閉路電視系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用設(shè)計

胡冠　申舒蘭　張博

摘要：本文對火電廠閉路電視系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計進行了介紹，包括系統(tǒng)組成、設(shè)備布置、安裝數(shù)量等。

關(guān)鍵詞：閉路電視；數(shù)字型視頻監(jiān)視

中圖分類號：TPI 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）033-000-01

為應(yīng)對火力發(fā)電廠的集中發(fā)展，現(xiàn)代科技越發(fā)應(yīng)用于全廠的各個領(lǐng)域與環(huán)節(jié)，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，以其計算機技術(shù)、通信技術(shù)和視像技術(shù)的完整結(jié)合，運用于發(fā)電廠的主要場所及輔助車間等，其作用大大提高了運行人員的巡回檢查效果。

目前，國家對于大型生產(chǎn)企業(yè)的安全施工及生產(chǎn)高度重視，發(fā)電廠的安全生產(chǎn)是關(guān)系國民經(jīng)濟與社會生活的重要環(huán)節(jié)。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的使用，能使管理者更快速直觀的了解現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)，異常動態(tài)和人員分布情況，及早的發(fā)現(xiàn)問題和處理消缺，防患于未然。同時，運行過程實現(xiàn)了少人或無人值守，提高了全廠生產(chǎn)自動化管理水平。

一、系統(tǒng)概況及控制方式

全廠閉路電視系統(tǒng)，是以工業(yè)計算機為核心，軟硬件相結(jié)合的完整監(jiān)視體系。全廠閉路電視系統(tǒng)由終端攝像頭、視頻服務(wù)器、二級交換機、操作鍵盤及相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成。完成視頻切換處理、云臺和鏡頭方向控制、報警信號采集等功能。

監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字視頻壓縮與傳輸技術(shù)，在集控室的總監(jiān)視點能集中監(jiān)視各個子系統(tǒng)監(jiān)視點所監(jiān)視的區(qū)域，并能實現(xiàn)實時錄像。畫面實時顯示、沒有界限，操作界面為全中文顯示?？偙O(jiān)視點可按預(yù)先編制的流程成組的巡視各監(jiān)視區(qū)域，也可設(shè)置定點監(jiān)視重要區(qū)域。每塊屏幕信息可在輸出圖象上疊加如時間、日期、監(jiān)視點編號、顯示場景所處位置等。

全廠閉路電視系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是以各運行監(jiān)視區(qū)的子監(jiān)視系統(tǒng)為基礎(chǔ)，聯(lián)網(wǎng)而成的一套全廠范圍的數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。各監(jiān)視點的視頻信號經(jīng)過視頻信號處理和分配，通過圖像寬帶網(wǎng)傳送至各監(jiān)視器終端。

以某電廠為例，根據(jù)火電工程設(shè)計導(dǎo)則，本工程全廠監(jiān)視點初步定為190點，為確保閉路電視監(jiān)視顯示的多用性，美觀協(xié)調(diào)，在電廠集控室內(nèi)布置1臺70英寸平板顯示器作為機組主廠房以及輔助車間內(nèi)重要場所和區(qū)域的閉路電視系統(tǒng)監(jiān)視器。

二、控制方案的比較

1.閉路電視系統(tǒng)的發(fā)展歷程

主要經(jīng)歷了以下幾個階段：

（1）模擬型階段：視頻、音頻信號的采集傳輸為模擬形式。

（2）模數(shù)混合型階段：在模擬型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入了一些的數(shù)字視頻技術(shù)。

（3）數(shù)字型階段：主控設(shè)備采用數(shù)字視頻主機，進入真正的數(shù)字化時代。

2.數(shù)字與模擬方案的特點

（1）數(shù)字型視頻監(jiān)視系統(tǒng)特點

數(shù)字化視頻方案，即“數(shù)字視頻錄像機+數(shù)字視頻服務(wù)器+網(wǎng)絡(luò)交換機+用戶端”結(jié)構(gòu)，采用數(shù)字視頻采集壓縮與傳輸技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由1000M/100M以太局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)交換機、視頻服務(wù)器及多個用戶監(jiān)視終端組成。區(qū)域聯(lián)網(wǎng)間遠(yuǎn)距離通訊采用光纖傳輸。

（2）模擬型視頻監(jiān)視系統(tǒng)特點

模擬方案采用“模擬攝像機+視頻矩陣+監(jiān)視器”結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由星型結(jié)構(gòu)的主矩陣控制主機、操作鍵盤和硬盤錄像系統(tǒng)等組成。

此方案如要求顯示多畫面，其連接網(wǎng)絡(luò)需采用大量的視頻矩陣和視頻電纜，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。與廠級管理系統(tǒng)的連接還需設(shè)置服務(wù)器。

三、本期工程擬采用的控制方案

1.本工程監(jiān)視區(qū)域及監(jiān)視點數(shù)量

全廠閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)攝像頭設(shè)置區(qū)域的一般原則為：重要的轉(zhuǎn)動設(shè)備（如給水泵、三大風(fēng)機等）、防腐防爆危險區(qū)域（氫站、氨制備區(qū)、酸堿制藥等）、無人值守區(qū)域。

對不同的監(jiān)視區(qū)域，根據(jù)監(jiān)視目標(biāo)的情況，前端攝像頭分別采用定焦鏡頭和變焦鏡頭，設(shè)計原則為：對于監(jiān)視范圍內(nèi)的固定被監(jiān)視設(shè)備的區(qū)域，采用定焦鏡頭；對于監(jiān)視范圍內(nèi)需要調(diào)整被監(jiān)視設(shè)備的區(qū)域，采用變焦鏡頭。

全廠監(jiān)視點的設(shè)置數(shù)量根據(jù)機組容量及業(yè)主的實際需求來確定。本工程根據(jù)2×350MW機組點數(shù)要求以及火電工程設(shè)計導(dǎo)則，監(jiān)視點擬定為190點，機組的電視監(jiān)視點大致劃分如下：單元機組鍋爐區(qū)域16點，汽機區(qū)域15點，電氣區(qū)域8點等；公用部分、輸煤區(qū)域和安防部分共104點。

2.系統(tǒng)劃分及顯示終端的設(shè)置

根據(jù)區(qū)域劃分以及運行監(jiān)視需要，本期電視監(jiān)視系統(tǒng)一般可劃分為幾個子系統(tǒng)，監(jiān)視及顯示終端設(shè)置可參考如下：機組子系統(tǒng)（2臺機組）；水網(wǎng)子系統(tǒng)；灰網(wǎng)子系統(tǒng)；輸煤子系統(tǒng)，以上系統(tǒng)均單獨設(shè)置1臺LCD顯示終端。

3.系統(tǒng)組成

數(shù)字型全廠閉路監(jiān)視系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上主要分為三個部分：

（1）前端攝像探頭

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)視需求，攝像探頭分為兩種：

◆固定式攝像探頭：是采用“CCD攝像機+定焦鏡頭+防護罩+固定云臺”的配置方式，主要用來監(jiān)視固定設(shè)備區(qū)域。在設(shè)備運行時，無法對鏡頭及云臺進行實時控制和調(diào)整。

◆電動式攝像探頭：是采用“一體化攝像機+防護罩+電動云臺+解碼器”的配置方式，其中一體化攝像機內(nèi)帶有光學(xué)變焦鏡頭，用于監(jiān)視區(qū)域范圍大，需巡視的場合，在設(shè)備運行時，可以實時調(diào)整和控制鏡頭變焦、云臺的轉(zhuǎn)動等。

（2）后端控制設(shè)備

后端控制的主要設(shè)備為數(shù)字視頻主機。主要用于視頻信號的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?，?shù)字視頻主機的顯示終端可對圖像信號進行實時預(yù)覽。

后端控制設(shè)備在使用時，一般要配置用戶端主機。其作用是可對不同數(shù)字視頻主機的多路圖像信號進行組合和分割，并顯示在本機顯示終端上。

（3）信號傳輸設(shè)備

在視頻監(jiān)視系統(tǒng)中，信號傳輸主要為圖像信號、控制信號及電源信號的傳輸。發(fā)電廠的電氣環(huán)境較為復(fù)雜和集中，因此，解決控制信號的干擾問題，以及圖像信號的衰減問題，將決定整個系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。

通常采用以下幾種傳輸方式，說明如下：

光纖傳輸：將視頻信號轉(zhuǎn)換為光信號，再利用光纜傳輸。

網(wǎng)絡(luò)傳輸：將視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸。

載頻傳輸：將視頻信號轉(zhuǎn)換為射頻信號，再利用射頻電纜傳輸。

平衡傳輸：將視頻信號轉(zhuǎn)換為平衡信號，再通過雙絞線傳輸，即雙絞線傳輸方式。

相比較之下，平衡傳輸方式使用的傳輸介質(zhì)為雙絞線電纜，其抗干擾能力較強、能進行遠(yuǎn)距離傳輸、線纜架構(gòu)簡單、性價比高等多項優(yōu)點，在進行視頻圖像的傳輸時，其圖像質(zhì)量可以與光纖相媲美。平衡傳輸方式具有如下明顯優(yōu)勢：

◆傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸質(zhì)量高。

◆布線方便、線纜利用率高。

◆抗干擾能力強。

◆可靠性高、使用方便。

四、系統(tǒng)的應(yīng)用前景

數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是目前應(yīng)用最新最廣的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和原理上利用了數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，拓展了原有的傳輸距離和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為大廠房大車間的特大型生產(chǎn)企業(yè)提供了良好的信息保障，滿足用戶的各類需求。同時，廠級各部門領(lǐng)導(dǎo)和生產(chǎn)人員能遙控監(jiān)視各車間設(shè)備的生產(chǎn)情況，為指揮生產(chǎn)、處理突發(fā)事故，起到了預(yù)防功能，發(fā)揮直觀的功能，進一步提高了大型企業(yè)的生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化水平和企業(yè)形象。

作者簡介：胡 冠（1973-），碩士研究生，工程師，主要從事電站熱控設(shè)計研究。