目前，視頻監控技術已廣泛應用于煤礦生產的各個重要環節。當中，大部分煤礦使用的視頻監控系統基本上都是模擬（CCTV）和早期的數字（DVR）系統，它們的性能和穩定性都不高，特別是模擬監控系統傳輸距離受限制、易受干擾、無法實現遠程聯網、圖像存儲需要大量像帶、難于檢索查詢。早期的基于PC+圖像采集卡的（DVR）系統，由于可靠性和網絡性能都比較差，所以較難實現多監控中心和多級管理，也不能滿足煤礦安全生產監督與管理的要求。

    現在，隨著網絡技術、計算機技術和多媒體技術的飛速發展，基于TCP/IP網絡的視頻監控系統由于其具有分布式接入、便于共享訪問和控制、視頻信號占用帶寬資源少、圖像質量好、易于存儲和管理等諸多優點，已廣泛應用于各個行業。因此，在煤礦安全監控系統中采用網絡視頻監控技術是發展的大趨勢。

    下面就某煤礦網絡監控方案為實例進行闡述，以供讀者參考。

    系統總體目標

    煤礦安全網絡監控系統建設目標：以成熟的高新技術為支撐，依托計算機網絡為基礎，構建一個多功能、全方位、先進可靠、開放性的煤礦安全遠程視頻網絡監控系統。

    系統建設要求

    1、一個主監控中心：暫定主控機房為整個系統的中心，管理所有礦區監控點圖像。設置系統主服務器。根據具體情況，在主控或者分控中心要具有圖像存儲和電視墻功能。

    2、分監控中心：設置在礦區的監控值班室，可以設置3×3 DLP大屏幕顯示器，或者由常規監視器組成電視墻。并需設置網絡視頻解碼器，可根據具體情況選擇是否設置存儲圖像功能。

    3、多級分控：在縣級相關部門、市級管理部門設置分控中心，通過網絡登錄系統，即可看到實時監控圖像，并根據權限對系統進行各種操作。

    4、該煤礦前端共有9個監控點：井上4個，分別為主井口、副井口、監控值班室、主扇機房；井下5個，分別為采煤工作面一個、掘進工作面2個、中央變電所1個、主運輸大巷1個。設備包括有網絡設備、網絡視頻服務器和監控攝像機等。

    系統設計

    系統總體設計要充分考慮能滿足用戶的使用要求，注重實效，做到穩定、可靠，操作簡單，維護方便。為此，根據礦區的現實情況，設計了本網絡監控方案，系統由主監控中心、煤井監控室和煤礦監控點三大部分組成，系統結構示意圖見圖1。

    主監控中心設計

    可選解決方案一

    主監控中心設置在市縣的管理部門，是整個系統的管理中樞，主要實現對整個系統的客戶端和前端視頻的管理。

    主監控中心配置iDVR Directory目錄服務器，用來邏輯管理用戶的登陸等。要求在煤礦各分監控中心配置iDVR Archiver視頻存儲轉發服務器，以用來管理記錄指向到該服務器的視頻服務器的視頻流。這樣，主監控中心、分監控中心、前端攝像子系統三部分建成了一個完全基于網絡的功能非常強大的網絡視頻系統。

    設置在煤礦的分控中心（煤礦監控值班室）的Archiver視頻存儲轉發服務器提供圖像的存儲、回放、服務。每個視頻流若假設以CIF格式進行圖像存儲，需要網絡帶寬512K左右，因為網絡條件的限制，Archiver服務器需要安裝在礦井的分監控中心，這樣錄像數據不占用礦區到市縣的網絡帶寬，錄像數據被存儲在本地分監控中心的Archiver服務器上，為了保障Archiver服務器上數據的安全性，可以考慮對服務器數據進行加密。市縣的管理部門可以通過網絡察看各礦區的實時圖像，也可調閱回放礦區分監控中心Archiver服務器上存儲的圖像。

    可選解決方案二

    主監控中心設置在市縣的管理部門。它是由系統服務器、網絡視頻解碼器和大屏幕顯示系統等組成。系統服務器是整個網絡系統的管理中樞，主要實現對整個系統的客戶端和前端視頻流的管理。

    主監控中心配置的iDVR Directory目錄服務器，用來邏輯管理用戶的登陸等。而iDVR Archiver存儲轉發服務器，用來管理記錄指向到該服務器的視頻服務器的視頻流。這樣與前端子系統就建成了一個完全基于網絡的功能非常強大的網絡視頻系統。

    目錄服務器和Archiver服務器都設置在主監控中心。這樣能夠最有效地保證錄像數據的完整和準確，但是同時也就要求具備較高的網絡帶寬，根據實際傳輸數據的情況，暫定以CIF的圖像效果進行錄像存儲，如果每路視頻按照512K的網絡帶寬計算，則網絡實際帶寬不能低于4.5M，這樣便與實際提供的網絡情況有差距，本方案設置僅供參考。

    Archiver服務器提供圖像存儲、回放、服務。每一個Archiver服務器可支持40個攝像機圖像存儲、瀏覽。這40個攝像機可以是系統內的任意40個位置的攝像機，不必按照順序或區域設置。

    如果系統擴容，或需要對所有的監控點同時錄像，則就需要在主控中心設置高效率的系統服務器組，這樣可以支持多個Archiver服務器，多個Archiver服務器與目錄服務器可以有機地形成一個整體，使對整個系統的管理非常合理、高效、安全。

    電視墻功能選項

    若監控中心顯示部分要求還原模擬信號建電視墻，則系統可選用網絡視頻解碼器，可以將數字視頻還原為模擬視頻信號，按需要可配置多個網絡視頻解碼器以組成電視墻。網絡系統對網絡視頻解碼器的數量沒有限制。

    虛擬矩陣功能選項

    iDVR3.0版本軟件支持“虛擬矩陣”功能，系統原理見圖3。

    iDVR3.0軟件通過控制視頻流的發送方向，配套使用AV1500e-R解碼器將數字視頻信號還原為模擬信號。由圖3可以看見，一個攝像機經編碼器生成視頻流可以同時傳送到3個模擬監視器。該軟件通過控制視頻流的方向，可以完成模擬矩陣的矩陣切換功能（Matrix），如順序切換、程序切換、群組切換、點切換等等。這種切換較模擬矩陣系統更加方便、更加快捷。

    iDVR系統件

    AVinfo的iDVR（Ver3.0）版本軟件具有管理幾千個視頻流的能力，支持多服務器結構，客戶端的數量理論上沒有限制。軟件升級、維護、參數設置全部都可通過網絡遠程進行。聯網的授權用戶都可通過登陸iDVR目錄服務器查看系統內任意一路監控圖像及存儲的圖像文件。

    分監控中心設計

    分監控中心設在各煤井的監控室，如果采用主控中心方案一的設計方案，分控中心需設置Archiver服務器服務器一臺，并可根據實際情況考慮是否需要安裝電視墻。如果考慮安裝電視墻，則分監控中心由網絡視頻解碼器、模擬監視器及分控中心的電腦終端等設備組成。但分監控中心要根據實際管轄的監控點數量，設置網絡視頻解碼器和模擬監視器的數量。

    如果采用主控中心方案二的設計方案，則分控中心只需要配置電腦終端，通過客戶端軟件，并在規定的權限內察看監控圖像。

    多級分控點設計

    網絡上的任意一點，比如礦區領導的辦公室等，只要登錄系統的主服務器都可以成為一個分控點，這樣每一個分控點都可以根據自己的權限監看并且控制前端監控點，包括查詢、回放錄像文件。

    煤礦監控點設計

    煤礦監控點分布在所轄的各煤井，主要由前端監控攝像機、云臺、云鏡解碼器、網絡視頻服務器等設備組成。

    前端攝像機視頻信號經網絡視頻服務器模數轉換和壓縮之后上傳網絡。對煤礦井上監控點的攝像機可以直接就近接入網絡視頻服務器，之后經網絡交換機上傳網絡。對井下監控點的攝像機，由于距離網絡視頻服務器較遠，則要借助光纖和視頻光端機接入網絡視頻服務器，之后也經網絡交換機上傳網絡。

    網絡視頻服務器是一個嵌入式設計的、采用MPEG4編解碼格式的網絡視頻接入設備。其具有1個10/100M以太網接口（RJ45）、1個視頻輸入接口（BNC）、1個控制輸出接口（RS485/RS232）、1路透明數據傳輸通道（RS232）、3路報警輸入接口以及1個中繼輸出。其以太網口可直接連接到網絡交換機（或網絡集線器）上；任一個網上監控人員可透過網絡實現對攝像機鏡頭、云臺和燈光、雨刷等的遠程控制。其還可以接入各類報警探測設備。

    客戶端的瀏覽

    網絡內合法用戶可以按照它的級別使用IE瀏覽器，通過登陸Server觀看攝像機圖像。其軟件界面相當豐富，可以提供16畫面分割、9畫面分割、4畫面分割、全屏放大顯示。每一個畫面均提供25幀/秒實時顯示。軟件支持 “分組”，每一“分組”的內容以及“分組”之間的切換順序和時間間隔，用戶可以任意設置。

    由于網絡視頻系統的傳輸方式是組播，網絡視頻服務器在沒有客戶瀏覽時并不向網絡發送視頻流，僅僅發送數量非常小的監聽IP包，因此網絡內部的碼流壓力并不是很大。同時，系統使用了若干個分布式Server，以及對應的具有組播管理功能的交換機對組播進行管理，這樣有效地降低了各個區域之間的網絡壓力。

    系統軟件iDVR（Ver3.0）功能

    為了保障整個網絡系統能正常運行，系統管理軟件iDVR（Ver3.0）具有系統維護管理功能，其是專指系統管理員借助系統軟件的維護管理功能對其管轄范圍內監控站點、攝像機、云鏡解碼器、網絡視頻服務器、網絡視頻解碼器、分控用戶等進行配置管理和維護管理，在具體運作上可以進行遠程設備測試、故障診斷、參數配置修改等操作。

    iDVR（Ver3.0）系統管理軟件要運行于系統業務管理終端（或服務器）上，運行環境為2000/Windows NT/Windows XP/Windows。

    iDVR（Ver3.0）管理軟件主要特點有：

    軟件平臺采用B/S架構設計，具備高度的開放性，可以與其它安全防衛系統、管理系統有機整·易擴展，無限制的分布式的服務器數量；

    支持VM虛擬矩陣和報警管理；

    多站點同時實時監視、多站點同時存儲；

    可在任意影射的服務器上存儲(SAN, NAS, etc.)，能連續、計劃或基于事件進行記錄，在NAS或其它媒介上根據時間表復制資料；

    支持多批視頻服務器同時升級；

    可更改網絡客戶端用戶口令；

    配置管理功能可設置云鏡解碼控制協議；

    用戶管理可設置用戶登錄ID、用戶名稱、用戶密碼、用戶優先級、用戶類型等；

    分組管理可實現視頻流的分組分部門管理。使不同的用戶只能觀看所分配的攝像機；

    視頻服務器管理可設置視頻服務器ID、名稱、IP地址、端口號等。

    系統主要特點

    標準化嵌入式設計

    系統主要設備采用先進的嵌入式操作系統，設備精巧，穩定性高，有自啟動功能，適合無人值守的應用環境。可透過網絡，實現遠程軟件升級。

    網絡化、數字化

    系統采用標準的TCP/IP協議，能架構在局域網、廣域網、INTERNET和無線網絡之上，可任意設置網關，完全支持跨網段、有路由器的遠程視頻監控環境。

    高清晰度圖像

    圖像壓縮采用MPEG-4 格式，圖像清晰度高。在低帶寬或者多次路由的條件下，仍能傳輸每秒25幀的高質量圖像。

    多權限管理

    各級控制中心和各分控終端可以對管轄范圍進行實時監視和控制，但不同的用戶可根據職務分配不同的控制權限。

    單播、組播、服務器組播

    系統能提供單播、組播、服務器組播功能。單播即當有用戶請求時才發送圖像，沒有請求不占用網絡資源，從而使網絡帶寬利用率更高。（服務器）組播功能是當多用戶集中請求訪問某一路圖像時，此路圖像由中心服務器轉發給發出訪問請求的各用戶，從而節省了帶寬資源。

    多畫面圖像切換、顯示

    監控的圖像可根據地點、權限分成監控組，以全屏；4、9、12、16分割方式顯示，組內圖像可自動輪巡，切換時間可以任意調節。

    人性化軟件界面

    系統軟件和客戶軟件的操作界面全部為中文界面，并具有簡潔的功能提示。

    設備簡單，便于施工

    通過使用Idvr3監控系統軟件，極大地簡化了整個監控系統的設備數量，不僅減少了系統調試周期，還提高整體系統的穩定性和可靠性。

    遠程系統維護和系統管理

    系統提供遠程訪問功能，維護人員不必到達設備現場，就可修改設備的各項參數；可遠程增加、刪除和修改用戶、監控地點以及用戶的控制權限等信息，提高了設備的維護效率。并且受修改信息的用戶只要再重新登錄，即可得到重新分配的信息，大大地減輕了軟件維護工作量。

    防病毒入侵

    系統前端設備采用嵌入式技術，操作系統固化在芯片之中，不易受目前網絡中爆發病毒的侵害。

    良好的可擴容性

    當系統擴容時，在監控中心，管理人員只需要將增加的監控設備加入監控地點組別，這樣就完成了全部的系統升級擴容工作。

    結  語

    近年來，國內煤炭企業特大安全事故頻頻發生，國家對于煤炭企業安全生產的重視也抬到一個歷史性的高度，同時也促使煤炭行業安全生產信息化進程將不斷加快。我們有理由相信，煤炭企業安全生產的監控管理將在未來的日子實現跨越性的飛躍和完善。