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水利監控解決方案

一、現狀及要求
  綜觀國內國民的經濟高速發展,而在國民經濟中水利工程所起的作用越來越大,因此直接影響國民經濟發展的一個重要方面是防汛問題。防汛大壩集中監控系統,真正體現防汛的現代化管理,智能化操作。預警防汛大壩水位情況,為領導決策和減少洪水帶來損失爭取了寶貴的時間,有效保障人民生命財產的安全。

  以某水利工程為例 :

  某水利共有 5 個大壩需要遠程監控,每個大壩設 4-8 個監控點,整個系統共有 36 路圖像需要上傳監控中心,要求如下 :

1. 視頻監控點之間采用光纖聯接 ;

2. 拓撲結構形成自愈環方式 ;

3. 所有攝像機可反向控制 ;

4. 為其它數據提供透明數據接口 ;

  二、設計原則

  視頻壓縮采用國際通用的壓縮標準 :MPEG-4;

  圖像幀數 :PAL 制信號 25 幀 / 秒

NTSC 制信號 30 幀 / 秒

  光傳輸系統支持雙纖自愈環保護,支持光分支功能 ;

  光傳輸系統支持視頻信號反向傳輸 ;

  系統具有可擴展性,適應用戶擴容時不再占用光纖的需求 ;

  光接口發送功率不小于 -10dBm, 接受 靈敏度 優于 -32dBm 。

  三、系統總體結構

系統專為大容量,多節點的視頻、音頻、數據傳輸而設計 ; 系統集成了最新的視頻壓縮技術、數字通信技術、光通信技術和計算機技術。

系統內置光纖傳輸系統,視頻壓縮板采用標準的圖像壓縮算法對模擬圖像壓縮編碼,數字化,復接到高速信道,通過電 / 光轉換,信號發送到光纖通道 ; 視頻解壓縮板接收數字復用信號、解碼,輸出模擬圖像,圖像質量達到廣播級效果。

系統摒棄了傳統視頻光端機點對點 的傳輸模式,采用光纖通信系統中數字中繼的技術,信號可在任何一點上下,非常靈活。通過時隙配置可以實現圖像的全網交*,使用極為方便。

  采用模塊化的結構 ------ 包含機箱、光傳輸板、業務板 ( 視頻壓縮板、視頻解壓縮板、數據板、 E1 版、以太網網橋、以太網接口板 ) 等模塊。每個監控點可根據需要及數量選擇相關的模塊,一般在監控點配置一臺設備,需要機箱一個、光傳輸板一塊、業務板若干。在監控中心需機箱一個、光傳輸板一塊、業務板若干。

  在系統傳輸過程中,系統平滑兼容,使成為系統的光分支,通過光分支直接把圖像傳輸到監控總中心,并且與分中心同時觀看圖像,互不干擾。

系統支持通過以太網與上級監控聯網。在中心端設備上插入一塊 10/100M 以太網接口板,用于上傳視頻信號,并且與本地信號互不干擾。上級監控中心可以通過計算機上的解壓軟件觀看圖像。

系統可實現網管功能,可監測傳輸設備狀態并配置網絡硬件 。由于點對點光端機的拓撲結構限制,傳統的點對點光端機無法實現對全局設備的統一管理,當設備出現問題時,只能夠憑經驗查找問題 ; 而系統可以通過的網管軟件及時準確判斷設備故障原因,極大的節省了人力資源。特別是當系統呈環狀拓撲結構時,任何一處的設備或者光纖出現故障時,不影響系統的正常運轉。

3.1系統特點

  綜上所述,系統具有以下特點 :

  ·大容量傳輸特性 ------ 一根光纖上最多可傳輸多達 120 路視音頻信號 ;

  ·高品質的圖像質量 ----- 高清晰度,無馬賽克現象 ;

  ·傳輸距離長 ----- 單系統最遠可達 1800 公里 ;

  ·多種組網方式 ----- 即可形成強大的環網保護,又可以形成多節點鏈網 ;

  ·方便的擴容能力 ------ 插卡式結構,配置靈活 ;

  ·系統可擴展性強 ------ 增加監控大壩數目,可就近接入原有系統統一管理。

  ·節省光纖資源 ------ 相較于傳統的點對點設備,系統占用的拓撲路徑最短 ;

  ·具備多種壓縮方式 ------M-JEPG , MPEG-2;

  ·強大的后臺管理軟件 ------ 故障自我診斷, 數字圖像處理 。

四、系統框圖和功能描述

  根據實際要求,我們提供如下方案 :

 每個大壩設 4-8 個視頻監控點組成一個小系統,設 4-8 臺攝像機、云臺、解碼器和一臺  數字視頻編碼其一臺 ;( 前 4 個大壩設 8 個監控點,最后一個大壩設 4 個監控點)


其中設備內需要視頻壓縮板 2-4 塊、 155 光接口板一塊。每塊視頻壓縮板通過視頻壓縮擴展模塊擴展,可壓縮編碼 2 路視頻信號。前端采集點框圖如下圖 : 注 : 由圖可知,每個小系統由 4-8 個視頻監控點組成,這 4-8 個視頻監控點的圖像通過攝像機采集,

  用同軸電纜連接到設備上。中圖像壓縮板對圖像進行壓縮編碼后與數據、語音一塊復接到光纖上傳監控中心。同時通過可的反向數據借口,接受監控中心對前端采集點云臺、鏡頭等的控制。

  前端采集點主要功能 : 圖像采集并數字化傳輸 ;

  對云臺、鏡頭等的本地控制 ;

  接收監控中心對云臺鏡頭等的遠端控制。

   環城 2 個或 3 個大壩采集點組成一個  系統,整個系統共兩個  系統,每個  系統傳輸均采用雙纖自愈環網。系統框圖如下圖所示,


注 :5 個前端采集點的設備,共同完成對前端采集點 36 路圖像的編碼 ; 復接到兩芯光纖上傳輸到監控中心 ; 監控中心設備完成對整個系統 36 路圖像的解碼。

  整個系統只需要兩芯光纖,即可將前端 5 個采集點的 36 路圖像、數據和語音復接上傳到監控中心。大大節約了光纜資源。

  監控中心設  數字視頻解碼器 2 臺、矩陣 1 臺、監視器、畫面分割器、錄像機、計算機等若干,數字視頻解碼器完成對通過光纖上傳的數字視頻信號分離解碼,還原成模擬信號在監視器上監視。矩陣完成對圖像的切換,對云臺、鏡頭等的遠端控制。錄像機完成對圖像的錄像,整個系統可實現聯動告警。

  監控中心主要功能 : 完成對遠端圖像的解碼顯示 ;

  完成對遠端云臺、鏡頭的控制 ;

  完成對前端采集點圖像的實時監視 ;

  實現整個系統的聯動告警。

  完成對整個系統 36 路圖像的切換。

  在系統傳輸過程中,  系統平滑兼容  ,使  成為  系統的光分支,通過光分支直接把圖像傳輸到監控總中心或分控中心,不需要再次壓縮解壓縮。并且可同時觀看圖像,互不干擾。

五、技術指標

5 、 1 設備使用條件

  ·環境溫度 :0℃ ~ + 40℃

  ·存貯溫度 :-20℃ ~ + 60℃

  ·相對濕度 : 小于 93% ( 不結露 )

5 、 2 模擬視頻接口指標

  ·信號制式 :PAL 制全電視信號

  ·信號輸出電平 :1Vp-p

  ·信號輸出接口 :BNC

  ·信號輸出阻抗 :75Ω

5 、 3 光接口參數

  ·發送波長 : 1310nm/1550nm

  ·光纖接頭 :FC / PC

  ·發送功率 :-8 ~ -15dBm(1310nm)

0 ~ -5 dBm (1550nm)

  ·接收靈敏度 : 優于 -32dBm

5 、 4 共享式高速數據接口參數

  ·數據接入速率 :≤64Kbps

  ·數據接口方式 : 異步 RS485/422/232

  ·接頭方式 :RJ45

5 、 5 音頻話路接口參數

  ·有效傳輸頻帶 :300Hz ~ 3400 Hz

  ·音頻脈沖編碼調制特性 : 符合 GB7610 要求

  ·音頻口 :RCA ,標稱阻抗 600Ω

5 、 6 視頻主要性能

  ·編碼速率 :10Mbps

  ·編碼標準 :MPEG-4

  ·幀頻 :PAL-25 幀 / 秒, NTSC-30 幀 / 秒

  ·圖象分辨率 :720×576

  ·信噪比 :>56dB

 

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