数字化煤矿综合视频监管系统项目解决方案

数字化煤矿综合视频监管系统解决方案目 录第1章背景与需求81.1行业背景81.2需求分析91.2.1前端需求91.2.2中心需求9第2章设计思路122.1指导思想122.2设计原则132.3设计标准142.3.1防爆产品标准142.3.2建筑行业标准142.4设计目标15第3章系统总体设计173.1系统拓扑图173.2系统组成183.2.1前端子系统183.2.2传输子系统183.2.3监控中心183.3总体描述183.3.1煤矿监控中心193.3.2上级监控中心193.3.3地面、井下前端系统193.4功能设计193.4.1实时视频监控193.4.2智能视频分析203.4.3录像存储功能203.4.4电子地图203.4.5录像回放203.4.6远程配置维护213.4.7 B/S方式访问213.5系统特点213.5.1高清监控技术213.5.2防爆技术223.5.3物联网传感技术243.5.4智能分析技术25第4章前端系统设计264.1前端系统概述264.2视频监控系统284.2.1常规视频监控284.2.2智能视频监控294.3隔爆本安型摄像机304.3.1产品图片304.3.2防爆型式与防爆标志304.3.3工作电压与工作电流304.3.4要技术指标314.3.5传输性能314.4高清监控产品324.4.1高清网络球机324.4.2高清网络半球384.4.3高清网络摄像机424.5环境监测监控系统464.5.1动力环境主机464.5.2温度传感器474.5.3甲烷传感器474.5.4水浸传感器484.6出入口控制系统494.6.1出入口安装示意图494.6.2高清照片抓拍功能494.6.3车辆牌照自动识别功能504.6.4数据查询/备份/维护功能514.6.5视频预览514.6.6道闸软件控制514.6.7报警功能514.6.8特殊车辆确认功能524.6.9高清抓拍摄像机524.6.10智能补光灯534.6.11自动道闸534.6.12系统实拍图片544.7门禁管理系统554.7.1系统设计554.7.2门禁应用功能554.7.3系统架构图604.7.4系统网络连接图604.7.5系统发卡管理604.7.6系统管理终端634.8报警系统644.8.1红外对射644.8.2红外双鉴654.9网络系统664.9.1煤矿地面网络交换机664.9.2矿井隔爆本安型交换机69第5章视频传输网络设计715.1传输网络系统建设要求715.1.1传输基本要求715.1.2网络传输带宽要求725.2网络设计规划735.2.1网络IP地址规划735.2.2 VLAN规划745.2.3路由总体规划755.3网络可靠性设计755.3.1传输链路可靠性755.3.2网络设备可靠性755.4网络安全性设计765.5网络管理规划765.5.1网络监控管理765.5.2应急操作管理775.5.3日常维护管理77第6章监控中心设计786.1监控中心系统组成786.2服务器管理系统786.2.1管理服务器796.2.2流媒体服务器796.2.3接入/报警服务器796.2.4数据库服务器806.2.5工作站806.3人脸分析系统806.3.1人员信息采集和人脸信息数据库建立806.3.2黑实时报警、人员布控功能826.3.3抓拍人员信息的查询功能视频管理836.3.4人脸识别系统服务器要求836.4人流量分析系统846.4.1人流量分析系统服务器要求846.5周界智能分析系统856.5.1穿越虚拟警戒墙检测856.5.2区域入侵检测866.5.3徘徊检测866.5.4智能周界防布防区域876.6全景拼接系统876.6.1实时流拼接功能876.6.2全景拼接系统服务器要求886.7存储系统896.7.1 CVR存储模式896.7.2存储配置916.8解码系统946.8.1视频综合平台946.8.2视频综合平台B10956.8.3视频综合平台B20996.9保障系统1036.9.1视频质量诊断系统1036.9.2短信报警模块106第7章大屏系统介绍1077.1系统设计1077.1.1视频实时预览1077.1.2视频拼接显示1087.1.3分割显示1097.1.4开窗显示1097.1.5开窗漫游叠加显示1107.1.6 PC信号上墙显示1107.2 LCD拼接屏1117.2.1 LCD显示单元优势1117.2.2推荐产品DS-D2060NH1157.3 DLP拼接屏1177.3.1 DLP显示单元优势1177.3.2推荐产品DS-D1080EH123第8章平台软件设计1278.1平台总体架构1278.1.1基础平台层1288.1.2平台服务层1288.1.3业务层1288.1.4应用层1288.2平台关键技术1288.2.1中间件技术1298.2.2构架/构件技术1298.2.3工作流技术1298.2.4 XML和Web Services技术1308.3平台模块1308.4平台功能1318.4.1通用业务功能1318.4.2基础管理功能1368.4.3扩展业务功能1408.5平台运行环境1448.5.1硬件环境1448.5.2软件环境1458.6平台性能指标145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”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”市大仝煤业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。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，要求能够实现黑白功能，车牌识别摄像机一旦识别到黑车牌，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、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，对客户端以与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“偶然性”，减少被监察对象在现场监察前提前做准备的机会。第2章 系统总体设计2.1 系统拓扑图2.2 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：2.2.1 前端子系统即广泛分布在各个煤矿监控点的摄像机与辅材，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。2.2.2 传输子系统即部署在煤炭企业部的局域网线路，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。2.2.3 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与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。2.3 总体描述结合安监部门有关技术规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：2.3.1 煤矿监控中心该级中心为整体系统的一线使用者与平台基础，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与拼接屏，可以将本级下辖的视音频信号上电视墙。2.3.2 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。2.4 功能设计综合监控系统除满足原有基本功能外，被赋予了许多新的要求，应具备如下功能：2.4.1 实时视频监控通过客户端和浏览器可以实时掌握监控区域的一切情况，对所辖区域的任一摄像机进行控制，遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦，对视角、方位、焦距进行调整，实现全方位、多视角、无盲区、全天候式监控并对摄像机的预置位和巡航进行设置控制应具有唯一性和权限性，同一时间只允许一个高权限用户操作。2.4.2 智能视频分析通过智能视频设备，支持穿越警戒面检测、进入离开入侵区域检测、物体快速移动检测、物品拿取放置检测、徘徊检测、人物聚集检测、人流量统计分析、人脸识别分析、全景画面拼接等应用。针对监视目标进行实时检测并按照用户设置的预案触发报警，发生入侵行为后，系统能对非法目标实现移动跟踪。除了行为分析外，系统还可通过智能车牌识别功能对来访车辆进行识别，已登记车辆自动开启门禁放行，未登记车辆联动报警并抓拍记录。2.4.3 录像存储功能本系统支持前端存储和中心存储两种模式，前端摄像的视频信号接入硬盘录像机存储数据，达到前端存储的需要，以供事后调查取证；也可安装存储服务器和存储设备，适合大容量多通道并发的中心存储需求。通过平台软件，可以对录像进行回放和下载；当前端与中心网络条件较好时可以选择前端存储和中心存储，当前端网络资源有限时，建议使用设备本地存储即可。2.4.4 电子地图支持JPEG、BMP格式位图的导入和显示，可导入平面图，在平面图上添加关联设备，直接在电子地图上就能看到每个设备，并在电子地图上实现远程设备控制，报警图标闪烁等功能。2.4.5 录像回放对监控视频进行实时存储，记录告警前后的现场情况；当发生重大安全事件时，通过网络调用回放录像，能够全程看到事情发生的经过，为事件的调查以与事后总结提供宝贵的资源。2.4.6 远程配置维护系统提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，实现校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能，提高的设备维护效率。2.4.7 B/S方式访问用户通过B/S（Brower/Server）方式访问系统，B/S方式采用标准的协议，具有很强的开放性和兼容性，通过标准的IE浏览器，相关负责人和管理人员可根据不同的权限对系统进行配置与监控，操作界面全部为中文可视化界面，使用非常方便。2.5 系统特点2.5.1 高清监控技术现有的视频监控系统，主要功能是记录事件的经过，在更多关键细节上做的还不够。随着视频监控技术的高速发展，用户对于视频监控产品的要求也在不断提高，“让我们看得更清楚”是许多用户提出的一个非常迫切的需求。在视频监控产品经历了模拟时代、数字时代、网络时代的发展后，现在已经逐步走入了高清时代，高清监控已成为未来安防行业主要发展技术之一。关于“高清”的定义，最早来源于数字电视领域，美国电影电视工程师协会提出了高清电视（HDTV）标准，分辨率需达到720p以上。安防行业部对于高清没有成文的标准，模拟摄像机超过480线就宣称为高清，经数字编码后分辨率可以达到D1或4CIF；当网络摄像机出现后，分辨率满足720p才能称为高清。完整的高清方案需要前端、平台、传输、存储、浏览、显示等各环节都满足高清标准。通过下图可以看到CIF、4CIF、720P、UXGA的分辨率比较，可以清楚看到高清摄像机（720P、UXGA）的分辨率远大于标清摄像机（4CIF），分辨率的不同带来了清晰度的差异。2.5.2 防爆技术石油、化工、煤炭的国防等许多工业部门，在生产、加工、运输和贮存的各个过程中，经常可能泄露或溢散出各种各样的易燃易爆气体、液体和各种粉尘与纤维。这类物质与空气混合后，可能成为具有爆炸危险的混合物，当混合物的浓度达到爆炸浓度围时，一旦出现火源即会引起爆炸和发生火灾等严重事故。在这类危险环境中使用的电气设备都必须时经过专业机构认证的具有防爆性能的产品，因此便有了防爆技术。现代用于工业生产的可燃物种类繁多，数量庞大，而且生产过程情况复杂，因此需要根据不同的条件采取各种相应的防护措施。从爆炸破坏力的形成来看，爆炸一般需要具备5个条件：1) 提供能量的可燃性物质（释放源）；2) 辅助燃烧的助燃剂（氧化剂）；3) 可燃物质与助燃剂的均匀混合；4) 混合物放在相对封闭的空间（包围体）；5) 有足够能量的点火源。上述条件中的点火源、可燃物质和助燃剂是燃烧爆炸的三要素，防爆技术就是根据这些爆炸条件，采取相应的技术措施和管理措施，达到预防事故的目的。2.5.2.1 可燃物浓度的抑制爆炸强度与爆炸性混合物的浓度有密切关系，爆炸强度随浓度变化的关系近似于正办周期的正弦曲线，浓度国底或过高都不能发生爆炸，这两个点称为爆炸下限浓度或爆炸上限浓度。在爆炸下限浓度以下，由于可燃性物质的发热量已经低到不能维持火焰在混合物中传播所需要的最低温度，因而该混合物不能被点燃；若浓度逐渐增加而超过爆炸上限浓度时,虽然可燃物质增加，但助燃的氧气浓度低于化学当量值，不能满足混合物完全燃烧的需要，也不会发生爆炸。因此可以通过可燃物浓度的控制来预防爆炸事故的发生，或者把爆炸事故可能造成的破坏力降到最小限度。2.5.2.2 氧浓度的控制在爆炸气氛中加入惰化介质时，一方面可以使爆炸气氛中氧组分被稀释，减少了可燃物质分子和氧分子作用的机会，也使可燃物组分同氧分子隔离，在它们之间形成以层不燃烧的屏障；当活化分子碰撞惰化介质粒子时会使活化分子失去活化能而不能反应。另一方面，若燃烧反应已经发生，产生的游离基将与惰化介质粒子发生作用，使其失去活性，导致燃烧连锁反应中断；同时，惰化介质还将大量吸收燃烧反应放出的热量，使热量不能聚积，燃烧反应不蔓延到其它可燃组分分子上去，对燃烧反映起到抑制作用。因此，在可燃物/空气爆炸气氛中加入惰化介质，可燃物组分爆炸围缩小，当惰化介质增加到足够浓度时，可以使其爆炸上限和下限重合，再增加惰化介质浓度，此时可燃空气混合物将不再发生燃烧。2.5.2.3 点火源的控制温度对化学反映速度的影响特别显著，对一般反应来说，若初始浓度相等，温度每升高10反应速度大约加快2至4倍。因此，温度（也就是通常所指的点火源）使加快反应速度，引起爆炸事故的最初因素，控制点火源使防止爆炸事故的重要措施之一。2.5.2.4 减弱爆炸压力和冲击波爆炸现象的重要特征之一就是爆炸物质爆炸时，产生高温高压气体产物以极高的速度膨胀，使包围体压力骤增，进而使包围体炸裂，形成冲击波，造成破坏力。为了防止或减弱因炸而使包围体压力的骤增，应尽可能地不使包围相对封闭。2.5.2.5 隔爆型结构隔爆型结构的电气设备再爆炸危险区域应用极为广泛，它不仅能防止爆炸火燃的传出，而且壳体又可承受一定的过压。它具有一个足够牢固的外壳，能经受部爆炸气体混合物产生最大爆炸压力的1.5倍并不得小于3.510pa的冲击。确保不变形或损坏，不产生永久变形，并具有一定结构间隙以使喷射出来的燃烧生成物通过一定的法兰长度冷却到低于外部爆炸性混合物的自燃温度。结构间隙可以是平面结合面或圆筒结合面组成，还可以是曲路、螺纹或屏障式等结构组成。用于I类采掘工作面的设备，外壳须采用钢板或铸钢制成；I类非采掘工作面的设备，其外壳可有牌号不低于HT25-47灰铸铁制成，I类携带式设备和II类设备，外壳可用抗拉强度不低于117.6N/mm（12kg/mm）、含镁量不大于0.5%（重量比）的轻合金制成。目前海康威视提供的防爆产品满足所有防爆等级中最高等级Ex d IIC T6 Gb/DIP A 20 TA，T6。第3章 前端系统设计3.1 前端系统概述数字化煤矿综合视频监管系统的前端分为地面监控和井下监控两个部分，分别针对不同的监控环境，需要部署不同类型的各类监控设备。3.2 视频监控系统3.2.1 常规视频监控3.2.1.1 地面监控点部署地面监控主要是针对采煤工人住宿区、堆煤场、矿区等多个区域，分别针对不同的区域建议使用不同类型的摄像机。序号监控位置部署摄像机类型设备选型1住宿区网络半球摄像机2矿区红外高清球机3周界红外高清摄像机3.2.1.2 井下监控点部署井下监控由于网络的限制，主要以无线传输方式为主，并且需要具有防爆炸的功能以适应井下易燃易爆的环境。序号监控位置部署摄像机类型设备选型1煤井隔爆本安型摄像机3.2.1.3 监控点配套1) 电源与控制线路前端摄像机建议采用UPS统一供电，UPS供电线路部署到每个楼层，通过变压后输出给前端摄像机，直流供电线路采用RVV2*1.0；数字硬盘录像机到可控云台摄像机之间部署控制线缆，采用RVVP2*1.0。2) 线缆敷设在线缆敷设方面，除了选择充分满足标准的线缆之外，我们还建议以下基本要求：l 线缆长度应满足距离要求，避免电缆的破裂接续，若必须接续时，采用焊接方式或者专用连接器；l 电源电缆和信号电缆应分开铺设；l 所有电缆应避开恶劣环境，如高温热源和化学腐蚀区等；l 所有电缆应远离高压线或大电流电缆，不易避开时应各自专配金属管，并尽可能地埋入地下；l 当在建筑铺设时，应按建筑设计规选用管线材料与铺设方式，埋于建筑物体；l 电缆穿管前应清理管杂物，穿线时宜涂抹黄油或滑石粉，进入管口的电缆应保持平直，管线缆不能有接头和扭结，穿好后应作防潮、防腐等处理；l 电缆应从所接设备下部穿出，并留出一定余量；l 在电缆端做好标志和编号，便于事后排查。3.2.2 智能视频监控3.2.2.1 人脸识别和人流量统计由于矿难事故时有发生，经常会出现在煤矿中有矿工因为意外事故导致进去以后就再也出不来的情况，在煤矿上，一般会有专门的记录人员，通过人工的方式记录每次入井、出井人员的情况，确保每次入井采煤工人的人身安全，但这种方式效率比较底下，容易产生人员遗漏并且耗时耗力。目前可实现在井口安装人流量统计智能分析服务器和人脸识别分析服务器实现智能人员统计和识别的功能，通过安装在井口的摄像机自动判断每次进出的人数和人员分析，从而能够判定每次下井时有多少采煤工人进去，有多少采煤工人出来，并且可以确定进出人员的身份，同时可以通过人脸识别对防止不法人员进入矿井，通过这两套系统大大完善了现有手工记录系统，并且实现减员增效。通过在井口安装的高清摄像机，配合在前端煤矿监控中心安装的人流统计智能分析服务器和人脸识别分析服务器，可以实现对出入井口人流量的数据统计和人脸识别。3.2.2.2 画面全景拼接对于煤矿地面的选煤厂，由于应用场景较大，一个摄像机无法真正清晰的展示整个选煤厂的全貌，无法给出一种满意的高清视频，更无法对视频中的事物进行高清分析，由此而带来的就是高投入和多画面展示，不仅仅视觉效果不好，也不能最大程度的满足高清大画面的需求。随着视频拼接市场需求的逐步凸显，图像拼接技术得以在视频监控领域初步运用，海康威视基于自身在视频监控领域的技术积累，深度分析了视频拼接系统在视频监控领域的实际需求，推出了基于图像拼接技术的视频拼接系统。图像拼接技术通过将来自不同视角的图像拼接在一起得到高分辨率图像，解决了煤矿地面选煤厂大场景高清晰监控的迫切需求，用户可以在一幅视频图像上直接查看选煤厂整体高清画面的需求。3.2.2.3 周界智能分析为了进一步加强煤矿地面区域的周界防，可选用周界智能分析系统，通过前端采集图像信息，监控中心周界智能分析服务器能够智能的分析周界划定的区域，一旦有人跨入区域就可实现报警，周界智能分析系统能够准确定制报警区域，并直接弹出报警图像信息，能够清晰的查看报警区域的警情。3.3 隔爆本安型摄像机可用于有甲烷等爆炸性危险气体的环境。3.3.1 产品图片3.3.2 防爆型式与防爆标志l 防爆型式：矿用本质安全型l 防爆标志：ExibI3.3.3 工作电压与工作电流工作电压：DC12V工作电流：620mA3.3.4 要技术指标l 图像：彩色，低照度时自动切换为黑白l 最低照度：彩色:0.01Lux(F1.2,AGCON)黑白:0.001Lux(F1.2,AGCON)l 最大分辨率：1280960l 灰度等级：7级l ICR红外滤片式自动切换，实现真正的日夜监控l 接口数量：1路本地模拟输出接口，1路以太网接口与1路光纤接口3.3.5 传输性能3.3.5.1 光端口l 传输速率：100Mbit/sl 波长：1310nml 光发射功率：-20dBml 最大传输距离：20km（单模光纤）3.3.5.2 以太网电端口l 传输方式：TCP/IPl 传输速率：10M/100Mbps（自适应）l 信号工作电压峰峰值：15Vl 传输距离：100m3.3.5.3 模拟视频端口l 接口特性：1Vp-pCompositeOutput(75/BNC)3.4 网络系统煤矿地面高清摄像机和井下隔爆本安型摄像机是通过网络传输信号将视频图像信息上传到煤矿监控中心进行存储，其对带宽的要：l 分辨率1920*1080(1080P)，4-6Mb码流l 分辨率1280*720(720P)，2-4Mb码流 因网络信息通过双绞线传输距离受限，且摄像机是安装在室外，因此建议监控点到监控中心距离100米以的采用网线的方式，100米之外的采用光纤传输的方式，保证视频传输的质量。而井下摄像机考虑不影响矿井的现场环境，一般采用光纤传输视频信号。 核心网络设备的部署应满足视频监控专网多业务、高负载处理的应用需要，并确保网络核心的稳定性和可靠性。3.4.1 煤矿地面网络交换机煤矿地面的网络交换机主要用于地面视频监控摄像机的接入并将视频图像信息上传至煤矿监控中心，选用的网络交换机必须满足高清视频监控画面的传输。3.4.1.1 要求具备的特点1） 性能卓越l 背板带宽48Gbps，非阻塞设计，支持全线速转发l 千兆光纤支持最大80公里的远距离传输，可直接连入城域骨干网2） 灵活的双介质连接l 其中4个口能提供灵活的双介质连接，可以任意选择电口（TX）和光口（SFP），光口也可以有不同传输距离的选配。若选择光口（SFP）的话，则相应的电口（TX）被屏蔽。3） QoS支持4层的流分类l QoS不仅支持二层的802.1p优先级队列控制，还可以支持高层（24）流分类和等级划分。如：VoIP.4） 端口镜像l PortMirroring可以将一个端口的流量复制到另一个指定的端口，这种机制可以帮助网络管理者在不中断网络情况下跟踪网络发生的错误和和非正常数据包。5） VLAN（VLANforperformance&security）l VLAN能提供两点好处：安全和高效。VLAN可以隔离不需要沟通的两个用户，以达到安全的目的。还可以减小和限制广播的围，从而提高网络性能。6） QinQ（StackVlan）l 交换机通过对QinQ（双标签）技术的支持，可有效扩展网络中VLAN的数量到16M，并可通过该方式实现网的二层VPN，使以太网交换机支持VLAN扩展与安全交换技术。7） 端口汇聚l PortTrunks能使任意端口都可以汇聚成一组负载均衡的链路，每组至多12口，带宽最大可达24G。最多支持8组。每组可以用来在交换机之间建立一条超高速带宽的链路。8） 802.1xl 802.1x可以对每个网络访问者进行认证。端口安全（Portsecurity）可以允许在每个端口上限制以MAC地址为代表的用户的数量。静态地址(StaticMACaddresses)的定义可以确保只有通过认证的主机才能访问网络。若同时启用这两种特性，就可以建立一种以用户和主机为标识的访问机制，达到控制网络访问安全的目的。9） STP/RSTP/MSTPl 在复杂的多交换机的网络环境中，STP功能可以建立备份链路。当其中任一条链路失败时，都能保证数据的正常发送和接受。10） 组播、广播风暴控制l 组播/广播风暴控制功能可以有效的限制网络上过多的组播/广播风暴的流量。当端口出现的组播/广播风暴流量超出端口所设定的阈值时，则将被丢弃。3.4.1.2 要求具备的功能和技术指标标准配置16个10/100/1000M Base-T以太网端口4个可选双介质光电复用（TX/SFP）与前4个口复用1个Console口交换能力48Gbps转发速率全线速过滤转发交换方式存贮转发地址表8K队列缓冲64MB流量控制半双工采用背压，全双工采用IEEE802.3x 广播控制抑制广播风暴，达到临界点停止发送组播控制IGMP报文自动监测服务质量每端口2个发送队列映射802.1p的8个优先级端口捆绑每组最大12个，同时支持8组，动态LACP或者静态聚合堆叠集群式桥接IEEE 802.1D-1998生成树，连接路径备份，IEEE 802.1w（RSTP）VLAN支持基于端口的VLAN，802.1Q 标记VLAN，GVRP动态VLAN配置VLAN数量4K任意划分QinQ支持QoS支持服务质量(QoS) 2548GX支持ACL、高层（L2L4）流分类和等级划分。网络管理SNMP，Telnet，RMON，CLI，支持多种通用网管软件网络安全IEEE 802.1x，基于端口的访问控制，RADIUS、TACACS+硬件支持dhcp snooping功能（S2528、S2548GX支持）硬件支持DAI功能，静态、动态arp防御（S2528、S2548GX支持）硬件支持IP ACL，MAC ACL，Vlan ACL（S2528、S2548GX支持）电源特性交流110-240V自适应，47-63Hz，1A/230V 指示灯电源指示、系统指示、连接/收发指示、10/100M指示环境温/湿度0-50运行，-40-70保存，0-90%无冷凝3.4.2 矿井隔爆本安型交换机矿井隔爆本安型交换机应该具有甲烷或煤尘爆炸危险的环境，如煤矿井下，建立高速的矿用防爆工业以太网接入平台，同时提供双向的自愈环网，是现代化矿井的综合信息高速公路，为矿井实现现代化提供坚实的平台，整合繁杂的各种矿用信息系统于统一平台。3.4.2.1 要求具备的特点l SW-Ring环网技术；l 符合IEEE802.3x、IEEE802.3u、IEEE802.1Q标准；l 冗余自愈以太环网；l 即插即用；l VLAN让您的网络更灵活、更安全；l 智能化的网络管理；l 苛刻的工业环境中可靠安全地工作；l 多路本安设计，应用灵活；l 提供多路RS485数据转换接口；l 提供多路以太数据接口；3.4.2.2 要求具备的功能与技术指标l 防爆型式：矿用隔爆兼本质安型ExdibI；l 输入电压：AC220/380/660；l 工作电流：160mA；l 故障自愈时间:30ms；l 以太网接口：4；l 光纤接口：2；l RS485接口：4；l 传输速度：1000M；l RS485设备接入容量：32；l 网络通信：单膜光缆，通信距离10km、多膜光缆，通信距离2km、双绞铜线，通信距离100m；l RS485通信：1200bps,通信距离10km；第4章 视频传输网络设计4.1 传输网络系统建设要求4.1.1 传输基本要求4.1.1.1 网络传输协议要求联网系统网络层应支持 IP 协议，传输层应支持TCP 和UDP 协议。4.1.1.2 媒体传输协议要求视音频流在基于IP的网络上传输时应支持RTP/RTCP协议；视音频流的数据封装格式应符合标准要求。4.1.1.3 信息传输延迟时间当信息（包括视音频信息、控制信息与报警信息等）经由 IP 网络传输时，端到端的信息延迟时间（包括发送端信息采集、编码、网络传输、信息接收端解码、显示等过程所经历的时间）应满足下列要求：前端设备与信号直接接入的监控中心相应设备间端到端的信息延迟时间应不大于2s；前端设备与用户终端设备间端到端的信息延迟时间应不大于4s。4.1.1.4 网络传输带宽联网系统网络带宽设计应能满足前端设备接入监控中心、监控中心互联、用户终端接入监控中心的带宽要求，并留有余量。前端带宽视频监控系统带宽需求与分辨率和帧率两个因素密切相关，根据实际所需图像的实时性、流畅性要求不同，可对设备进行配置。通常视频监控系统要求在25帧/s 帧率情况下，CIF（分辨率352288）码流为512Kbps，D1（分辨率720576）码流大小约为2Mbps，720P（分辨率1280720）码流大小约为4Mbps，1080P（分辨率19201080）码流大小约为8Mbps。中心带宽中心服务平台带宽计算主要有两部分，一部分为前端设备上传的视频流，另一部分为中心服务平台向客户端分发的视频流。根据本方案设计，站端系统到地市中心需要保证8M的网络带宽，地市到省级平台需要保证100M的网络带宽。4.1.1.5 网络传输质量联网系统 IP 网络的传输质量（如传输时延、包丢失率、包误差率、虚假包率等）应符合如下要求：u 网络时延上限值为 400ms；u 时延抖动上限值为 50ms；u 丢包率上限值为110-3；u 包误差率上限值为110-4。4.1.2 网络传输带宽要求考虑到网络传输过程与其它应用的开销，链路的可用带宽理论值为链路带宽的80%左右，为保障视频图像的高质量传输，带宽使用时建议采用轻载设计，轻载带宽上限控制在链路带宽的50%以。 链路带宽利用率50%：图像传输稳定、流畅，延时最小； 50%链路带宽利用率80%：通过扩大接收端的缓冲区容量，可确保图像传输基本稳定、流畅，偶尔出现短暂的卡顿，延时相应增大； 链路带宽利用率80%：即便增加客户端缓冲区容量，图像传输也会出现经常性的卡顿、丢帧现象，甚至长时间不响应，延时较大；4.1.2.1 万兆互联链路传输链路带宽取其50%轻载使用传输带宽，可以确保有5000M的接入带宽可以流畅使用。5000M4M=1250路，通过计算可以看出上行互联链路最大带宽可支持并发至少1250路200万像素1080P/4Mbps码流的高清视频。4.1.2.2 千兆互联链路传输链路带宽取其50%轻载使用传输带宽，可以确保有500M的接入带宽可以流畅使用。500M4M=125路，通过计算可以看出上行互联链路最大带宽可支持并发至少125路200万像素1080P/4Mbps码流的高清视频。4.1.2.3 百兆互联链路传输链路带宽取其50%轻载使用传输带宽，可以确保有50M的接入带宽可以流畅使用。50M4M12路，通过计算可以看出上行互联链路最大带宽可支持并发至少12路200万像素1080P/4Mbps码流的高清视频。4.2 网络设计规划4.2.1 网络IP地址规划IP地址的合理分配是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键，要充分考虑到地址空间的合理使用，保证实现最佳的网络地址分配与业务流量的均匀分布。IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织与路由有非常密切的关系，将对网络的可用性、可靠性与有效性产生显著影响。因此在对网络IP地址进行规划建设的同时，应充分考虑本地网对IP地址的需求，以满足未来业务发展对IP地址的需求。专网IP地址规划原则： 唯一性：一个IP网络中不能有两个主机采用一样的IP地址；这就需要选择一个足够大的IP地址围，不但能够满足现有的需要，同时能够满足未来网络的扩展。两个不同网络互联时应避免使用同一网段IP地址，以免造成IP地址冲突。 简单性：地址分配应简单易于管理，降低网络扩展的复杂性，简化路由表项。 连续性：连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合，大大缩减路由表，提高路由算法的效率；IP地址分配既要考虑到扩充，又要能做到连续。 可扩展性：地址分配在每一层次上都要留有余量，在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。 灵活性：地址分配应具有灵活性，以满足多种路由策略的优化，充分利用地址空间。4.2.2 VLAN规划VLAN就是虚拟局域网，随着视频专网中用户和终端设备大规模接入，网络广播的流量呈几何级数量增多，通过VLAN技术，把一定规模的用户和终端归纳到一个广播播域当中，从而限制视频专网的广播流量，提高带宽利用率。每一个VLAN在数据转发时，可以二层和三层方式实现数据转发，二层VLAN 技术能将一组用户归纳到一个广播域当中，从而限制广播流量，提高带宽利用率。三层VLAN 是基于IP协议，一组用户归纳到一个网段，通过网关与别的组进行交换。在网络用户VLAN规划方面，一般可根据视频用户、前端设备、后台设备等所属的部门，以与具体的网络应用权限来划分。在具体VLAN规划中，应合理规划每一个VLAN中实际用户数量。一般规划VLAN资源参考如下几个做法：1) VLAN1在所有设备上不启用三层接口地址，不使用VLAN1承载实际业务或者作为网管VLAN。2) 全网每台设备的网管VLAN可以使用同一个，方便设备预配置与日常管理。3) 我们一般建议按照每个区域进行VLAN资源的划分，所有IPC使用的VLAN均遵从所在区域的VLAN规划。4) 尽管在不同的汇聚设备上使用一样的VLAN并不冲突，但是不允许这样的做法，会对后期的维护和故障的排除造成很大的困难。5) 如果建设网络所使用的设备不能直接在端口上配置互联用的IP地址，需要绑定相应的VLAN的话，还需要单独划分出来一大段VLAN资源用于设备互联，强烈建议全网设备互联用VLAN按照链路去划分，每条链路使用一个互联VLAN。4.2.3 路由总体规划路由分为静态路由和动态路由，根据项目实际情况进行选择。静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。其中最常用的动态路由是OSPF (Open Shortest Path First开放式最短路径优先）协议。4.3 网络可靠性设计网络的可靠性是为了保证视频在传输过程中，重要环节在出现设备损坏或失败时，还能够保证正常传输。网络可靠性主要可从传输链路可靠性、网络设备可靠性两个方面进行设计。4.3.1 传输链路可靠性传输链路的可靠性一般通过链路聚合技术来进行保障。链路聚合设计增加了网络的复杂性，但是提高了网络的可靠性，使关键线路上实现了冗余功能。除此之外，链路聚合还可以实现负载均衡。4.3.2 网络设备可靠性网络设备的可靠性主要通过关键部件冗余备份、设备冗余备份、传输告警抑制和快速链路故障检测来进行保障。关键部件冗余备份是指网络设备提供主控、电源等关键部件的1+1冗余备份；另外系统各单板与电源、风扇模块均具有热插拔功能。这些设计使得设备或网络出现严重异常时，系统能够快速地恢复和作出反应，从而提高系统的平均无故障运行时间，尽可能地降低不可靠因素对正常业务的影响。设备冗余备份是指通过双机虚拟化或虚拟路由器冗余协议等方式实现网络设备的冗余备份。一旦出现设备不可用的情况，可提供动态的故障转移机制，允许网络系统继续正常工作。传输告警抑制是指对告警进行过滤和抑制，避免网络频繁振荡，因为当接口启动快速检测功能后，告警信息上报速度加快，会引起接口的物理层状态频繁在Up和Down之间切换。快速链路故障检测是一套全网统一的检测机制，用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况。4.4 网络安全性设计网络安全性方面是保护网络系统中的软件、硬件与数据信息资源，使之免受偶然或恶意的破坏、篡改和泄露，保证网络系统的正常运行、网络服务的不中断。网络安全性设计主要有结构安全、访问控制、安全审计、边界完整性检查、入侵防和网络设备防护这几方面的容。4.5 网络管理规划网络管理主要是从网络监控管理、应急操作管理和日常维护管理三个方面对网络管理规划进行简要说明：4.5.1 网络监控管理网络系统监控主要是通过网管系统统一进行信息采集和事件呈现，配合网络系统进行实施。4.5.2 应急操作管理应急操作管理主要是通过固定的操作流程，通过对故障设备进行主备切换、脱网隔离和旁路等方式快速恢复网络系统的连通性。4.5.3 日常维护管理日常维护管理主要包括故障诊断、配置和设备操作等容，指导网络运维人员的日常维护管理工作。第5章 监控中心设计5.1 监控中心系统组成控制中心系统主要由服务器管理系统、存储系统、解码系统、控制系统、显示系统等组成。监控中心系统可管理整个矿区的所有设备，接收由所辖前端系统的视频、环境、告警等信息，满足用户对视频、环境信息查看、矿区设备控制的需求。监控中心系统为保障前端系统的监控质量，需具备完善的机房基础保障和先进的网络设备、丰富的网络带宽和光纤资源；为保障平台的应急能力，在上级监控中心客户端接入短信猫，实现紧急事件与时短信通知相关人员。5.2 服务器管理系统平台服务器可以分布式部署、独立运行，各服务器都可以支持应用集群的方式冗余进行配置和在线扩充，具备彼此的应用服务器接管能力。服务器统一采用PC服务器；服务器应具备多CPU系统、高带宽系统总线、I/O总线，具有高速运算和联机事务处理（OLTP）能力，具备集群技术和系统容错能力；服务器应支持双路独立电源输入，采用机架式安装。平台主要有以下服务器：中心管理服务器、流媒体服务器、接入/报警服务器、数据库服务器等。其他软件模块可安装在这些服务器实现功能。5.2.1 管理服务器管理服务器是远程网路综合监控平台的的核心单元，应实现前端设备、后端设备、各单元的信令转发控制处理，报警信息的接受和处理以与业务支撑信息管理，同时也需要提供用户的认证、授权业务以与提供网络设备管理的应用支持，包括配置管理、安全管理、计费管理、故障管理、性能管理等等。监控中心系统的管理服务器可实现全矿区视频资源的接入和平台设备的管理；5.2.2 流媒体服务器流媒体服务器是监控中心系统的媒体处理单元，实现客户端对音视频的请求、接受、分发，流媒体服务器仅接受本域管理服务器的管辖，在管理服务器的控制下为用户或其他域提供服务。流媒体服务器可实现集群部署，可实现分布式部署，即可向前端或其他流媒体服务器发起会话请求，也可以接受客户端设备或其他流媒体服务器的会话请求。流媒体服务器能接受并缓存媒体流，进行媒体流分发，将一路音视频流复制成多路。5.2.3 接入/报警服务器接入/报警服务器主要是视频系统与其它辅助系统，系统各种报警事件与其联动处理，并可对报警消息进行分发与上传。支持的联动方式有客户端联动（视频图像、声光显示、信息叠加）、云台联动、通道录像、报警输出联动、EMAIL通知、短信发送、通道抓图等方式。提供完善的报警日志管理，方便事后查询检索。5.2.4 数据库服务器数据库服务器主要存储视频监控系统用户、监控点位、环境量、报警等信息，是为众多用户所共享其信息而建立的，已经摆脱了具体程序的限制和制约。不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据；多个用户可以同时共享数据库中的数据资源，即不同的用户可以同时存取数据库中的同一个数据。数据共享性不仅满足了各用户对信息容的要求，同时也满足了各用户之间信息通信的要求。5.2.5 工作站5.2.5.1 监控工作站监控工作站负责对平台所辖区域的实时预览、录像回放、环境量呈现、报警管理与视频、报警等系统信息的获取和控制。C/S控制客户端专门用于对平台视频、环境量、报警调阅，对设备进行操作、控制，满足控制客户端的要求。5.2.5.2 配置工作站配置工作站负责对平台部进行大屏配置、权限管理、录像管理、报警管理、安全管理、电子地图管理、模拟量数据管理、数据库管理、系统管理、视频、报警等系统的配置管理。B/S配置客户端专门用于对平台进行维护、配置和管理，满足配置客户端需要实现的功能。37 / 37