談污水處理廠數(shù)字視頻監(jiān)控的設(shè)計(jì)

楊 坤

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

0 引言

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在污水處理廠的運(yùn)行和管理過程中已經(jīng)起到了越來越重要的作用:工作人員在中央控制室內(nèi)通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以監(jiān)視重要的生產(chǎn)設(shè)備、變電站、廠區(qū)及周邊環(huán)境，甚至可以監(jiān)視工藝設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備在自動(dòng)控制及遠(yuǎn)程控制狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)故障，提高生產(chǎn)的安全性。因此，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以作為污水廠安防系統(tǒng)、自控系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，對(duì)污水廠的運(yùn)行、管理、維護(hù)有著重要的意義。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要分為模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1．1 模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)以模擬設(shè)備為主，主要由模擬攝像機(jī)、同軸電纜、模擬視頻矩陣、監(jiān)視器以及磁帶式錄像機(jī)構(gòu)成;同軸電纜作為圖像信息的傳輸介質(zhì)，通過模擬信號(hào)傳輸，一般傳輸距離有限制，容易產(chǎn)生信號(hào)衰減并且受到干擾，主要應(yīng)用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控;而布線工程量大，用磁帶為存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)方式帶來的不便性，也極大的制約了模擬視頻監(jiān)控技術(shù)在大型工程項(xiàng)目中的發(fā)展。

1．2 數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

隨著數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于PC機(jī)的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。在這類監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻采集和視頻傳輸仍以模擬方式為主，以數(shù)字控制的視頻矩陣替代原來的模擬視頻矩陣，以數(shù)字硬盤錄像機(jī)DVR替代原來的長延時(shí)模擬錄像機(jī)，將原來的磁帶存儲(chǔ)模式轉(zhuǎn)變成數(shù)字存儲(chǔ)錄像，實(shí)現(xiàn)了將模擬視頻轉(zhuǎn)為數(shù)字錄像。隨后通過通信網(wǎng)絡(luò)，將這些信息傳到一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控中心［1］。

數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)視頻、音頻信號(hào)的采集、存儲(chǔ)主要為數(shù)字形式，質(zhì)量較高，系統(tǒng)功能較為強(qiáng)大、完善;數(shù)字化設(shè)備并具有失真小、精度高、傳輸特性好、抗干擾性能強(qiáng)等特點(diǎn)和易于大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。工程中采用光纜作為通訊介質(zhì)，代替同軸電纜進(jìn)行視頻信號(hào)傳輸，不僅傳輸距離長，傳輸容量大，傳輸質(zhì)量高，保密性好，而且在光纜兩端安裝視頻光端機(jī)設(shè)備，一根光纜線上可以完成視頻信號(hào)、控制信號(hào)的傳輸，減少了布線的工程成本。因此，應(yīng)用于在污水處理廠中，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)相較于模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，再加上與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)更是未來工程項(xiàng)目應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。

2 污水處理廠數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

天津某污水處理廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求高，可靠性強(qiáng)，監(jiān)控區(qū)域大，而且分散，控制距離較遠(yuǎn)。本次設(shè)計(jì)采用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，從圖1可見，系統(tǒng)組成分為前端監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控中心和傳輸設(shè)備三個(gè)主要部分。

2．1 前端監(jiān)控設(shè)備

前端監(jiān)控設(shè)備主要是安裝在現(xiàn)場的，它包括攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、支架、電動(dòng)云臺(tái)及配套接線箱。配套接線箱內(nèi)裝有避雷器、電源、光端機(jī)等設(shè)備。前端監(jiān)控設(shè)備的任務(wù)是對(duì)被攝體進(jìn)行攝像，并把獲得的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

本工程前端設(shè)備的監(jiān)視方案為:

1)全廠共設(shè)置室外型攝像機(jī)6套。具體監(jiān)視范圍為:廠區(qū)大門、綜合樓門口分別設(shè)置一臺(tái)攝像機(jī)，對(duì)進(jìn)出廠區(qū)、綜合樓的人員或車輛進(jìn)行監(jiān)控;粗格柵、生物反應(yīng)池、污泥泵房、紫外消毒渠分別設(shè)置一臺(tái)攝像機(jī)，主要對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

2)全廠共設(shè)置室內(nèi)型攝像機(jī)5套。具體監(jiān)視范圍為:脫水機(jī)房、變配電室、鼓風(fēng)機(jī)房、送水泵房、加藥間內(nèi)分別設(shè)置一臺(tái)攝像機(jī)，主要對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

2．2 監(jiān)控中心

整套視頻監(jiān)控系統(tǒng)于綜合樓中央控室設(shè)置監(jiān)控中心。監(jiān)控中心主要功能是:遠(yuǎn)程控制前端監(jiān)控設(shè)備，同時(shí)把現(xiàn)場傳來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像在監(jiān)視設(shè)備上顯示，并且可以把圖像用硬盤錄像機(jī)保存下來。監(jiān)控中心是整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，主要由監(jiān)視器、視頻矩陣、DVR存儲(chǔ)硬盤錄像機(jī)、控制鍵盤等設(shè)備組成。

監(jiān)控中心的控制功能是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的核心部分。監(jiān)控中心接收攝像機(jī)的信號(hào)，將這大量的信號(hào)選送到顯示部分，供值守人員參考，并對(duì)電源、云臺(tái)、鏡頭、切換、錄像及防護(hù)罩等多個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。主要控制功能有:通過各種遙控電路實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像部分的控制，控制電動(dòng)變焦鏡頭的變焦、聚焦和光圈;控制電動(dòng)云臺(tái)的左右上下轉(zhuǎn)動(dòng)(有自動(dòng)巡視功能的云臺(tái)可自動(dòng)控制)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相當(dāng)廣闊范圍的監(jiān)視，而且還可以對(duì)該范圍內(nèi)任意部分進(jìn)行特寫;控制切換設(shè)備，使切換控制與云臺(tái)、鏡頭的控制同步，即切換到哪一路圖像，就控制哪一路的設(shè)備。因此，值守人員在中控室就可以對(duì)生產(chǎn)區(qū)域的主要監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行全面靈活的實(shí)時(shí)監(jiān)視、準(zhǔn)確記錄。

2．3 傳輸設(shè)備

本工程采用光纜作為傳輸介質(zhì)，同時(shí)傳輸視頻信號(hào)和控制信號(hào)。在光纜兩端設(shè)置光端機(jī)，現(xiàn)場光端機(jī)設(shè)置在配套接線箱中，中控室光端機(jī)設(shè)置于專用機(jī)柜中。

2．4 防雷設(shè)備

監(jiān)控的視頻線、控制信號(hào)線與電源線均設(shè)置加裝防雷保護(hù)器，對(duì)前端設(shè)備及后端系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。防雷器在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，能夠承受預(yù)期通過它們的雷電流和過電壓，完善的保護(hù)系統(tǒng)電子設(shè)備。

圖1 天津某污水處理廠數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

3 結(jié)語

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)性能的優(yōu)越性表明，其非常適合在污水處理廠中應(yīng)用。但是，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的系統(tǒng)方案，才能發(fā)揮數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字視頻監(jiān)控將會(huì)更多的應(yīng)用于水處理行業(yè)，加入通訊網(wǎng)絡(luò)的視頻系統(tǒng)，也將會(huì)是設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)和探索的方向。

［1］陶俊杰．淺析數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)［J］．微型電腦應(yīng)用，2007，23(7):92．

［2］吳海龍，孫運(yùn)強(qiáng)．網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究［D］．太原:中北大學(xué)，2010．

［3］樊啟宏．視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及其實(shí)際應(yīng)用［J］．水利水電快報(bào)，2008，29(5):16-17．