水电站远程网络视频监控系统
4 主要设备的选配
水电站作为工业环境，环境因素比较复杂，在设备的选配和传输方面，都要充分考虑水电站的环境特点，从而保证整个系统的效果。
4.1 前端采集设备
网络监控前端设备通常放置在监控现场或邻近现场的设备间，负责完成图像的采集、编码、传输以及云镜控制等工作，监控前端担负着视频监控系统的数据采集和控制命令的执行部分，是整个系统重要的组成部分之一，这里主要是选用了网络摄像机和特殊模拟摄像机。
网络摄像机主要包括网络摄像枪、网络高速球形机及网络视频服务器，特殊模拟摄像机主要包括低照度摄像枪、低照度球形机及高速球形机。
网络摄像枪和网络高速球形机是传统模拟摄像机与网络技术相结合的新一代摄像机，区别于传统摄像机，它是一种可直接接入网络的数字化摄像机，集成了视频压缩、嵌入式系统、计算机及网络等先进IT技术，它无需计算机的协助便可独立工作，且拥有自己的IP地址，支持多种网络通信协议，局域网以及Internet上的用户使用标准网络浏览器即可根据独有的IP地址对网络摄像机进行访问，观看通过网络传输的实时图像，还可对镜头、云台进行控制，达到对目标进行全方位监控的目的。
网络摄像机在使用上要受到本身镜头与机身功能的限制，而网络视频服务器能弥补网络摄像机的这些缺点，从某种角度上说，网络视频服务器可以看作是不带镜头的网络摄像机，它包括一个或多个模拟视频输入口、影像转换和压缩芯片，嵌入式的操作系统以及以太网口。它的功能就是把模拟视频信号数字化，然后以数字信号模式直接传输，将数字影像资料在网络上加以传输，从而成功将模拟摄像机转化成网络摄像机，使用户无论在任何地方、任意联网的计算机上，通过网络浏览器即可实时地观测影像资料。由于网络视频服务器将模拟摄像机成功地“转化”为网络摄像机，因此它也是网络监控系统与当前CCTV模拟系统进行整合的最佳途径。由此可见，视频服务器在设置上比网络摄像机更显灵活，视频服务器除可以和普通的传统摄像机连接外，还可以和一些特速功能的摄像机相连，如低照度摄像机、高灵敏度的红外摄像机等。
对于新建系统，监控点的光线比较充足且无特殊要求的情况下可优先采用网络摄像机，在光线较暗，且又无需配用相关照明的监控点，采用低照度摄像机，对于户外摄像点，护罩要配置雨刮及散热装置，在寒冷地区，还要添加加热装置，在需要监视范围较广时，采用广角镜头，在需要快速观察大范围目标时，采用高速球形摄像机。对于改造系统，可将模拟摄像机接入网络视频服务器，从而实现从模拟监控系统到数字监控系统的转化。
4.2 通信传输设备
通常的信号传输部分是由同轴电缆、通讯电缆及电源电缆等线缆构成，但在水电站环境中的视频监控系统需要注意以下几点：
（1）水电厂视频监控系统的大部分线缆需要敷设在电缆沟或是电缆桥架中，与电站其它强电电缆、控制通讯电缆同时进入监控中心，故视频信号传输容易收到大电流强磁场的干扰，即在这种环境下图像会出现严重干扰条纹。
（2）水电站一般为梯级结构，在视频监控系统的实际应用中，一般是将调度中心与监控中心合二为一，设在某一个地理距离较为理想的水电站中作为控制中心部分，而在各级电站安装前端视频采集部分，并设置一个现场监控点对本电站进行监控，这样视频采集点的分布就会很广，有时视频采集点的单点距离可达到2～3Km。
由于同轴电缆传输方式属于非平衡电缆传输方式，交变磁场在同轴电缆上产生的电压信号叠加在视频信号上，会导致图像出现严重干扰条纹，即使是采用屏蔽质量好的同轴电缆也难以彻底消除干扰，在这种情况下采用非屏蔽双绞线进行传输，由于非屏蔽双绞线是平衡传输方式，能完全抵消交变磁场的共模干扰，从而保证视频图像信号的传输质量。而光纤由于是采用光信号进行传输，不受强电强磁的干扰。这样系统就采用光纤和非屏蔽双绞线两种介质构成信号传输部分。在1200米以内可采用双绞线进行传输，超过1200米则采用光纤传输，当采用多模光缆时，传输距离可达5km，当采用单模光缆时，无中继传输距离可达80km。
在光纤传输系统中，有一个重要的设备，就是视频光端机，它是将视频和数据信号与光信号进行相互转换的设备。视频光端机可用一条光纤即可传输1至多路视频信号和0至多路正反向数据信号。视频部分采用先进的10位编码技术，可使传输的图像质量达到广播甲级，视频制式与PAL、NTSC及SECAM制式兼容。音频采用24位编码技术，传输质量可达CD级。数据方式灵活，可以是RS232、RS422、RS485或Manchester码等数据格式，传输速率可达400kbps。
4.3 中心控制设备
矩阵控制主机是通过内置软件访问需监控的多路前端视频信号，在电脑屏幕上显示，也可经视频转换器显示到电视墙上。
5 系统主要特点
采用远程网络视频监控系统具有以下的特点：
5.1 先进性
采用MPEG-4压缩算法的设备，数字图像编码压缩是去除图像内容的相关性，并利用人眼的视觉特性，使压缩后数据量大大减少，同时尽量保持图像的视觉效果。影像压缩技术的优劣直接影响影像品质、储存资料量和传输速度，因而尤为关键。由于采用MPEG-4压缩技术的网络型产品采集的文件占用空间小，传输带宽效，可使用带宽较低的网络，如ADSL等，大大节省了网络费用，MPEG-4的最高分辨率可达720×576，接近DVD画面效果，因此对运动物体可保证良好的清晰度。
5.2 灵活性
支持基于Web方式的网络浏览功能，可灵活进行系统软件升级，避免对系统产生多大的影响。只须通过以太网即可直接实现远程监控，不但可多人同时监控多个点，无距离限制及时传输图像信息。可根据当前的应用环境，自行设定显示画面的大小、解析度、压缩比等各项图像参数。
5.3 保密性
独有的IP地址，可设置不同等级的使用权限。如需使用，使用者必须通过权限及口令的设定，方可有使用权，不同的使用者可获得的监控信息也不一样。
5.4 稳定性
系统的主要设备网络摄像机及网络视频服务器均为嵌入式系统，是在嵌入式实时操作系统基础上构建Web服务器，同时通过内置的高效压缩芯片对采集到的模拟视频信号进行数字化压缩，并打包成帧，通过内部总线传送到Web服务器上，其稳定性大大高于DVR及同类的CCTV设备。
5.5 完善性
可实现联动报警，包括周边防护、数据采集、灯光控制等，可根据需要设定，当警报触发前后时联动录像，便于事后检索查看。
5.6 扩展性
灵活的组网方式，方便监控点数量的增加。
5.7 低成本
通过以太网便可直接将网络摄像机接入系统，已有系统改造时的模拟摄像机通过网络视频服务器也可直接接入系统，实现了即插即用功能，无距离限制，免去了复杂的网络配置和布线工作，大大减少了工程及安装成本，特别适合于突发性事件。
6 结束语
远程网络视频监控系统在水电站的应用，可辅助安全生产，降低生产管理成本，提高工作效率，并可纳入电厂SIS、MIS信息管理平台，成为集中管理必不可少的一部分。
参考文献：
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[2] John Enck & Mel Beckman.局域及广域互联网络设计基础 电子工业出版社。
[3] 钟玉琢，王琪，赵黎，杨小勤．运动图像压缩编码国际标准及MPEG的新进展.清华大学出版社，2002第一版。
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