电厂安防图像监控网络系统建设

2020-09-01陈利忠

仪器仪表用户 2020年9期

陈利忠

（浙江省能源集团有限公司西北分公司，乌鲁木齐 830000）

近年来，图像监控网络系统在社会安防领域中发挥着极为重要的作用，数字技术、网络技术、信息技术的普及与广泛应用推动着国内图像监控网络系统的升级。目前，基于IP 的网络图像视频监控技术得到了各个行业领域的广泛认可，通过发挥图像监控网络系统的优势作用，使各个行业领域的安防水平得到有效提升，因此对图像监控网络系统建设方面的理论研究具备现实意义。

1 概述

1.1 图像视频监控系统的发展

第一代图像视频监控系统主要是以VCR 为代表的CCTV 系统，该系统主要借助专用电缆、模拟监视器、盒式录音带及模拟录像设备实现安防作用，但是CCTV 系统无法进行远程访问且无法与门禁、周界防护等安防系统集成。虽然CCTV 系统存在较为明显的缺陷，但是在当IP 及网络信息技术并未实现全面普及的时代，各个行业领域均积极地应用CCTV 系统建设安防系统。

图1 系统建设相关标准、要求及规范Fig.1 Related standards, requirements and specifications for system construction

第二代图像视频监控系统主要是以DVR、NVR 为代表的网络系统，该系统在1996 ～2000 年得到了众多行业领域的广泛应用。系统具备网络信息数据共享功能，且NVR系统是DVR 系统升级后的一种图像视频监控系统，两种系统均属于半数字化图像视频监控系统。

第三代图像视频监控系统主要是以IP 为代表的网络系统，系统具备数字化、智能化、网络化、现代化等优势特点。可以说第三代图像视频监控系统是在信息技术、网络技术及数字技术基础上而设计的一种多功能图像视频监控系统，能够更好地满足社会发展对安防系统所提出的需求。自2005 年至今网络图像视频产品销售额的增长率从40%增长到现今的80%，且在图像视频监控市场中，基于IP 的数字化图像监控系统已经成为行业的佼佼者。

1.2 电厂安防图像监控系统建设原则与依据

将国家各相关行业技术标准及网络系统建设规范作为依照，在建设电厂安防图像监控系统的环节中秉承先进性、实用性、开放性、继承性、可拓展性原则。同时还应从安全可靠、经济、管理及维护4 个方面综合考虑，在建设图像视频监控网络系统的环节中，应侧重于可拓展性的考虑，保证建设完成后的系统能够与电厂现有的安防系统、现有的局域网结合。

保证系统建设满足相关标准及规范要求，具体依据如图1 所示。

图2 图像视频信号获取流程Fig.2 Image and video signal acquisition process

1.3 网络建设基本要求

1.3.1 监控中心环境要求

室内温度：0℃～40℃；室内湿度：10%～80%；室内电源：180VAC ～245VAC，＞20A；地线电阻：＜4Ω。

1.3.2 监控场所环境要求

室内温度：-20℃～40℃；室内湿度：5%～85%；室内电源：180VAC ～245VAC，＞10A；地线电阻：＜4Ω。

1.3.3 设备机柜要求

容量：＞15U；标准：ANSI/EIA RS-310-D，DIN41491；PARTI，IEC297-2，DIN41491；PART7，GB/T3047.2-92；尺寸：IEC 19"；承重：＞300kg/150kg；接地保护：＜4Ω；材料：1.2mm 以上优质冷轧钢板。

1.3.4 UPS电源要求

单个电池电压：12VDC；输出电压频率：50Hz±0.5Hz；输出电压稳压度：220V±2%；负载功率因数：≮70%；最大输出容量：≮1KVA；工作效率：＞70%；噪音：＜60dB；正玄波失真度：＜5%；工作环境：-10℃～50℃ RH85%Max；外形尺寸：如为机架式，则不得大于4U，19"。

1.4 设备选型

在建设电厂安防图像视频监控网络系统的过程中，本文选用了浙江大华DSS7000 平台、长延时机型UPS 电源、DH-NVR 系列网络硬盘录像机、TCL-MC21P 监视器、黑白彩色画面分割器、品牌台式计算机、DH-NVS0204HDC 系列网络视频服务器、MSS4460 交换机。

2 图像视频监控网络系统方案设计与选择

2.1 图像视频编码技术

2.1.1 图像视频信号处理

多媒体技术是在计算机设备与信息技术基础上，通过对声音、文字、图像数据信息进行综合处理，才能发挥自身作用。在图像视频监控网络系统中，视频信号的处理关键点在于如何将所获取的数据信息“数字化后”录入到计算机中。NTSC、PAL、SECAM 是目前国内通用电视标准的3 种制式信号处理方式，具体的视频信号获取流程如图2所示。

2.1.2 图像视频数据压缩

一般情况下，多媒体采集设备所获取的图像视频数据量极为庞大，如果不对这些数据进行压缩处理，那么对于存储设备而言，则要求存储设备具有极大的存储空间。为了便于数据信息的存储与计算机主处理器对数据信息的处理，图像视频数据的压缩环节具备重要意义。目前，应用较为广泛且得到各个行业领域广泛认可的视频压缩标准为：H.261、H.263、MPEG-2、MPEG4（SP、ASP）4 种。

2.2 软件平台的开发

软件平台的开发需要依赖特定的网络系统，较为常用的系统为Macintosh、Unix、Linux 和极为常见的Windows系统[1]。图像视频监控网络系统平台的开发，在选择系统的过程中应遵循操作的便捷、系统运行的可靠、用户界面的友好3 个原则，例如Macintosh 在实际应用时其普及率较低，且得不到大众的认可，所以该系统就不适用于图像视频监控网络系统的建设。本文将Windows 作为图像视频监控网络系统的基础，分析该系统具备的优势：第一，网络支持较好，便于系统与局域网的结合；第二，系统可靠稳定，具备较强的适用性；第三，系统能够满足多任务、多线程操作，具备较强的可控性，满足不同规格电厂安防系统的需求。

2.3 软件开发工具

软件平台的开发环境在一定程度上受限于软件开发工具，所以在建设电厂安防图像视频监控网络系统的过程中应遵循高速、高效、兼容性三点原则，选择软件开发工具。本文选择Visual Studio 作为软件开发工具，以保证平台开发的效率和通用性。Visual Studio 是一个基本完整的开发工具集，它包括了整个软件生命周期中所需要的大部分工具，如UML 工具、代码管控工具、集成开发环境（IDE）等，能够在Windows 系统环境下实现多功能，具备多用途，满足电厂安防图像视频监控网络系统的建设需求。Visual Studio 软件开发工具具备以下几点优势：第一，面向对象的特性；第二，具备强大的内存；第三，支持组件对象模型；第四，编译器和调试器功能良好；第五，能够为Windows 提供不同的导向支持，具备适用性。

2.4 软件系统结构的选择

集中式结构、C/S、B/S 是计算机软件应用结构的3 个演变历程，本文选择B/S 和C/S 混合作为软件系统结构，该结构的应用优势如下：第一，系统运行稳定、可靠性高，便于服务端和客户端的增加；第二，系统支持程序的移植，开放的服务端与客户端对硬件及操作系统平台不存在依赖性；第三，访问数据便捷，数据信息完整性高。

2.5 通讯协议的选择

通信协议是Internet 传输数据视频信息的基础，在选择通讯协议的过程中，首先对TCP 和UDP 两种通讯协议的优缺点进行分析，而后结合电厂安防图像监控网络系统的建设需求酌情选择。TCP 和UDP 两种通讯协议对比如图3所示。

图3 TCP与UDP两种通讯协议对比Fig.3 Comparison of TCP and UDP two communication protocols

由图3 所示，相较于TCP 而言，虽然UDP 不能够保证数据的完整性，但是对多媒体数据信息传输进一步展开分析，发现一般情况下数据包的偶尔丢失并不影响整个系统运行的可靠性，所以本文选择UDP 作为通讯协议。

2.6 网络数据传输方式的选择

目前，国内网络数据的传输方式主要为单播、广播和多播3 种方式，本系统选择多播传输方式，它可以降低电厂安防网络通信的负担，在保证网络资源合理应用的基础上，使网络数据信息的传输速度得到提升。

3 图像视频监控网络系统的实际应用分析

3.1 图像视频监控网络系统和安防系统的结合

将电厂无人管理作为目标，将图像视频监控网络系统与电厂安防系统相结合，保证相应的工作人员第一时间发现电厂厂区范围内所出现的供电异常或安防异常。在警情探测方面，电厂安防工作的开展可以通过以下几种方式：第一，借助各类智能报警探头，如双鉴报警器、玻璃破碎报警器、烟感报警器等；第二，将图像监控网络系统作为基础，通过对比系统中所呈现的监控画面、监控视频，分析电厂厂区是否存在供电异常或安防异常，发挥图像监控网络系统的智能警戒功能，将相邻两帧画面作为对比原则[2]。

3.2 图像视频监控系统和电厂局域网的结合

图像视频监控系统与电厂局域网的高度结合，是实现电厂内部数据信息共享的关键举措，在设计建设方案的过程中留出了设备、接口连接的冗余，在图像视频监控系统调试完成后，可依照电厂的网络条件直接接入图像视频监控网络系统。一方面，电厂内部工作人员能够实现对系统平台的远程控制；另一方面，电厂的管理阶层工作人员可以随时调看监控录像，进而强化电厂安防管理水平，维护电厂供电运行的稳定性。