野外安全防范系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

■ 文/黑龍江省添銘物聯(lián)科技有限公司 蘇龍

關(guān)鍵字：視頻監(jiān)控 無(wú)線網(wǎng)橋 太陽(yáng)能供電

1 引言

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全技術(shù)防范工程的重要組成部分，近年來(lái)隨著智慧城市建設(shè)的不斷深入，越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景涉及到野外視頻監(jiān)控系統(tǒng)，例如：森林防火、水資源保護(hù)、雪亮工程、智慧景區(qū)、智慧農(nóng)業(yè)等等。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前正經(jīng)歷著“智能化”時(shí)代，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的融入，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“智慧化”應(yīng)用成為可能。

通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的有效的實(shí)時(shí)視頻信息，相關(guān)部門可以通過(guò)專業(yè)的應(yīng)用分析平臺(tái)，利用生物識(shí)別技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)對(duì)視頻信息進(jìn)行解讀分析，對(duì)一些突發(fā)情況進(jìn)行及時(shí)的反應(yīng)預(yù)警、指揮調(diào)度和信息存儲(chǔ)等，從而提高管理部門的管理和應(yīng)急指揮能力。

本文針對(duì)目前野外條件下，大型安全防范系統(tǒng)的實(shí)際情況，提出了一種基于無(wú)線網(wǎng)橋傳輸和太陽(yáng)能供電的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案。本方案主要包括以下幾部分：

·前端監(jiān)控點(diǎn)設(shè)計(jì)

·無(wú)線傳輸設(shè)計(jì)

·太陽(yáng)能供電設(shè)計(jì)

·防盜報(bào)警設(shè)計(jì)

·防雷接地設(shè)計(jì)

·監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

2 前端監(jiān)控點(diǎn)設(shè)計(jì)

前端視頻監(jiān)控點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)管理部門的實(shí)際工作需要，確定監(jiān)控點(diǎn)的安裝位置、設(shè)備選型等。

設(shè)備選型應(yīng)堅(jiān)持因地制宜、從實(shí)際業(yè)務(wù)需求出發(fā)，講究實(shí)用性，采用技術(shù)先進(jìn)可行、經(jīng)濟(jì)合理的選型方案。在設(shè)計(jì)中積極采取新工藝、新技術(shù)、新材料，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，妥善的解決好污染治理過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題，將環(huán)境影響降到最低限度。

根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇不同技術(shù)指標(biāo)的攝像機(jī)，例如：森林防火需要用到雙光譜的攝像機(jī)，紅外熱成像的探測(cè)距離根據(jù)使用單位的實(shí)際管理需要確定；某些特殊場(chǎng)合，需要安裝超低照度的星光級(jí)攝像機(jī)（也有廠家叫黑光攝像機(jī)），以滿足夜間監(jiān)控的需求。由于本文是對(duì)方案設(shè)計(jì)的學(xué)術(shù)性論述，因此，針對(duì)前端監(jiān)控點(diǎn)選型設(shè)計(jì)不做過(guò)多論述。

3 無(wú)線傳輸設(shè)計(jì)

全數(shù)字高清視頻監(jiān)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)必須具備良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。由于野外環(huán)境地形地貌比較復(fù)雜，采用光纜的形式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不論在施工難度上還是在今后的日常維護(hù)工作中都存在較大的問(wèn)題。而采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方式這些問(wèn)題就都能得到很好的解決，而且采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方式還具備靈活性、擴(kuò)充性等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論當(dāng)?shù)氐貏?shì)地貌發(fā)生什么樣的變化，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋都可以方便地隨之改變。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方式有多種，例如：無(wú)線網(wǎng)橋、微波、4G5G等等。本文推薦無(wú)線網(wǎng)橋的解決方案。

無(wú)線網(wǎng)橋顧名思義就是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的橋接，它利用無(wú)線傳輸方式實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間搭起通信的橋梁。目前市場(chǎng)上主流的無(wú)線網(wǎng)橋一般分為2.4G和5.8G兩種。

2.4G網(wǎng)橋的優(yōu)點(diǎn)是頻率低，波長(zhǎng)大，繞射能力強(qiáng)。傳播路徑有輕微遮擋也無(wú)大礙。缺點(diǎn)是使用2.4G頻段的設(shè)備多，網(wǎng)橋發(fā)射的電磁波信號(hào)容易受其他設(shè)備發(fā)射的信號(hào)干擾，造成傳輸質(zhì)量下降。2.4GHz 頻段本身的傳輸帶寬，一般不超過(guò)300Mbps。

5.8G 網(wǎng)橋的優(yōu)點(diǎn)是頻率高，信道相對(duì)純凈，傳輸帶寬大。傳輸帶寬433Mbps起步，可輕松達(dá)到1Gbps以上。適合對(duì)數(shù)據(jù)傳輸要求較高的場(chǎng)景使用。缺點(diǎn)是頻率高，信號(hào)波長(zhǎng)短，穿透性差，傳播途中不能有遮擋。

無(wú)線網(wǎng)橋憑借技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，在大型的野外視頻監(jiān)控系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用。主要的應(yīng)用場(chǎng)景有：高速公路、環(huán)境監(jiān)測(cè)、森林防火、水庫(kù)河流監(jiān)控等。在大多數(shù)情況下，我們都會(huì)設(shè)計(jì)選擇5.8G 網(wǎng)橋。

設(shè)計(jì)5.8G 網(wǎng)橋就必須保持監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心之間的暢通，無(wú)遮擋。但是，在很多情況下，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境都不是十分的理想，總有那么一兩處遮擋物擋住了無(wú)線網(wǎng)橋的傳輸路線，這時(shí)候就需要用到中繼的傳輸方式了。

無(wú)線網(wǎng)橋組網(wǎng)一般有三種組網(wǎng)方式：

3.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)，即“直接傳輸”。無(wú)線網(wǎng)橋設(shè)備可用來(lái)連接分別位于不同地點(diǎn)中兩個(gè)固定的網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示：

圖1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)

3.2 中繼組網(wǎng)

中繼組網(wǎng)，即“間接傳輸”。BC兩點(diǎn)之間不可視，但兩者之間可以通過(guò)基站A間接可視。并且AC兩點(diǎn)，BA兩點(diǎn)之間滿足網(wǎng)橋設(shè)備通訊的要求?？刹捎弥欣^方式，A作為中繼點(diǎn)。BC各放置網(wǎng)橋，定向天線。A點(diǎn)可選方式有三種。如圖2所示：

圖2 中繼組網(wǎng)

3.3 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)就是利用一臺(tái)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋做為中心網(wǎng)橋采用外接全向或者定向天線或者扇區(qū)天線，把多個(gè)離散的遠(yuǎn)程的網(wǎng)橋連成一體。如圖3所示：

圖3 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)

大型的野外監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)橋組網(wǎng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)就是組網(wǎng)方式設(shè)計(jì)。由于野外環(huán)境地勢(shì)、遮擋等因素的影響，單一的組網(wǎng)方式很難滿足野外復(fù)雜環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)傳輸要求。我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，一般會(huì)選擇點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)、中繼組網(wǎng)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)相結(jié)合的組網(wǎng)方式。例如下圖就是一個(gè)某典型的案例組網(wǎng)方式。我們結(jié)合實(shí)際案例分析一下組網(wǎng)方式設(shè)計(jì)。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)最終要的就是關(guān)注傳輸帶寬設(shè)計(jì)，我們以200萬(wàn)像素的攝像機(jī)為例，結(jié)合上圖的案例，通常情況下200萬(wàn)像素圖象所需帶寬為6Mbps（適當(dāng)做了冗余）。根據(jù)實(shí)際監(jiān)控點(diǎn)的分布，以及無(wú)線鏈路的構(gòu)成，以圖4為例，每個(gè)基站承載帶寬及組網(wǎng)方式如下：

圖4 典型組網(wǎng)案例

中心基站：橋接1號(hào)主站，并覆蓋2臺(tái)攝像機(jī)，供需承載帶寬為438Mbps。2臺(tái)攝像機(jī)安裝在一個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)一對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。同時(shí)，1號(hào)主站做為中繼，將其他前端監(jiān)控信號(hào)傳輸至監(jiān)控中心。

1號(hào)主基站：橋接2、3、4號(hào)主基站，并覆蓋3臺(tái)攝像機(jī)，共需承載426Mbps。3臺(tái)攝像機(jī)安裝在兩個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至1號(hào)主基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。1號(hào)主基站做為2、3、4號(hào)主基站的中繼基站，提供中繼傳輸。

2號(hào)主基站：橋接7號(hào)主基站，并覆蓋1臺(tái)攝像機(jī)，共需承載126Mbps。1臺(tái)攝像機(jī)通過(guò)一對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至2號(hào)主基站，然后通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。2號(hào)主基站做為7號(hào)主基站的中繼基站提供中繼傳輸。

3號(hào)主基站：橋接6號(hào)主基站，并覆蓋2臺(tái)攝像機(jī)，共需承載90Mbps。2臺(tái)攝像機(jī)安裝在一個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)一對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至3號(hào)主基站，然后通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心，3號(hào)主機(jī)站做為6號(hào)主基站的中繼基站提供中繼傳輸。

4號(hào)主基站：橋接5號(hào)主基站及1號(hào)副基站、7號(hào)副基站，共需承載192Mbps。4號(hào)主基站做為中繼基站為5號(hào)主基站、1號(hào)副基站和7號(hào)副基站提供中繼傳輸。

5號(hào)主基站：橋接2號(hào)副基站、3號(hào)副基站，并覆蓋6臺(tái)攝像機(jī)，共需承載144Mbps。6臺(tái)攝像機(jī)安裝在3個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至5號(hào)主基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。5號(hào)主基站做為2號(hào)副基站、3號(hào)副基站的中繼基站提供中繼傳輸。

6號(hào)主基站：橋接4號(hào)副基站，并覆蓋6臺(tái)攝像機(jī)，共需承載78Mbps。6臺(tái)攝像機(jī)安裝在3個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至5號(hào)主基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。6號(hào)主基站做為4號(hào)副基站的中繼基站提供中繼傳輸。

7號(hào)主基站：橋接5號(hào)副基站及6號(hào)副基站，并覆蓋5臺(tái)攝像機(jī)，共需承載120Mbps。5臺(tái)攝像機(jī)安裝在3個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至7號(hào)主基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。7號(hào)主基站做為5號(hào)副基站的中繼基站提供中繼傳輸。

1#副基站：覆蓋6個(gè)攝像機(jī)。需承載的帶寬為：36Mbps。6臺(tái)攝像機(jī)安裝在3個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至1號(hào)副基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。

2#副基站：覆蓋9個(gè)攝像機(jī)。需承載的帶寬為：54Mbps。9臺(tái)攝像機(jī)安裝在5個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至2號(hào)副基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。

3#副基站：覆蓋9個(gè)攝像機(jī)。需承載的帶寬為：54Mbps。9臺(tái)攝像機(jī)安裝在5個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至3號(hào)副基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。

4#副基站：覆蓋7個(gè)攝像機(jī)。需承載的帶寬為：42Mbps。7臺(tái)攝像機(jī)安裝在4個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至4號(hào)副基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。

5#副基站：覆蓋8個(gè)攝像機(jī)。需承載的帶寬為：48Mbps。8臺(tái)攝像機(jī)安裝在4個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至5號(hào)副基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。

6#副基站：覆蓋7個(gè)攝像機(jī)。需承載的帶寬為：42Mbps。7臺(tái)攝像機(jī)安裝在4個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至6號(hào)副基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。

7#副基站：覆蓋2個(gè)攝像機(jī)。需承載的帶寬為：12Mbps。2臺(tái)攝像機(jī)安裝在1個(gè)監(jiān)控桿上，通過(guò)一對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)橋傳輸至7號(hào)副基站，再通過(guò)中繼網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控中心。

在上面的案例中我們可以看出，整體組網(wǎng)既有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)，又有點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)，同時(shí)還要通過(guò)中繼的方式才能最終傳輸至監(jiān)控中心，有些監(jiān)控點(diǎn)位最多通過(guò)四次中繼傳輸，才傳輸至監(jiān)控中心。足見(jiàn)這種方案組網(wǎng)方式設(shè)計(jì)的復(fù)雜和難度。這是一個(gè)比較典型的組網(wǎng)方式，也是野外安全防范系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

帶寬和組網(wǎng)方式設(shè)計(jì)完畢，接下來(lái)就是按照帶寬要求和無(wú)線鏈路的距離，選擇滿足要求的網(wǎng)橋設(shè)備，主要是考慮網(wǎng)橋的功率和帶寬損耗。傳輸網(wǎng)絡(luò)除了網(wǎng)橋意外，還有交換機(jī)，需要說(shuō)明的是，交換機(jī)一定要選擇工業(yè)級(jí)的交換機(jī)。

4 供電設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能是大自然賜予的一種取之不盡、用之不竭、無(wú)污染的綠色能源，但它具有隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn)。據(jù)估計(jì)，地球一年從太陽(yáng)獲得的能量約為7×1017 kWh，我國(guó)陸地一年所獲得的太陽(yáng)能在1.3×1016 kWh左右。由于各地區(qū)在地球上所處經(jīng)緯度不同，我國(guó)各地平均日照射量和日照時(shí)間有很大差別，我國(guó)平均日照射量在2.6 kWh/m2d～6.4 kWh/m2d范圍，年日照數(shù)在1000～3300 h。

供電設(shè)計(jì)是大型野外監(jiān)控設(shè)計(jì)的另外一個(gè)難點(diǎn)。常規(guī)情況下，我們會(huì)選擇太陽(yáng)能供電的方式，根據(jù)不同的地區(qū)，我們也會(huì)設(shè)計(jì)風(fēng)光互補(bǔ)供電。

太陽(yáng)能供電的設(shè)計(jì)原則遵循環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、可靠。根據(jù)安裝地點(diǎn)太陽(yáng)能資源具體情況和負(fù)載耗電量，確定太陽(yáng)能發(fā)電容量，保證所有設(shè)備供電。

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的工作原理是太陽(yáng)電池組件將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能，太陽(yáng)能充放電控制作為中心控制設(shè)備，一方面將太陽(yáng)電池組件轉(zhuǎn)化的電能存儲(chǔ)在蓄電池組里，一方面控制蓄電池組對(duì)負(fù)載供電。如果用電設(shè)備中有交流設(shè)備，通過(guò)逆變器將直流電逆變成交流電，即可向交流設(shè)備提供電源。它由以下幾部分組成：太陽(yáng)電池組件、太陽(yáng)電池方陣支架、太陽(yáng)能控制器、逆變器、蓄電池組等。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：

圖5 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)架構(gòu)圖

確定太陽(yáng)能發(fā)電功率及配置的前提是確定前端需要供電設(shè)備（負(fù)載）的功率及耗電量。前述案例中，設(shè)備選型確定好以后，我們根據(jù)監(jiān)控桿上設(shè)備總功率和基站上的設(shè)備總功率，可以算出負(fù)載功率主要有兩種類型：監(jiān)控桿負(fù)載功率P1=100W，基站負(fù)載功率P2=300W。我們以負(fù)載功率P1=100W為例，做太陽(yáng)能供電設(shè)計(jì)。

4.1 光伏組件設(shè)計(jì)與選型

影響太陽(yáng)能電池組件給蓄電池充電功率的因素主要有:

蓄電池組充電效率Kc取0.98；

光伏組件表面由于塵污遮蔽或老化引起的修正系數(shù)Kx取0.90；

光伏組件陣列組合損耗系數(shù)KZ取0.96；

光伏控制器轉(zhuǎn)換效率Kn取0.88。

則太陽(yáng)能供電系統(tǒng)充電綜合效率計(jì)算如下：

η系統(tǒng)綜合效率=Kc×Kx×Kz×Kn×U系統(tǒng)電壓÷U光伏組件電壓

=0.98×0.90×0.96×0.88×24V÷37V

=0.48

假如當(dāng)?shù)卦缕骄畹腿照諘r(shí)數(shù)出現(xiàn)在十二月，在光伏組件正南向安裝傾角為50°的傾斜面上的月平均日照時(shí)數(shù)為4.23h，結(jié)合項(xiàng)目需求，所需光伏陣列功率計(jì)算如下：

P組件功率≥[(P1負(fù)載平均工作功率×h每日工作時(shí)長(zhǎng))-Q風(fēng)機(jī)日發(fā)電量]÷(hα=50°，@十二月×η系統(tǒng)綜合效率)

=[（100W×24h) - 315Wh]÷(4.23h×0.48)

=1026Wp（實(shí)際選型的組件裝機(jī)量應(yīng)大于理論組件裝機(jī)量）

選取峰值功率為300Wp的單晶硅光伏組件4片通過(guò)并聯(lián)組成1200Wp的光伏陣列，滿足負(fù)載用電需求。

4.2 蓄電池設(shè)計(jì)與選型

根據(jù)負(fù)載需求，太陽(yáng)能供電系統(tǒng)在蓄電池常溫滿電的前提下應(yīng)能保證負(fù)載連續(xù)4-5個(gè)陰雨天正常工作，則需要的蓄電池最小容量計(jì)算如下：

Q蓄電池組容量≥(P負(fù)載平均工作功率×h每日工作時(shí)長(zhǎng)×d連續(xù)陰雨天數(shù))÷(U系統(tǒng)電壓×τ放電深度)

=(100W×24h×4d)÷(24V×80%)

=500Ah

選取單體12V/250Ah的密封閥控式免維護(hù)膠體蓄電池4只串并聯(lián)組成24V/500Ah蓄電池組，滿足負(fù)載用電需求。

完成了光伏組件設(shè)計(jì)選型和蓄電池設(shè)計(jì)選型后，太陽(yáng)能供電的核心設(shè)計(jì)就完成了，剩下的就是選擇相應(yīng)的充放電控制器和逆變器等其他設(shè)備。

5 防盜報(bào)警設(shè)計(jì)

電子防盜報(bào)警系統(tǒng)是現(xiàn)代科技發(fā)展的一種高科技產(chǎn)品。它把人為管理、安全防范、信息處理有機(jī)地結(jié)合一起，使現(xiàn)代化管理手段有了極大的提高。現(xiàn)代電子防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)充分體現(xiàn)其現(xiàn)代化、科學(xué)化、綜合化，同時(shí)其選用的設(shè)備應(yīng)考慮先進(jìn)性、可靠性、實(shí)用性，外形美觀、布局合理，真正體現(xiàn)保安自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)單化。

由于野外監(jiān)控范圍較大，監(jiān)控點(diǎn)分布較廣，前端基站設(shè)備大多數(shù)安裝在無(wú)人值守的密林深處，對(duì)監(jiān)控設(shè)施的防盜尤為重要。特別是各類基站和監(jiān)控點(diǎn)都配備有蓄電池等易盜設(shè)備，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，安裝一套先進(jìn)的防盜報(bào)警系統(tǒng)是十分必要的，并采用雙向語(yǔ)音對(duì)講方式起到警告和威懾作用。

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)分布的具體特點(diǎn)，報(bào)警系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)總線的方式進(jìn)行組建。報(bào)警系統(tǒng)可劃分為報(bào)警中心和防區(qū)兩個(gè)部分。

報(bào)警中心部分：報(bào)警中心設(shè)立在管理部門監(jiān)控中心，主要由IP網(wǎng)絡(luò)控制主機(jī)、管理主機(jī)和管理平臺(tái)軟件構(gòu)成。

防區(qū)：設(shè)立在各類基站和監(jiān)控點(diǎn)，主要由網(wǎng)絡(luò)主機(jī)、雙鑒探測(cè)器、聲光報(bào)警器、攝像機(jī)、室外防水音柱構(gòu)成。

當(dāng)設(shè)立在各防區(qū)的雙鑒探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入基站或監(jiān)控點(diǎn)時(shí)，控制網(wǎng)絡(luò)主機(jī)將進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，并將報(bào)警信號(hào)經(jīng)無(wú)線鏈路傳輸至監(jiān)控中心，由報(bào)警中心IP控制主機(jī)分辨出是哪個(gè)防區(qū)出現(xiàn)報(bào)警，并在管理主機(jī)上通過(guò)電子地圖顯示出發(fā)生警情的防區(qū)位置。

一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系統(tǒng)啟動(dòng)，監(jiān)控?cái)z像機(jī)錄像回傳至監(jiān)控中心并實(shí)時(shí)錄像；同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)播放語(yǔ)音警示，監(jiān)控中心接收到報(bào)警信號(hào)后，立即通過(guò)語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)喊話。

以前述案例為例，報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖6所示。

6 防雷接地設(shè)計(jì)

由于所有設(shè)備都是安裝在野外，因此，設(shè)備因雷擊遭到破壞的可能性就大大增加了，如果系統(tǒng)前期設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)存在缺陷，其后果可能會(huì)使整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行失靈，并造成難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。所以，對(duì)于野外監(jiān)控系統(tǒng)的防雷接地設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

6.1 監(jiān)控點(diǎn)防雷系統(tǒng)

各監(jiān)控點(diǎn)在桿頂設(shè)獨(dú)立避雷針、桿身做引下線，避雷針設(shè)計(jì)按《建筑物防雷設(shè)施安裝99D501-1》設(shè)計(jì)、制造安裝。避雷針保護(hù)范圍按《GB 50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》之規(guī)定執(zhí)行，按三類設(shè)防，滾球半徑（hr）取值60米。接地極制作安裝按《03D501-4接地裝置安裝》執(zhí)行，采用共用接地系統(tǒng)。電阻小于10歐姆。安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的室外電纜井內(nèi)采取防閃電電涌侵入的措施，進(jìn)行防雷等電位聯(lián)結(jié)，太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備控制器處設(shè)置過(guò)電壓保護(hù)裝置(SPD電涌保護(hù)器)，所有弱電網(wǎng)線進(jìn)出機(jī)箱處均應(yīng)設(shè)置信息系統(tǒng)專用電涌保護(hù)裝置，信息系統(tǒng)防雷保護(hù)等級(jí)為D級(jí)。

6.2 基站防雷系統(tǒng)

各主、副基站通訊鐵塔在塔頂設(shè)計(jì)獨(dú)立避雷針、塔身做引下線，避雷針設(shè)計(jì)按《建筑物防雷設(shè)施安裝99D501-1》設(shè)計(jì)、制造安裝。避雷針保護(hù)范圍按《GB 50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》之規(guī)定執(zhí)行，按二類設(shè)防，滾球半徑（hr）取值45米。接地極制作安裝按《03D501-4接地裝置安裝》執(zhí)行。電阻小于4歐姆。安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的室外電纜井內(nèi)采取防閃電電涌侵入的措施，進(jìn)行防雷等電位聯(lián)結(jié)，太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備控制器處設(shè)置過(guò)電壓保護(hù)裝置(SPD電涌保護(hù)器)，所有弱電網(wǎng)線進(jìn)出機(jī)箱處均應(yīng)設(shè)置信息系統(tǒng)專用電涌保護(hù)裝置，信息系統(tǒng)防雷保護(hù)等級(jí)為D級(jí)。

圖6 報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)圖

6.3 監(jiān)控中心防雷系統(tǒng)

監(jiān)控中心基站通訊鐵塔在塔頂設(shè)計(jì)獨(dú)立避雷針、塔身做引下線，避雷針設(shè)計(jì)按《建筑物防雷設(shè)施安裝99D501-1》設(shè)計(jì)、制造安裝。避雷針保護(hù)范圍按《GB 50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》之規(guī)定執(zhí)行，按二類設(shè)防，滾球半徑（hr）取值45米。接地極與庫(kù)區(qū)管理辦公樓共用接地裝置。電阻小于1歐姆。監(jiān)控室采取防閃電電涌侵入的措施，進(jìn)行防雷等電位聯(lián)結(jié)，監(jiān)控室專用電源配電箱處設(shè)置過(guò)電壓保護(hù)裝置(SPD電涌保護(hù)器)，所有弱電網(wǎng)線進(jìn)出機(jī)箱處均應(yīng)設(shè)置信息系統(tǒng)專用電涌保護(hù)裝置，信息系統(tǒng)防雷保護(hù)等級(jí)為D級(jí)。

7 監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心設(shè)立在管理辦公樓內(nèi)，通過(guò)監(jiān)控中心能及時(shí)瀏覽并回放各監(jiān)控點(diǎn)的圖像信息。視頻監(jiān)控中心的建設(shè)要滿足如下需求：

構(gòu)建一套穩(wěn)定、可靠、高效、安全的IP監(jiān)控平臺(tái)，并為未來(lái)監(jiān)控?cái)U(kuò)容預(yù)留資源，要求IP專網(wǎng)支持平滑升級(jí)；采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（含網(wǎng)絡(luò)球機(jī)）直接接入IP監(jiān)控專網(wǎng)，圖像質(zhì)量要求達(dá)到高清畫(huà)質(zhì)。系統(tǒng)支持監(jiān)控點(diǎn)和存儲(chǔ)系統(tǒng)平滑擴(kuò)容，要求擴(kuò)容簡(jiǎn)，并且保持系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。

監(jiān)控點(diǎn)錄像數(shù)據(jù)保存在監(jiān)控中心機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備中，監(jiān)控點(diǎn)保存周期為30天，能提供24小時(shí)不間斷存儲(chǔ)服務(wù)和錄像查詢/回放服務(wù)。

監(jiān)控中心配備電視墻，實(shí)時(shí)監(jiān)控各監(jiān)控點(diǎn)圖像。

統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)軟件。提供網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)、解碼等各類基于IP網(wǎng)的監(jiān)控服務(wù)，能全面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、服務(wù)模塊的工作狀態(tài)，對(duì)異常狀態(tài)產(chǎn)生報(bào)警。

監(jiān)控中心主要由存儲(chǔ)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)字矩陣服務(wù)器、交換機(jī)、客戶端、操作臺(tái)、電視墻等設(shè)備構(gòu)成，見(jiàn)下圖。

由各監(jiān)控點(diǎn)經(jīng)無(wú)線鏈路傳輸至監(jiān)控中心的視頻圖像，經(jīng)交換機(jī)與視頻矩陣服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器相連接。

圖7 監(jiān)控中心設(shè)備架構(gòu)圖

圖像數(shù)據(jù)由存儲(chǔ)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器企業(yè)級(jí)硬盤構(gòu)成的圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間為30天。

客戶端主機(jī)通過(guò)交換機(jī)與視頻矩陣服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器相連接，通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的操作。

圖像顯示由拼接屏實(shí)現(xiàn)，通過(guò)數(shù)字矩陣服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的拼接、分割和預(yù)覽。

8 結(jié)語(yǔ)

傳輸和供電是當(dāng)前野外安全防范系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的兩大難點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的供電方案是太陽(yáng)能供電方式。根據(jù)項(xiàng)目的地點(diǎn)不同，我們也可以考慮采用太陽(yáng)能和風(fēng)能互補(bǔ)的設(shè)計(jì)方式，最大限度提高供電系統(tǒng)的電力輸出穩(wěn)定性，確保外場(chǎng)用電負(fù)載工作可靠、運(yùn)行穩(wěn)定。

本文提出的設(shè)計(jì)方案較好地解決了當(dāng)前野外條件下前端監(jiān)控及其配套設(shè)備供電和數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。