石油管道监控系统解决方案
目录
一、系统概述 (2)
设计原则 (2)
指导思想和原则 (2)
设计依据 (3)
二、前端监控设计 (5)
.监控系统结构图 (5)
监控摄像机设计 (5)
高清网络摄像机 (6)
标清模拟摄像机 (9)
三、供电系统设计 (14)
太阳能供电 (14)
太阳能供电系统分析 (14)
系统安装环境分析 (15)
方案设计 (16)
设备介绍 (18)
复合光缆供电 (20)
光电复合缆直流远供技术 (21)
直流远供系统安全性能保护 (22)
远供方案 (23)
远供设备介绍 (24)
一、系统概述
为了保证输油管道正常工作以及防盗预警，有必要对输油管道的沿途做好视频监控工作，这样不仅可以大大增强输油管道安全管理，而且还给贵公司的日常工作带来极大便利。在此过程中监控设备的供电问题是本方案要解决的重点。
此次的监控项目与以往不同，由于输油管道的架设路线中不能就近取电，所以我们经研究后提出了两种解决方案：第一种方案是使用太阳能供电系统对监控摄像机供电；第二种是采用光电复合光缆在传递信号的同时对摄像机供电。这两种方式各有特点，在下面会有详细介绍。
设计原则
本设计综合考虑输油管道需防范的区域，该区域长度比较大，有些地方是交通不便，人迹很少的区域，所以在设置防范系统监控点时，可以在重点区域选择监控点，以便充分的利用资源。
视频监控系统属于弱电系统的一个部分，设计者应充分了解并掌握国家、有关部门制定的设计标准及规范，并严格执行。同时还要密切注意这些标准及规范的变化和修订，以便及时做出调整。
1.系统设计应贯彻多种防范措施综合利用的原则。
2.系统设计要遵循人-机效应最佳配合的原则。
3.应考虑为使用操作人员设计一个良好的操作环境，这主要是指控制室的
环境和能使工作人员方便操作的控制台。
4.应根据工程的规模、投入资金、现有人力和智力结构具体情况设计系统
的自动化程度。
5.系统应考虑设计一套较为完善的自检功能，以帮助操作人员和技术人员
对系统作必要的检查。系统还应考虑设计必要的自动统计、记录和查询、
提示功能，以帮助操作人员了解系统运行和被操作的情况。
6.为补充人的不足因素，使系统能在发生问题或突发性事件时能够及时做
出相应的连锁反应，系统应根据防范预案设计必要的多种宏指令，以使
系统具有预案处理能力等。
7.采取现代化与实用化相结合的原则。
指导思想和原则
系统适用性
整个系统的功能和性能完全立足于安全管理和生产运营管理，提供有效的技术防范电子化手段，以满足日益严峻的安全管理的需求,并考虑充分考虑满足当前和未来十年内项目发展与运营的功能要求。
系统先进性
系统应是满足可靠性和实用性要求前提下的最先进的系统。系统应是一个符合集散系统发展趋势，特别是符合计算机技术和网络通信技术最新发展潮流并且应用成熟。
系统可靠性、稳定性
所有软硬件产品均为成熟稳定的产品。视频监控系统体系结构不存在单一的故障点，即使任意一个服务器故障，利用双机热备及冗余技术，确保故障后的数据和任务能够及时得到切换，保证系统安全稳定运行。
安全性
系统具有高度的安全性和保密性，通过对系统分级保护、数据存储权限的控制，来防止各种形式的对系统的非法侵入。系统通过密匙实现设备认证功能，可方便实现非经认证过的系统设备不能接入系统的功能。所有用户在操作和访问系统之前都必须进行注册。每一个用户都将会获得一个系统内唯一的标识和一个密码。每一层次的安全和控制工作还涉及有关用户角色和操作规程。
系统开放性
系统设计充分考虑各个视频监控设备之间的兼容性，即使是使用不同厂商、不同系统的产品，都能够达到非常好的兼容性。
系统可扩展性
系统设计充分考虑系统功能扩充接口，摄像机监控点、编码器，存储服务器，存储阵列等都可以很方便地扩充，视频监控管理系统平台可以跟随系统规模的不断扩大而随时升级。
经济性
在充分满足系统应用功能需求和系统性能要求，并保证系统安全可靠的情况下，选用性价比高的系统和产品，合理控制工程造价。并充分考虑系统后期运行成本,能以较低的费用、较少的人员投入来保证系统的正常运转，实现高效能和高效益。
设计依据
《民用闭路电视系统工程技术规范》GB/50198---98
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
《电气装置安装工程工程电气设备交接试验标准》GB50150-90
《电气装置安装工程电缆线路施工验收规范》GB50168-92
《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB02198-94
《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
《安全防范工程行业标准》GA/T70-94
《建筑电气安装工程施工质量验收规范》GB50303-2002
《安全防范工程费用概预算编制办法》GA/T70-94 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB02198-94 《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82
二、前端监控设计
.监控系统结构图
专线
电子地图服
务器
其他服务器
集中存储
视频综合平台
传输设备传输设备传输设备传输设备光缆光缆光缆光缆
网线网线网线网线
监控摄像机设计
本设计提供两种方案，方案一采用高清网络摄像机，方案二采用标清模拟摄
像机。摄像机参数对比表如下:
摄相机
类型
方案一(高清网络)方案二(标清模拟)
高清网络球机高清网络枪机标清模拟球机标清模拟枪机图像传
感器
SONY高性能130万逐
行扫描CCD传感器
1/3英寸SONY CCD1/4" SONY CCD高性能SONY CCD 分辨率1280*9601280*960752*582976*582
光学变
倍
18倍23倍
焦距– 81mm
3.6mm,6mm,8mm,12
mm可选
-
3.6mm,6mm,8mm,12
mm可选
红外灯
距离
补光距离大于100米另配补光灯60米30～50米
功耗
17W/ 35W（红外灯、
加热器同时开启）
DC12V：<6W(ICR切
换时，<8W)
13W/ 31W（红外灯
开启）
最大7W
电源AC 24V/3A AC24V/DC12V/POE AC 24V/3A DC12V
高清网络摄像机
高清网络球机DH-SD6980C-HN
产品描述：
◎采用SONY高性能130万逐行扫描CCD传感器，夜间效果更好，捕捉清晰的动态画面
◎18倍光学变倍，12倍数字变倍，总变倍率达到216倍
◎优异的数字降噪功能，提升用户的夜间监视效果
◎采用TI达芬奇系列高性能DSP，最高支持1280*960/15fps的视频输出◎防水快装接头，密闭防水，安装更快速
◎内置红外灯补光，补光距离大于100米
◎红外灯补光，采用倍率与红外灯功率匹配算法，补光效果更均匀
◎中英文OSD菜单及操作提示功能，用户界面更友好，功能更强大
◎独特的三维定位功能，捕捉目标更方便、精准、快捷
◎多种网络监控方式相结合(手机、WEB、客户端)，使用更方便
◎灵活的网络扩展能力，适应各种网络平台监控系统
◎SD卡本地存储，解决网络异常状态的监控存储问题
产品参数：
参数/型号DH-SD6980-HN DH-SD6981-HN
摄像机
图像传感器1/3” SONY Progressive Scan CCD
有效像素约约130万像素(1280*960)
水平解析度≥800TVL
视频制式@1280*960
25fps@1280*720
20fps@1280*960,30fps@1280*720
@1280*960,25fps@1280*720
最低照度0Lux（红外灯开启）
增益控制自动/手动
信噪比大于50dB
白平衡自动/自动跟踪白平衡（ATW）/室内/室外/手动数字降噪支持
电子快门1/25-1/10,000s1/4-1/10,000s
数字变倍--12x(最大216x)
日夜模式自动ICR滤光片彩转黑
镜头
焦距– 81mm–
光学变倍18倍18倍
光圈值––
视场角°- °°- °
功能
红外灯控制自动/近灯/远灯/关闭
红外灯距离≥100米
旋转范围水平：0°～360°连续旋转垂直：-2°～90°自动翻转180°后连续监视
旋转速度键控:水平°～160°/秒;垂直°～120°/秒预置点：水平240°/秒; 垂直200°/秒
预置点256个
自动模式支持8条自动巡航、5条自动巡迹、5条自动线扫
云台功能支持空闲动作，支持三维定位，支持人性化的焦距/速度自动匹配功能
视频压缩MPEG4/M-JPEG
图像分辨率主码流（1280*960、1280*720）辅码流（D1）
音频压缩PCM8/G711A/G711U
语音对讲支持
网络协议TCP/IP,HTTP,DDNS,DHCP,NTP,PPPoE,FTP,SMTP,RTSP,RTP
多码流支持
SD卡支持
用户管理最大支持10个用户,多级用户权限管理
故障检测网络断开检测,IP冲突检测,编码器状态检测,存储卡状态检测,存储空间检测输入/输出
模拟视频输
出
75Ω,NTSC或PAL,BNC接口
网络接口1路10/100BaseT以太网，RJ45接口
报警接口7路输入/2路输出（报警联动），报警时可联动预置点/自动巡航/自动巡迹/开关量输出
控制接口RS485，支持云台控制和在线升级
一般规范
电源AC 24V/3A（±20%）（含红外控制电路）
功耗17W/ 35W（红外灯、加热器同时开启）
工作环境温度-40~60℃；湿度＜90%
防护等级IP66，4000V防雷、防浪涌和防突波保护，符合GB/ 4级标准产品尺寸Φ(mm)×381(mm)
重量7kg
可选支架DH-69FB;DH-65FD
高清网络枪机DH-IPC-HF3110P-P
◎采用TI达芬奇系列高性能DSP
◎采用标准 main profile 视频压缩技术，压缩比高，
◎码流控制准确、稳定
◎采用高性能(1280*960) CCD图像传感器，图像清晰度高◎支持1路复合视频输出
◎支持双码流，ACF（活动帧率控制）
◎支持I/O报警、RS485控制功能
◎支持丰富的网络协议
◎支持SD卡存储
◎支持ICR滤光片切换功能，实现昼夜监控
◎支持AC24V/DC12V供电,支持POE
◎预留TD/EVDO/WCDMA,以及WIFI功能
主处理器TI达芬奇系列高性能DSP
图像传感器1/3英寸SONY CCD
像素数1280（H）*960（V）
日夜功能支持IR-CUT机械切换
自动光圈DC驱动
镜头接口CS，镜头可选
照度（彩色模式）,（黑白模式）
增益控制手动/自动
白平衡手动/自动
电子快门手动/自动（区间可调，1/50~1/100000）
视频压缩标准MPEG4/JPEG
视频分辨率主码流（1280*960）、（1280*720），辅码流（D1）
视频帧率50HZ: 主码流()、辅码流()
主码流(1280*720@25fps)、辅码流(D1@25fps) 60HZ：主码流()、辅码流)
主码流(1280*720@30fps)、辅码流(D1@30fps)
视频码率160k~8Mbps码率可调，也可自定义
视频接口1路BNC模拟视频输出
音频压缩标准PCM
音频码率64kbps/128kbps
音频输入1路， JACK LINE IN
音频输出1路， JACK SPEAK OUT
报警接口1路输入，1路输出（开关量）
有线网络1路10/100M以太网，RJ45接口
网络协议HTTP,TCP/IP,,RTP,UDP,RTCP,SMTP,FTP,DHCP,DNS,DDNS,PPPOE 心跳机制支持
本地存储SD卡存储，支持热插拔
RS485接口1路，支持透明通道连接，支持多种云台协议
PoE供电标配POE
供电支持AC24V/DC12V供电，及POE供电
功耗AC24V：<5W(ICR切换时，< DC12V：<6W(ICR切换时，<8W)
工作环境工作温度-10℃~+55℃，工作湿度10%~90%
外形尺寸70××
整机重量650g
安装方式支持多种安装方式
标清模拟摄像机
大华球机DH-SD6423-GA
产品概述:
◎红外照射距离60米
◎防水组合线，超强防水
◎超宽环境温度-40℃~60℃
◎4000V防雷、防浪涌和防突波保护，达到国家最高标准
◎中英文OSD菜单及操作提示功能，用户界面更友好，功能更强大◎独特的三维定位功能，捕捉目标更方便、精准、快捷
◎485远端升级功能，使维护成本更低产品参数:
定时启动预置点/自动巡航/自动巡迹/自动线扫
通讯协议大华协议、中国安防行业协议、Pelco P/D,协议自动识别菜单中英文OSD菜单
输入/输出
模拟视频输
出
75Ω,NTSC或PAL,BNC接口
报警2路输入/1路输出(报警联动),报警时可联动预置点/自动巡航/自动巡迹/开关量输出
一般规范
电源AC 24V/（±10%）
功耗13W/ 31W（红外灯开启）
工作环境温度-40~60℃；湿度＜90%
防护等级IP66，4000V防雷、防浪涌和防突波保护
产品尺寸Φ(mm)×381(mm)
重量7kg
可选支架DH-63FB235; DH-63FD200
大华DH-CA-FW480DP红外防水枪式摄像机
◎采用高性能SONY CCD；
◎采用全SONY 解决方案；
◎分辨率高，图像清晰、细腻；
◎支持自动彩转黑功能，实现昼夜监控；
◎符合IP66级防水设计,可靠性高；
◎支持自动电子增益功能，自动调节亮度；
◎有多种不同红外照射距离可选择；
参数/型号DH-CA-FW480DP-IR0(IR1)(IR2)(IR3)图像传感器1/3" SONY EXview HAD CCDⅡ
视频制式PAL
有效像素PAL:976（H）×582（V）
分辨率700TVL
最低照度彩色：（0Lux红外灯启动）
三、供电系统设计
太阳能供电 太阳能供电系统分析
本项目是石油管道监控系统，采取太阳能供电方式为前端设备来进行供电。在石油管道监控系统的实施过程当中，由于部分监控点位距离供电点较远，供电方案是一个需要考虑到问题。当前，远距离为监控摄像机供电的方法有多种，结合大连—辽阳石油管道沿途的地理环境及实际情况，我们考虑到可以采用太阳能供电方案来解决监控点位的供电问题。采用太阳能供电无需架设电力电缆，操作简单。并且太阳能供电是一种既不消耗资源又无污染排放的清洁能源，使用寿命长、维护方便。
太阳能供电原理
太阳能供电系统主要由太阳能电池方阵、充放电控制器、蓄电池组等构成（如图1）。
图1太阳能供电系统构成图
（1）太阳能电池板
太阳能电池板的作用是将太阳辐射能量直接转换成直流电，供负载使用或贮存于蓄电池内备用，它是太阳能发电系统中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳能电池是否具有使用价值的重要因素。太阳能光电池板可组成各种大小不同的太阳能电池方阵，亦称太阳能电池阵列。太阳能电池板的功率输出能力与其面积的大小密切相关，面积越大，在相同光照条件下的输出功率也越大。
太阳能电池板一般由电池片、组件边框、钢化玻璃、封装材料以及接线盒等组成。
（2）太阳能充放电控制器
在太阳能发电系统中，充放电控制器在整个系统中起着重要的作用，扮演着系统管理和组织核心的角色。太阳能充放电控制器能够为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。
（3）蓄电池组
蓄电池组是独立太阳能供电系统不可缺少的重要部件。蓄电池组将太阳能电池方阵发出的直流电贮能起来，供负载使用。在太阳能发电系统中，蓄电池处于浮充电状态。白天太阳能电池方阵给负载供电，同时电池方阵还给蓄电池充电，晚上或阴雨天负载用电全部由蓄电池供给。
蓄电池主要铅酸免维护电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池等种类。系统安装环境分析
1. 下表为大连市的各月太阳能辐射及不同倾斜面辐射量情况。
下表为太阳能电池板方阵倾斜角度60 度时的方阵面的太阳能辐照情况，经比较分析，采用60 度虽然更大的牺牲了全年的总辐射量，但冬夏两季的辐射差异度缩小了，系统的稳定性相应提高了，本方案建议采用倾斜角度为60 度的设计方案。
倾斜60 度时方阵面上的太阳能辐射量各月统计：
方案设计
供电系统设计
此次石油管道监控系统监控摄像机工作电压为12VDC,项目中采用的集控摄像机准备采用太阳能供电方案。本设计可以保证系统在3天阴雨天正常工作。设计如图2所示：
图2太阳能供电方案
功率及日耗电量的确定
确定太阳能发电功率及配置的前提是确定前端需要供电设备（负载）的功率及耗电量。通过实验检测手段我们可以确定负载的总功率W1、W2，W1主要包括：高清网络球机及光端机的功率实验检测得到的总功率W为30w；W2主要包括：高清网络枪机及光端机的功率实验检测得到的总功率W为15w。由此可以确定负载的日耗电量P1及P2
P1=W*24h
P1=30w*24h
P1=720wh；
P2=W*24h
P2=15w*24h
P2=360wh；
若太阳能电池板和蓄电池的输出电压为12V，则负载设备日耗电容量Q=P/12V
Q=720wh/12V=60AH
太阳能电池方阵设计
根据负载设备日耗电量计算太阳能电池板数量。在忽略充电损耗的情况下，按每天平均日照时间3h计算，则单块太阳能板的日发电量为：70W*3H=210WH。一般情况下充电损耗比率为10%左右，那么单块太阳能板的实际日发电量为：210WH*（1-10%）=189WH
因此需要太阳能板的数量
N1=720WH/189WH≈4
N1=360WH/189WH≈2
高清网络枪机供电采用2块电压为12V，功率为7W的太阳能电池板。
高清网络球机供电采用4块电压为12V，功率为70W的太阳能电池板。
蓄电池组容量设计
蓄电池的容量对保证连续供电是极其重要的。太阳能方阵每日所发电量除供设备消耗外，还要多出一部分电量存储到蓄电池内以备夜间及阴雨天使用。
蓄电池的容量Q＇计算公式为：
Q＇=γ*Q*N＇*τ/C（AH）
式中γ为安全系数，取～之间；N＇为连续阴雨天数，本次设计按3天阴雨天计算；τ为温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取，-10℃以下取；C为蓄电池放电深度，铅酸电池为。
故可以计算出蓄电池容量为：Q＇=*60*1*=。本设计拟采用容量为200AH的蓄电池。
充放电控制器的设计
充放电控制器的选择要遵循以下原则：
首先，充放电控制器工作电压不低于系统工作电压。其次最大充电电流不小于太阳能电池充电电流，最大放电电流不小于向负载供电电流。
另外，本设计采用质量可靠、接线方便、电压显示直观，具有过充、过放、接反、短路等保护功能，充电速度快、平稳、损耗小的充放电控制器。
设计说明
考虑到辽宁省的环境气候特点，且摄像机晚间需要工作。为保证系统的持续、稳定、可靠的运行，本设计建议采用太阳能充电控制器，控制太阳能供电系统的供电时间维持在24小时左右。这样既可以节省投资，又可以提高系统的稳定性。设备介绍
1.太阳能板
技术参数
1)组件由 72 片156×156 的单晶硅太阳电池串联组成。
2)阳极氧化铝合金边框构成实用的方形结构，允许单个使用或阵列使用。
3)配有标准支架系统，安装孔。
4)保证 25 年使用寿命。
5)防尘接线盒，保证接线的安全可靠。
6)银白色铝合金边框、高透光率钢化玻璃、白色 TPT 衬底。
主要特点：
（1）组件设计
按国际电工委员会 IEC：1215：1993 标准要求进行设计，采用36 片或72 片
单晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的组件。该组件可用于各种户用光伏系统、独立光伏电站和并网光伏电站等。
(2) 组件选材
电池片：采用单晶硅片太阳电池（尺寸为156mm×156mm）。电池的减反射膜为增强等离子化学气相沉积的氮化硅膜，呈深蓝色。电池的平均转换效率在%以上。
组件边框：组件边框是由阳极氧化优质铝合金边框制成，其表面氧化铝膜的厚度为25 微米。组件边框设有四组方便安装的螺孔和一组接地孔，完全满足国际权威机构认证要求。
钢化玻璃：组件的表面玻璃采用了澳大利亚Pilkington 公司的低铁（含铁量低于%）钢化玻璃，其厚度为3mm，其大部分光波段的透光率大于92%。
封装材料：组件由国外进口的抗老化EVA（乙烯—醋酸乙烯聚物）和耐候性好的优质TPT（复合氟塑料膜）材料层压而成。
接线盒：组件的接线盒是根据目前国际市场太阳能发电的要求进行设计和制造的，采用了优质PP 材料作为接线盒外壳和内绝缘材料，镀银铜质电极材料作为接线柱，并配置两个旁路二极管以减少热斑效应。接线盒具有很好的密封和防水性能。
2.蓄电池
产品介绍：
阀控密封铅酸蓄电池，是采用当代先进技术研制开发的新型高能蓄电池，各项性能指标符合YD/T799-2002 及IEC 标准。
该产品具有密封安全可靠，比能量高，内阻小，自放电率低，充电接受能力强，循环寿命长，密封反应效率高等诸多优点。
在正常使用时无游离电解液，无酸雾溢出，维护使用方便，可广泛用于电信通讯系统、不间断电源（UPS）、报警消防及保安系统、紧急照明系统、移动测量设备、电力系统、仪器仪表、军事领域、铁路系统、自动控制设备等领域。
高强度 ABS 塑料电池槽、盖，结构紧凑，具有耐冲击，抗震动性能好的特点。
特种铅基多元合金板栅（ZL 01 2 ），内阻小，耐腐蚀性好，充电接受能力
强。
新型极板制造工艺，活性物质利用率高。
优质超细玻璃纤维隔板（ZL 01 1 ），大电流放电性能好。
高纯度电解液和特殊添加剂（ZL 02 1 ），自放电小。
多层密封技术和特殊的密封胶，确保电池无泄漏，无酸雾逸出，安全可靠。
复合光缆供电
光电复合缆直流远供技术
复合缆传输与传统取电方式比较：