污水处理厂联网监控
系
统
方
案
优迪数码科技(深圳)有限公司
2009年2月
第一部分需求分析
根据污水处理厂的特点，及整个系统的实际情况。我们对整个系统进行了详细的分析，总结出了污水处理厂联网监控管理系统应具有如下的功能要求：
1.系统技术水平先进、运用现代监控技术。
2.系统具有可升级性和可扩展性。
3.系统具有可设置性，管理人员可根据需要对系统进行灵活设置。
4.可实现管辖范围内所有污水处理厂的监控
5.可实现24小时不间断监视。
6.可接入污水探测器等设备，实时将探测数据传回中心
7.系统基于C/S体系构成。（使用WEB浏览器可直接访问）
8.视频码率连续可调，帧率连续可调，音频码率可调。
9.系统支持多种协议(TCP/IP, FTP, DHCP, HTTP，PPPoE，DNS，组播)。
10.中心可进行实时视频和音频预览、配置、控制。
11.支持动态IP地址。
12.多用户管理功能。
13.当前端网络断开、视频丢失、视频被遮挡能自动报警，上传中心。
14.在报警时能自动切换录像。
15.能实现语音对讲。
16.系统具有故障自我诊断、及简单故障恢复功能。
第二部分系统方案设计
第一章设计思想
为了使我们设计的系统具有极高的可靠性和可持续发展的能力，同时也最大限度地降低系统的建设成本、运行成本费用。我们首先确立了以下几个设计的总体思路：
一、系统的先进性和开放性
为保证污水处理厂监管系统既能保持在一定时期内不落后，并保证该系统互连的方便性，我们在该系统的设计时，要充分考虑到系统的先进性和开放系性，尽可能采取先进开放的技术和产品。
二、系统的有效性和实用性
针对污水处理厂监管系统要求特点，我们采用C/S体系的网络拓扑，可确保整个系统的独立稳定，互不干扰。为确保投资的有效，我们在整个系统设计时，根据目前的应用及将来的发展，确定采用高速球机（枪式摄像机）、网络视频服务器及中心软件(或数字矩阵)，以保障系统的完整功能和可靠运行。同时前端网络视频服务器强大的串口功能，可将污水探测器的数据实时传回中心，确保监控信息的全面化。
三、系统的可靠性和稳定性
污水处理厂监管系统作为整个应用系统的基础，其可靠性和稳定性直接关系到应用的好坏。某个系统的单独故障可能直接给应用带来灾难性的损失。C/S体系的网络拓扑的可靠性，主要是要防止因某一点出现故障时，而导致系统瘫痪。如某个设备或某条线路出现故障，不会对整个系统产生影响。
四、系统的可扩展性及升级能力
为了保证监管系统的有效性和实用性，同时又保证该系统在一定时期内不落后，我们在进行设计时，并不是一味追求高配置、高速率，而是在保证先进性的同时，选择具有良好扩展性和升级能力的设备及构架，设计出具有良好扩展性的网络拓扑，以保证整个系统的可扩展性及升级能力。这具体表现在以下几个方面：
1.选用了具有良好开放性的系统构架和拓扑结构，易于扩充、升级。
2.用户端网络操作系统选用适合于多种媒体访问技术和多种高层协议的系统。
3.在用户端系统采用结构化布线，并利用已有的互联网络进行远程数据传输，通过对视
频服务器的升级、扩容、插板、以及堆叠等方式增加前端视频源的数量。
4．网络拓扑采用了C/S体系，用户可随时增加或减少视频终端，而不会影响其他终端正常工作。
第三部分系统方案
整体监控系统分为三大部分，这三大部分分别为前端设备、传输系统、中心监控系统。根据对整个系统的需求进行分析，和我们总体设计思想，污水处理厂的监控系统的结构示意图如下：
3.1前端设备
前端的监控系统，需根据各自监控区域的实际情况，如：规模大小、处理设备布置等情况，安装一至多个摄像机。通过与视频服务器连接至污水处理厂的网络设备。系统示意图如下：
监控前端设备连接图
上图画出了一个简单前端系统图。拾音器、摄像机、报警探头采集现场音视频信息和报警信息，视频服务器将这些数据信息进行编码转换成网络信息，然后通过厂区自有网络，将数据上传给监控中心。监控中心可以任意监看、调用控制这些终端设备。如果发现监控点有异常情况，可立即通过语音对讲告知附近管理人员。
现场人员可使用拾音器与管理中心服务器主机及查询终端进行语音对讲，当管理中心服务器主机有指令下达的时候，现场人员可即时实时反馈信息。
前端的报警探头，可在探头被触发后立即将报警信息上传监控中心，并同时通过现场音箱产生报警声音。使现场人员能够第一时间获得警情，有效地预防了火灾、破坏、偷窃等情况的发生。
3.2传输设备
主要由各厂区网络组成，如光纤、网络交换机、路由器等。
3.3监控中心设计
污水监控中心的主要任务是通过光纤LAN，接收各布控点的监控信息，进行实时监看、控制、录像、语音对讲等。在中心监控管理中心中，管理服务器的功能强大，可实现各种监控功能，其功能系统示意图如下：
数字矩阵是中心系统的主要设备，它的主要功能是通过监控系统软件，登陆需要监看或者录像的布控点。当某监控点有报警信号的时候，数字矩阵自动切换到该路视频，并同时进行录像、产生报警声音等。也可通过话筒进行语音对讲，通知提醒工作人员。
为了实现大量录像数据的保存，中心可以配置RAID（磁盘阵列），以满足海量存储的要求。同时也保证了录像数据的安全性。随着用户功能要求的增加，在后期，可通过中心对前端视频服务器进行远程升级和维护。极大地方便了工程商和用户。
监控系统也可以是一台便携式电脑，与网络连接后，通过有权限的口令同样可以登陆各个视频服务器（与中心不冲突）。这种监看方式，非常适合领导的随时抽查。
第四部分设备选型
4.1摄像机
高速球型摄像机
摄像机的性能好坏，直接决定中心所看到的视频图像的质量。由**公司生产的室内高速球型摄像机，具有图像清晰、稳定、色彩真实等一系列特点，具体性能参数和技术指标如下：
枪式摄像机
设备技术参数:
视频输出 1.0Vp-p
水平清晰度480TVL
信噪比≥50dB
最低照度 1.0Lux
白平衡自动
背光补偿自动
电源AC24V DC12V
操作温度0~50℃
4.2网络视频服务器
四路D1 网络视频服务器的适用范围非常广泛，可用于多种现场：
●城市道路监控
●公共场所安全远程监控
●商场、超市监控
●酒店视频点菜系统
●考场集中监控
●远程教学
●工厂、舞厅等娱乐场所联网监控
由于电厂的地理分布散乱，不可能专门为其敷设线缆。使用电厂已有的网络连接代替传统的传输链路，已经成为了电厂监控系统的未来趋势。所以使用YDF-4000型视频服务器，在本系统中是非常适合的。设备技术参数如下：
1.视频编码算法 MPEG4
2.音频编码算法 G.711 音视频完全同步（唇音同步）
3.编码图象大小 D1、Half-D1、CIF、QCIF
4.水印（WATERMARK）技术
5.视频码率1Mbps-8Mbps连续可调，帧率1-30 (1-25)连续可调，音频码率可调
6.视频输入4路， NTSC/PAL可设置
7.音频输入4路Line-in
8.音频输出 1路
9.提供4路报警输入，4路报警输出
10.提供1个RS 485和1个RS 232接口，连接控制球机、门禁主机、视频切换矩阵
11.网络接口，支持RJ-45 10/100Base-T 以太网接口
12.支持POE网络供电
13.支持多种协议(TCP/IP, FTP, DHCP, HTTP，PPPoE，DNS，组播)
14.支持Web Server，全面支持IE进行实时视频和音频预览、配置、控制
15.可进行ＩＰ过滤，屏蔽部分IP地址登陆操作，或仅允许指定的IP地址登陆操作.
16.可通过网络接口进行远程系统软件升级
17.支持DDNS，可实现二级域名访问
18.在多台网络视频服务器通过一台路由器上网的情况下，支持PC客户端能分别访问每台
网络视频服务器；支持PC客户端通过代理服务器访问网络视频服务器
19.支持TCP/UDP/MultiCast 三种传输协议
20.Internet传输时，视频码率可根据带宽自动调节
21.用户同时访问数10-100名
22.视频丢失侦测，视频遮挡侦测，自动报警，客户端联动
23.视频动态侦测(可设区域和灵敏度)，自动报警，客户端联动
24.支持图像抓拍（720x576, JPEG压缩）功能
25.报警时自动抓拍图像，将实时图像数据传输到设定服务器
26.支持网络远程通过RS485 控制云台及镜头控制，控制协议可单独更新升级（uploadable
PTZ drivers）
27.安全机制可以对操作的用户进行分三个级别(管理员、用户、guest)的用户密码保护功
能和用户权限验证
28.支持语音对讲
29.支持OSD。日期和时间的位置、灰度可以设置，日期和时间自动增加
30.支持LOGO。LOGO的位置可设置
31.支持视频参数调整（对比度、明亮度、色度）
32.提供一个Reset键，恢复系统默认参数
33.硬件加密设计
34.平均无故障运行时间：50000小时
35.输入电源：AC220V ±5%
36.工作环境：温度：-10℃～60℃，湿度：20%-80%RHG
37.保存环境：温度：-20℃～60℃，湿度：20%-95%RHG
上述参数，体现了设备全面的网络功能和强大的后续开发，使您在采用我们的视频服务器的时候无后顾之忧。
4.3网络视频解码器
通过网络解码器，能够将数字视频音频信号直接转换为高清晰的音视频模拟信号，并且输出到电视墙上。若监控管理中心需要，可直接安装网络视频解码器来对视频进行解码，最终输出到电视墙中观看，直接，有效，图像效果清晰。同时，可在中心接入键盘进行前端视频服务器链接的云台或者球机。
4.3拾音器和音箱
为使系统的双向对讲功能有一个较好的使用效果，拾音设备和放音设备的选择也非常重要。我公司生产的MIC101拾音器就具有功耗小、音频范围广、失真小、还原度高等特点。
4.4中心设备
中心监控服务器
中心的数字矩阵，可由一至多台主机组成，配置一个麦克风、一对音箱，实现音视频还原、录像、双向对讲等功能。
其具体的性能参数如下：
图像压缩格式H.264压缩方式。每路图像显示/录像（1-25帧/秒）。
图像处理功能
可分别调节每路图像的亮度、饱和度、对比度、色度等，使每路图像
达到最佳效果。
远程图像输出可对远程网络的图像进行硬件解压，并输出图像至指定设备（电视墙）。
音视频同步记录
功能
系统可进行现场实时监听，实现音、视频同步记录/回放。
多种录像方式系统可设置时间、摄像机编号和监控录像时间表。根据不同情况，可设置为定时录像（可有多个预定的时间表）、图像动态捕捉录像、探头报警录像和复合报警录像，并可对节假日进行单独设置。
图像存储功能
图像质量可从2小时/GB-10小时/GB进行选择。可分别对每路图像进
行独立调节和设定，以满足不同目的和要求，节省硬盘空间。
图像回放功能可根据摄像机编号、日期、时间等查找图像文件进行快速便捷的检索
电视墙及存储设备电视墙作为中心输出监控图像用。
磁盘阵列设备，主要是为了满足海量存储的需要。
第五部分技术支持和服务及人员培训
一、技术支持和服务
1、我公司将提供整个系统生命周期的技术支持和服务。我公司将提供两种优质服务:
?远程服务——适用于非重大故障
A、工程热线电话,解答一般疑难问题:
B、电子邮件方式。我公司技术人员均有邮件信箱和专用电脑,主要员工配有便携式电
脑,同时也开设用户专用信箱,可以保证及时解答用户疑问,可24小时响应。
?现场服务——适用于重大故障
远程服务并不能解决所有的问题, 我公司的工程师将以最快的时间,赶到现场进行服务,当遇到资源限制或特殊情况, 我公司将组织公司专家或原厂商及时处理。
2、在系统的建设阶段将设有专人做现场支持。
3、在系统的维护阶段,将提供24小时的服务。
4、我公司保证本系统的设备能完成铁路网络监控要求的功能,其技术性能达到规定的标准,
且能与原有设备配合工作。
5、保修期内所更换的有损零件须按要求退给我公司,费用由我公司承担。我公司的保证责
任不包括由于操作使用不当、不慎、事故、滥用造成的损坏。没有事先征得我公司同意,由其他人员对设备进行的修改及由第三方设备的原因造成的我公司所提供设备的损坏,我公司将不承担责任。由此引起的硬件设备更换费用由使用方承担。
6、我公司对系统达到设计要求负有完全责任。
7、在保修期外, 使用方可以购买原产商的金牌服务或按次服务付费两种方式保修。
8、在工程移交后,如果使用方购买备件,其价格水平将不高于本工程设备价格。
9、双方应联合成立工程领导小组。在工程实施过程,定期地在工程所在地召开双方参加的技
术协调会，检查工程实施过程中的技术配合，协议执行等方面的进展情况,解决工程中出现的问题。
二、人员培训
人员培训应分阶段，分层次，多种方式和手段相结合，初期的管理人员至少能完成系统的一般维护工作，中后期应具备一支具有一定开发能力的技术队伍，能够完成系统的扩展，和部分应用系统的开发工作。
1、网络管理人员、系统管理人员、数据库管理人员除一般的操作能力外，还应具有如下的
相关能力：
?应具备INTERNET的相关知识
?熟悉常用的操作系统
?熟悉常用的网络协议
?对先进的网络通讯技术有一定了解
?有较强的安全意识
2、各个办公科室还要进行相关的应用系统的培训，学员也要掌握相关办公网的应用，了解
计算机操作系统及简单的Internet使用。
针对以上需求，我公司在本工程中将根据用户的需要及时提供培训。
我们将在项目的进行过程中始终和用户保持密切的联系，从而保证用户对整个系统的技术进展有一个详细的了解。在项目结束后，我们还将对用户作出以下方面的培训：?网络基础；
?路由器设置及管理；
?交换机设置及管理；
?网络结构详解；
?服务器设置及管理；
?防火墙设置及管理；等等。
第六部分设备清单及报价