模拟+高清网络混合视频监控系统在高速轧钢车间的工程设计与应用

李晓光

（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176）

近年来，视频监控产品正逐步向着高清化、网络化的方向迈进，模拟视频监控将逐渐被高清网络视频监控系统所取代的观点似乎已经成为了多数人的共识。

而对于高速轧钢车间，高清网络视频监控系统取代模拟视频监控系统是否也是大势所趋，本文将结合车间的工艺流程特点，详细阐述模拟视频监控系统与高清网络视频监控系统的各自优劣，发挥优势，规避缺点，搭建一个模拟+高清相网络结合的混合视频监控系统，满足高速轧钢车间的实际使用需求。

1 模拟、高清网络视频监控系统各自特点

1.1 模拟视频监控系统

模拟视频监控系统主要由模拟摄像机、视频矩阵或视频分配器、图像分割器、视频顺序切换器、显示屏、硬盘录像机等组成。

模拟视频监控系统的视频信号采集、传输、显示、存储均为模拟方式。模拟摄像机实时获取的外界景物的真实图像信号，不经过数模转换，直接在显示屏显示，具有明显的低时延的优势；模拟视频监控系统中，前端模拟摄像机由于不需要模拟-数字转换及通过内置芯片进行智能分析等相关数据处理，设备自身的发热量小。模拟视频监控系统具有低时延、发热量小的优点，但也有其局限性。模拟视频监控系统的前端模拟摄像机，清晰度从早期的350TVL 直到今天的750TVL，也就相当于720P 标清网络摄像机的清晰度；模拟摄像机缺乏内置芯片的智能分析等功能，进行视频分析必须依靠强大的后端服务器，成本高。模拟摄像机的视频信号以点对点的方式传输，布线工程量大，组网不够灵活，远程访问困难。

1.2 高清网络视频监控系统

高清网络视频监控系统主要由高清网络摄像机、视频网络交换机、视频解码器、视频服务器、网络硬盘录像机或磁盘整列等组成。

高清网络视频监控，前端高清网络摄像机直接把模拟的视频信号通过内嵌式的编码芯片转换成IP 数字信号，经过计算机网络上的传输，在后端通过解码器实现视频画面的显示。高清网络摄像机，清晰度从早期的720P（100万像素），到今天的1080P（200万像素）已全面普及，甚至400万、600万的超高清网络摄像机也频繁的出现于工程实例当中，超高的清晰度是高清网络摄像机的一个显著特点；前端高清网络摄像机内置芯片，本身具有一定程度的智能分析功能，可以不依靠后端服务器，识别常见的越界、非法闯入等行为，并生成相应的报警信息；高清网络视频监控系统，采用基于TCP/IP 的组网方式，组网灵活，组网的范围和距离大大提升；高清网络视频监控系统凭借其多方面的优势，后来者居上，已逐渐取代模拟视频监控系统，但其仍存在着一些无法忽视的缺点。高清网络视频监控系统的视频画面，在前端摄像机处存在模拟转换成IP 信号、后端显示处相反又存在一个IP 信号转换成模拟视频信号的过程，再加上基于TCP/IP 网络传输方式，整个系统具有明显的时延性；高清网络视频监控中，前端高清网络摄像机由于内置芯片进行模拟-数字转换及其他智能分析等相关数据处理，自身设备散热量大，芯片也会在高温时自保护停止工作。

表1 模拟视频监控系统、高清网络视频监控系统优劣对比表

2 模拟+高清混合视频监控系统在高速轧钢车间的应用

高速轧钢车间，轧钢生产线上，由于高速轧钢的特性，对可以达到秒级、人眼可以觉察到的高清网络视频监控的时延，是无法接收的；另高速轧钢轧钢生产线上整体温度较高，高清网络摄像机也更容易由于过热保护而停止工作。故高速轧钢车间的轧钢生产线上，模拟视频监控系统更实用。

由于智能化水平的提升，高速轧钢车间的配变电站、水泵站等设施也在逐步实现无人值守，以及成品库、原料库等处的安保需求，都对高清网络视频监控系统有着更深的依赖。

下面就结合某高速轧钢车间实例，阐述模拟+高清网络相结合的混合视频监控系统在高速轧钢车间的应用，采用这种模式可以充分发挥模拟、高清网络视频监控系统各自的优势，规避缺点；另一方面也充分利用已有的资源，满足实际使用需求。

2.1 系统结构

模拟+高清网络相结合的混合视频监控系统分为模拟视频监控子系统和高清网络视频监控子系统两部分。其中模拟视频监控子系统部分主要由以下设备组成：视频前端设备—700TVL 模拟彩色摄像机，传输设备—视频光端机、光缆、同轴电缆，视频处理、控制设备—视频分配器、图像分割器等，显示设备—拼接大屏幕，模数转换设备—视频编码器。高清网络视频监控子系统部分主要由以下设备组成：视频前端设备—1080P 高清网络摄像机，传输设备—视频网络交换机、视频光模块、光纤收发器、光缆、双绞线，视频处理、控制设备—视频服务器、视频解码器、视频管理电脑。二者共用视频显示设备—拼接大屏幕，视频存储设备—磁盘阵列。系统结构图如图1。

2.2 模拟视频监控子系统

在高速轧钢车间，从加热炉入炉、出炉、粗扎、精轧、剪切、精整、卷曲、打捆等整个工艺流程生产线上，共设置30套700TVL 模拟彩色摄像机，经同轴电缆或光缆传输至操作室，通过视频分配器及图像分割器直接在拼接大屏幕上无时延的显示，供操作人员实时掌握整个生产线上的生产状况。同时通过视频编码器，将模拟视频信号转换成IP 数字信号，接入视频网络交换机，实现模拟视频的网络化转换，更方便集中存储、事后回看以及与公司级的视频监控系统联网。

2.3 高清网络视频监控子系统

图1 模拟+高清网络混合视频监控系统图

在高速轧钢车间的原料库、成品库、液压润滑站、无人职守变电站所、水泵房等不需要实时监控等处，共设置60套1080P 高清网络摄像机，经网络双绞线或光缆及交换机传输至操作室，部分重点画面通过视频解码器在显示屏上显示，大部分视频信号直接接入视频存储设备，以便有突发情况时事后回看。同时高清网络摄像机具有智能分析功能，当有人员非法闯入库区、无人值守变电站所等正常情况下不应有人员随意进入的区域，或者当无人值守的水泵房等处水位超限时，在系统上生成报警信息并在显示屏弹出相应视频画面，供相关人员及时掌握情况并迅速做出处理。

2.4 视频显示及视频存储设备

本车间的视频显示设备，由15（3×5）块55"液晶屏组成拼接大屏幕，并配置拼接控制器，实现模拟和高清网络视频画面在大屏幕上的显示，同时可以实现视频画面的任意拼接缩放，如单屏、跨屏显示。

本车间的视频存储设备，采用48盘位磁盘阵列，同时配置6T 企业级硬盘，通过H.264或者H.265数字压缩算法，实现所有模拟和高清网络视频信号的集中存储，存储时间为1个月。

3 结束语

模拟视频监控系统与高清网络视频监控各有优势、各有利弊，它们的应用场景、效果是不一样的。综合考虑高速轧钢车间的工艺特点、用户需求等因素，采用模拟+高清混合视频监控系统的技术路线是非常合理的，方案满足用户的多方需求。