化工行业视频监控系统解决方案解析

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一、项目背景

本系统主要是用于化工厂厂区的监控，基于保护厂区财产、人身安全和更方便的管理。该系统可以针对重要特定区域、通道、出入口进行图象监控并通过存储设备保存，以便日后调查取证查看，是保存重要证据的有力手段。管理者可以足不出户，就可以全面、准确、及时地观察到被监测的现场的真实情况。节省了大量宝贵的时间，大大地减轻了管理层的工作量，极大地提高了管理效率和管理自动化水平。为及时、准确、全面地处理、解决生产和管理方面的问题提供了真实、可靠的依据。由防爆摄像机、网络硬盘录像机、监视器等组成的可视图像监控系统还可真实地记录和回放附带实际日期和时间的场面情况，供管理者查阅提供异常情况的数据记录资料。

化工厂厂区图像可视监控系统是安全技术防范和生产管理的一个重要组成部分，化工厂监控方案关键在于工作部门的重要部位、出入口和一些重要场所，为保证重要场所、部门的财产、安全和工作的规范进行，监控系统每时每刻都将出入口和工作场所监控情况传至中心值班室，同时并记录保存，一旦发生不测，这给处理问题提供很好的证据，给员工提供了安全保证，对工作促进了规范运作。

二、 项目需求分析

针对化工厂区监控有其自身的独特需求，基本需求内容如下：

1、前端必要需求

1）、网络视频监控项目中所有的设备要求在化工厂现场环境下必须能够正常运转，不受现场环境影响，也不能影响现场其他设备的正常运行。

2）、网络视频监控前端设备要求能够对化工厂现场进行视频图像采集，要求使用720P以上分辨率高清摄像机进行图像采集，前端高清摄像机要求看清生产车间的仪表数值，部分区域需要满足防爆、低照度、宽动态、智能分析的要求。

3）、前端防爆产品要求达到的防爆等级为：Ex d ⅡCT6 Gb。

4）、前端智能分析摄像机要求内部智能分析模块，在前端实现智能分析，主要用于园区周界跨界智能分析、禁止区域闯入智能分析，当出现报警时，全厂控制中心需要弹出报警提示并联动录像。

5）、前端各装置网络摄像机信号需接入各机柜间NVR（网络硬盘录像机），所有视频信号在机柜间存储至少保证1个月，重要区域的视频信号要求存储时间至少半年。

2、中心必要需求

1）、全厂控制中心需采用LED或LCD拼接屏显示前端网络视频信号，拼接屏需通过高清解码器实现前端视频信号的解码上墙、拼接、漫游、开窗等功能。

2）、全厂控制中心需配置高性能存储服务器或NVR，实现对前端重要视频的备份存储和报警触发的视频存储。

3）、全厂控制中心需配置高性能管理服务器、流媒体服务器、数据库服务器安装远程网络视频监控管理系统，通过远程网络视频监控管理系统实现对全厂所有装置网络摄像机的视频画面查看和管理，对所有机柜间的网络硬盘录像机、客户端以及监控中心各类服务器、网络存储、高清解码器等其他网络视频监控系统设备进行管理和配置。

4）、远程网络视频监控管理系统需要具备权限管理，不同装置客户端用户需配置不同权限，对可以查看的视频有所限制。

5）、需要实现同一图像多级，多点同时观看，有利于统一指挥和多级多点同时监管。

6）、全厂控制中心管理服务器需要具备双网卡，同时支持内网和外网，远程网络视频监控管理系统需要通过外网访问。

3、备选需求

1）、需要实现园区门禁系统和远程网络视频监控管理系统的联动，门禁系统刷卡数据和视频监控画面进行叠加，对没有通过正常方式开门的方式进行报警，报警需要联动视频弹出并录像。

2）、对部分区域要求实现现场环境的监测，包括现场温度、湿度、风速、水浸等环境量信息，并能针对温湿度等数据进行阈值报警，报警需联动视频弹出画面并联动录像，远程网络视频监控管理系统需要针对环境量历史数据进行统计、曲线描绘等数据分析功能。

3）、远程网络视频监控管理系统需要和全厂区周界报警系统/火灾报警系统实现联动，不同防区报警可调用不同防区视频弹出画面进行报警，并实现联动录像。

4）、远程网络视频监控系统需要支持手机监看、监听和录像回放。

三、系统设计原则

本次系统的设计遵循技术先进、功能齐全、稳定可靠的原则，并形成一套系统的、完整的、全面的、合理的系统解决方案，并遵循以下原则：

1、可靠性

本系统能在恶劣的环境中稳定可靠运行，室外设施的建设具备防水防高温的特性；具有完善的故障恢复功能，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能；网络传输链路采用冗余备份策略，保障系统不间断运行。

2、安全性

本系统充分考虑系统前端设备、传输链路和数据存储的安全性。室外设备具备防止人为破坏的设计；对传输链路数据进行加密处理，防止被非法入侵、窃取和篡改；监控集成平台进行有效的安全管理手段，对人员、设备和各种信息资源进行统一授权控制。

3、先进性

本系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平，集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。同时，从实战应用角度出发，系统的安装调试、软件编程和操作使用又简便易行，容易掌握。

4、实用性

本系统设计充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户要求，通过严密、有机的组合，实现监控的各种实用功能，通过信息的共享和系统联动提高资源的利用效率，通过上层应用软件的定制开发，为管理提供各种增值应用。

5、扩展性

本系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该系统的实际要求扩展系统功能，可方便地扩展固定监控站点、各种建筑和实施的保安监控等。

6、可管理性

本系统通过指挥中心实现对设备、人员、资源的统一分配和管理，实时撑握一线情况，可对各级分控中心能进行统一指挥。

7、经济性

在保证视频监控系统性能优异的前提下，充分考虑系统的投资成本，通过优化设计，选择最合理实用的系统设备及售后服务。

四、系统组成

高清视频监控系统系统主要分为三个部分：前端监控系统、传输网络和监控中心组成；监控中心由存储子系统、显示子系统和控制子系统组成，系统架构如图：

系统拓扑示意图

根据整体系统拓扑示意图，可以清晰地把系统进行归类：

1、视频监控系统

视频监控子系统主要包含前端各个装置的普通高清视频监控、特殊场所的防爆高清监控、特殊区域的智能分析监控，该子系统主要负责全厂区的视频图像的采集，所有前端摄像机分辨率全部高于720P以上分辨率。

2、传输子系统

考虑视频监控系统占用带宽较大，本次系统传输子系统的设计为网络视频监控系统单独铺设一套独立的专用网络，视频监控系统独立运行在视频监控专用网络里，不影响煤化工厂其他各类装置的生产和数据的采集，本系统采用光纤传输方式，前端各类装置采用二层以太网交换机，各机柜间和全厂控制中心采用三层以太网交换机，最终实现整个网络的连通。

3、全厂控制中心

1）、存储子系统

存储子系统实现整个系统中的存储管理，包括所有机柜间的NVR、控制中心的存储服务器，前端实现7*24小时不间断存储不少于30天，重点区域实现6个月的存储时间，报警录像和重点区域录像备份录像存储在控制中心的存储服务器中。

2）、显示子系统

全厂控制中心显示子系统主要通过LED/LCD拼接大屏显示全厂所有视频画面、生产数据、报警画面弹出等。

3）、控制子系统

控制子系统主要是通过控制中心的高清解码器控制视频和数据上墙，实现视频画面在大屏上的拼接、分割、漫游、开窗等功能。

五、系统基本功能

远程网络视频监控管理系统基本功能如下：

1）、实时视频监控

通过客户端和浏览器可以实时掌握监控区域内的一切情况，对所辖区域的任一摄像机进行控制，遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦，对视角、方位、焦距进行调整，实现全方位、多视角、无盲区、全天候式监控并对摄像机的预置位和巡航进行设置控制应具有唯一性和权限性，同一时间只允许一个高权限用户操作。

2）、智能视频分析

通过智能视频设备，支持穿越警戒面检测、进入离开入侵区域检测、物体快速移动检测、物品拿取放置检测等应用。针对监视目标进行实时检测并按照用户设置的预案触发报警，发生入侵行为后，系统能对非法目标实现移动跟踪。

3）、录像存储功能

本系统支持前端存储和中心存储两种模式，前端摄像的视频信号接入硬盘录像机存储数据，达到前端存储的需要，以供事后调查取证；也可安装存储服务器和存储设备，适合大容量多通道并发的中心存储需求。通过平台软件，可以对录像进行回放和下载；当前端与中心网络条件较好时可以选择前端存储和中心存储，当前端网络资源有限时，建议使用设备本地存储即可。

4）、录像回放

对监控视频进行实时存储，记录告警前后的现场情况；当发生重大安全事件时，通过网络调用回放录像，能够全程看到事情发生的经过，为事件的调查以及事后总结提供宝贵的资源。

5）、远程配置维护

系统提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，实现校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能，提高的设备维护效率。

6）、B/S方式访问

用户通过B/S（Brower/Server）方式访问系统，B/S方式采用标准的HTTP协议，具有很强的开放性和兼容性，通过标准的IE浏览器，相关负责人和管理人员可根据不同的权限对系统进行配置及监控，操作界面全部为中文可视化界面，使用非常方便。

六、系统特点

1）、高清监控技术

高清视频监控相比标清视频监控具有明显技术和应用优势：

应采用高清摄像机可以获取高清晰度的监控画面，能更清楚地呈现所监控的对象。

高清监控技术的采用，使场景覆盖范围更广，减少单位面积监控点的数量，可以提高监控效能，减少设备投资。

使细节更清晰，大大提高智能视频分析的精度，有利于图像识别和智能视频分析的应用。

1080P分辨率的效果

720P分辨率的效果

2）、防爆技术

石油、煤化工、煤炭的国防等许多工业部门，在生产、加工、运输和贮存的各个过程中，经常可能泄露或溢散出各种各样的易燃易爆气体、液体和各种粉尘及纤维。这类物质与空气混合后，可能成为具有爆炸危险的混合物，当混合物的浓度达到爆炸浓度范围时，一旦出现火源即会引起爆炸和发生火灾等严重事故。在这类危险环境中使用的电气设备都必须时经过专业机构认证的具有防爆性能的产品，因此便有了防爆技术。

现代用于工业生产的可燃物种类繁多，数量庞大，而且生产过程情况复杂，因此需要根据不同的条件采取各种相应的防护措施。从爆炸破坏力的形成来看，爆炸一般需要具备5个条件：

提供能量的可燃性物质（释放源）；

辅助燃烧的助燃剂（氧化剂）；

可燃物质与助燃剂的均匀混合；

混合物放在相对封闭的空间（包围体）；

有足够能量的点火源。

上述条件中的点火源、可燃物质和助燃剂是燃烧爆炸的三要素，防爆技术就是根据这些爆炸条件，采取相应的技术措施和管理措施，达到预防事故的目的。

A、可燃物浓度的抑制

爆炸强度与爆炸性混合物的浓度有密切关系，爆炸强度随浓度变化的关系近似于正办周期的正弦曲线，浓度国底或过高都不能发生爆炸，这两个点称为爆炸下限浓度或爆炸上限浓度。在爆炸下限浓度以下，由于可燃性物质的发热量已经低到不能维持火焰在混合物中传播所需要的最低温度，因而该混合物不能被点燃；若浓度逐渐增加而超过爆炸上限浓度时,虽然可燃物质增加，但助燃的氧气浓度低于化学当量值，不能满足混合物完全燃烧的需要，也不会发生爆炸。

因此可以通过可燃物浓度的控制来预防爆炸事故的发生，或者把爆炸事故可能造成的破坏力降到最小限度。

B、氧浓度的控制

在爆炸气氛中加入惰化介质时，一方面可以使爆炸气氛中氧组分被稀释，减少了可燃物质分子和氧分子作用的机会，也使可燃物组分同氧分子隔离，在它们之间形成以层不燃烧的屏障；当活化分子碰撞惰化介质粒子时会使活化分子失去活化能而不能反应。另一方面，若燃烧反应已经发生，产生的游离基将与惰化介质粒子发生作用，使其失去活性，导致燃烧连锁反应中断；同时，惰化介质还将大量吸收燃烧反应放出的热量，使热量不能聚积，燃烧反应不蔓延到其它可燃组分分子上去，对燃烧反映起到抑制作用。

因此，在可燃物/空气爆炸气氛中加入惰化介质，可燃物组分爆炸范围缩小，当惰化介质增加到足够浓度时，可以使其爆炸上限和下限重合，再增加惰化介质浓度，此时可燃空气混合物将不再发生燃烧。

C、点火源的控制

温度对化学反映速度的影响特别显著，对一般反应来说，若初始浓度相等，温度每升高10℃反应速度大约加快2至4倍。因此，温度（也就是通常所指的点火源）使加快反应速度，引起爆炸事故的最初因素，控制点火源使防止爆炸事故的重要措施之一。

D、减弱爆炸压力和冲击波

爆炸现象的重要特征之一就是爆炸物质爆炸时，产生高温高压气体产物以极高的速度膨胀，使包围体内压力骤增，进而使包围体炸裂，形成冲击波，造成破坏力。为了防止或减弱因炸而使包围体内压力的骤增，应尽可能地不使包围相对封闭。

E、隔爆型结构

隔爆型结构的电气设备再爆炸危险区域应用极为广泛，它不仅能防止爆炸火燃的传出，而且壳体又可承受一定的过压。它具有一个足够牢固的外壳，能经受内部爆炸气体混合物产生最大爆炸压力的1.5倍并不得小于3.5×10pa的冲击。确保不变形或损坏，不产生永久变形，并具有一定结构间隙以使喷射出来的燃烧生成物通过一定的法兰长度冷却到低于外部爆炸性混合物的自燃温度。结构间隙可以是平面结合面或圆筒结合面组成，还可以是曲路、螺纹或屏障式等结构组成。

用于I类采掘工作面的设备，外壳须采用钢板或铸钢制成；I类非采掘工作面的设备，其外壳可有牌号不低于HT25-47灰铸铁制成，I类携带式设备和II类设备，外壳可用抗拉强度不低于117.6N/mm（12kg/mm）、含镁量不大于0.5%（重量比）的轻合金制成。

目前集光安防提供的防爆产品满足所有防爆等级中最高等级Ex d IIC T6 Gb。

3）、智能分析技术

通过智能视频分析过滤功能可减少无用视频信息，将大量无用信息过滤在前端，制定分析策略后将有价值的视频信息提取并存放到上级平台，从而能够更加有效的协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。