擴(kuò)容，或需要對所有的監(jiān)控點同時錄像，則就需要在主控中心設(shè)置高效率的系統(tǒng)服務(wù)器組，這樣可以支持多個Archiver服務(wù)器，多個Archiver服務(wù)器與目錄服務(wù)器可以有機(jī)地形成一個整體，使對整個系統(tǒng)的管理非常合理、高效、安全。
電視墻功能選項
若監(jiān)控中心顯示部分要求還原模擬信號建電視墻，則系統(tǒng)可選用網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器，可以將數(shù)字視頻還原為模擬視頻信號，按需要可配置多個網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器以組成電視墻。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器的數(shù)量沒有限制。
虛擬矩陣功能選項
DVR3.0版本軟件支持“虛擬矩陣”功能，系統(tǒng)原理見圖3。\r\niDVR3.0軟件通過控制視頻流的發(fā)送方向，配套使用AV1500e-R解碼器將數(shù)字視頻信號還原為模擬信號。由圖3可以看見，一個攝像機(jī)經(jīng)編碼器生成視頻流可以同時傳送到3個模擬監(jiān)視器。該軟件通過控制視頻流的方向，可以完成模擬矩陣的矩陣切換功能（Matrix），如順序切換、程序切換、群組切換、點切換等等。這種切換較模擬矩陣系統(tǒng)更加方便、更加快捷。
iDVR系統(tǒng)件
iDVR（Ver3.0）版本軟件具有管理幾千個視頻流的能力，支持多服務(wù)器結(jié)構(gòu)，客戶端的數(shù)量理論上沒有限制。軟件升級、維護(hù)、參數(shù)設(shè)置全部都可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程進(jìn)行。聯(lián)網(wǎng)的授權(quán)用戶都可通過登陸iDVR目錄服務(wù)器查看系統(tǒng)內(nèi)任意一路監(jiān)控圖像及存儲的圖像文件。
分監(jiān)控中心設(shè)計
分監(jiān)控中心設(shè)在各煤井的監(jiān)控室，如果采用主控中心方案一的設(shè)計方案，分控中心需設(shè)置Archiver服務(wù)器服務(wù)器一臺，并可根據(jù)實際情況考慮是否需要安裝電視墻。如果考慮安裝電視墻，則分監(jiān)控中心由網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器、模擬監(jiān)視器及分控中心的電腦終端等設(shè)備組成。但分監(jiān)控中心要根據(jù)實際管轄的監(jiān)控點數(shù)量，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器和模擬監(jiān)視器的數(shù)量。\r\n如果采用主控中心方案二的設(shè)計方案，則分控中心只需要配置電腦終端，通過客戶端軟件，并在規(guī)定的權(quán)限內(nèi)察看監(jiān)控圖像。
多級分控點設(shè)計
網(wǎng)絡(luò)上的任意一點，比如礦區(qū)領(lǐng)導(dǎo)的辦公室等，只要登錄系統(tǒng)的主服務(wù)器都可以成為一個分控點，這樣每一個分控點都可以根據(jù)自己的權(quán)限監(jiān)看并且控制前端監(jiān)控點，包括查詢、回放錄像文件。
煤礦監(jiān)控點設(shè)計
煤礦監(jiān)控點分布在所轄的各煤井，主要由前端監(jiān)控攝像機(jī)、云臺、云鏡解碼器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等設(shè)備組成。\r\n前端攝像機(jī)視頻信號經(jīng)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器模數(shù)轉(zhuǎn)換和壓縮之后上傳網(wǎng)絡(luò)。對煤礦井上監(jiān)控點的攝像機(jī)可以直接就近接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，之后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上傳網(wǎng)絡(luò)。對井下監(jiān)控點的攝像機(jī)，由于距離網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器較遠(yuǎn)，則要借助光纖和視頻光端機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，之后也經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上傳網(wǎng)絡(luò)。\r\n網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器是一個嵌入式設(shè)計的、采用MPEG4編解碼格式的網(wǎng)絡(luò)視頻接入設(shè)備。其具有1個10/100M以太網(wǎng)接口（RJ45）、1個視頻輸入接口（BNC）、1個控制輸出接口（RS485/RS232）、1路透明數(shù)據(jù)傳輸通道（RS232）、3路報警輸入接口以及1個中繼輸出。其以太網(wǎng)口可直接連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（或網(wǎng)絡(luò)集線器）上；任一個網(wǎng)上監(jiān)控人員可透過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對攝像機(jī)鏡頭、云臺和燈光、雨刷等的遠(yuǎn)程控制。其還可以接入各類報警探測設(shè)備。
客戶端的瀏覽
網(wǎng)絡(luò)內(nèi)合法用戶可以按照它的級別使用IE瀏覽器，通過登陸Server觀看攝像機(jī)圖像。其軟件界面相當(dāng)豐富，可以提供16畫面分割、9畫面分割、4畫面分割、全屏放大顯示。每一個畫面均提供25幀/秒實時顯示。軟件支持 “分組”，每一“分組”的內(nèi)容以及“分組”之間的切換順序和時間間隔，用戶可以任意設(shè)置。\r\n由于網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)的傳輸方式是組播，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器在沒有客戶瀏覽時并不向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送視頻流，僅僅發(fā)送數(shù)量非常小的監(jiān)聽IP包，因此網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的碼流壓力并不是很大。同時，系統(tǒng)使用了若干個分布式Server，以及對應(yīng)的具有組播管理功能的交換機(jī)對組播進(jìn)行管理，這樣有效地降低了各個區(qū)域之間的網(wǎng)絡(luò)壓力。
結(jié)語
近年來，國內(nèi)煤炭企業(yè)特大安全事故頻頻發(fā)生，國家對于煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)的重視也抬到一個歷史性的高度，同時也促使煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)信息化進(jìn)程將不斷加快。我們有理由相信，煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)的監(jiān)控管理將在未來的日子實現(xiàn)跨越性的飛躍和完善。\r\n\r\n（本文作者現(xiàn)任職于北京先進(jìn)視訊科技有限公司）
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