网络视频监控系统在冶金企业的应用

张拓

(中冶南方(武汉)信息技术工程有限公司　武汉 430223)



网络视频监控系统在冶金企业的应用

张拓

(中冶南方(武汉)信息技术工程有限公司武汉 430223)

摘要以某热轧生产线的网络监控系统设计为实例,从工程规模、系统配置、施工调试等方面对网络监控在冶金行业的优缺点进行分析，以期为类似工程项目提供参考。

关键词冶金企业网络监控系统设计

0引言

国内某钢铁企业建有3条无头带钢热轧生产线，每条无头带钢生产线年生产超薄热轧带钢约为200万t。在车间生产过程中，为了保证产品质量、提高生产效率、确保设备和人身安全，需要采用监控系统对整个生产工艺段的关键部分进行实时监控，包括连铸、粗轧、精轧、卷取、运输链、成品库等区域。且在每个工艺段操作室设置监视器对所在区域进行监视，供操作人员及时掌握生产状况，保证安全生产。

针对目前钢铁企业多采用传统模拟监控模式[1]的实际情况，本系统采用最新的网络监控架构，即由网络高清摄像机、防护罩、监视器、视频处理设备、网络传输设备、存储设备、维护终端以及电源设备等组成，视频图像通过专用以太网传输至主机房服务器，再通过流媒体服务器转发至各个操作室解码上墙。在调度室设置一套6块的液晶拼接大屏，作为集中监控使用。存储方面采用磁盘阵列进行集中存储。每条线的监控具体配置如表1所示。

1网络监控在实际应用和施工中的优点

虽然网络监控现今已经成为视频监控的主流，在许多领域都有不少成功应用，但在冶金企业这种现场相对复杂环境下(高温、多尘、电磁干扰大、湿度大等)的案例还不多，其在冶金工程中施工和应用中也具备一定的优势，主要表现在以下几个方面。

1.1图像清晰[2]

在视频监控中, 图像的清晰度是非常重要的指标之一,特别是在强调细节的工业领域，清晰的图像便于操作人员观察关键生产部位的细微变化。相对于模拟摄像机的逐行扫描, 网络摄像机的顺序扫描和像素技术有着更好更高的分辨率，能够超越传统的PAL/NTSC制式[3]的分辨率和帧速率限制，带来极高图像细节的高清晰度视频。本工程采用1 080 P的三星高清摄像机，大大超出了以往模拟摄像机的分辨率，在画面质量上有明显的提升，得到业主肯定。

表1　监控布置

1.2施工方便

对于网络化监控来说，系统搭建的便利是其主要的优势。借助以太网这个传输网络，监控系统可以更加灵活地对各个终端进行调整。无论是增加监控摄像机还是相应的管理终端，只要在合适的地方增装少量的辅助处理设备即可，比如此工程中应业主要求在成品库增加监控点，只需要成品库操作室增加交换机接入视频监控专网，所有摄像机直接添加到网络中，再增加解码器上监视器显示图像即可，而无需对原有的系统做出太大的改动。网络系统也比模拟系统减少了一些中间跳线环节，减少了故障点，便于排查故障，降低了系统维护的难度和成本。

2施工中存在的问题

2.1抗干扰能力不足

尽管数字技术的引入为传输与成像质量带来了很大改观，线路的抗干扰能力也得到增强，但在施工过程中仍发现在某些部位干扰比较严重。例如在卷取机附近安装的2套摄像头，采用6类非屏蔽网线，距离不到80 m，但摄像机还是经常掉线或卡屏，PING摄像机发现丢包率50%或75%，说明信号受到明显的干扰，特别是在卷取机全速运转的时候，干扰最为强烈。为此，一方面改用光缆传输，提高抗干扰能力。另一方面通过增加两套光纤收发器，由光信号转换成电信号，最后接入以太网以改善信号质量等。通过这些措施虽然解决了问题，但如果这类问题太多，无疑增加了施工工程量和工程设备费用。

2.2画面延时问题

在试运行过程中，有操作人员反映有些画面有延时，经测试画面延时不到1 s，属于正常范围以内，一般不影响操作。但对于强调实时性的工业领域，确实是一个问题。

本工程已采用性能比高的三星1 080 P网络高清摄像机，提高了视频采集和编码能力；交换机网络采用二层架构，接入层下行百兆，上行千兆，汇聚层光口全千兆。这样可以最大限度降低延迟现象，完全满足网络监控的国家标准。

2.3投资额较大

开通专用的视频监控以太网是目前网络传输的主要模式，虽然有便于扩展，易于维护、网络安全性高等优点，但这也无疑增加了整套系统的投资建设费用。虽然现在IP摄像机随着网络技术的发展成本逐年降低，但相比模拟系统整体投资额度还是要高不少。特别是随着图像质量的提高，对于图像存储的压力比较大。另外网络监控的核心设备是服务器，承担流媒体转发，图像存储等功能，如果核心服务器出现异常，整个系统将全部瘫痪。例如现场弱电机房因为甲方人员误关电源总开关，导致核心服务器停机，所有操作室的监控图像将无法显示，影响各个工艺段的生产。单就这一点来说，模拟系统又有其优势，所有操作室可以独立自成系统，只是上传部分有影响，本地显示的画面正常显示，避免了因一个设备故障而全面瘫痪的隐患。

3结语

本工程是首次在冶金工厂实施如此大规模的网络监控工程。总体上比传统模拟监控施工更加方便、快捷，布线简单，设备简化，降低了施工的材料量和人工成本。后期的设备安装及调试也较模拟监控简单，安装后直接登录管理中心软件添加进去即可，减少了许多需要跳线的位置，所有设备都可以通过以太网进行访问，缩短了调试的时间，提高了效率，灵活性更强。以后可在以下几方面进行改进。

(1)在设计方面，能否充分考虑模拟和数字监控的优缺点，将两种方式结合起来，比如在增强系统的稳定性和改善画面的延迟现象时，对于某些侧重画面实时性而非清晰度时，可以采用模拟摄像机一方面在本地显示，另一方面通过视频分配器和编码器上传到整个IP网络，这样既保证了IP网络的完整性，又可以相对独立地本地显示，不受服务器的影响，亦解决了画面延迟的问题。

(2)在施工方面，考虑到网络布线的局限性，以太网网线不能超过100 m，且要避开厂房内大型电机、强电电缆，应选用六类双屏蔽网线，需要在弱电桥架层敷设，实在避让不开应配钢管单独敷设。距离太长就必须使用光缆，防止信号过度衰减。

未来网络监控仍将是发展趋势，一是集中监控替代传统的分散和孤立监控，网络正是实现这一转变的桥梁；二是智能化后台应用。

本文仅从工程实例的角度对针对网络监控在冶金工厂这一特定场所的施工和使用中出现的问题进行了归纳和一定深度的探讨，以便在以后的工程中吸取经验和教训，不断优化。也希望随着视频分析技术、多媒体数据库、人工智能技术的发展，能不断将网络监控引入冶金行业，提供更加完善的解决方案，满足工业领域的实际生产需要。

参考文献

[1]蒋学明，尹剑，田振松.全厂数字化网络视频监控系统的规划和实施[J].数字技术与应用，2011(5):40,43.

[2]张蘅.关于网络数字化视频监控系统的实际应用[J].考试周刊，2007(4):133-134.

[3]刘沂.数据压缩与传输技术在远程视频监控中的应用[J].天津冶金，2011(2):34-36.

Application of Network Video Monitoring System in the Field of Metallurgy

ZHANG Tuo

(WISDRI(Wuhan)InformatologyEngineeringCo.,Ltd.Wuhan430223)

AbstractTaking the network monitoring system design of a certain hot rolling line as an example, this article, based on the engineering scale, system disposition, construction commissioning, discusses the advantages and disadvantages of network monitoring in metallurgical industry, and provides references for similar engineering projects.

Key Wordsmetallurgical enterprisenetwork monitoringsystem design

(收稿日期：2015-04-30)

作者简介张拓，男，1984年生，硕士，工程师，主要从事弱电系统的研发和设计工作。