淺談基于MIS的工業(yè)電視系統(tǒng)在發(fā)電廠的設(shè)計應用

鐘波

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益發(fā)展，越來越多的單位將工業(yè)電視系統(tǒng)運用在生產(chǎn)廠區(qū)的關(guān)鍵位置，使得生產(chǎn)人員在控制中心便可監(jiān)視到生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)外的實時情況，及時發(fā)現(xiàn)故障點，加強了現(xiàn)場設(shè)備的管理，對出現(xiàn)的異常情況能盡早發(fā)現(xiàn)和處理。本文舉例說明在發(fā)電廠如何設(shè)計基于MIS系統(tǒng)的工業(yè)電視系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：MIS系統(tǒng) 工業(yè)電視系統(tǒng) 傳輸距離

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0107-02

通常發(fā)電廠的生產(chǎn)區(qū)域主要是以人力巡視為主，對各類的生產(chǎn)設(shè)備運行情況要安排大量的人員進行巡視，特別是發(fā)電廠輸煤部分，每一條皮帶都需要大量的工作人員來回巡視。一旦采用工業(yè)電視系統(tǒng)對每條皮帶的關(guān)鍵部位進行監(jiān)視后，就能提前對預發(fā)生的事件進行處理和糾正，有效的控制和解決在生產(chǎn)過程中發(fā)生的突發(fā)性事件，同時又可減少人工成本。

1 系統(tǒng)設(shè)計

發(fā)電廠工業(yè)電視系統(tǒng)的布點設(shè)計主要分為主廠房區(qū)域、水處理區(qū)域、輸煤（燃油）區(qū)域、除灰區(qū)域、脫硫區(qū)域及其他安全保衛(wèi)區(qū)域。例如對于2×1000 kW機組（簡稱1，2#機組）和輔助系統(tǒng)實施分布監(jiān)控的工業(yè)電視系統(tǒng)的設(shè)計方案來說，主要是由4個相對獨立的子系統(tǒng)和4個監(jiān)控中心組成，共有監(jiān)視點約160個左右，每個子系統(tǒng)都要配置相應數(shù)量的數(shù)字視頻監(jiān)控主機，子系統(tǒng)監(jiān)視點的信號均要接入子系統(tǒng)數(shù)字主機。

4個監(jiān)控子系統(tǒng)相對獨立，在#1、2機組集中控制室、除灰脫硫綜合樓、石膏脫水車間、輸煤程控室設(shè)置子系統(tǒng)監(jiān)控中心，主監(jiān)控站設(shè)在集中控制室內(nèi)。各子系統(tǒng)主機通過1000M網(wǎng)絡(luò)接入主監(jiān)控站。其中輸煤（燃油）、油庫、制氫站等位置的攝像機須采用防爆型云臺和護罩，堿計量間等位置須采用抗酸堿性強的云臺和護罩。所有攝像機的防護罩在室內(nèi)和室外防護等級不低于IP65，并要符合防雨、防塵、自動加熱和降溫等要求。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

全廠的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)通過100M/1000M以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和避免對電廠其它系統(tǒng)的沖擊，須為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計一套獨立的局域網(wǎng)絡(luò)，且單點接入MIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，可在MIS主交換系統(tǒng)中作VLAN劃分。設(shè)計規(guī)劃一個主網(wǎng)絡(luò)交換中心和多個下層交換中心，主網(wǎng)絡(luò)交換中心位于集中控制室內(nèi)，下層交換中心分別位于除灰脫硫綜合樓、石膏脫水車間和輸煤程控室內(nèi)，通常的設(shè)備配置如下：（1）機組集中控制室配置1臺核心網(wǎng)絡(luò)交換機，通過千兆光口接入廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)（MIS系統(tǒng)）；（2）除灰脫硫綜合樓、石膏脫水車間和輸煤程控室各配置1臺底層分區(qū)交換機，通過光纜接入到機組單元控制室配置的核心網(wǎng)絡(luò)主交換機中；（3）各控制室間通過光纖以太網(wǎng)的方式進行連接。

2 系統(tǒng)管理功能

在機組集控室配置1臺管理主機，接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)核心主交換機。該管理主機對全廠工業(yè)電視系統(tǒng)的監(jiān)視圖像實行監(jiān)視，能對子系統(tǒng)的視頻服務(wù)器、數(shù)字主機、客戶端計算機、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控客戶端進行權(quán)限設(shè)置和管理，并可對系統(tǒng)的以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行日常管理和控制。管理主機由工業(yè)級計算機及監(jiān)控中心管理軟件構(gòu)成，包括先進的音視頻壓縮、編解碼技術(shù)、通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，要具備良好的擴展性。

2.1 主機功能

在管理主機上，可運行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置軟件，并以賬戶形式登陸。

（1）管理員可增加數(shù)字主機的數(shù)量、設(shè)置其IP地址、名稱、每個視頻通道對應的現(xiàn)場監(jiān)視點名稱、監(jiān)視點所在區(qū)域名稱等信息，以及錄像、報警等系統(tǒng)設(shè)置；（2）管理員可增加客戶端帳號，并進行相應的權(quán)限設(shè)定。設(shè)置的這些信息均應保存在管理主機上。如果以數(shù)字主機身份登陸，則應自動調(diào)入管理主機上存儲的相應的設(shè)置信息，并按設(shè)置信息運行。通常能實現(xiàn)的功能如下：

①實現(xiàn)前端設(shè)備的統(tǒng)一訪問。管理主機系統(tǒng)內(nèi)置多種協(xié)議解析程序，可采用同樣的客戶端程序訪問數(shù)字主機、視頻服務(wù)器等不同的前端設(shè)備；②轉(zhuǎn)發(fā)代理功能。不同的客戶通過管理主機進行圖像和控制信息的傳輸，可以減輕前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的壓力來提高系統(tǒng)性能；③支持電子地圖功能。電子地圖功能使客戶程序的使用更加簡便直觀，同時也應該支持地圖信息的實時更新；④內(nèi)置用戶管理系統(tǒng)。自定義分組用戶管理在用戶管理和權(quán)限的控制上具有非常大的靈活性；可以實現(xiàn)某個用戶針對某個設(shè)備的某項功能進行限制設(shè)置；⑤多功能輪視：各監(jiān)控客戶終端都可以選擇輪視功能；⑥多畫面監(jiān)視：系統(tǒng)在同一客戶終端既可同時監(jiān)視某一個子系統(tǒng)內(nèi)的多畫面圖像，也可以同時監(jiān)視分別來自多個不同子系統(tǒng)的圖像。多個監(jiān)控客戶終端也可以同時對某一監(jiān)控前端進行圖像監(jiān)控；⑦報警布防、撤防：主要包括報警點位置、報警設(shè)備類型、攝像機號及聯(lián)動動作等信息的設(shè)置。

全廠工業(yè)電視系統(tǒng)在集中控制室通過1000 M光纜和MIS系統(tǒng)連接，然后分別在總經(jīng)理、副總經(jīng)理、總工辦公室及其他相關(guān)的管理、運行、維護部門設(shè)置10 M/100M網(wǎng)絡(luò)信息點。這些信息點配置有100 M網(wǎng)絡(luò)接口的計算機，所有的網(wǎng)絡(luò)用戶只要得到授權(quán)，就可以通過IE或安裝客戶端軟件瀏覽系統(tǒng)的監(jiān)視圖像，也可以進行和授權(quán)等級相一致的一些操作控制功能。通常實現(xiàn)監(jiān)控功能的客戶端軟件應具備的下列功能：

（1）可實現(xiàn)1/4/9/16/20/25/32路實時顯示，實時錄像、圖像壓縮比可調(diào)。錄像方式應為定時/手動/報警錄像任意可選；（2）具有定時開關(guān)機、自動啟動錄像功能；（3）分辨率：CIF（352×288）或D1（720×576）可選；（4）可控制云臺、鏡頭，并可遠程監(jiān)看本地端圖像；（5）錄像資料的存儲和回放：可根據(jù)需要存儲遠程圖象，可對存儲和傳輸?shù)膱D象進行抓拍。

2.2 生產(chǎn)監(jiān)控

在全廠爐、機電、輔助車間以及重要設(shè)備相對集中的生產(chǎn)區(qū)域中，運行人員可在任意一臺監(jiān)視器、大屏上查看任意一個區(qū)域的圖像，并能對所有的圖像進行控制、編組切換、多畫面分組巡視等操作。總控制中心設(shè)置在主廠房集中控制室內(nèi)，負責對全廠范圍內(nèi)所有監(jiān)視點、所有子系統(tǒng)進行全面的監(jiān)控和管理。并將全廠范圍內(nèi)所有視頻信號通過接口計算機接入到MIS網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)管理。系統(tǒng)要具備24 h錄像功能，錄像資料保存時間不小于7天，所有錄像資料要具備按時間、地點等方式進行快速檢索回放，需滿足25幀/秒要求。所有視頻信息都可通過廠區(qū)MIS系統(tǒng)信息共享，供生產(chǎn)運行管理部門、廠領(lǐng)導、決策部門、安全保衛(wèi)部門輔助監(jiān)控及信息分析等。另外還可根據(jù)實際管理要求，對出現(xiàn)的故障、報警點進行二次開發(fā)統(tǒng)計出報表，提供給生產(chǎn)維護部門進行排查和維護工作。

3 系統(tǒng)傳輸

系統(tǒng)信號的傳輸方式必須要考慮到發(fā)電廠特定的復雜電氣環(huán)境，要求有強大的抗干擾能力，如為了保證圖像質(zhì)量，在傳輸過程中一般采用雙絞線和光纖兩種傳輸方式，1000 m以內(nèi)的傳輸距離采用雙絞線傳輸設(shè)備，超過1000 m的傳輸距離采用光纖進行傳輸。最遠的攝像機距離控制室約為2000 m。

通常情況下，大都選擇雙絞線進行信號傳輸，其主要特點有：

（1）傳輸距離遠、傳輸質(zhì)量高：現(xiàn)在的雙絞線傳輸設(shè)備一般都采用了先進的處理技術(shù)，較好地補償了雙絞線對視頻信號幅度的衰減以及不同頻率間的衰減差，保持了原始圖像的亮度和色彩以及實時性，當傳輸距離達到1.5 km或更遠時，圖像信號基本無失真。如果采用中繼方式，傳輸距離還可以更遠；（2）布線方便、線纜利用率高：一根五類線纜內(nèi)有4對雙絞線，視頻傳輸只需采用其中一對雙絞線，一根五類線可以同時傳輸四路視頻信號，提高了線纜利用率，減少了工程造價；（3）抗干擾能力強：雙絞線傳輸系統(tǒng)能有效抑制共模干擾，特別是在電廠的強干擾環(huán)境下，雙絞線傳輸系統(tǒng)能傳送極好的圖像信號；（4）可靠性高、使用方便：利用雙絞線傳輸視頻信號，在前端要接入專用發(fā)射機，在控制中心要接入專用接收機。這種雙絞線傳輸設(shè)備使用起來很簡單，無需專業(yè)知識，也無太多的操作，一次安裝，長期穩(wěn)定工作。

光纖即光導纖維，是由高純度的SiO2制成，是一種利用光的反射原理制造的光傳導工具。它有著雙絞線傳輸信號的所有優(yōu)點，不過光纖安裝技術(shù)要求高，而且光纖的工程造價也比較高。

4 結(jié)語

本文簡單的描述了基于MIS的工業(yè)電視系統(tǒng)在發(fā)電廠的設(shè)計方法。目前的工業(yè)電視系統(tǒng)都具有直觀、實時監(jiān)控、信息共享等優(yōu)點，可以對生產(chǎn)區(qū)域進行全面的監(jiān)控，降低生產(chǎn)運行成本，有效的節(jié)約了生產(chǎn)人力資源。隨著今后的光纖通訊技術(shù)、計算機多媒體技術(shù)的日益發(fā)展，基于MIS的工業(yè)電視系統(tǒng)的應用前景也將會越來越廣闊。

參考文獻

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