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研祥工控机在视频与环境综合监控领域应用案例

发布时间:2014-05-30 20:59 作者:南京研维 阅读次数:

 

 

 

        南京研维信息技术有限公司是一家多年专营工业控制计算机等设备、工业控制软件及提供工控解决方案的企业,具有工业控制领域软硬件产品生产组装、监控产品研发与监控系统项目集成的能力。南京研维为江苏南京知名工控机代理销售商,销售的工控机品牌多:台湾研华工控机等多种嵌入式工控机。工控机一台也批发;工控机型号齐全,工控机配置按需定制。

1. 视频与环境综合监控系统结构

       系统根据分散式采集与集中监控管理的设计思路,采用网络化WEB浏览式终端监控管理的B\S模式的三层网络架构:以DVR(硬盘录像机,Linux系统)和通用环境监控平台(Windows系统)构成第一层下位机;以NetS(网络服务器,Linux系统)构成中间层;以本地和远端控制中心(Windows系统)的WEB浏览器构成第三层远程监控终端。系统充分体现网络应用的视频图像与环境监控数据传输的规范性和网络上多媒体数据流均匀分发的合理性,保障网络上底层下位机设备(DVR硬盘录象机、环境监控主机)→ 网络服务器 →WEB监控终端之间数据处理流量负载均衡,使系统组网灵活并达到运行稳定,是当前基于网络结构的一种性能优越的监控系统,实现分级控制与管理。3.监控产品功能与特性

2.1 视频监控设备(数字硬盘录像机)主要功能与特点

        利用国际上先进的MPEG-4\H.264图像压缩技术:保障图象质量,适于硬盘录像,节省传输带宽,更注重多媒体系统的交互性和灵活性。

        功能集成度高:单台设备16路视频同时压缩录像、播放、矩阵\云台\镜头集中控制、快捷的历史检索及实时网络传输。

        系统设计灵活:B\S三层网络架构和C\S二层网络架构模式可选,系统自动识别。推荐B\S三层网络模式更适合多媒体数据流的均匀分发,保障DVR→DVS→WEB监控终端之间视频数据流量负载均衡,达到系统运行稳定,方便系统分级控制与管理;

     网络适应性强:视频码流为128Kbps-1.5Mbps动态调整或设置定值,标准TCP\IP协议适用于各种有线\无线局域网、专网以至Internet公用数据网等不同传输通道。

     简单实用的WEB监控\管理模式:整个系统本地\远端网络监控效果一致,WEB页面的系统配置与权限管理简单方便。

     系统安全与稳定性:性能优良的工控机平台,运行稳定与良好散热;Linux操作系统,防病毒攻击和安全认证机制;完善的图像文件管理系统,杜绝磁盘碎片,提高磁盘利用率和使用寿命。

     维护方便性:内置watchdog,死机和断电自动恢复;远程维护与软件升级;适合连续工作和无人值守环境。

     系统扩展性:系统层次化结构,易于扩充DVR设备数量,易于建立网上不同级别和数量的监控中心,有严格的系统配置与使用权限的管理。

     三级数据存储与备份:DVR\服务器\WEB终端三级硬盘存储,U盘\光盘导出备份,最大能力的保护录像数据。

     多种录像\设防\报警:定时\连续\移动报警录像,历史播放\编辑、定格抓拍图像,方便与其它系统联动报警。

2.2 环境监控平台主要功能与特点

     通过“计算机+环境监控组态软件+RS485总线“实现在本地或网络远端对被监视现场的室内生态环境、设备状态、供电、照明、门禁等系统的监测、控制与报警,让不同级别的维护管理人员及时掌握现场情况,达到实时报警、调度与处理的效果。是集网络技术、控制技术、通信技术于一体的通用计算机监测系统。

     系统构建

     采用组态王软件,在工业计算机及Windows 98 \ 2000操作系统下运行,实现对不同类别的传感器进行实时数据读取、显示、分析、控制与报警等处理;

     提供了极其丰富的图形控件(上千个工业\环境现场的图库)操作界面,让用户或开发人员能在很短的时间内创建出逼真的监控现场的虚拟场景和逼真的动画效果;

     内嵌脚本语言,方便的实现数学运算和系统操作功能的定义;

     最终构建一个客户化定制效果很好的现场环境数据采集、监测与控制的系统与显示平台,真实再现现场的实时状况。

     数据采集:通过先进的485工业现场总线技术和数字\模拟量采集模块,完成对现场温度、湿度、各种气体浓度、压力、液位、水质、烟雾、红外探测报警、巡更器、门禁控制、电压\电流量等各种传感器数据的实时采集与分析处理。

      对现场各种传感器的采集参数等信息进行综合分析、实时处理;

      方便灵活地实现对参数的控制规律和算法;

      实时的、历史的数据存储与趋势图的显示;

      多种级别控制的数据越限报警:低低报警、低报警、高报警、高高报警;

      方便的历史数据与报警数据记录查询与打印。

      网络化功能

      与硬盘录像机共用服务器,实现环境监控数据的网络共享,适用多种网络访问方式(专线、公用数据\电话网,GPRS无线网络,微波、卫星等),易于构建高速、高性能的网络应用方案。

      以Web方式远程实时浏览检测数据、曲线、动画等现场情况;

      采用多级密码保护机制,实现不同级别用户操作权限;

     报警信息通过多种方式发送到监控终端;

2.3 网络服务器功能与特性

     网络服务器是本系统的核心部分,按照功能可划分为通讯服务器、数据服务器和WEB IIS服务器。它主要实现以下功能:

     为系统提供数据通讯链路,连接所有的被监控点,所有数据交互传输是通过TCP\IP协议完成;

     为系统提供数据实时存储与备份环境,可以获取各个站点的环境和视频部分的实时数据和历史数据,对实时数据进行转发,对历史数据进行存储;

     为客户端用户提供WEB服务,对各个站点的环境和视频数据进行实时浏览和控制;

     现有为Linux系统平台,设计为基于Web Server 、B\S结构的三级控制模式,网络安全性非常好,可以有效防止病毒感染,可防止未经授权的人访问系统资源;

     数据库技术:采用MySQL数据库系统,它在Linux系统中已得到广泛使用,运行效率很高,且成本较Microsoft SQL Server低。在B\S结构的应用中,服务器端软件为用户存储数据、处理数据请求、维护数据完整性;客户端软件用于处理用户界面、生成数据请求、将处理结果显示给用户。这种结构使得该系统能够在服务器端和客户端之间平衡负载,在整体性能上与传统的基于文件共享方式数据库管理系统相比有大幅度的提高;

3. 大型通信工程、机房、仓库等综合监控与管理系统案例

     采用研祥公司嵌入式工控机构造一个适用于各种通信工程、基站、机房、仓库等环境内的综合监控管理系统,在网络能够覆盖的范围内可以实现1~N级的监控效果,使各级监控管理中心都能通过网络服务器和传输通道在本地WEB终端实现对远端现场环境的监控。

    3.1 多级监控系统组网结构图一台网络服务器可具备挂接一至几十台下位视频或环境监控设备的能力,其安装点的选择非常灵活,每级监控中心的远程监控范围是通过配置服务器所带下位监控设备的数量和管理权限实现的,而不必要各级监控中心都安装服务器。

    3.2 系统设备组成与原理图本监控系统针对各种通信工程、基站、机房、仓库等环境,可以通过DVR硬盘录像机实现基于视频图像的监控;通过环境监控主机实现各种生态环境传感器的监测(反映空气质量、温湿度、早期烟雾检测报警与普通烟雾检测报警、排风、地面浸水、内部供电情况、内部水库水位等)、环境内相关设备(室内空调、灯光、水位、排风等)的控制、门禁控制与管理。并且根据行业内多级管理组织结构的需要,通过网络传输通道和服务器与WEB终端组成一个完整的网络架构的系统方案,形成从下级现场监控━━上级区域远程监控━━一级总部远程监控的多级监控效果。

    3.3 视频信号监控功能

    各种智能快球型摄像机、匀速球型摄像机或固定式枪型摄像机等可分散的安装在被监控环境(机房、仓库、大型通信工程站点等)内的重点监视部位,各监视点同时也可安装音频监听头。环境内所有的视\音频信号首先采集接入本地DVR硬盘录像机进行实时压缩录像、监视播放、历史查询等;各路摄像机可通过一体化智能快球、通过解码器驱动的匀速控制球罩或枪击型罩等云台方式,在DVR播放器界面上实现上下左右旋转及镜头伸缩的控制,使监控区域(摄像机的视场角度)达到最大可视范围;同时DVR硬盘录像机对压缩后的视频信号可通过网络上传至上级区域监控中心等,通过WEB浏览方式实现远端监控。

    3.4 环境组态监控功能

    环境监控主机是系统内监控管理功能最多而复杂的设备,是一个组态式工业电子测量与控制平台,其主要技术原理:

    1)采用485串口总线和组台监控软件进行远端各种传感器及报警设备的数据采集、检测处理、报警处理、电子门禁系统的控制与管理:利用二氧化碳、一氧化碳等传感器达到对环境内生化状态实时检测;利用极早期烟雾预警设备或普通烟雾检测设备达到很好的烟雾和火灾预防与报警效果;利用温湿度、电压\电流、浸水等传感器达到对工作环境正常良好的检测;利用网络门禁设备与控制软件达到对环境内多入\出口安全进出与考勤的管理。并且传感器或其它专业报警设备的类型不受限制,系统配备远端采集模拟量或数字量的模块,功能根据用户需要监测的环境情况与内容进行设计。

    2)利用计算机数据通信接口或开关量的继电器控制板等方式,对现场所需要被控的设备(如:空调、灯光照明、排风、水位、供电等)进行自适应控制:可控制空调调整室内温湿度;可控制灯光调节和节省照明用电;可控制排风设备调节室内空气;可控制供电或供水设备使满足特殊作业环境工作和生存的需要。

    环境监控软件是在Windows 2000系统下,以公司自行研发的“工业组态控制软件”为系统应用工具平台,再根据用户具体需求进行二次组织与开发。系统承载外围监测\控制设备的适应性和扩展性非常好,可以很方便的按照用户环境需求搭建客户化专业监控系统,根据用户具体要求,即可设计详细的解决方案与满足客户需求的操作界面。

    4.5 系统远程监控功能

    监控系统组网能力很强,采用TCP\IP协议适用于各种传输通道,对不同行业所需监控环境的应用从行政或业务管理级别上可分成多级,核心设备是各中心的网络服务器,在各级监控中心都可通过WEB浏览器方式登陆服务器,接收本级或下级站点的视\音频信号、环境传感器和报警器等的采集处理数据、门禁管理信息与统计报表等等;远端和本地监控功能、界面与效果基本一致,具体也可遵循客户要求进行定制。同时服务器承担远端视频与环境监控数据的备份功能,便于多级保护监控图像与数据和WEB监控端的历史事件查看与分析。

    系统内监控主机的通信配合使用,可以实现视频图像与环境报警设备的联动,方便监控人员在报警同时能够立刻看到出现问题(警情)地点的图像,便于观看现场,同时在监控网络可以到达的地点远端查看报警事件或重要图像与声音资料。

4.监控系统设备配置与参数

    4.1 设备平台配置建议

    DVS视频服务器

    机型:高档工业计算机或专用服务器

主机配置:P4-2.4GCPU\ 512M内存\ 160GB×n硬盘或以上(下属配置DVR数量多需要好的性能,大节点服务器应双系统热备份)

主板支持100\1000M以太网口、专用网口扩展卡、485串口等

操作系统:Redhat Linux8.0以上标准发行版(内核2.4..x)或windows 2000NT server

应用软件:Linux系统网络服务器软件包(通讯、数据库、WEB服务)

eDVR硬盘录像机

机型:工业计算机

主机配置:P4-2.4GCPU\ 512M内存\ 160GB×n硬盘或以上(独立硬盘抽屉盒,散热和维护方便)

显卡配置:32M高性能独立显卡,支持硬件缩放

主板支持100Mbps以太网卡

操作系统:Redhat Linux8.0或以上(内核版本:2.4.18以上)

视频处理:MPEG-4 视频采集压缩处理卡1-4块(带4-16路视频)

应用软件:eDVR硬盘录像机Linux网络版软件

环境监控主机

机型:工业嵌入式计算机

主机配置:P3-1GCPU\ 256M内存\ 80GB以上硬盘

主板支持显卡、100Mbps以太网口、2个串口

操作系统:Windows 2000\98

其它通信数据控制接口或控制板卡按需提供

应用软件:基于“工业组态工具软件平台“的环境监控应用软件

IE浏览客户端机

主机配置:P4-2.4GCPU\ 512M内存\ 160GB×n硬盘或以下

显卡配置:32M高性能独立显卡,支持硬件缩放

主板支持:100Mbps以太网卡

操作系统:WINDOWS 2000

IE浏览器:版本5.0以上

视频外围设备:按需采购

高速智能快球或固定式一体彩色摄像机

云台:根据现场安装摄像机的使用要求与固定和转动方式来决定

解码器:对于非智能快球摄像机,驱动云台控制是必备的

矩阵:利用现有或新装,用于选择录像和上传的视频源信号

大屏幕投影仪或电视墙

5. 系统优势分析

          综合监控能力:一个系统内具备视频监控与环境监控两种功能,覆盖视频图象、各种传感器、安全报警设备、门禁等多种监测与控制功能,系统设计灵活,适应范围广。

         性能优良的MPEG-4\H.264视频压缩录像和网络传输功能,经济有效的实现本地\远端分级监控:利用2M带宽可以实现4-8路视频\音频信号的上传,满足上级监控中心所要求的远端监控功能,节省网络资源,省掉过去长距离光纤传输非压缩视频信号和矩阵等价格昂贵的设备,大大节省监控项目的资源和建设规模。

         系统组网性能:系统采用B\S三层架构的网络组织模式,1台网络服务器可以在网络能够接通的地方带几十台硬盘录像机和环境监控主机,并完成向几十个WEB终端用户的网络视\音频与环境数据信息的发布,切实减轻现场硬盘录像机与环境监控主机负荷,同时能够保障系统稳定运行,比C\S二层架够的方案要好很多。

         网络传输性能:本系统各级监控设备之间均采用TCP\IP标准协议,对整个通信链路的传输通道(如有线、无线或跨越多节点通信设备等)无特殊要求,只是在图像实时传输过程中根据具体情况需要一个基本带宽的保障(128-512Kbps\每路视频图像),如果遇到通信链路为无线方案与多节点传输,应该会增加传输延迟时间,对于此种情况需要事先沟通可实施一些改造方案来减少传输延迟。

         系统扩展功能:本网络服务器可方便的与其它系统服务器接口,实现依据时间段、报警事件、监控点位置号、监控值班员号码等关键信息对现场工作情况进行快速检索、查看、抓拍、历史回放、剪裁\编辑等一系列专有的监控功能。

         系统运行安全稳定:DVR硬盘录象机和网络服务器为Linux操作系统,运行安全、防病毒攻击;合理的裁剪系统提高运行效率和稳定性。

         DVR采用性能优越的工控机平台和专用的独立硬盘抽屉盒,提高了硬件运行环境的可靠性:工业级整机性能与良好散热方式,适应比较恶劣的工作环境;利用专门散热措施的磁盘盒装配硬盘、提高硬盘使用寿命和便于更换维修。

         视频与环境机平台合一功能:对于小型机房、仓库、监控站点,一台硬盘录像机所带的视频摄像机路数少于8路的话,原则上可以与环境机合为一台计算机供用户使用,以降低成本。但对我公司产品情况而言,由于视频监控主机为Linux系统、环境监控主机为Windows 2000系统,合二为一需要进行改造,目前正在试验中。

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