城市供水系统监控和自动化技术设备情况介绍环境保护论文

第一篇：城市供水系统监控和自动化技术设备情况介绍环境保护论文

城市供水系统监控和自动化技术设备情况介绍环境保护论文

摘要：采用生物接触氧化技术预处理微污染原水，并和水厂常规处理工艺进行了对比。中试结果表明，原水浊度为50～200NTU、氨氮浓度为1～10mg/L、水温为18～30℃时，生化池对氨氮的去除率为60%～80%，CODMn去除率为0.5%～25%，UV254的去除率为1%～15%；正常运行时，较高浊度(200～800NTU)的冲击不会明显影响生化池对氨氮和CODMn的去除；生化池的亚硝酸盐氮去除率为20%～50%，在原水氨氮浓度较高时亚硝酸盐氮积累增多；增加生物接触氧化预处理工艺，显著提高了后续混凝沉淀池和砂滤池的除污染效果。关键词：微污染原水 预处理 生物接触氧化

一、专题概况

“污水处理与水工业关键技术研究”是我国“九五”期间设立的国家重点科技攻关项目。该项目由5个课题、21个专题组成，分别由建设部、国家环保总局、中国科学院等6个部委组织实施。“城市供水系统监控和自动化技术设备”（96-909-03-04）是专题之一，由哈尔滨工业大学（原哈尔滨建筑大学）主持。专题下设4个子专题，即

1、安全饮用水的监测仪表；

2、已建水厂集散型计算机监控系统；3新建水厂集散型计算机监控系统；

4、城市供水系统监控技术设备与优化调度研究，分别由哈尔滨工业大学、中国市政工程中南设计研究院、深圳自来水集团公司承担，有广东开平供水集团公司、厦门飞华环保器材有限公司、三门峡市自来水公司等单位参加。该专题工作自1996年至2000年进行，历时5年，参加攻关人员总计约40人，投入经费2374万元。

二、专题设立的指导思想

1、研究的目的和意义

随着社会经济的发展，水对人民生活与生产的影响日益加强，对供水的质量与安全可靠性的要求不断提高，人们也更加重视降低供水系统的能耗，为此，一项重要而有效的措施就是加强供水系统工况的监测，尤其是加强水处理厂各个工艺环节的自动监测与控制。

研究城市供水系统的监控与水厂自动化技术装备，必须考虑中国供水行业的技术特点与经济力量。我国水厂的基本现状是：水工业整体技术水平低，特别缺乏供水系统监控技术与人才；水工业仪表与装备基础薄弱，国产的专用水质在线检测仪表及主要装备性能难以满足供水企业的需要；受社会经济发展水平限制，供水企业经济实力不足，除了少数较大型企业有能力通过贷款等方式引进国外的先进技术与设备、发展供水监控系统外，多数的中水水厂面临的是缺资金、少技术、进口设备买不起、国产设备质量不过关的局面。这些情况决定了发展中国供水行业的现代化不能全盘照搬西方发达国家的经验，要形成有中国特色的技术路线。

为此，本专题的研究目的就是在“八五”攻关成果的基础上，继续发挥已有研究优势，开发出一批适全中国国情的特点的、关键的水质专用检测仪表与装备；总结我国供水系统监控技术经济，参考借鉴国外的先进经济，建成若干有代表性的水厂集散型计算机监控系统示范工程。这一专题的研究将有效地提高供水系统的工作质量及供水的安全可靠性，降低供水成本，推进我国供水系统监控现代化的进程，具有很显著的社会效益与经济效益。

2、国内外技术发展概况及国内需求

国外自60-70年代起开始了供水系统自动监控的研究与应用工作。尤其是自80年代以来，微电子等现代科技高速发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展与完善，相应地推动供水系统的自动监控技术有了质的飞跃。加之西方发达国家雄厚经济实力与技术基础，供水系统的自动监控已得到普遍应用。一些水厂已实现全自运行，能对生产工艺的各个环节连续自动地监测、调节、记录、报警等等。这种高度自动化运行的模式是符合西方国情特点的。西方许多国家人力资源紧张，人工费用往往占生产成本构成的比重较大，而仪表设备费相对较低，加之设备质量可靠，高度自动化节省了人力资源也就是获取了较高的经济效益。西方也有相当多的水厂仅对一些影响处理水质及费用关键工艺环节实施自动控制，而对各个工艺阶段的主要水质与运行参数进行自动监测。这是一种经济高效的自动监控方案，值得借鉴。国外的水厂监控普遍采用集散式系统。对各个工艺单元进行分散控制减小了各控制环节之间的干扰，提高了工作的可靠性；对全厂的集中监控，又保证了统一指挥、调度的灵活性。

我国自80年代中后期起，陆续有一些较大型的水厂利用外资建设，同时引进了成套的水厂现代化监控仪表与设备。我国在水厂关键环节——混凝投药控制技术与设备方面实现了流动电流及透光率脉动两种凝控制设备的国产化，并在水厂获得推广应用，取得显著效果，在此方面已居于国际领先水平。水工业的一些专用检测仪表与设备，如在线检测浊度仪、计量投加泵等，也有一些厂家开始生产，但是质量水平与国外产品相对仍有距离，难以满足国内市场需要。我国大多数水厂的监控技术仍是很落后的，基本以人工方式为主，很难适应现代化的要求，一些水厂（包括有些引进设备的水厂）的自动监控基本照搬西方的模式，虽然采用了庞大的自动化系统、投资很大，然而在一些关键环节上的调近代功能并不强。如混凝投药是按原水流量比例控制，不能跟踪响应原水水质等因素变化对药耗的需求；沉淀池排泥用水；传统的处理效果以浊度为指标，存在检测可靠性等问题等等。这种模式并不适应我国相当多的水厂原水水质变化大而快的情况，而谈不上保证水处理系统运行优化，结果水质保证率低，而运行费用高。这些自动监控系统并不完全符合提高水厂技术经济效益这一根本目的。

针对我国的技术经济条件，不同规模水厂迫切需要解决的问题有所不同。近年来建设的较大型的、自动监控水平较高的水厂需要认真总结应用经验，并向优化运行方面发展，为这类水厂自动监控技术的进步提供借鉴与指导。对于众多的中小水厂，经济条件有限，应在坚持国产化、实用化的原则下，着重发展那些对供水质量、运行费用有重要影响的工艺环节的自动监控技术与设备，建立规模适宜的集散型计算机监控系统。

三、专题执行情况

1、安全饮用水的监测仪表

针对现有浊度仪的检测原理、结构形式、以及辅助功能等方面与国外进口产品的差距和实际生产应用的需要，着重在以下几个方面进行了改进与完善。

采用CPU微处理器，可实现各种参数的设置、储存、备份，具有上下限报警、声光批示、线性校正功能，同时可实现时间设定、RS-232通讯接口、信号平滑电子密码锁等多项智能化功能。

采用悬挂式连续采样系统，垂直安装的大直径取样器，具有黑体吸收结构，并实现了产品模具化。通过采用高稳定度的光源与高精度、低漂移的光电转换器，高稳度电源、光学透镜等器件，配备了机械消气泡装置，设置了电路滤波、计算机软件消泡功能。这些措施提高了信号接收的稳定性，解决清洁维护问题。

在技术性、稳定性、线性度及抗干扰性等四个主要方面与美国进口的同类产品进行对比，表明其质量和参数的可靠性均达到满意的水平。

准确度实验表明，表面散射光浊度仪定位准确稳定，线性较好，回收率在98%——102%之间，可见其测定准确度较高。精密度实验表明：同台仪器测定的相对偏差不大于2.5%，不同仪器间的最大偏差不大于1.5%，相对标准偏差（RSD）小于2.0%，均满足浊度测定国家标准方法的要求，同时也表示该种仪器具有很高的精密度，已达到国际先进水平。浊度仪的稳定性、准确性、重要性、绝缘性等主要指标均符合技术要求。

浊度脉动检测仪采用光透射式检测方式，根据光束内颗粒物质数量浓度的变化情况进行检测。有效检测信号输出值为比值的形式，由于电子元器件的老化漂移及透光表面的粘污所

千万的检测信号改变，在两个计算值上产生相同程度影响，其比值R则消除了这些影响，避免了许多光电仪器存在的严重问题，因此具有抗污染性能，在检测过程中不需要进行常规的标定和清洗，具有免清洁、免维护的特点。这是该检测方法的一种独特的性质，也弥补了浊度测定法存在的电子漂移和检测器表面粘污等弊端。R值能够更有效地表达出悬浮液中颗粒物质含量相对数量及其变化情况，弥补了浊度测定方法受颗粒粒径影响大的缺陷。

从以上结果和分析可看出，浊度法更适用于小于1μm的悬浮颗粒。这两种检测方法实现了优势互补，从而使得在整个颗粒粒径范围内都有了有效的颗粒检测方法。

当颗粒大于1.5μm时，浊度脉动法可直接检测ppb级至10个/cm以上范围的颗粒，而

63常规颗粒计数方法在大于10个cm时就必须进行稀释；浊度检测也会因重叠效应产生较大

偏差。浊度脉动检测技术有极大的适用性，一般不需稀释或预处理可直接检测，拓宽了应用范围，大幅度简化了操作程序，更具实用性。

在仪表设计及测试中，采用高性能的远红外激光发射二级管，大幅度稳定光源强度，同时配置高性能光敏二极管，以及高精度电子处理电路，使检测信号的处理精度进一步提高，而且不易受到干扰，信号的波动和飘移程度均低于±2%。对待检测水进行取样时，考虑到流速过低会使絮凝体或悬浮颗粒产生沉淀，而且检滞后时间加大，不利于控制过程；但流速过高会使絮凝体颗粒破碎；一般取样流速应大于100ml/min为宜。

配备进口的智能化功能微电脑控制器，具有自动诊断、自动校准、自动量程转换，误操作及传感器故障自动对策。报警方式有误操作及传感器故障数字显示、声光报警；过投药、欠投药、断药报警；变频器停机及故障报警。整机的关键部件均采用高质量器件，可充分保证仪表的使用寿命。传感器部分为不锈钢材质，采用分体式远传信号传感器，具有密封、防水、耐温等功能，可适用与各种条件恶劣的现场，保证长时间正常使用。

对于低浓度悬浮液，仪器的信号将主要由通过光束的单个颗粒产生，此时浊度脉动检测仪器的运行方式 与基于光阻塞理论的颗粒分析计数仪器的非常相似，可以对清洁水质中的浓度极低的悬浮颗粒物质进行检测。与常规颗粒计数检测仪器进行的平行对比结果表明，浊度脉动检测仪器的检测值与实际颗粒计数值的变化趋势完全相同，而价格要低于常规颗粒计数检测仪器数倍。

由于常规颗粒计数仪器在运行时只能检测某个粒径范围的颗粒，而浊度脉动检测仪可以有效地检测出大于1μm粒粒物质，并且颗粒浓度及粒径都不受限制，所以后者应该更具代表性，更能真实地反映水中颗粒物质相对含量。因而，该检测技术有可能作为一种全新的颗粒物质总体含量的有效检测方法。

浊度脉动检测方法同样可检测颗粒浓度高的悬浮液，此时光束可有数以千计的颗粒，但检测过程不受颗粒浓度的限制，避免了浊度检测法和常规颗粒计数检测法存在的严重重叠效应问题。这是该方法的一个主要优点。

对于水处理工艺的水质来说，颗粒物质只要低于一定的整体水平即可满足，一般不需要知道颗粒数量和粒径的具体数据。因此使用浊度脉动检测方法会更方便、更快捷，而且具有仪器投资少，运行费用低，维护简单等诸多优点。

通过与显微照相和常规颗粒计数检测仪器相结合的检测和对比运行，表明浊度脉动监测仪的确可真实地反映出水中絮凝体和悬浮颗粒物质的相对尺寸及其变化情况，检测结果可以作为一种相对检测指标，提供出水质或混凝状况。932、已建水厂集散型计算机监控系统

本子专题建立了以广东开平供水集团公司振华水厂为基地的示范工程。针对各单元控制系统的可靠性、集散型系统的可扩展性等方面进行了从理论到实际生产实用的多方位、多层次的研究，为已建成水厂集散型计算机监控系统的推广应用奠定了坚实的基础，完成了合同

中要求的各部分内容。

在振华水厂的应用示范表明，开发的这一集成系统稳定可靠，而且操作简单，颇受水厂技术人员的欢迎。

该部分内容已经在本次会议上进行了鉴定，不再详述。

3、新建水厂集散型计算机监控系统

由中国市政工程西南设计院主持完成的这部分任务，对计算机监控进行开发，在河南省三门峡第三水厂是比较典型的应用实例，所以选择这个工程为本研究的示范工程。

水厂计算机监控系统的主要功能为监视，控制和管理。其中控制直接作用于生产过程。为把因计算机监控系统故障造成的对生产过程的影响减小到最低程度，把提高计算机监控系统的安全性和可靠性放在重要的位置上加以考虑。在计算机监控系统结构设计上，采用多台计算机同时工作，各自完成其特定功能的方式，把风险分散。当某一台出现故障时，不影响系统其它功能的完成。同时监视和管理是集中的，以便于生产管理人员及时了解生产全过程的情况，对全厂的生产进行管理。通过现代通讯技术，将多台计算机连接起来形成一个局域计算机网络，从而形成水厂计算机监控系统。系统中有一台核心主控机，它不直接与生产过程中的各种设备连接，而是通过网络收集其它计算机采集的信息，协调其它计算机之间的关系，为集中监视和管理提供界面。它是整个计算机监控系统信息的交汇点。其它计算机则分布在生产过程的各环节，负责相应工艺环节的监视和控制功能的实现。

在功能满足要求的情况下，计算机监控系统能够投入实行运行的关键是能够适应工业现场恶劣的环境。在研制开发计算机监控系统时，对其防尘、抗震、防电压工业现场恶劣的环境。在研制开发计算机监控系统时，对其防尘、抗震、防电压冲击和电磁干扰方面作了充分的考虑。在器件选择面、板布置、连接方式等方面，也都使其尽量满足工业现场平均无故障时间长，易于操作，易于维护更换等要求。通过不断的完善，终于使开发的这套计算机监控系统从实验室走向工业现场，在实际项目中取得成功的应用。

通过示范工程的应用，证明这套计算机控制系统在用于中小规模的水厂中时，仅滤池反冲洗水量就可节约10%，取得较为明显的社会效益和经济效益。

4、城市供水系统监控技术设备与优化调度研究

该部分内容由深圳自来水公司完成。开发了可靠性高、开放性好、适应性强的城市供水监控调度系统。三年多来的运行实践表明，系统的可靠性高：所有软件平台稳定正确运行；室内安装的各类计算机、通信网络设备均一直正常运行；配水管上安装的硬设备除少量压力变送器因元件受损进行过维修外，数据采集器和电台无一故障。所有这些都保证了系统很高的可靠性与可用性。

基于地理信息系统（DIS）平台，进行了优化调度研究。选择了Autodesk作为GIS平台，除价格因素外，主要还由于它具有（相对）较强的管网分析能力、最擅长于进行我们原有的管网基础资料的输入与整饰。已完成了市区配水管网全部图形文件的整饰，二次开发的管网维护、爆管抢修关阀的应用功能已投入使用，包括停水施工方案的决策，效果良好。提交了先进实用的城市供水监控调度系统的集成技术。城市供水监控调度系统的可靠性、开放性、适应性，很大程度上取决于安装在城市供水调度中心这一层次上的软、硬件平台，整个系统的集成就是调度中心的监控系统与水厂、原水泵站、配水管网各分系统间的通信（即，数据交换）集成。本系统采用的、调度中心这一层次上的SCADA平台为澳洲MITS公司的产品——MOSAIC。这是一个开放性很强的SCADA平台。它支持多种操作系统和监控通信协议，有利于用户的硬件平台选择，和对其它监控平台的集成。

调度管理系统工程已具规模，并获得初期效益。选好调度中心这一层次的系统软件平台与相应的计算机、通信等硬设备，实现对一片配水管网、一个水厂和一个泵站监控系统（已建或新建）的集成，形成一定的系统规模并获取初期效益；同时解决对其它片匹配水管网、其它水厂和泵站的全部集成的技术问题，视其监控系统建设的进度，逐一加入调度管理系统。先期建成的调度管理系统在辅助实时调度决策方面发挥了显著作用，为保证安全可靠供水、实现集团公司对社会作出的供水服务承诺，发挥了积极促进作用，取得了显著的社会效益。借助于已具规模的调度管理系统，集团公司调度中心的调度人员方便地进行了对泵站生产状况的远程（约20公里）实时监视，及时作出原水调度决策，始终保证了对宝安水司的正常原水供应。

四、成果转化、产业化情况以及所取得的直接效益和间接效益

课题对高性能浊度检测仪法和浊度脉动检测仪的检测理论、设备研制及应用技术进行了深入研究，研制出了适合中国国情的、从一般浊度到高浊度水的水中颗粒物质检测仪表系统，并实现了设备的工业产品化。浊度仪的产销已形成规模化，浊度脉动检测仪及相关配厌控制系统已多种水质的实际工程中应用，能满足生产中各种苛刻要求，使技术理论、生产应用、技术服务实现了有机结合。在价格方面要比同类进口设备低40--50%。

以浊度脉动监测仪为核心，开发出可靠、实用、精度高的高浊度水和含油污水投药自控系统，首次解决了高浊度水药剂准确投加这一国内外均未解决的难题，是特种工业污水处理系统浊凝投药自动控制技术的一次重大突破。目前已有多套浊度脉动监测仪表用于实际生产的水质检测和处理工艺过程控制中，取得良好的经济效益和社会效益。

水厂集散型计算机监控系统的研究，结合我国国情，发展适合水厂实际管理和操作水平系统和设备，使得在造价上有较为明显的优势，较国外同等条件的PLC控制设备节约投资40——50%，电耗节约40%，滤池节省水量10%，水厂总运行费用节约5--10%，社会效益和经济效益显著。

研究开发的城市供水监控调度系统中主体软件平台、计算机与通信等硬设备的配套是科学、合理的；解决了大规模计算机应用系统开发中至为关键的集成技术、保证了系统的可靠性、开放性和适应性。同时在项目管理方面积累较丰富的经验，组建一支自动化的专业队伍为系统长期稳定运行的维护和扩展提供了广泛而竖实的人才基础。

第二篇：电视监控系统前端设备的介绍

电视监控系统前端设备的介绍

广州海特天高信息系统工程有限公司邰财斌

设备电视监控系统前端设备主要包括：摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、控制解码器等。

1、摄像机

摄像机是电视监控系统核心设备，是拾取图像信号的设备,也就是说,被监视场所的画面是由摄像机将其光信号(画面)变为电信号(图像信号)的。目前,无论是彩色摄像机还是黑白摄像机,其光电转换器件均采用了CCD器件,即“电耦合”器件。摄像机是通过镜头把被监视场所的画面成像在CC靶面上,通过CCD本身的电子扫描(既CCD电荷转移),把成像的光信号变成电信号,在通过一系列的放大、整形处理,最后变成标准的电视信号输出。

CCD摄像机的特点是:体积小、灵敏度高、寿命长.理论上CCD器件本身寿命相当长而不会老化.目前,CCD器件的尺寸一般为1/2”、1/3”等,我们衡枣高速公路机电系统采用的摄像机是JVCTK-1481BEC 型的摄像机,它的尺寸为1/2”。

衡量摄像机性能的技术指标有以下几个方面:

1.1 分辨率(清晰度)

表示摄像机分辨图像细节的能力，通常用电视线(TVL)表示。它取决于CCD芯片的像素数、镜头的分解力和摄像系统的带宽。电视监控系统使用的摄像机，以前要求彩色摄像机水平清晰度在300线以上，黑白在350线以上；现在因为人眼对彩色难于分辨更细，要求彩色摄像机在400线以上，黑白在500线以上；这样的指标即可满足一般电视监控系统的要求，衡枣高速公路机电系统采用的JVC TK-1381E型的摄像机水平清晰度均为480线。

1.2 灵敏度（也称为照度）

在镜头光圈大小一定的情况下，获取规定信号电平所需要的最低靶面照度。也就是说摄像机在什么样的光照强度下，可以正常输出图像的一个指标。例如：使用F1.2的镜头，当被摄物体表面照度为0.04Lx时，摄像机输出信号的幅值为350mV，即最大幅值的50％，则称此摄像机的灵敏度为0.04Lx/F1.2。如果被摄物体表面照度再低，监视器屏幕上将是一幅很难分辨层次的灰暗图像。在给出照 1

度指标时，通常有“正常照度”和“最低照度”，“正常照度”是指摄像机在这个照度下工作时，能输出满意的图像信号。“最低照度”是指如果低于这个照度，摄像机输出的图像信号难以使用，或者说，摄像机必须至少工作在此照度上。在我们的收费公路上，摄像机主要在室外使用，白天与夜间、夏季与冬季的光照度变化很大，所以摄像机的使用主要考虑最低照度。照度或灵敏度一般用“勒克斯”表示，数字越小，性能越好。衡枣高速公路机电系统采用摄像机照度为0.15Lux，属于低照度摄像机。（超低照度0.01Lux，用在特殊场合；低照度0.1Lux-10Lux;一般照度10Lux-100000Lux，如白天；高照度100000Lux以上，如高温炉）。

1.3 信噪比

即摄像机图像信号与噪声信号的比值，这一指标用S/N表示。

S——摄像机在假设没有噪声时的图像信号值。

N——摄像机本身产生的噪声值。

信噪比一般用分贝（DB）表示，指标越高，性能越好。电视监控系统中，一般要求摄像机的信噪比高于46DB。衡枣高速公路机电系统采用摄像机信噪比为50DB。当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图像就越清晰。（广播要求55—60DB，监控要求37DB）。

1.4信号幅度与阻抗

摄像机输出的信号电压用峰—峰值表示，输出的图像信号一般均为1Vp-p至1.2Vp-p，即1V至1.2峰—峰值，且为负极性输出（同步头朝下），特性阻抗为75Ω。衡枣高速公路机电系统采用摄像机视频输出幅度：VBS1.0Vp-p,(75欧姆，为合视频信号)。

1.5 环境要求

温度：0—55℃；湿度：90％。当温度高于55℃时，要考虑降温，低与0℃时，考虑加热。所以有的防护罩内装有风扇和加热片。

1.6制式

摄像机的制式有三种：

PAL-D，中国制式CHIN

NTSC，日本制式JAN

SECAM，美国制式 AMC

除了以上几个指标外，摄像机的供电分为直流供电和交流供电两种形式，我们衡枣高速车道上用的摄像机供电为220V，亭内摄像机供电为9V。摄像机的耗电量很小，但对电源的要求较高，电源的稳压度及纹波系数应满足要求，交流电源的电压变动不允许超过5%，所以，我们施工时，车道摄像机和亭内摄像机的供电都不用市电，而用电力引入室的UPS供电。

另外，在收费公路上，摄像机工作于户外，使用环境较为恶劣，因此，车道摄像机加装了防护罩，安装于立杆上。亭内摄像机安装于半球型吸顶防护罩内。2 镜头

镜头是安装在摄像机前端的光学成像器件，它的分类大致有以下几种：

A自动光圈定焦镜头

这种镜头的焦距是不可变的，可变的只有光圈大小，它适合于摄取相对固定的目标。当进入镜头的光通量变化时，摄像机CCD成像面上产生的电荷也相应变化，使视频信号电平发生变化，产生一个控制信号，驱动镜头内的微型电机正向或反向转动，从而调整光圈的大小。当视场照度变化在100倍以上时，选这种镜头。但需注意的是：如果视场照度不均匀，特别是监视目标与背景光反差较大时，采用这种镜头摄像效果不理想。

B自动光圈电动变焦镜头

由于它的光圈是自动的（由摄像机输出的电信号去自动控制光圈大小），所以适用于光照度常常变化的场所，又由于它的焦距是电动可变的，因而可以对所监视的场所的视场角及目的物进行变焦距摄取图像。此镜头与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机，其中一个电机与镜头的变焦环啮合，受控转动时，可改变镜头的焦距；另一个电机与镜头的聚焦环啮合，受控转动时完成镜头的聚焦。由于增加了两个微型电机，这种镜头的价格较贵。这种镜头用起来很方便、灵活，适合远距离观察和摄取目标。

C电动三可变镜头

这种镜头除具有自动光圈及电动变焦外，还有自动聚焦功能，也就是说，当通过云台和电动变焦改变摄取方向和目标时，不必通过人工来调整对景物的聚焦，而可以自动聚焦。与自动光圈变焦镜头相比只是对光圈的调整由自动控制方

式改为遥控器控制。它也含三个微型电机，通过一组6芯控制线与控制器相连。目前这种镜头应用较多。

在我们衡枣高速公路机电系统中，车道、亭内摄像机用12mm固定焦距、自动光圈镜头；广场摄像机是3.7～85mm自动光圈、自动变焦镜头；外场摄像机是自动光圈、电动变焦距镜头。

所需焦距大小可用下式估算。

f=A·L/H

式中：f—镜头焦距

A—摄像机成像面高度

L—被摄物体到镜头距离

H—被摄物体高度

一般来说，焦距越大，视场角越小，监视范围越窄；焦距越小，视场角越大；监视范围越宽。

在选择镜头时，除根据不同场合、不同要求选择不同控制方式的镜头外，还要考虑下面问题。

(1)镜头尺寸要与摄像机成像面尺寸一致。例如：1/3″摄像机要选1/3″镜头。在难以一致时，可用大尺寸镜头配小尺寸摄像机；反之不行。

(2)镜头接口与摄像机接口要一致，不一致时要加连接圈。例如：C型镜头安装在CS型摄像机上时，必须在C型镜头上加连接圈，如果不加连接圈就可能碰坏CCD成像面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏。云台、防护罩、支架、控制解码器等辅助设备

3.1 云台

云台可以简单理解成安装摄像机的底座，只是这个底座可以全方位(水平和垂直两个方向)或(水平方向)转动。因此，云台的使用扩大了摄像机的视野。在电视监控系统中，需要巡回监视的场所(如大厅等)都要使用云台。选用云台时要注意以下几点。

(1)所选云台的负荷能力要大于实际负荷的1.2倍。就是说云台上所有设备重量之和应小于云台的负荷能力，如果让云台满负荷或是超负荷运行，虽能免强工作，但启动时惰性大，特别是垂直转动时更困难，极大的影响了巡视效果。

(2)云台转动停止时应有较好的自锁性能，刹车时回程角应小于1。

(3)室内云台在最大负荷时，噪声应小于50dB。

3.2 防护罩

用于保护摄像机的装置叫防护罩。有室内、室外之分，室内防护罩主要作用是防尘；而室外防护罩除防尘之外，更主要的作用是保护摄像机在较恶劣自然环境(如雨、雪、低温、高温等)下工作。这不仅要求严格的密封结构，还要有雨刷、喷淋装置等，同时具有升温和降温功能。由此决定了室外防护罩的价格远高于室内防护罩。选择防护罩时还应注意的是：防护罩的标称尺寸与摄像机标称尺寸一致，即1/3″摄像机选用1/3″防护罩。若难于一致时，可用大尺寸防护罩配小尺寸摄像机；反之不行。

3.3 支架

用于固定摄像机的部件，有壁装、吊装等型式。支架的选择比较简单，只要其负荷能力大于其上所装设备总重量即可，否则易造成支架变形，云台转动时产生抖动，影响监视图像质量。

3.4 控制解码器

在有云台、电动镜头和室外防护罩的电视监控系统中，必须配有控制解码器。这样在控制室中操纵键盘相应按键即可完成对前端设备各动作及功能的控制。控制解码器必须与系统主机同一品牌，这是因为不同厂家生产的控制解码器与系统主机的通信协议、编码方式一般都不相同，除非某控制解码器在说明书中特别说明该设备与某个品牌的主机兼容，否则绝不可选用。射灯

目前绝大多数电视监控系统均配置随摄像机转动的射灯以辅助照明，其最大好处是灵活、方便，且价格不贵。黑白电视监控系统宜配置高压水银灯；彩色电视监控系统宜配置碘钨灯。当需夜间隐蔽监视时应用红外射灯。红外射灯一种是在普通照明灯前加滤光片，另一种是由红外发光二极管阵列构成。前者耗能较大，且常产生“红暴”(由于滤光不净，有少量红光被人眼看到)；后者极少产生“红暴”，但照射距离较近。另外，还需提醒的是：红外射灯对彩色电视监控系统不起作用，这是由于红外光被彩色摄像机中的彩色滤色器滤掉的缘故。

第三篇：工业自动化论文：基于组态技术的水源站远程监控系统的设计与实现

工业自动化论文：基于组态技术的水源站远程监控系统的设计与实现

【中文摘要】随着能源的紧张和行业竞争的日趋激烈,远程实时监控以其降低成本,提高质量,满足工业生产要求为的优化技术,日益得到各行业的高度重视。远程实时监控是指本地计算机通过网络系统对远端的设备进行监测与控制,包括设备的远程数据采集、远程监控和远程维护。能够实现远程监控的计算机软硬件系统称为远程监控系统。本文以中国石油辽河油田供水公司水源站远程监控系统为工程背景,从系统级和框架结构两个方面对水源站监控组态软件进行描述,研究了工业SCADA系统的组建方式,比较了各种组态工具软件的利弊,并结合油田水源站的实际情况,研究和开发了基于Forcecontrol开发的水源站远程监控系统。具体研究内容如下:介绍了供水水源站远程监控系统的总体设计与组成。阐述组态软件的设计思想,分析介绍关键技术。对水源站远程监控软件进行组态需求分析,确定方案,列出监控系统的逻辑层次。详细介绍基于Forcecontrol组态软件的远程监控组态功能的设计与开发。最后对本论文设计论述的监控系统进行总结与展望。

【英文摘要】With the energy of the tension and competition becomes more intense, Remote real-time monitoring of its lower costs, improve quality and meet the requirements of industrial production for the purpose of optimization technology,increasingly the industry’s attention.Remote real-time monitoring refers to the local computer network system for remote monitoring and control equipment, including equipment, remote data acquisition, remote monitoring and remote maintenance.Enables remote monitoring of computer hardware and software system, known as remote monitoring system.In this paper, the company PetroChina Liaohe Oilfield water supply system for remote monitoring station engineering background frame from the system level and two water stations on the described configuration software to study the formation of industrial SCADA system will compare the various groups State the advantages and disadvantages of software tools, combined with the actual situation of oil field water stations, research and development of water resources development based on Forcecontrol station remote monitoring system.Specific contents are as follows:Describes the water supply station remote monitoring system design and composition.Elaborated configuration software design, analysis introduces the key technologies.Water stations on the configuration of remote monitoring and control software needs analysis to determine the programs listed in the logic-level control system.Details of the configuration software based on Forcecontrol configuration

of remote monitoring function design and development.Finally, this paper discusses the design of the monitoring system and future prospects.【关键词】工业自动化 工业监控 SCADA 组态软件 Forcecontrol

【英文关键词】Industrial AutomationIndustrial MonitoringSCADAConfiguration softwareForcecontrol

【目录】基于组态技术的水源站远程监控系统的设计与实现摘要4-5

ABSTRACT5

9-10

第一章 绪论9-18

1.1 课

题的背景与应用意义1010-11

1.2 远程监控系统的总体设计规划

1.3.1 组态软件概述11-15

1.3.3 组态

1.3 开发的平台环境10-161.3.2 组态软件的结构划分

15-16

软件的数据流程特点16-1818-2819-20软件24-2627-28

1.4 本文的主要工作与章节安排

第二章 远程水源站监控系统的关键技术2.1 SCADA 系统18-192.3 Modbus 通信协议20-24

2.5 Mserver 软件26-27

2.2 RS-485 总线技术

2.4 Forcecontrol 2.6 本章小结

第三章 基于Forcecontrol 组态软件的水源站远程监

3.1 系统的需求分析28-30

28-29

3.1.1

控系统的设计28-48系统概述28能原则29-30

3.1.2 系统功能要求3.1.3 系统性

3.2 供水公司远程水源站监控系统的总体设计

30-323.2.1 主站监控中心的构成设计30-31

3.2.3 通信信道的选择

3.2.2

子站结构模块设计31-32

3.2.4 系统拓扑图323.3 远程监控系统的界面

层次设计32-3636-47

3.4 水源站远程监控系统界面设计

3.4.2 系统各

3.4.1 系统登录模块设计36-37

工区模块设计37-3939-4141-43

3.4.3 系统单水源井站模块设计

3.4.4 实时趋势曲线与历史趋势线设计3.4.5 报警查询模块设计43-45

3.4.6 历史数

据、实时数据查询模块设计45-4747

3.5 本章小结47-48

3.4.7 报表模块设计第四章 基于Forcecontrol 组48-76

4.1 系统开发环

4.2.1

态软件的水源站远程监控系统的实现境的选取48

4.2 系统安全性的软件实现48-54

用户组别层级的安全实现48-49控制实现49-54

4.2.2 远程控制安全性逻辑

4.4 4.4.1 水

4.3 用户系统登录的实现54-56

水源井、水源站、水务工区总体页面的与实现56-62源井页面的实现56-6060-61

4.4.2 水源站页面的设计

4.4.3 水务工区总图功能的实现61-624.5 实

时趋势曲线与历史趋势曲线的实现62-64的实现64-67

4.7 报表模块的实现

4.6 系统报警功能67-71

4.7.1 启停

记录报表的生成67-6969

4.7.2 实时数据报表的生成69-70

4.7.4 生产日报

4.8.1

4.7.3 历史数据报表的生成表的生成70-714.8 整个系统组网的实现71-7

5Forcecontrol 的网络发布实现71-72与本机DCC 的数据通信72-74通信74-7576-78

4.8.2 Forcecontrol

4.8.3 DCC 与Mserver 的数据

第五章 系统测试

3、性

4.9 本章小结75-761、可用性测试762、功能测试76第六章 总结与展望

能测试和安全性的测试76-7878-80

致谢

80-81

参考文献81-83

第四篇：城市综合管廊视频监控系统技术解决方案书

城市综合管廊视频监控系统

技术解决方案书

2018年9月12日

目录

第一章 城市综合管廊概述......................................................4 1.建设背景................................................................4 2.城市综合管廊简介........................................................4 3.综合管廊视频监控系统....................................................4 第二章 综合管廊视频监控系统现状及需求........................................5 1.系统现状................................................................5 2.需求分析................................................................5

（一）设备功能...........................................................5

（二）监控中心...........................................................5 第三章 综合管廊视频监控系统..................................................6 1.城市综合管廊监控与报警系统..............................................6 2.系统设计原则............................................................6 3.系统设计依据............................................................7 4.系统设计思路............................................................8 4.1 安全的角度看综合管廊监控与报警系统设计...............................8 4.2 物联网的角度看管廊监控设计...........................................9 5.系统流程设计...........................................................10 第四章 系统组成.............................................................11 第五章 视频监控系统功能.....................................................12 第六章 监控中心.............................................................13 1.监控中心简介...........................................................13 2.监控中心组成...........................................................13 3.监控中心功能...........................................................13 第七章 统一管理的平台.......................................................15 1.平台概述................................................................15 1.1平台定位............................................................15 1.2 设计原则............................................................15 软件管理灵活性......................................................15 存储检索便捷性......................................................15 智能应用兼容性......................................................16 系统扩展开放型......................................................16 1.3 设计依据............................................................16 2.平台技术架构...........................................................17 2.1平台技术架构........................................................17 2.2平台服务组件........................................................18 2.3平台客户端..........................................................20 3.平台应用功能...........................................................20 3.1中心管理服务器(CMS).................................................21 3.2 数据库管理服务器（SQL）.............................................21 3.3 设备管理服务器（DMS）...............................................21 3.4 电梯控制服务器（ECS）...............................................22 3.5 门禁管理服务器（ACS）...............................................23 3.6 报警管理服务器（AMS）...............................................24 3.7 智能分析服务器（IAS）...............................................24 3.8 电子地图服务器（EMS）...............................................25 3.9 视频安全管理服务器（VMS）...........................................25 3.10 OEM定制服务.......................................................27 4.平台特点...............................................................27 4.1 统一的管理平台......................................................28 4.2 开放的体系架构......................................................28 4.3 子系统集中管理......................................................28 4.4 数字与智能结合......................................................28 4.5 支持高清视频........................................................28

第一章 城市综合管廊概述

1.建设背景

随着城市经济的快速发展，综合管线建设规模不足、管理水平不高等问题凸现，一些城市相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷等事件，严重影响着生命、财产安全和城市运行秩序。全国综合管线事故平均每天高达5.6起，每年由于路面开挖造成的直接经济损失高达2000亿元。

面对当前现状及存在的问题，国务院高度重视推进城市综合管廊建设，2013年以来先后印发了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》（国发[2013]36号）、《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》（国办发[2014]27号）、《关于推进城市综合管廊建设的指导意见》（国办发[2015]61号），全面推进城市综合管廊建设。2.城市综合管廊简介

综合管廊（日本称“共同沟”、台湾称“共同管道”），就是地下城市管道综合走廊。即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。3.综合管廊视频监控系统

城市综合管廊内部不仅整合了维持城市功能的自来水、煤气、电力、通信管线，而且管廊自身功能使用的动力、照明、排水等设备繁多，无论纳入管线出现故障，还是自身附属设备出现故障，都将造成沿线城市功能的瘫痪，因此建设城市综合管廊视频监控系统意义重大。第二章 综合管廊视频监控系统现状及需求

1.系统现状

城市综合管廊视频监控系统，主要需要结合环境、安全防范、通信、预警、报警、地理信息等多个不同功能的子系统实现视频联动，主要因监控环境特殊性，遇到的问题主要体现：  传统监控采用人工管理模式，运营成本高，管理水平与管理质量也无法得到保障；  政府多头管理、分散操作易产生各种问题；  解决紧急事故发生时易相互推诿、扯皮；

 市政设施管理的运维监测监控能力、应急调度指挥能力、综合业务能力很难提高；  管廊监控视频监控数据类别不一，各系统间信息孤岛导致相关部门决策困难。2.需求分析

（一）设备功能

1.需较好的防潮、防腐（H2S）能力； 2.可在低照度下正常工作； 3.燃气舱需要防爆；

4.需有移动侦测等功能，以便及时捕捉到入侵人员信息，并可及时报警及跟随。

（二）监控中心

综合管廊监控中心主要任务为确保管廊内的运维情况，主要防止通风口、主要通道、出入口、门禁等重要场景的视频监控情况，防止非法人员或者破坏者入侵，侵害公共财产和设备，将管廊内任一角落的状况呈现在监控中心的拼接屏上，使管理人员可以随时轻易的掌握所有情况。

建立完善的视频报警联动机制，解决城市管廊设施遭受人为破坏的地下隐患，保障管廊内的通风、照明、排水、防火、通信等设备的正常运转。

第三章 综合管廊视频监控系统

1.城市综合管廊监控与报警系统

综合管廊视频监控系统是一个非常完整成熟的监控管理管控系统。由于要结合和兼顾环境与设备监控、通信联络、地理信息等需求，而且还要兼顾灾难事故预警、安全防范等方面对图像监控的需求，同时还需要考虑报警、门禁等配套系统的集成以及与广播系统的联动，因此在这些系统的互联过程中必然会出现系统异构的信息孤岛问题。

要打破信息孤岛的局面，复杂异构方式的视频监控系统需要解决不同厂商、不同产品的兼容和多喝系统实现报警联动，还需要立足大型的联网设计，做好互利与共享的原则。

物联网研发的基于物联网的监控成功地解决了众多品牌相互兼容，目前国家推出GB28181协议，海康、大华、安讯士等厂家联合推出ONVIF协议，成为成为综合管廊视频监控系统当下的发展方向，从而使信息孤岛难题成为历史。2.系统设计原则

根据用户现状和需求分析，综合管廊视频监控系统依据以下原则设计：（1）可靠性

系统应确保管廊数据获取、融合、传输等过程的可靠性。其中，感知数据是管廊各项应用的基础和判别依据，可靠的数据获取、融合和传输是保证管廊功能正常运行的基础。（2）可扩展性

系统应能够动态调节，为不同网络应用提供可扩展性，包括网络拓扑结构可扩展、服务内容可扩展等。

（3）兼容性、开放性和易维护性

系统的软、硬件采用模块化、组态化设计，可以方便地进行容量的扩充和功能的维护升级。同时，系统建设基于Web、B/S结构，软件设置开放性网络接口，可实现将监测信息上传至监控中心和各级主管部门、单位。（4）安全性

视频监控系统的安全标准要特别保护用户的信息隐私，为各政府部门、单位提供不同安全级别的网络应用。3.系统设计依据

《关于推进城市综合管廊建设的指导意见》（国办发[2015]61号

《国务院办公厅关于加强城市综合管线建设管理的指导意见》（2014）27号 《城市市政综合管廊技术规范》GB50838 《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T205 《安全防范工程技术规范》GB50348 《入侵报警系统工程设计规范》GB50394 《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395 《出入口控制系统工程设计规范》GB50396 《火灾自动报警系统设计规范》GB50116 《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493 《城镇燃气设计规范》GB50028 《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058 《电子信息系统机房设计规范》GB50174 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343 《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB 50166 《自动化仪表工程施工及质量验收规范》 GB 50093 《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T205 4.系统设计思路

4.1 安全的角度看综合管廊监控与报警系统设计 目前，综合管廊主要存在以下四大问题：

一是人的不安全行为（违章）造成的人员安全问题，二是物的不安全状态（隐患）导致的设备安全问题，三是环境的不安全条件（隐患）诱发的环境安全问题，四是组织的不安全因素（管理漏洞）导致的管廊安全问题。

以上四大核心因素共同诱发能量的不正常传递，从而造成管廊事故。因此，系统必须对这四个核心因素进行管控，以实现对人的不安全行为、物的不安全状态和环境的不安全因素等迅速、灵活、正确地理解（——预测）和解决（——启动安全设备或报警），从而实现地下管廊的本质安全。

（1）针对人员安全：通过人员标识卡、便携式巡检仪、人员探测计数器等管控人的不安全行为，使巡检人员达到可视化管理、无关人员实现防范入侵管理。

（2）针对环境安全：通过多功能监测基站和智能传感器对管廊温度、湿度、水位、氧气、H2S、CH4等环境要素实时监控，实现危险源管理、辨识、评估和控制，从而消除环境的不安全因素。

（3）针对设备安全：通过智能传感器、仪表和多功能监测基站对监控设备、排水设备、通风设备、通信设备、消防设备、照明设备、电缆温度等进行实时在线感知、报警联动、远程控制和指挥调度，使之始终处于安全状态。

（4）针对管理安全：通过建立安全机制和预警管理体系，实现现场可视化、问题可视化和隐患的可视化，达到管理无失误、指挥无失误、操作无失误，在此基础上实现未雨绸缪、超前预报，防患于未然。

城市综合管廊的建设目标是在信息化管理的基础上，逐步实现自动化，用智慧覆盖整个管廊运行管理的全过程，实现高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化智慧型管廊。4.2 物联网的角度看管廊监控设计

本系统利用先进的物联网技术，通过感、传、知、用四层架构，实现对地下管廊的属性信息和状态信息运行透彻的感知和度量，通过感知实时获取人员、设备、环境、流程制度等在内的一切数据，实现地下管廊管理的可视化，提高管廊安全性和用户满意度。

从上图可以看出，井下所有的视频监控状态传到平台监控中心，而监控中心的各种控制命令则要传输到各段管廊的摄像机设备上。

这些信息主要有：

（1）监控摄像机的视频信号和控制信号；（2）清晰的捕捉到入侵人员的面部特征；（3）对管廊舱室实现无死角全覆盖；（4）捕捉到足够的管廊细节；（5）进出人员信息和人员位置信息；（6）管廊的各种属性信息和状态信息；（7）管廊的运营情况和管控情况。

我们采用基于物联网的整体解决方案化解以上所有问题。利用物联网对地下管廊进行感知和识别，通过网络互联，进行传输、计算、处理和数据挖掘，实现对地下管廊的实时控制、精确管理和科学决策。5.系统流程设计

根据综合管廊的运营复杂情况及特点，建立基于物联网的视频监控系统，是实现智慧管廊的必由之路。

综合管廊要实现系统的安全、稳定运行，又要实现对供电、消防、照明、通风、排水等系统的运营情况“集中管理”：

（1）感知层：感知来自管廊的供电、供热、供水、通信、能源的运行情况；（2）传输层：由物联网多功能基站提供无线、有线通信等可靠传输；

（3）处理层：通过视频系统，对热能、给水、供电、信息通信、供气等重要场景实现统一平台管理，实现系统的分布式应用和纵向深入。

应用层：于政府管理部门和四大管线单位（自来水、电力、煤气和通信）的本专业管线运行信息、会影响到管廊本体安全或其它专业管线安全运行，因此在应用层要对四大管线单位提供通信接口，以实现信息的共享和联动。

第四章 系统组成

城市管廊视频监控系统主要对环境、通信、报警、地理等实现联动报警，实时监控管廊的实际情况，主要由前端采集、传输介质、后端设备（存储、记录显示和控制）组成。

视频监控系统架构图

系统建立基于互联网的“管、控、营”一体化的智能管控平台，从视频采集、通信网络、系统架构、智能联动和综合管理平台等方面的设计，解决了管廊监控存在着内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的恢复效率，进而实现了监控中心应用一个平台，一根光纤，一组基站”即能对管廊内部设备的远程管理与联动控制。

第五章 视频监控系统功能

要打破信息孤岛的局面，复杂异构方式的视频监控系统需要解决产品兼容与多个系统的相互集成，以及平台网络接入和资源开发方式等问题。

视频监控系统结构由前段部分、信号传输部分、中央控制显示部分、数字图像检索回放部分以及数据存储、IP承载网。前段系统采用点位设计；信号传输系统设计内容主要分传输方式和传输管道两部分；中央控制显示部分的设计采用数字化监控中心管理系统；数字图像检索回放部分以加大容量模块化矩阵切换设备作为核心设备，以数模结合方式，实现对快球的远程控制、权限管理，并采用外置储存方式进行集中式数据存储。

系统通过系统前端监控点网络摄像机采集图像信息，系统主机处理后在相连的监视器上反映监控场景。综合管廊每200米为一段防火分区，每段防火分区设置1台多功能基站，在每段防火分区内设置3台网络摄像机（区段出入口）：检测卸料口1台、防火门的两边各1台，监测任何进入防火分区内的人员情况。所有的视频监控画面都可以通过智能安全管控平台控制、显示，实现全范围监控，并且可在监视器上切换显示各防火分区的监控画面。

同时，系统采用EPON技术组建汇聚网络，在网络汇聚机房部署OLT，铺设光纤到监控前端，在光纤线路上部署分光器，灵活接入各前端控制点。前端视频编码器通过ONU接入光纤，实现“树形分叉”式的前端接入，可有效节约光纤资源，减少建设成本，后期扩容也更为方便。

第六章 监控中心

1.监控中心简介

在管廊的运营管理过程中，为保证人员、环境、设备的安全性和经济性，需要监控中心人员随时、准确、全面地掌握管廊各环节的运行状态，预测和分析设备的运行趋势，对各环节运行中发生的问题作出及时准确的处理，通过多维度、全方位的监控管理，提高安全运营能力，更重要的是对管廊突发事故起到监控及预防的作用，而这些都有赖于监控中心对各类监控信息的直观显示。

监控中心是整个系统的核心，它联系、协调、控制和管理其它系统的工作，同时监控中心还担负与电力公司、供水公司等部门的报警和事故处理联动通信任务。2.监控中心组成

监控中心由智能模拟显示系统、解码器、监控与报警系统、远程网络传输系统和计算机操作台等设备组成。3.监控中心功能

监控中心的主要任务是确保管廊内管线及操控设备能正常运转，并在发生事故时能迅速反应处理，是整个视频监控系统的神经中枢，通过智能化监视与侦测设备，将管廊内任一角落的状况资料迅速传递收集于监控室中，使管理人员可以随时轻易的掌握所有情况。

监控中心为用户提供一个人性化和智能化的操作平台，使整个高科技、超复杂的系统使用时轻松自如，它覆盖人员、设备、环境、动力、安全、运营等诸多环节，结合视频监控系统满足全过程实时监控的需要，避免了在重要调度指挥中因系统操作过于复杂，而造成难于控制的尴尬局面。

显示部分可直观地显示管廊内各种设备的运转情况，及时了解灾情和非法入侵的发生及其位置。显示屏的显示内容有：管廊各区段的位置和建筑模拟图和非法入侵等各种报警信号等。

同时，调度中心可以满足综合调度、应急指挥、参观交流等多项功能的要求，大屏幕显示各种图像画面具有灵活组合的特点，可以满足各种不同的需求。

第七章 统一管理的平台

1.平台概述

集光智能综合管理平台由Web后台管理端、B/S客户端、C/S客户端、VFM手机客户端组成的一个大中型智能安防监控管理平台。

本系统广泛应用于工厂、企事业单位、智能建筑，平安城市等大中型网络视频监控领域中，该平台采用先进的微核心加插件开发技术，基于windows平台。

安装快捷，设置方便，使用简易。并具备音视频采集，存储，转发和集中管理功能。专为多地分布式监控架构所涉。1.1平台定位

集光安防综合管廊综合监管平台以校园空间地理信息系统为基础，建立集安全保卫、防范监控、GIS应急实战、安保业务应用为一体的安防应用平台，通过将多种应用功能模块集中整合在系统中，打破传统安防系统仅是对视频信息监控的功能，从多个维度对校园的安保工作进行管理。

综合管廊综合监管平台是集查询、定位、管理、分析为一体的校园安防综合管理系统，有效地帮助用户对校园安防相关信息进行管理与分析，不仅是一个展示性的美观的三维校园安防管理系统，同时是一个具有详细用户应用价值的业务系统。1.2 设计原则

平台依托于数据库、中间件、地理信息技术及基础应用框架技术，接入编/解码设备、存储设备、校园空间信息数据及安保日常业务应用数据，对外提供基础服务、传输服务、存储服务、控制服务、GIS应急实战服务以及业务服务。平台开发秉承模块化、框架化、集群化、服务化的设计理念，以提高系统的可靠性、可扩展性和可维护性，满足不同系统对接整合、兼容应用和可持续发展的需要。

平台软件设计将遵循以下原则：  软件管理灵活性

针对突发事件进行迅速反馈是本次平台设计的亮点。集光安防软件合理的界面布局，针对突发事件能够灵活的应对，并具备完善的报警联动机制，使监控系统更加的灵活易用。 存储检索便捷性

虽然目前诸如智能分析、报警联动等新技术的使用，使目前安防系统在提前预警处理上有了很大的提升，但就目前发展及调查发现，事后追查仍然是安防监控系统应用的重点。平台软件对系统检索的优化提高了信息检索的效率。 智能应用兼容性

针对海量的视频监控，针对图像的智能分析技术有效的提高了系统的有效，提升了系统的应用价值。当前，智能分析产品还处于初级应用阶段，集光安防软件平台能够对智能分析产品有效的兼容接入。 系统扩展开放型

平台软件产品，不仅能够对自身产品能够有高效的管理和接入，同时对其他品牌、类型的设备和第三方平台系统的有效兼容性。平台软件针开放性，设计了协议、接口、控件等多种兼容方式。

对于第三方平台的对接，系统通过应用程序开发包（ADK&SDK）的形式，提供系统开发组件和接口，直接支持合作伙伴二次开发工作。对流媒体转发、设备管理、报警管理等监控常用功能进行服务封装，有效降低其他有平台开发意向的合作厂家的开发复杂程度和提高开发有效性。系统通过平台互联协议，可以与第三方平台互联、互通、互操作。

对于设备类的对接，集光安防有提供网络协议，非集光安防产品也能跟集光安防产品一样顺利、无障碍地接入到整个系统平台中；也接受SDK封装接入，系统提供设备接入服务器，将其他品牌设备的SDK按照一定标准再次封装，消除产品质量差异性，稳定、高效地接入到集光安防的系统平台中。1.3 设计依据

平台的设计和开发遵循以下技术标准和规范要求：



《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T 28181-2011）

《跨区域视频监控联网共享技术规范》（DB33/T 629-2011）

《计算机软件分类与代码》（GB/T13702-1992）



《信息处理系统工程计算机系统配置图符号及约定》（GB/T14085-1993）

《计算机软件可靠性和可维护性管理》（GB/T14394-2008）

《计算机软件测试规范》（GB/T15532-2008）   《软件工程标准分类法》（GB/T15538-1995）《软件可靠性和安全性设计准则》（GJB/Z 102-97）《计算机软件文档编制规范》（GB/T 8567-2006）              《计算机软件需求规格说明规范》（GB/T9385-2008）《计算机软件测试文档编制规范》（GB/T9386-2008）《计算机软件质量保证计划规范》（GB/T12504-1990）《计算机软件配置管理计划规范》（GB/T12505-1990）《工业控制用软件评定准则》（GB/T13423-1992）《信息处理程序构造极其表示的约定》（GB/T13502-1992）《软件文档管理指南》（GB/T16680-1996）《信息技术软件工程术语》（GB/T 11457-2006）《信息技术软件维护》（GB/T 20157-2006）

《软件工程软件生成周期过程用于项目管理的指南》（GB/Z 20156-2006）《信息技术软件生存周期过程配置管理》（GB/T 20158-2006）《软件工程产品质量》（GB/T 16260-2006）《软件系统验收规范》（GB/T 28035-2011）

《软件工程软件产品质量要求与评价（SQuaRE）商业现货（COTS）



软件产品的质量要求和测试细则》（GB/T25000.51-2010）2.平台技术架构 2.1平台技术架构

集光安防综合管廊综合监管平台软件以“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。系统支持主流操作系统、Web中间件、数据库产品、GIS引擎和服务以及其他第三方标准中间产品的开发和运行环境，具有很强的环境适应能力。

图1.平台技术架构示意图

2.2平台服务组件

平台中各服务组件基于模块化/插件化的思想设计，子模块尽可能遵循强内聚、松耦合的设计原则，支持插件化的业务扩展。2.2.1 集中管理服务

集中管理是基于实现系统管理方面的需要，统一资源、统一用户的一种系统管理的新的管理理念和模式。集中管理的基础是资源集中，实现系统资源的集中录入和监控，达到系统模块之间的资源共享、协作联动和统一调度。集中管理的资源包括视频设备、报警设备、门禁设备、梯控设备、可视对讲等资源。模块之间可以独立管理，也可以集中管理，可以独立工作，也可以协同工作。可实现资源的统一权限管理，在资源集中的情况下保证信息安全。

2.2.2 数据库管理服务

集中管理软件依托于数据库软件，数据库软件是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。数据库软件DB具有存储、截取、安全保障、备份的功能，是CMM系统资源数据的管理工具。2.2.3 视频监控管理服务 视频监控管理系统，实现对视频设备、解码设备、视频存储设备等综合集中管理。采用B/S架构配置、C/S架构控制结合的方式，实现视频安防设备接入管理、实时监控、录像存储、检索回放、智能分析、解码上墙控制等功能。通过开放的体系架构，全面、丰富的产品支持，为用户提供随需应变的整体解决方案。2.2.4 门禁管理服务

门禁系统是一种管理人员进出的数字化管理系统。主要解决重要场所的出入口的安全问题，门禁管理软件秉承统一管理的理念，同时以一卡通平台为基础，采用B/S架构配置、C/S架构控制结合的方式，配置端极大的满足用户对于操作方便的体验需求，对门禁资源、卡片、人员、权限、报警等进行一体化管理，以中心、区域为单位实现了物理概念与逻辑概念的巧妙融合。控制端对门禁资源进行统一的操作管理，对报警、事件实现中心化管理。从而在满足用户对出入口安全需求的同时，给予统一、集中、系统化管理的解决方案。2.2.5 电梯层控管理服务

电梯控制系统用于实现电梯楼层权限控制，保证电梯使用安全。主要包括：人员楼层访问权限控制，楼层常开时段设定，公共楼层设定，假日配置，报警上传与展示，刷卡记录查询。系统采用B/S架构，通过Webservice协议支持C/S客户端，通过DAG服务器进行设备管理进行数据下发及事件数据采集上报，通过MQ消息服务器将数据在客户端、服务器、中心管理平台之间转发，保证数据能够实时上报展示。同时集成视频管理系统，提供了集控制、管理、监控于一体的梯控解决方案。2.2.6 报警管理服务

接收系统异常报警、梯控事件、巡查事件、视频报警、设备IO报警、防区报警、门禁报警、可视对讲报警的接收，实现报警执行客户端联动、联动录像、联动球机跳转到指定预置点、联动发邮件、联动发短信等功能。实现监控人员第一时间检测到报警信息，并做相关处理，对于案件发现与处理的及时性有了大大提升。2.2.7 智能分析服务

智能分析主要包括视频检索、客流分析及聚集区分析、异常人脸检测、贴条分析、环境检测、操作区进入/离开检测、操作区滞留检测、物品遗留、物品拿取、物品保护、跨线检测、徘徊检测、场景变化等应用，对安全防范起到不可或缺的实质性作用。2.2.8 安全视频网管服务

视频网管服务统一监控系统管理的软件模块和硬件产品，及时上报故障。

视频网管服务基于J2EE体系及WebService标准，支持通过SDK直连、设备接入网关代理或SNMP协议三种采集方式，实现了设备状态、基本信息、录像状态、告警事件的上报。2.2.9 电子地图服务

电子地图服务包括GIS服务、瓦片地图服务、几何服务、查询编辑服务、聚合热点服务、路径分析服务、安全认证服务。2.2.10 校时服务

为保证平台中各服务及设备时间的一致性，平台提供校时服务。支持NTP和中心服务校时两类时间源。

支持定时自动校时和手动校时两种校时方式。2.3平台客户端

平台支持B/S客户端和C/S客户端，基于校园GIS应急实战应用主要为B/S客户端。3.平台应用功能

综合管廊一体化综合管理系统包括十大应用模块，分别是中心管理、数据库管理、视频监控管理、门禁管理、电梯控制、报警管理、智能分析、电子地图、视频安全管理和OEM定制。

图2.平台登录界面实物图

图3.平台界面实物图

3.1中心管理服务器(CMS)CMS中心管理服务器在平台网络拓扑中处于中心位置。是整个平台的核心业务服务器，在前端负责CMS和Client APP/SDK直接进行信令通信，对Client发送过来的请求进行处理，并返回相应的响应。在后端负责SMS，DMS，VSS等功能服务器，对这些功能服务器进行注册、登记、指令控制，是整个系统的信令处理中心。3.2 数据库管理服务器（SQL）

数据库能够保证系统资源的数据独立、高度共享、使用方便、运行可靠、可修改性和可扩充性以及能充分描述数据间的内在联系。CMM系统资源在DB中的访问过程，都是在DBMS(Database Management System，数据库管理系统)的指挥和调度下进行的，并严格按照安全策略（包括系统安全策略、数据库安全策略、用户安全策略）对数据库执行相应的操作。3.3 设备管理服务器（DMS）

设备管理服务器用于处理所有关于设备的请求，例如设备状态，设备云台控制，设备 授权，增加/删除设备等。最大支持 10000 个通道(实际部署建议 3000 个通道以内)。

管理与中心管理有信流交换的电视墙管理服务、流媒体管理服务、存储管理服务、智能分析服务等设备。主要实现以下功能： 3.3.1 流媒体转发服务器（MTS）视频流媒体转发服务能够对流媒体数据进行复制和分发，支持视音频流的转发，支持网内多用户对同一个音视频流的访问，通过将单一的视频数据复制分发，在不占用大量的带宽 下前提下提供更多的用户视频观看；可以通过视频流媒体转发服务器进行转发，从而保证视频前端到转发服务之间，网络上只占用一个通道的资源，减少视频传输过程中占用大量的带宽。

流媒体转发服务器：单台(全双工千兆网卡)SMS服务支持并发转发(500Mb 以内)高清视频达输入200 路720P(2Mb)图像；输出200路720P(2Mb)图像。

流媒体转发服务器：支持分布部署，减少单台转发压力。

流媒体转发服务器：支持动态负载分配，当一台转发服器出问题时，自动把此台转发服务器 上的流媒体数据自动分配在其它转发服务器上，不引响用户视频观看和 录像存储(当 SMS+SS 布在同一台服务器上)。3.3.2 视频存储服务器（VSS）

流媒体存储服务能够实现在监控中心集中录像功能，包括中心存储管理、录像备份管理、删除管理等，存储服务系统支持自动存储、计划存储、手动存储、负载均衡等多种存储策略 和存储策略的配置功能；支持主/次码流可选存储和 RTSP实时流媒体国际协议的回放。存储 管理服务器可以兼容 DAS、NAS、CVR 等各种存储方式。3.4 电梯控制服务器（ECS）

通过控制电梯状态(电梯运行状态，电梯电量显示，信号状态等，电梯楼层显示，电梯上行下行指示)，结合布防百度地图电梯位置，采用电梯报警上报(区外停梯,运行中开门,冲顶,蹲底,超速,门区内停电困人.门区内停梯无法开门,手动报警,反复开门,运行超时,长时间开门等)，显示电梯维保单位，使用单位，小区名称等详细数据，即可掌握电梯当前故障显示及管理访客到指定的楼层权限，又提高有效管理，又节约电梯运行年限。

图4.电梯控制操作图

3.5 门禁管理服务器（ACS）

门禁管理服务器主要将门禁事件上报，存储，搜索；与中心管理联动，在地图上显示对应门位置的情况，可在远端实现开关门，B/S客户端门禁事件联动视频通道可上大屏呈现。

图5.门禁管理操作图

3.6 报警管理服务器（AMS）

报警管理服务器主要实现与校园周界防区、出入口红外对射以及视频联动报警，通过报警管理设备集中管理报警控制器、I/O接口等设备实现报警管理服务。

图6.报警主机设置图

3.7 智能分析服务器（IAS）

智能分析服务器是将一般监控系统的事后分析变成了事中分析和预警，实现进入区域、离开区域、穿越警戒面、物品遗留、人脸识别、客流量统计、客流热度以及视频质量诊断等高端智能分析功能。

图7.人数统计显示图

3.8 电子地图服务器（EMS）

电子地图主要可以实现监控点位、门禁对应点位、防区位置等布控，通过逼真的三维场景，视频跟踪，多摄像机同步播放，视频定位，视频查询，视频调阅，报警应用，门禁功能，量算功能，图层管理，告警以及轨迹查询，视频巡防等，实现GIS地图弹窗显示，清晰直观明了。

图8.电子地图示意图

3.9 视频安全管理服务器（VMS）

视频安全性主要通过IPC接入的身份识别，数据传输加密，IPC的访问控制和隔离，IPC全生命周期管理。采用标识码进行认证和白名单过滤机制，保障IPC的可信计入，防止IPC的仿冒和欺骗，导致内外网络受到攻击，采用的SSL/UPDS多媒体隧道(VPN隧道)，保障数据在传输过程中被窃听或者篡改,使整个视频数据安全有效的运行。

考虑到视频安全管理的重要性，集光安防和华为深度合作，一起开发了一整套视频安全管理的解决方案。

图9.集中式视频安全组网示意图

图10.分布式视频安全组网示意图

3.10 OEM定制服务

针对不同的行业和校园，集光安防可以定制不同的界面、模块功能、可为客户OEM定制，可做出适合不同综合管廊的平台方案。

图11.OEM设置示意图

4.平台特点 是一套“集成化”、“数字化”、“智能化”的平台，包含视频、报警、门禁等多个子系统。在一个平台下完成多个安防子系统的统一管理与互联互动，真正做到了“一体化、智能化”的管理，提高用户的易用性和管理效率。

平台，是自主研发的基于SOA系统架构的集成多系统的联网平台。采用先进的软硬件开发技术，解决了系统集中管理、多级联网、信息共享、互联互通、多业务融合等问题。

平台主要面向各种行业，解决该行业内安防系统综合管理的迫切需求，本产品集成了视频、报警、门禁、可视对讲、网管等一系列功能模块，实现安防各子系统的统一管理，提高系统管理效率，方便系统用户的使用，明确系统权限和职责。4.1 统一的管理平台

平台同时提供了编解码设备管理、存储管理、网络管理、报警管理等基础设备管控功能。通过优化系统架构，提高系统的整体效能，使平台对视频监控、门禁、报警、可视对讲等系统的管理更灵活、更人性化，为用户提供一站式的解决方案。4.2 开放的体系架构

平台基于SOA架构设计，并通过Web Service提供基础服务，方便与第三方业务系统相互集成；同时，系统采用了基于J2EE的企业业务中间件技术，方便对接第三方厂商的设备。

4.3 子系统集中管理

对各子系统进行统一的监测、控制和管理，可以兼容视频、门禁、报警等各个子系统不同类型的通信方式和多种通信格式。各个系统按照统一的中间件标准接口通过消息服务与中心平台进行信息交换和控制信令交换。实现将分散的、相互独立的子系统用相同的环境、相同的软件界面进行集中管理，并可以监控各子系统的运行状况信息。4.4 数字与智能结合

平台利用高效视频编解码压缩技术（如H.264、H.265），可以在已有的各类数字传输网络上以非常低的带宽占用实现远距离图像传输，而且可通过与计算机技术的结合实现灵活、丰富、广泛的多媒体应用，对图像的观看可以利用计算机、监视器等各种手段，并最终实现系统的高清视频监控。

平台以网络化传输、数字化处理为基础，以各类功能与应用的整合与集成为核心，实现单纯的图像监控向报警联动、智能手机、行为分析、人流量统计、人脸分析等应用领域的广泛拓展与延伸。4.5 支持高清视频平台全方位支持高清图像的前端采集、编码传输、录像存储、解码回放，在各个环节都体现了高清处理，实现了真正的高清监控画面。

第五篇：广州市轨道交通三号线北延段电力监控系统设备采购招标变电所综合自动化系统网络结构图

广州市轨道交通三号线北延段电力监控系统设备采购招标变电所综合自动化系统网络结构图

附图二：典型牵引降压混合变电所综合自动化系统构成示意图

附图四：典型降压变电所综合自动化系统构成示意图