智慧矿山系统整体信息化解决方案文档格式.docx
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3.5系统特点 21
3.5.1高清监控技术 21
3.5.2防爆技术 22
3.5.3物联网传感技术 24
3.5.4智能分析技术 25
第4章前端系统设计 26
4.1前端系统概述 26
4.2视频监控系统 28
4.2.1常规视频监控 28
4.2.2智能视频监控 29
4.3隔爆本安型摄像机 30
4.3.1产品图片 30
4.3.2防爆型式及防爆标志 30
4.3.3工作电压及工作电流 30
4.3.4要技术指标 31
4.3.5传输性能 31
4.4高清监控产品 32
4.4.1高清网络球机 32
4.4.2高清网络半球 38
4.4.3高清网络摄像机 42
4.5环境监测监控系统 46
4.5.1动力环境主机 46
4.5.2温度传感器 47
第3页
4.5.3甲烷传感器 47
4.5.4水浸传感器 48
4.6出入口控制系统 49
4.6.1出入口安装示意图 49
4.6.2高清照片抓拍功能 49
4.6.3车辆牌照自动识别功能 50
4.6.4数据查询/备份/维护功能 51
4.6.5视频预览 51
4.6.6道闸软件控制 51
4.6.7报警功能 51
4.6.8特殊车辆确认功能 52
4.6.9高清抓拍摄像机 52
4.6.10智能补光灯 53
4.6.11自动道闸 53
4.6.12系统实拍图片 54
4.7门禁管理系统 55
4.7.1系统设计 55
4.7.2门禁应用功能 55
4.7.3系统架构图 60
4.7.4系统网络连接图 60
4.7.5系统发卡管理 60
4.7.6系统管理终端 63
4.8报警系统 64
4.8.1红外对射 64
4.8.2红外双鉴 65
4.9网络系统 66
4.9.1煤矿地面网络交换机 66
4.9.2矿井隔爆本安型交换机 69
第4页
第5章视频传输网络设计 71
5.1传输网络系统建设要求 71
5.1.1传输基本要求 71
5.1.2网络传输带宽要求 72
5.2网络设计规划 73
5.2.1网络IP地址规划 73
5.2.2VLAN规划 74
5.2.3路由总体规划 75
5.3网络可靠性设计 75
5.3.1传输链路可靠性 75
5.3.2网络设备可靠性 75
5.4网络安全性设计 76
5.5网络管理规划 76
5.5.1网络监控管理 76
5.5.2应急操作管理 77
5.5.3日常维护管理 77
第6章监控中心设计 78
6.1监控中心系统组成 78
6.2服务器管理系统 78
6.2.1管理服务器 79
6.2.2流媒体服务器 79
6.2.3接入/报警服务器 79
6.2.4数据库服务器 80
6.2.5工作站 80
6.3人脸分析系统 80
6.3.1人员信息采集和人脸信息数据库建立 80
6.3.2黑名单实时报警、人员布控功能 82
6.3.3抓拍人员信息的查询功能视频管理 83
第5页
6.3.4人脸识别系统服务器要求 83
6.4人流量分析系统 84
6.4.1人流量分析系统服务器要求 84
6.5周界智能分析系统 85
6.5.1穿越虚拟警戒墙检测 85
6.5.2区域入侵检测 86
6.5.3徘徊检测 86
6.5.4智能周界防范布防区域 87
6.6全景拼接系统 87
6.6.1实时流拼接功能 87
6.6.2全景拼接系统服务器要求 88
6.7存储系统 89
6.7.1CVR存储模式 89
6.7.2存储配置 91
6.8解码系统 94
6.8.1视频综合平台 94
6.8.2视频综合平台B10 95
6.8.3视频综合平台B20 99
6.9保障系统 103
6.9.1视频质量诊断系统 103
6.9.2短信报警模块 106
第7章大屏系统介绍 107
7.1系统设计 107
7.1.1视频实时预览 107
7.1.2视频拼接显示 108
7.1.3分割显示 109
7.1.4开窗显示 109
7.1.5开窗漫游叠加显示 110
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7.1.6PC信号上墙显示 110
7.2LCD拼接屏 111
7.2.1LCD显示单元优势 111
7.2.2推荐产品DS-D2060NH 115
7.3DLP拼接屏 117
7.3.1DLP显示单元优势 117
7.3.2推荐产品DS-D1080EH 123
第8章平台软件设计 127
8.1平台总体架构 127
8.1.1基础平台层 128
8.1.2平台服务层 128
8.1.3业务层 128
8.1.4应用层 128
8.2平台关键技术 128
8.2.1中间件技术 129
8.2.2构架/构件技术 129
8.2.3工作流技术 129
8.2.4XML和WebServices技术 130
8.3平台模块 130
8.4平台功能 131
8.4.1通用业务功能 131
8.4.2基础管理功能 136
8.4.3扩展业务功能 140
8.5平台运行环境 144
8.5.1硬件环境 144
8.5.2软件环境 145
8.6平台性能指标 145
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第1章背景与需求
1.1行业背景
煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。
煤炭由于储量巨大,加之科学技术的飞速发展,煤炭汽化等新技术日趋成熟并得到广泛应用,煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。
由于大部分矿层均远离地表,需采用地下开采的方式,而煤矿就是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间。
2012年以来连续发生了“7.28”三门峡陕县支建煤矿井下透水抢险救援事故、“8.17”新汶矿业集团华源公司煤矿井下透水救援事故、“12.5”洪洞县瑞之源煤业重大煤矿井下瓦斯救援事故、“1.16”禹州市大仝煤业有限公司井下透水救援事故等重大事件,严重威胁到了人们的生命安全,造成了巨大的损失。
如何保障煤矿的安全有效的开采与生产,成为人们迫切关注的焦点。
煤矿上出现的安全事故可能会造成大量人身伤亡、财产损失,一直以来党中央、国务院对此都很重视。
《中华人民共和国安全生产法》中第三条明确规定:
安全生产管理,坚持安全第一、预防为主的方针。
同时国家安全监管总局也明确要求在全国煤矿建立并完善安全避险“六大系统”(监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络),保障煤矿的安全生产。
始终坚持科学发展、安全发展理念,始终贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”方针,采取一系列重大举措,完善法制、增加投入、加强监管,推动中国煤炭工业和煤矿安全生产状况持续改进。
视频监控作为一种客观的、成熟的、稳定的安全监督手段已经为能源行业所认可,能够在煤矿安监方面起到巨大作用。
目前视频监控的前沿技术——智能分析,对煤矿违规生产、人员记录、危险区域防范等可以起到有效的预警作用,变事后追查为事前预警,能够为保护国家财产、人民的生命财产安全起到至关重要的作用。
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1.2需求分析
煤矿监控有其自身的独特需求,目前已知的监察需求内容如下:
1.2.1前端需求
1)能够对煤矿地面、井下均进行视频图像采集;
井下需要满足防爆本安等级、低照度等要求;
地面需要使用720P以上分辨率高清摄像机进行图像采集。
2)地面区域出入口需要配置出入口车牌抓拍摄像机和道闸系统,要求能够实现黑白名单功能,车牌识别摄像机一旦识别到黑名单车牌,煤矿监控中心需要弹出报警提示并联动录像。
3)地面区域各类建筑进出门需安装门禁系统,通过门禁卡权限控制进出人员,并且对门禁刷卡信息(刷卡人姓名、刷卡时间等)和对应视频做叠加,部分区域如不设置门禁,则需安装红外双鉴探测器对人员进行检测并实现自动开启移动门,对应的摄像机需要进行实时录像。
4)地面区域周界需安装红外对射,实现周界防范的需求,周界红外对射被触发时需要联动对应区域摄像机弹出视频画面并要求联动对应周界区域的声光报警器发出警报。
5)井下区域区域要求实现现场环境的监测,包括现场温度、水浸、甲烷等环境量信息,并能针对温度等数据进行阈值报警,报警需联动视频弹出画面并联动录像,综合视频监管系统需要针对环境量历史数据进行统计、曲线描绘等数据分析功能。
1.2.2中心需求
1)煤矿监控中心需采用人脸识别分析服务器实现对下井人员人脸识别和抓拍分析,并可实现黑白名单功能,对应人员如不在规定的人员库则需报警并弹出抓拍的照片和现场视频信息。
2)煤矿监控中心需通过智能分析服务器对前端采集的图像进行智能分析,对园区周界、禁止闯入区域进行智能分析,当出现报警时,煤矿监
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控中心需要弹出报警提示并联动录像。
3)煤矿监控中心需采用人流量统计服务器对下井人员和出井人员进行人流量统计,以便获取进出矿井的实际人数。
4)煤矿监控中心需采用全景拼接服务器对煤矿前端采集回来的多个画面进行画面全景拼接功能。
5)上级/煤矿监控中心需采用DLP或LCD拼接屏显示前端网络视频信号,拼接屏幕要求通过视频综合平台实现前端视频信号的解码上墙、拼接、漫游、开窗等功能。
6)煤矿监控中心需配置高性能磁盘阵列,实现对前端视频的存储和报警触发的视频存储。
上级监控中心可按需配置高性能磁盘阵列,对重要视频信息进行备份存储。
7)上级/煤矿监控中心需配置高性能管理服务器、流媒体服务器、数据库服务器、级联服务器安装综合视频监管系统,通过综合视频监管系统实现对整个煤矿所有前端网络摄像机的视频画面查看和管理,对客户端以及监控中心各类服务器、网络存储、视频综合平台等其他所有设备进行管理和配置。
8)综合视频监管系统需要具备权限管理,不同装置客户端用户需配置不同权限,对可以查看的视频有所限制。
9)系统需要实现同一图像多级,多点同时观看,有利于统一指挥和多级多点同时监管。
10)上级监控中心配置短信猫,对于重要的报警要求能够联动报警发送短信给相关领导。
11)上级监控中心需要使用视频质量诊断系统对前端设备图像质量进行智能分析,对视频图像的清晰度(图像模糊)、噪声干扰(雪花点、条纹、滚屏)、亮度异常(过量、过暗)、偏色、画面冻结、视频丢失、云台失控等常见摄像机故障进行检测。
以上视觉直接观看现场远比查看数据的信息量更多。
由于能远程进行“实地”观看,在一定程度上可以大大减少现场监察的成本,极大提高现场监察的次数和
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“偶然性”,减少被监察对象在现场监察前提前做准备的机会。
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第2章设计思路
2.1指导思想
在设计煤矿安全视频监控系统时,我们采取了“数字视频监控”理念,打造一套先进的视频监控系统。
“先进性”不仅带来技术、产品、系统上的革新,也带来系统平均成本下降和“以人为本”的理念。
从技术、产品和系统的革新来看,主要包含以下几大核心点:
1)前端采集的视频图像清晰,在夜间配合适当补光设备能够保证观察的持续性;
根据不同的应用环境,选择不同的前端设备,保证设备能够在烟尘等较恶劣环境下正常工作;
视频编码技术先进,H.264编码标准在保证图像质量条件下较MPEG-2、MPEG-4编码方式减少30%或以上的带宽占用。
2)采用新的存储技术来搭建更合理的本地、网络三级视频存储架构,在满足数据存储同时,强调数据集中管理、海量数据智能检索和多种存储手段确保存储可靠性等。
3)开放式集成平台完成智能化集中管理、多个子系统间联动、应急预案与指挥调度。
在上述三大核心点之上,我们更多地考虑系统级的可靠性和人性化的人机交互界面,主要包含以下几部分内容:
1)产品及辅件设计保障、产品质量保障、产品情况;
2)传输网络接入要求分析、承载性能分析、安全运行风险分析与规避方法;
3)软件平台架构分析、判断与对策;
4)目前煤矿安全中的瓦斯数值等数据可以通过视频叠加方式,在对应的视频图像上叠加具体的重要参数值,监控值班人员在观看视频同时即可了解到现场的重要参数数值,对减轻人员负担、提前预警起到很好的作用。
与此同时,系统建设成本是设计本系统时不可回避的问题,在同质、同功能、满足并符合国家相关建设标准的前提下,在中央相关政策的积极倡导下,我们将
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优先选择国产知名品牌。
通过与用户的密切交流,我们将打造一套先进的、高可靠性的、智能化的、优质的并且富有经济竞争力的综合视频监控系统。
按照“数字化、网络化、智能化”的思路,在可靠运行的前提下借助先进的视频监控技术提升系统的先进性,满足的发展要求;
完善监控系统的管理和运用,使监控系统对安保、业务的作用最大化;
完善系统之间的联动和应用软件的功能,使用户在运用本套系统时能充分感受到稳定、实用和便利。
充分利用控资源,发挥整体效益,做到系统具有可持续发展特性。
2.2设计原则
本项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、稳定可靠的原则,并综合考虑当地的地理环境与气候特点,形成一套系统的、完整的、全面的、合理的系统解决方案,并遵循以下原则:
1)可靠性
本系统能在恶劣的环境中稳定可靠运行,室外设施的建设具备防水防高温的特性;
具有完善的故障恢复功能,能确保数据的准确性、完整性和一致性,并具备迅速恢复的功能;
网络传输链路采用冗余备份策略,保障系统不间断运行。
2)安全性
本系统充分考虑系统前端设备、传输链路和数据存储的安全性。
室外设备具备防止人为破坏的设计;
对传输链路数据进行加密处理,防止被非法入侵、窃取和篡改;
监控集成平台进行有效的安全管理手段,对人员、设备和各种信息资源进行统一授权控制。
3)先进性
本系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平,集国际上众多先进技术于一身,体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平,适应时代发展的要求。
同时,从实战应用角度出发,系统的安装调试、软件编程和操作使用又简便易行,容易掌握。
4)实用性
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本系统设计充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势,根据用户要求,通过严密、有机的组合,实现监控的各种实用功能,通过信息的共享和系统联动提高资源的利用效率,通过上层应用软件的定制开发,为管理提供各种增值应用。
5)扩展性
本系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要,具有更新、扩充和升级的可能。
并根据今后该系统的实际要求扩展系统功能,可方便地扩展固定监控站点、各种建筑和实施的保安监控等。
6)可管理性
本系统通过指挥中心实现对设备、人员、资源的统一分配和管理,实时撑握一线情况,可对各级分控中心能进行统一指挥。
7)经济性
在保证视频监控系统性能优异的前提下,充分考虑系统的投资成本,通过优化设计,选择最合理实用的系统设备及售后服务。
2.3设计标准
2.3.1防爆产品标准
lGB3836.1-2010《爆炸性环境第1部分:
设备通用要求》
lGB3836.2-2010《爆炸性环境第2部分:
由隔爆外壳“d”保护的设备》
lGB12476.1-2000《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分:
用外壳和限制表面温度保护的电气设备第1节:
电气设备的技术要求》
2.3.2建筑行业标准
lGB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
lGB/T50312-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程验收和规范》
lGB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》
lGA/T70-1994《安全防范系统行业标准》
lGA/T75-1994《安全防范工程程序与要求》
lGA/T74-2000《安全防范系统通用图形符号》
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lGBJ115-87《工业电视系统工程设计规范》
lGB50198-94《民用闭路电视系统工程技术规范》
lGB16796-1997《安全防范报警设备、安全要求和测试方法》
lBMZ1-2000《涉及国家秘密的计算机信息系统保密技术要求》
lGB50222-95《建筑内部装修设计防火规范》
lJGJ/T16-96《民用建筑电气设计规范》
lGB/T50169《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
lEIA/TIA-569《建筑线缆标准》
lGB50348-2004《安全防范工程技术规范》
lGA/T367-2001《视频安防监控系统技术要求》
lGA308-2001《安全防范系统验收规则》
lGBJ232—82《电气装置工程施工及验收规范》
lGB/2887-2000《电子计算机场地通用规范》
lGB50174-2000《电子计算机场地设计规范》
lGB9361-1998《计算站场安全要求》
lSJ/T10796-1996《计算机机房用活动地板技术条件》
lGB50057-94《建筑防雷设计规范》
lGB50054-95《低压配电设计规范》
lYT/T5015-95《电信工程制图与图形符号》
lJGJ/T16—1992《民用建筑电气设计规范》
lISO/IEC14496-2MPEG4《视音频编解码标准》
lGA308-2001《安全防范系统验收规则》
l其它的行业规定及规范
2.4设计目标
煤矿安全视频监控系统的建设使煤矿安监部门能够实时、有效的查看煤矿生产、存放、运输等各个环节的视频。
能够及时发现各个环节中可能存在的违法、违规的操作;
不易发现或有意隐瞒的安全隐患;
危害矿工生产、生活安全的因素。
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并做为事后追查的有效手段。
1)为基层实战服务,致力于提高一线实战单位对社会面的管控能力。
在矿井内、矿井出入口、各类机房、煤矿出入口、公共复杂场所等地点安装监控设备,使一线监管人员能够实时、直观地了解和掌握监控区域的生产动态,及时发现、处置各类突发事件、群体事件、安全事件,打击违法、违规的生产、运输行为。
同时,能有效保存监控图像信息,为追查事故原因提供证据、线索。
2)为指挥决策服务,致力于提高指挥科学性、准确性。
在确保基层一线应用的基础上,监控系统必须能按上级监管机构的指令传送实时或非实时图像信息,为监管机构指挥决策提供信息支持;
能够保证监管机构的相关部门经授权许可后,对监控信息实现跨部门、跨地区的便捷调用,为协调生产服务。
3)为集成应用服务,致力于提高煤炭生产的科技和信息化应用水平。
监控系统建设是技术防范建设的重要组成部分,监控信息也是煤炭生产科技和信息化的重要资源。
要充分发挥视频信息直观、动态的优势,逐步实现其在煤炭生产、运输上的综合应用,并结合视频监控的最新应用——智能分析提升煤炭行业科技与信息化的应用水平。
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第3章系统总体设计
3.1系统拓扑图
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3.2系统组成
任何规模、任何形态、任何阶段的数字化煤矿综合视频监管系统都可归纳为:
由前端监控系统、传输网络和监控中心组成,监控中心又由存储子系统、显示子系统和控制子系统组成。
根据整体系统拓扑图,我们可以清晰地把系统归类:
3.2.1前端子系统
即广泛分布在各个煤矿监控点的摄像机及辅材,室外监控点还包括立杆、防雷、接地、光端机等,井下监控设备和数据采集设备需要通过隔爆本安型安全认证。
3.2.2传输子系统
即部署在煤炭企业内部的局域网线路,前端网络摄像机至煤矿监控中心、上级监控中心的网络,以上均采用光纤传输的方式。
井下摄像机图像使用工业环网传回煤矿监控中心进行存储和网络传输。
3.2.3监控中心
监控中心分煤矿监控中心和上级监控中心,各级平台构架、功能基本一致。
煤矿监控中心可管理矿区所有设备,接收由所辖前端系统上报的环境、告警
等信息,满足煤矿监控中心用户视频、环境信息查看、矿区设备控制的需求,同时也提供相关的视频、环境等信息给上级监控中心。
上级监控中心可管理所辖管理矿区的所有设备,接收由所辖区域监控中心及直属前端系统上报的设备和环境信息,满足上级监控中心用户视频、环境信息查看、矿区设备控制的需求。
3.3总体描述
结合安监部门有关技术规范和技术要求后综合考虑,我们认为安监监控系统应采用全网络视频监控的方式,并充分利用高清视频的优势,满足实时监控和事
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后回放的高清要求。
本方案设计的监控系统采用自下而上的模式:
3.3.1煤矿监控中心
该级中心为整体系统的一线使用者及平台基础,主要负责:
1)前端设备视频信号、告警信号的汇集,并且向各个上级监控中心平台转发。
2)煤矿监控分中心实现对图像的实时监视、切换控制、抓拍、高清数字编码、录像存储和网络共享;
再通过各个煤矿相应区域设置的智能分析设备,起到对重要区域的智能分析预警、统计、识别的功能。
3)通过在该级平台配置视频综合平台及拼接屏,可以将本级下辖的视音频信号上电视墙。
3.3.2上级监控中心
上级监控中心为煤矿监控中心的第一监督机构,对所辖各煤矿的图像进行拼接大屏轮询显示、接受报警、远程检查,并实现重点图像的二级备份存储。
3.3.3地面、井下前端系统
主要是部署在地面、井下的各类摄像机、硬盘录像机、动力环境主机、传感器等,共同组成前端数据采集部分,将信号采集并上传到监控中心。
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