厂区数字工业电视系统应用

胡俊 高晓强

马钢（合肥）钢铁有限责任公司 安徽 合肥 230000

引言

马钢（合肥）钢铁有限责任公司早期建设工业电视系统为模拟视频监控系统，智能化性能低，厂区环境复杂导致模拟信号传输衰减大，干扰强，画质损失严重，投屏不便，加上近年来国企改革，人员精简，以提高生产安全、效率为前提，增加工业电视监控视频覆盖、质量，开发建设统一的监控系统平台，利用高清数字相机解决前端，单模光缆为传输介质，做到集中供电，集中传输，集中存储，集中管理，实现高效一体化的工业电视平台。

1 各阶段功能分析

1.1 厂区内情况分析

马钢（合肥）钢铁有限责任公司厂区内分布四条主要生产线及相关功能作业区、操作台、库区等重要场所，原模拟系统以模拟相机为主，使用同轴电缆传输，现场就近取电，通过矩阵实现视频切换，切换画面使用画面分割器，视频存储模式是分布式NVR，无法满足现场生产速率需求，管理也十分不便，从而进行模拟摄像机更新数字摄像机改造工作[1]。光缆、电缆重新敷设，通过现场各设备终端箱分别接至产线接入交换设备及集中供电设备，其上行接入核心交换设备，利用解码设备、HDMI高清视频线传输完成前端设备链接工作，通过各重点区域点位情况考虑操作台高清监视器更换情况满足产线及重点区域的实时监控工作。

根据厂区内相关业务使用情况，以当前流行的C/S（客户端/服务器）结构为主、建设新的视频监控管理平台，通过平台软件实现各区域监控点位统一管理，自主投屏，可以很简单快捷的切换各区域监控点位信息，快速完成通讯工作、工业电视实时预览及回放切换功能，也能避免各区域生产进度不同造成的时间差问题，并且通过平台区域模块、人员账号划分功能更好的安全性，协调性，完整性。

1.2 网络情况分析

根据现场情况，工业电视视频信号采用单独组网传输，按照接入层-汇聚层-核心层结构，接入层前端摄像机，汇聚层使用全千兆交换机，为下层设备提供无阻塞传输通道，汇聚交换机通过光纤线路汇聚至核心层，与核心交换机、流媒体、磁盘阵列等设备连接通讯[2]。

考虑到各产线摄像机及网络设备数量突破500点，常用C类地址已无法满足需求，可以使用B类地址规划，但考虑到后期维护与管理工作，本公司采用各产线交换机划分不同VLAN的方式解决IP地址的问题，四条主产线划分四个独立VLAN，其辅助产线、作业区使用一个VLAN，通过划分VLAN的方式有效解决网络风暴，通过静态指向和分配实现不同VLAN相互通讯。

图1 马钢（合肥）钢铁有限责任公司厂区工业电视系统拓扑图

1.3 存储及后台情况

存储架构采用IPC+CVR集中存储架构，前端部分支持多种类摄像机接入，系统可配置高清数字网络枪机、半球、球机等，前端设备将采集的模拟信号转换成网络数字信号，按照标准视频编码格式、SDK通信协议直接接入网络并进行图像传输网络传输部分，前端与交换机之间直接通过铠装LC-LC光纤跳线级联，有的半球及球机无光纤接口也可同过RJ45双绞线级联或使用光纤收发器点对点接入方式或点对多点光纤PON接入方式都可选择使用。

后台中心部分采用CVR对高清视频图像进行存储，解决数据落地问题，并采用链路聚合，扩展链路带宽，增加链路可靠性，实现取流负载均衡。另外核心端配置视频综合平台，账号权限分配，通过C/S（客户端/服务器）结构，使各产线操作台人员通过客户端实现工业电视大屏幕上墙控制。

图2 工业电视系统信号传输架构图

1.4 视频平台设计与应用

全厂生产视频监控系统软件采用了基于工业标准的J2EE平台和SOA面向服务的架构，是目前最强壮、最高效、最具伸缩性和业务扩展能力的平台架构之一[3]。以“高内聚、松耦合”设计原则和顶层模块化设计的思想组织应用系统的内部结构，确保系统符合信息技术发展的趋势并适应未来应用动态升级的需要。

平台基于“高内聚、松耦合”的原则和顶层模块化的思想而设计，包含视频应用、设备分布平面图、集成管理等应用子系统，各应用子系统具备良好可移植性、伸缩性，适应未来应用动态升级的需要，可直接用于无行业特性的常规项目。与此同时，行业业务子系统可快速集成到平台中来。

图3 工业电视系统管理平台逻辑架构图

1.4.1 服务化和子系统化的开放平台。平台提供了不同层次的业务服务接口，便于行业应用灵活调整。

系统管理、视频监控、设备分布平面图、报警处理四个子系统通过业务集成平台集成，实现统一用户管理，资源数据共享，服务接口交互，形成了高内聚松耦合的生态关系。

1.4.2 简化的业务集成平台。平台内置业务集成平台，构建平台的基础设施，支持快速实现更多更广的业务子系统整合，包括服务整合、应用整合、子系统整合三种形式，可高效扩展行业业务。

1.4.3 通用的视频应用业务平台。平台基于各组件服务之上，实现了通用的视频应用，包括视频监控、云台巡航、报警管理、设备管理等；提供了丰富的人机交互用户终端，包括桌面客户端和移动客户端；同时向其他业务系统提供视频服务，免除其他业务系统的大量重复开发。

1.4.4 架构安全的管理平台。平台具备权限防范设计、严格的令牌体系、SSL/HTTPS等技术手段，从架构层面就考虑安全性需求，安全可靠。

2 结束语

随着本公司工业电视系统上线使用，产线生产环境质量大大提高，产品经过危险、狭小的地带操作台大屏可做到及时切换，部分危害、高空、封闭区域也可全部做到24小时无死角监控，磁盘阵列安全可靠保障录像回放功能，保证了产线故障、产品质量异议等相关情况可及时查询，后续我们还将利用现有设备完成智能识别功能，将高清数字信号集合生产、物流、安全、消防、能环、安防于一体，实现真正意义上的智慧制造。