摘要：本文根據發電廠輸煤系統現場監控的實際需求，將傳統工業電視監控和網絡視頻監控技術緊密結合。針對輸煤現場高粉塵、強電磁場等惡劣環境，設計的一套適用于發電廠輸煤現場的網絡視頻監控系統。文中重點介紹了網絡視頻監控技術的系統原理、組成結構、實現方式及其應用效果。

    關鍵詞：網絡數字監控 單播 組播 廣播

    一、網絡數字監控技術

    隨著信息、網絡通訊技術的發展以及計算機的日益普及，網絡數字監控技術為日益發展的視頻監控領域注入了新鮮血液。隨著嵌入式技術的日趨成熟，用戶可在現有的IP網絡環境中，通過網絡視頻監控設備將模擬圖像信號轉化為數字圖像信號，實現高性能、配置簡捷的視頻監控。

    （1） 監控系統技術發展

    圖像監控系統的技術水平，直接反映了不同階段電子與通訊領域的技術狀況。圖像監控的方式，大致可分為三類： A 、就地模擬圖像監控 B 、基于PC計算機的多媒體監控 C 、基于Web服務器的視頻監控。

    （2）嵌入式Web服務器的網絡視頻監控技術在電力企業的應用

    電力系統各種生產設備類型復雜，數量較多，地域分布廣，人工監視維護難度大。為適應企業設備管理的要求，對生產現場閉路電視監控系統的可靠性、易用性以及易維護性，尤其在遠程監控方面提出了更高的要求。隨著電力系統信息網絡的建設的發展，這就為基于嵌入式Web服務器的網絡視頻監控技術的應用提供了良好條件。

    基于嵌入式Web服務器的網絡視頻監控系統，可作為計算機廣域網的重要應用之一，主要適用于無人值守變電站、供電局/發電廠綜合監控系統、現場生產調度指揮系統以及災害和突發事件應急處理系統。較之傳統的工業電視監控系統，新系統具有經濟、即插即看、高性能的特點并適用于任何網絡平臺。

    二、網絡分析和規劃建議

    （1） 數字監控對網絡流量的影響

    a）壓縮格式對流量的影響

    目前市場上的網絡監控系統種類較多，其壓縮格式一般分為MPEGⅡ/Ⅳ和H.263/H.323兩種。

    l MPEGⅡ/Ⅳ屬于幀類壓縮，碼率高，圖像連續性相對較差，且占用的網絡帶寬偏大；

    l H.263/H.323屬于流媒體壓縮，常應用于視頻會議、遠程教學，其圖像連續性好，占用帶寬較小。

    b）訪問格式對流量的影響

    視頻訪問方式主要有兩種：

    客戶端直接訪問數字監控前端設備。數字監控前端設備有一個10M以太口，其本身包含系統。用戶可直接登陸前端設備，接收視頻信號。弊端在于：觀看視頻圖像時，需要在軟件連接中直接鍵入前端設備的IP地址，當多個用戶同時觀看一路視頻圖像時，會造成前端設備的網絡負載過大，容易堵塞網絡。

    客戶端直接訪問服務器。監控系統的圖像放在服務器上，客戶端訪問的是服務器，而不是監控前端設備。視頻流采用組播方式，客戶端通過瀏覽器觀看圖像。可以避免網絡阻塞。

    c） 視頻傳播模式對流量的影響

    目前的視頻傳輸模式分為三種：單播模式、廣播模式和組播模式。

    單播模式：每個以太網幀只發送到單個目的主機，目的地址指明單個接收端口，因而稱之為單播模式。采用這種方式，任意兩個主機的通信不會干擾網內其他主機。在視頻傳輸過程中，單播模式應用于點對點情況。

    廣播模式：網絡上的主機向所有其他主機發送幀信息，這就是廣播模式。廣播模式增加了對廣播數據不感興趣主機的處理負荷。在視頻傳輸中，會不停的向網上發送視頻信號數據，造成網絡中視頻信號幀的擁塞，影響原有MIS網絡的正常運行。

    組播模式：組播模式介于單播模式和廣播模式之間，幀僅傳送給屬于組播組的主機。組播模式減少了對應用不感興趣主機的處理負荷。使用組播模式，主機了加入一個或多個組播組。在視頻傳輸中，可以將需要接收視頻流的主機劃分到一個組播組，這樣視頻服務器就將他所接受的視頻信號發送給組播組內的機器，對網絡上其他主機不產生影響，不會影響原有MIS網絡正常運行。

    （2） 組播模式與廣播模式數字監控

    通過以上分析，為了較好地避免對現有MIS網絡造成影響，我們設計的監控系統，其壓縮格式為H.263格式，視頻訪問部分采用視頻服務器方式，視頻傳輸模式在VIDEOJET與視頻服務器之間為單播模式；在視頻服務器與分控臺之間為組播模式。

    （3）網絡規劃

    1、網絡中的視頻監控服務器

    視頻服務器原則上可以安裝在網絡的任何位置。從應用角度考慮，建議將視頻服務器放在具有100M網絡接口的監控中心。該視頻服務器由監控系統視頻服務器軟件和監控主機組成。

    2、網絡中的IP-VIDEO視頻終端

    IP-VIDEO視頻終端只具有一個10BASE-T的以太網口，所以建議將IP-VIDEO視頻終端與具有10M網絡接口的交換機相連接。

    3、劃分虛擬子網（VLAN）

    采用幀交換技術會導致用戶在訪問視頻服務器獲取監控圖像和發出控制命令時，視頻服務器通過發送網絡廣播幀向客戶機提供服務。視頻信號的數據量相對較大，如果通過網絡廣播幀向整個網絡進行廣播傳送則會降低交換機的速率。因此建議利用交換機的虛擬網功能將廣播包限制在一定的范圍內，即把要觀看監控點的所有客戶機和視頻服務器劃到同一個VLAN中。

    （4）系統結構及原理

    1、系統工作原理

    攝像機的圖像信號輸入到矩陣主機的視頻輸入端口，同時各個監視區域的設備所對應的PLC報警輸出信號輸入到矩陣主機的報警接收模塊。

    矩陣主機視頻輸出端口有16路視頻與16畫面分割器相連接，經過16畫面分割器處理后的圖像，有8路與電視墻上的8個監視器相連接。

    矩陣主機視頻輸出端口有1路視頻輸出到監控室的多媒體工作站，該工作站裝有視頻采集卡和監控軟件，從而可以完成對矩陣主機編程以及全部的控制功能。

    矩陣主機視頻輸出端口有4路視頻輸出，接到4個網絡視頻監控設備VideoJet上，而網絡視頻監控設備又將圖像傳輸到MIS網上，通過安裝相應的監控軟件，就可以通過現有以太網瀏覽圖像，被授權為管理權限的分控機，還可以切換圖像和控制攝像機云臺、鏡頭。

    矩陣鍵盤與矩陣主機的控制口相連接，利用鍵盤也可以完成對矩陣編程以及圖像切換、控制云臺、鏡頭等功能。系統中的數字硬盤錄像機與矩陣主機視頻輸出端的4路視頻和16畫面分割器輸出的視頻相連接，這樣錄像機就可以同時錄制4路單獨畫面的圖像和1路疊加16個畫面的圖像；通過設定還可以實現事故追憶功能。

    報警輸出部分接有一個蜂鳴器，當PLC有報警信號時，在圖像自動切換的同時，該蜂鳴器也會發出聲音提示，這樣可以提示操作員。

    三、防電磁場、灰塵、潮濕問題的解決方法

    1． 防電磁場

    監控現場有一定數量的電動機和除鐵器，這些設備運行時會產生一定強度的電磁場。為了保證監控設備的正常運行，為了保證良好的圖像質量，我們在進行方案設計時，主要采用以下措施將電磁場對設備的影響降低到最低限度：

    （1） 選用帶有防磁化功能的攝像機和鏡頭；

    （2） 使用具有防電磁場功能的攝像機防護罩；

    （3） 通過實際測量，選擇電磁場相對較弱的位置安裝攝像機；

    （4） 選用AC220V供電的攝像機；

    （5） 用凈化電源對所有設備進行電源凈化

    （6） 對所有視頻線、電源線以及信號控制線進行接地處理；

    （7） 選用具有較強抗強電干擾的工業專用監控設備。

    （8） 采用優質、工業專用室外屏蔽電源線、視頻線和信號控制線。

    2． 防塵

    監控現場粉塵較大，因此每個攝像機配備一個室外型防護罩。該防護罩帶有雨刷，每個雨刷的控制線引到監控室的控制開關上。當防護罩有粉塵時，監控人員打開雨刷控制開關即可，省去了現場維護的麻煩。

    3． 防潮阻燃

    輸煤現場濕度相對較大，為了保證整個系統的正常運行，所有電源線以及視頻線都通過防潮阻燃PVC管進行走線；也能防止老鼠等對線路的破壞。

    四．結束語

    該系統將傳統電視監控和網絡視頻監控相結合，充分發揮了兩種系統的優勢，已成功運用于淮南洛河發電廠輸煤系統，目前系統運行良好，其設計功能得到充分肯定，為電力生產安全起到重要的作用。