高清网络工业电视在万安水电厂技改中的应用

吴元

（国电万安水力发电厂，江西 万安 343800）

高清网络工业电视在万安水电厂技改中的应用

吴元

（国电万安水力发电厂，江西 万安 343800）

我厂工业电视系统由原来采用480TVLINES、模拟信号、同轴线缆传输升级改造为250万像素/300万像素、数字信号、TCP/IP网络传输，因安装场所分散、施工人员数量少、施工难度大等客观原因，必然有一个逐步替代的过程。本文从多个层面介绍了针对工业电视现状进行全数字高清网络化技术升级改进的过程。

工业电视系统；数字网络；高清；技术升级

0 引言

1 原工业电视系统现状分析

万安水电厂为河床式厂房，以发电为主，兼有防洪、航运、灌溉、养殖等综合效益，现装有5台轴流转桨式水轮发电机组，总装机容量为533 MW（4× 105+1×113），是江西省最大的水电厂。该厂原工业电视系统投运已有10余年，此系统共设全厂主厂房30个监测点，各路摄像头均采用同轴电缆传输视频信号，DVR硬盘录像机汇聚接入方式。通过安装于中控室主控台上的主机和显示器，进入主机内安装的“猫王”MV50软件进行视频画面的实时监控和操作控制。

原有的工业电视系统由前端30个标清摄像机和1台硬盘录像机，1台视频服务器，1台监控客户主机，2台监控视频显示器以及传输介质（同轴线缆）组成。由于摄像机性能有限，加上同轴电缆只适合于近距离传输图象信号，当传输距离达到200 m左右时，图象质量明显下降，色彩变得暗淡，有失真感。加上没有红外功能，一旦设备照明电源丢失，或者采光较弱的情况下就会出现图像全黑；部分安装位置如渗漏井口、顶盖口由于环境潮湿，摄像头电源回路经常出现接地短路的情况。另外，DVR硬盘录像机硬件配置太低，在存储录像过程中易出现死机、显示器无画面等情况。综上原因，此套工业电视系统使用至今，基本无法满足当前的监控需求。

2 电厂工业电视系统需求分析

工业电视系统能成为一套独立的全数字网络视频监控系统，并对全厂有需要的部位设置监控点，实施24 h不间断实时监控。对于有异于监控区域设置要求的任何移动物体提供实时监视、报警及异常图像数据存储。

2.1 工业电视系统性能要求

系统应建设数字化监控中心，全部监控点通过TCP/IP网络传输至软件平台进行统一管理，能实现200～300万像素的高清晰图像质量，并随着时间推移图像信号不会发生较明显的衰减，系统控制中心能对所有监控区域的视频信号进行分析，可根据系统设置需求对异常情况进行自动存储，并提供至少90 d以上的录像存储时间。所有监控点摄像头具有红外功能，在没有照明光源情况下仍然有清晰图像显示。另外，画面索取、画面放大、实时录像、录像下载、删除、编辑等应方便、直观。

2.2 工业电视系统其他要求

允许图像监控主机对各监控点进行动态控制。户外安装的摄像机应具有防风防雨防潮防雷击功能，厂房内摄像机应具备防电磁干扰、防潮、防振等功能；所传输信号应严格保证传输的实时性和精确性；建成的工业电视系统具备高可管理性、高可扩展性、易维护易升级。

工业电视的视频图像可以接入厂办公MIS网络，实现工业电视网络与办公内网之间互联，使得在厂区任何办公地点都能通过网络IP调阅到任一监测点画面。

本工程裂化总投资需2.92万，户均改造价为69元；（优势：投资较低；劣势：PON口、上行光缆增加较多，对机房空间要求较高，且用户EPON终端达不到提100M以上要求，面临后期再次改造）

3 万安水电厂高清工业电视系统的实施方案

工业电视系统由前端硬件设备、主站系统和监控端构成。前端硬件设备包括网络高清摄像机、交换机、光纤收发器、光纤融接盒等；主站系统包括光纤融接盒、光电转换器、交换机、路由器、管理服务器和存储服务器，以及存录像数据的存储磁盘阵列等；监控端则由安装有一套监控软件的两台客户端主机和2台37寸大屏幕LED显示器组成。全厂主厂房共设置安装了42个监测点，较原工业电视系统增设12个监测点。全厂工业电视系统结构图见图1。

图1 全厂工业电视系统结构图

如图1所示，将全厂42个监控点均采用300万红外高清数字网络摄像机拍摄彩色高清视频信号，通过双绞线分别接入12个端子箱的交换机内（每个端子箱内有2～7个信号接入），再经光纤收发器转换成光信号通过光纤线缆传输至视频信号主汇点箱内，汇集成单根光缆信号传输至机房的光纤融接盒内，集中的点再通过POPE光交换设备接入管理服务器和存储服务器，并通过装有IVMS集中监控客户端软件的2台主机+37寸大屏幕LED液晶显示器进行视频信号的显示和操控。

厂房操作楼、坝顶出线监控点和发电机层监控点3信号直接接入机房交换机，进入管理服务器内。对于所装设的9个球机测点均可以对摄像头进行控制，并通过安装于二楼机房内的存储服务器对视频信号进行集中存储。保证42个点位摄像头全开，保存不少于90 d的存储量。

3.1 工业电视系统前端信号处理

前端各单元区域可以实现视频图像的高清度远传。具体方案如下：

（1）新安装摄像机。新安装摄像机全部是WEB网络接口高清数字摄像机，近距离内（一般不超过200 m）将信号传送至交换机，由交换机接入光电收发器，再经光纤将视频信号进行远距离传送。

（2）所选用的传送介质。原工业电视系统因技术条件所限，从摄像机到服务器采用同轴电缆传送视频信号，超过一定距离后信号衰减历害，所获信号显示失真。现采用多模光纤作为视频信号传送介质，实现了远距离无损信号传输。以I单元区域视频信号为例，信号传输流程如图2所示。

图2 子区域视频信号传输流程图

3.2 工业电视系统各主要模块功能

客户端的计算机可以在远端实现对前端信号的监视和控制，等级不同的用户控制权限不同。以下为各主要模块的功能介绍：

（1）视频信号主汇点。安装于3号机电缆廊道，起多路信号汇聚整理转换再传送的作用。可接收已分成12路光纤信号的42个监控点视频，集中融接于终端盒，由跳线经12个光电转换器转为相同路数字信号后接入两个六口交换机，集中输出两路数字信号后经两个光电转换器转换成光信号，最后通过单根多模光纤线缆传输至机房网络柜内。

（2）存储服务器。支持快速的音视频资料检索和回放、定位、应急录像和录像下载等操作，同时，能管理存储空间，比如，信号告警、压缩存储等等。可通过WEB网页形式，地址栏输入IP 192.168.10.253后使用登录帐号和密码进行访问。

（3）管理服务器。实现设备管理、用户管理、权限管理、视频资料保存策略管理、应急预案管理、系统运行日志管理等管理功能。可通过远程IP 192.168.10.254登录服务器，使用平台服务器帐号和密码对服务器进行管理，包括客服端软件安装和视频及环境综合监控管理等等。

系统可以直接连接到网络柜交换机，实现监控的网络化。网络摄像机（含网络高速球机）采集的视频图像在网络摄像机内完成视频压缩，通过超五类网线接入监控专网，直接输出IP码流（包含视频、音频、控制和报警等），码流信号经过IP专网上传至软件平台，可以在监控平台产生一系列的联动功能，比如：自动弹出现场图像、电子地图对应报警点和监控点图标闪烁等。

3.3 办公内网（MIS系统）的接入

厂办公内网（MIS系统）可以接入工业电视的视频图像。具体实现方案为：工业电视系统的网络通过路由器与厂MIS平台的100 Mb网络相联，并且给工业电视系统配备专用IP 10.234.52.250实现相互访问，厂区办公内部网络的客户端可以通过WEB网页访问IP进入工业电视系统网络。接好后全厂新工业电视系统拓扑图如图3所示。

图3 新工业电视系统拓扑图

4 结束语

万安水电厂工业电视系统技术升级后运行原理更加简单明了，250万像素/300万像素的前端摄像机完全满足了看清楚开关/刀闸状态指示、油压和水位指标等要求，从此告别了“近视眼”“老花眼”的情况。视频分配器、硬盘录像机和同轴电缆等设备介质被管理服务器、存储服务器和光纤线缆所取代，使得传输速率得以大幅提高，确保了视频信号的高品质和稳定性。

在“网络融合”环境下，TCP/IP网络传输使得工业电视网络、办公内网之间互联成为可能。新系统将工业电视信号引入办公内网（如厂内的MIS系统），使得在厂区范围内，无论是办公楼、厂房操作楼、生产车间办公室，只要有需要，通过网络立刻就能登录系统看到生产区域的画面，为企业决策者提供了方便。

［1］李金伴，李捷辉.工业电视监控系统培训教程［M］.北京：化学工业出版社，2012.

［2］陈相宁.网络通信原理［M］.北京：科学出版社，2014.

［3］GA/T 367-2001视频安防监控系统技术要求［S］.

［4］GB/T 28181-2011安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求［S］.

TV737

B

1672-5387（2016）10-0034-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.10.010

2016-05-26

吴 元（1986-），男，工程师，从事水电厂电气设备技术管理工作。