工厂网络监控设计方案.docx

某工厂网络监控设计方案
第一部分 需求分析
    根据工厂的特点，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，总结出了工厂监控管理系统应具有如下的功能要求：
    系统技术水平先进、运用现代监控技术。
    系统具有可升级性和可扩容性。
    系统具有可设置性，管理人员可根据需要对系统进行设置。
    可实现24小时不间断监视。
    系统基于B/S体系构成。
    视频码率连续可调,帧率连续可调,音频码率可调.
    系统支持多种协议(TCP/IP,ARP，ICMP，FTP,DHCP,HTTP，PPPoE，DNS，组播）。
    中心可进行实时视频和音频预览、配置、控制.
    支持动态IP地址的工厂。
    视频帧率、码率可根据带宽自动调节,不影响工厂正常业务使用带宽。
    多用户管理功能。
    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。
    外接双鉴红外探头、烟感探头、应急按钮等多种报警探头
    在报警时能自动切换录像。
    能实现语音对讲。
    系统具有故障自我诊断、及简单故障恢复功能。
    能实时叠加工厂相关信息,工人工作状态,以及与其他设备的连接.
    1间工厂每间工厂重点监控12个点，并在中心实时显示。在总中心能够同时监看全国20个监控点的视频图像。
    录像存储时间为15天。 
第二部分 系统方案设计
    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
    为保证工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
    针对工厂监管系统要求特点，我们采用B/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（枪式网络球）、网络球及中心软件（或数字矩阵），以保障系统的完整功能和可靠运行。
    三、系统的可靠性和稳定性
    工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。B/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
    为了保证工厂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:
    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。
    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。
    在用户端系统采用结构化布线，并利用已有的工厂局域网进行远程数据传输，通过对网络球的升级、扩容、插板、以及堆叠等方式增加前端视频源的数量.
    网络拓扑采用了B/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。
系统设计
    1系统整体结构：
    集中远程监控管理系统可按行政区域划分，组网结构如图所示:
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    根据以上对用户需求的分析，由于工厂分布地域比较广,系统采用集中管理机制，运用C/S架构，对系统内所有设备和用户端进行集中管理、远程设置、远程升级、远程维护。将整个系统的管理、维护工作集中到一台服务器.对于网络中各项远程报警、视音频终端设备的维护，管理员不必到达设备现场，在远程就可监测设备运行状态，修改设备的各项参数，既提高了设备维护效率,又节省了人力与时间，也便于整个系统的管理,使整个监控系统的可靠性得到有力保障。
    系统结构设计
    根据对整个系统的需求进行分析，和我们总体设计思想，系统的结构示意图如下：
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    由上图可以看出，整个系统基于B/S体系构成。在每个工厂安装一至多个网络球和报警探头，，连接到已有的Internet上。监控中心通过数字矩阵连接切换到想监看、对讲的工厂，同时可对选择的视频图像、声音进行录像、检索回放等。若前端网络球为快球或者带云台网络球，监控中心亦可对其进行云、镜操作。当工厂探头发生报警时，立即将报警信号上传至监控中心及时处理.
工厂前端系统设计
    前端工厂的监控系统，需根据各自工厂的实际情况，如：规模大小、工厂车床布置等情况，安装一至多个网络球和探头。至少安装一个输出音响。通过与网络球连接至工厂的服务器或路由器。系统示意图如下:
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    上图画出了一个工厂的简单前端系统图。拾音器、网络球、报警探头采集工厂现场音视频信息和报警信息，网络球将这些数据信息进行编码转换成网络信息，然后通过交换机或者路由器，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。如果发现工人有违规操作行为，可立即通过语音对讲警告当事人。
    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。
    一个工厂的若干网络球，通过交换机或者路由器共享一个网络IP连接至Internet.通过预置不同端口号进行端口映射，可达到共享IP连接的功能.若工厂是动态IP连接方式,网络球通过域名解析功能，同样也可以实现远程访问。
设备选型
    为了使整个系统运行可靠、稳定，在设备选择上就必须仔细慎重.详细了解各设备的技术参数是否达到预定指标，功能是否齐全。下面，就对系统所选用的主要设备进行详细的介绍。
    前端设备
    网络球机
    使用环境温度—10℃～12℃。
    水平方向:360°连续旋转。
    垂直转角：0°~90°。
    转速：水平32°/S，垂直10°/S。
    最大载荷0。5KG.
    工作电源：DC12V,最大球机工作电流200mA。
    控制协议：PELCO-D,PELCO—P支持巡航、自动扫描等
    球机红外灯距离：20m～12m选配。
    监控方式:大型监控平台、监控客户端、网络Web监看。
    支持大型平台监控系统:可以同时支持20000路以上，8大电信级功能业务模块
网络部分
    产品主要特色
    主要功能：
    1、支持大型平台监控系统：可以同时支持20000路以上，8大电信级功能业务模块(具体见大型平台指南）.
    2、D1（720＊576)格式，实时视频网络服务器，向下兼容HALF—D1、CIF、QCIF格式.
    3、内置一块SD卡、USB可实现前端本地录像、远程录像检索、远程录像备份、自动覆盖等功能.
    4、支持SD卡,USB1。0/2.0，可实现本地图像或者告警图片USB备份.4、采用最新MPEG—4\H。264视频编码技术、G722/ADPCM/MP3音频编码技术5、支持PAL/NTSC复合视频。6、内嵌WebServer，Web页面实现远程监看、控制、设置,ocx
    控件通过微软数字认证,更加安全，可靠。7、设备具备安全远程升级功能.8、支持动态IP地址，支持局域网、广域网、多种无线网络传输。9、双向语音对讲实时传输。10、网络自适应技术，根据网络带宽自动调整视频帧率。11、视频码率16Kbps—4Mbps连续可调，帧率1—25（PAL)/1—30（NTSC)连续可调.12、视频遮挡、移动侦测、探头等报警功能（可设区域和灵敏度）RS-485通讯接口，支持透明串口传输、支持多种云台、高
    速球机或网络球等外置设备。
    13、支持2路报警输入，2路报警输出。14、支持多用户同时访问,三级用户密码权限管理。15、录像文件可直接由MicrosoftMediaPlayer播放。16、异常自动恢复功能,网络中断后可自动连接。17、流媒体转发功能,标准rstp协议，可同时实现2万路以上视频流转发,流媒体播放器直接浏览。18、反向连接功能，适应各种特殊的大中型网络环境,无需DDNS功能,满足不同类型用户需要.
    19、支持PPPOE拨号、DDNS功能.
    20、无线功能,WLAN接入，选配。
室内/外通用红外一体化网络匀速球
    性能特点：
    ★此系列网络球集红外灯、云台、高解析自动聚焦一体化网络球于一体
    ★红外灯选用优质的超大功率、超高亮度发光的红外线LED晶片
    ★LED功率大小可根据光线亮度自身调节,增加使用寿命
    ★红外灯板有限流和稳压过载保护功能
    ★红外灯照射距离为100-112米
    ★带自动温控,为室内/外全黑环境而设计
    ★壁装或吊装均可，安装、拆卸方便,外观美观
    ★球罩为耐能全景不变形亚加力进口球罩
    ★内置网络球为SONYCCD480线0.01LUX
    ★云台选用进口电机、运行平稳可靠
技术参数：
Model No。型 号
TC—6808YW
Input voltage云台电压
AC 24V 12/60HZ
Power consumption云台功率
10 W
Rotation range旋转角度
Pan水平：0 ~ 355°Tilt垂直：0°～ 90°
Rotation speed旋转速度
Pan水平：12°/S Tilt垂直：12°/S
Rotation limitation旋转限位
Pan adjustable水平/垂直可调
Construction材料
上罩 :ABS或钢 球罩：耐能不变形亚加力光学进口材料  云台构件：铝合金或ABS
Image sensor影像传感器
1/4” SONY CCD
Effective pixels影像图素
795（H）×596（V）
Horizontal resolution水平清晰度
480TVL
Minimum illumination最低照度
0。01LUX/f1.2
Zoom ratio倍率
Optical光学22倍，Digital数字放大10倍
Lens focal length变焦
F/1。6(W）～3。7(T) f=3。85mm-88mm
Focus mode聚焦
Auto/ Manual/Push auto自动/手动/电动
Iris control光圈控制
Auto/ Manual/Push auto自动/手动/电动
Infrared effective range红外照射距离
About 100-112米
Infrared wavelength红外波长
812nm
Storage temperature保存温度
—30°C to +80°C
Operation temperature工作温度
-10°C to 12°C
Power requirement电源
DC12V±10％ 120mA(MAX）
Dimension外形尺寸
ф272×232mm
    网络部分
    产品主要特色
    主要功能：
    1、支持大型平台监控系统:可以同时支持20000路以上，8大电信级功能业务模块.
    2、D1（720＊576）格式,实时视频网络服务器，向下兼容HALF-D1、CIF、QCIF格式。
    3、内置一块SD卡、USB可实现前端本地录像、远程录像检索、远程录像备份、自动覆盖等功能。
    4、支持SD卡，USB1.0/2。0，可实现本地图像或者告警图片USB备份。4、采用最新MPEG—4\H.264视频编码技术、G722/ADPCM/MP3音频编码技术5、支持PAL/NTSC复合视频。6、内嵌WebServer,Web页面实现远程监看、控制、设置，ocx
    控件通过微软数字认证，更加安全,可靠.7、设备具备安全远程升级功能。8、支持动态IP地址，支持局域网、广域网、多种无线网络传输。9、双向语音对讲实时传输。10、网络自适应技术，根据网络带宽自动调整视频帧率。11、视频码率16Kbps—4Mbps连续可调,帧率1—25(PAL)/1—30（NTSC）连续可调.12、视频遮挡、移动侦测、探头等报警功能（可设区域和灵敏度)RS-485通讯接口,支持透明串口传输、支持多种云台、高
    速球机或网络球等外置设备。
    13、支持2路报警输入，2路报警输出。14、支持多用户同时访问,三级用户密码权限管理。15、录像文件可直接由MicrosoftMediaPlayer播放.16、异常自动恢复功能，网络中断后可自动连接。17、流媒体转发功能,标准rstp协议,可同时实现2万路以上视频流转发,流媒体播放器直接浏览。18、反向连接功能，适应各种特殊的大中型网络环境，无需DDNS功能，满足不同类型用户需要.
    19、支持PPPOE拨号、DDNS功能。
    20、无线功能，WLAN接入,选配。
    光纤收发器详细参数
    产品特点及详细信息
    外置电源式光纤收发器由光纤收发器和外置电源；用于10Base-T双绞线与10Base—FL光缆之间或100Base—TX双绞线与100Base—FX光缆之间数据通讯；适合作智能化小区或光纤到桌面的连接器,它将网络传输距离的极限从双绞线的100米扩展到了100公里以上，它可以简单地实现一台主板服务器、中继器、集线器、交换机、终端机与一台终端机之间的互联.
    ◆采用独特的交换机芯片设计,具有512KBSSRAM缓冲器、2KMAC地址表◆广播过滤功能、地址自动学习和自动更新功能及存储转发的运行机制◆以太网10Base—T或100Base—TXto100Base—FX光纤介质转换器◆支持IEEE802。3、IEEE802.3U、IEEE802。3X、IEEE802。1d◆支持全双工流量控制或半双工背压流量控制工作,并带有自动协商(AutoNegotiation）能力
    功能特性◆支持10Mbps与100Mbps自动适应（全双工工作时带宽达200Mbps）◆优质的光电一体化模块提供良好的光特性和电气特性，保证数据传输可靠，工作寿命长◆提供远程链路丢失诊断、电口链路与光口链路连接诊断、动态数据传输、全双工/半双工、速率指示灯◆提供单个RJ—45电口NIC/HUB，并自动交叉识别,与计算机网卡或交换机、集线器相连◆全内置电源、小机壳设计外观独特,外壳尺寸大小(120mmX86mmX26mm）◆内部电源功耗:2.5w（Input:AC140~260V）◆平均无故障工作时间在5万小时以上,符合电信级运营标准◆售后服务完备,提供三年的质量保证和终身维修服务  
    适用环境
    城域光纤宽带网适用于电信、有线电视、网络系统集成等数据网络运营商
    宽带专网适用于金融、政府、石油、铁路、电力、公安、交通、教育等行业专网
    多媒体传输图像、话音、数据综合传输、适用于远程教学、会议电视、可视电话等应用
    实时监控实时控制信号、图像及数据同时传输
    抗恶劣环境适用于强电磁干扰、远距离的恶劣环境下组网
    环境要求工作温度：0-12°C储存温度：—40—70°C湿度：5％—90％无冷凝
中心设备
    监控中心的主要设备就是数字矩阵。它负责将所有网络球上传的信息还原为音视频信号。根据需要，将这些信号输出到电视墙，或者进行录像.中心结构图如下：
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    集中存储服务器：
    集中存储软件对于前端没有存储功能的网络球尤为适用。也适用于一些重要的录像文件在前端不适合保存的，可以集中存储在后端集中存储主机上.该功能可以设置集中存储计划,从而在集中存储主机上实现定时文件存储功能.每个监控中心设置一台存储主机,安装并运行RNSS的集中存储软件，并在监控中心中统一注册，从而实现本12个网络球集中存储功能.系统支持多用户检索录像资料，经授权的操作员或领导可以事后观看相应的录像剪辑，
    存储方案的选择:
    1、集中存储
    集中录像的方式可选择使用计划录像和移动侦测录像两种方式。
    两种实现方式对比如下：
    方案一.远程存储服务器接收DVS的移动侦测报警消息，从而触发远程录像。
    该方案优点:
    所需存储容量少,节省投资。
    该方案缺点：
    通过网络接收报警消息,触发远程录像，无法实现提前预录的功能，无法保证移动侦测事件发生后,远端触发录像事件的及时性。可能会出现录像滞后，误报产生多余录像,不报导致丢失重要录像等情况。
    如果用户对于录像资料的提前预录功能以及录像资料的及时性精确性要求比较高，则不适合采用此方案。
    方案二。远程存储服务器在布防时段内（如全天24小时内),做计划录像，不论动态静态画面全部进行存储。
    该方案优点:
    可保证录像资料的完整性。因为只要在布防时段内的录像文件全部存储到服务器上，不会产生不录像，滞后录像等丢失关键资料的风险。
    该方案缺点：
    产生的录像文件更大，更多.需要远程存储服务器配置较大容量的磁盘。增加磁盘存储设备的投资。
    该方案对于画面以动态图像为主的应用比较适用。
    存储容量的计算：
    若按12路全天24小时集中录像,保存15天计算，所需存储容量为：
    172M＊12路＊24小时*15天=8916480M=0。9T
    若按12路移动侦测集中录像，需根据现场的移动事件发生频率配置合适的硬盘（若录像频繁,建议不要少于1T容量）.  
    中心监控系统
    监控总中心根据项目需求，在中心架设1台录像流媒体监控服务器。流媒体监控服务器用于监控前端12个监控点，
    超级客户端：
    超级客户端主要通过双显示器，分别显示电子地图操作界面和通道图像预览界面.
    在电子地图操作界面上通过树和电子地图两种设备列表方式方便快速地定位前端设备,能对地图进行放大、缩小、拖动等操作。
    能够主动检测前端设备的状态(硬盘使用情况、摄像头工作是否正常、主机工作是否正常、报警探头的状态等）.能够接收前端报警探头的报警信号,并进行声光提示，联动图像，联动电子地图.对前端报警探头进行布防、撤防、报警解除等操作。
    超级客户端双屏显示操作界面如下图所示:
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    4。2.3．监控中心
    监控中心设在管理中心，主要由系统管理服务器、WEB服务器、电视墙服务器、超级客户端、网络设备、不间断电源等设备组成.监控中心能够监视整个系统范围内上传的视频信息,能够对全市范围内所需要的视频数据进行存储和管理，在必要时应能够对各现场监视设备进行远程控制.
    系统采用省中心统一认证，各县级监控中心分层管理的结构。
    具体实现方式：在市中心设置系统管理服务器，作为系统统一认证服务的中心，任何客户端登录系统时，都将通过网络到省中心的管理服务器验证身份,获取相应的权限及其它数据（注：管理服务器只接收和处理认证信息、日志信息、设备参数等，不处理音视频数据流，因此数据量非常小,占用服务器资源很低,不会对管理服务器产生很大压力）。市中心系统管理员有系统的最高管理权限,可以修改和设置系统内所有设备和用户的信息。各县级监控中心各分配一个县级管理员的用户,该用户有权限管理本县所辖小区的所有监控设备和用户。这样就可以实现各级部门自主管理,但用户权限统一分配和验证。优点：有利于权限的统一分配，设备的统一管理，有利于系统的安全性和可维护性。
    监控中心拓扑图：
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    客户端软件可实现以下远程监控所需要的基本功能:
    远程预览：通过网络获取前端图像,支持多画面分割,如1/4/6/8/9/16画面分割显示，支持手动切换、自动轮巡,可以调节视频的亮度、对比度、饱和度、色度等参数。
    远程配置:通过网络配置、修改前端网络硬盘录像机的各项参数，同时也可以远程升级网络硬盘录像机内部的应用程序,实现远程维护,减少了维护成本.
    远程控制:通过网络控制PTZ及其他辅助设备，如雨刷、灯等等；可通过透明通道控制其他串行设备，如矩阵、报警控制器、门警、控制开关等等，也可接收串行设备通过透明通道发来的数据，监控主机需要支持透明通道功能。
    远程回放：通过网络回放指定要回放的录像资料，支持快放、慢放、逐帧播放、抓图等操作功能。
    远程下载：通过网络下载网络硬盘录像机内的录像资料。远程监控辅助功能：语音对讲、语音广播等等。客户端软件运行环境：软件环境：Windows2000ProfessionalorXP;
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    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
MPEG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、网络球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
可根据网络球编号、日期、时间等查找图像文件进行快速便捷的检索回放，无停顿和“马赛克"现象。检索回放的同时不停止现场录像。
 录像保存功能
设置录像资料保存期，主机能自动识别资料是否在保存期内，保存期外资料自动删除,保存期内资料无法删除。主机可选择磁盘使用方式：盘满即停和循环录像.
多种录像保存期
可提供三种图像数据文件保存期（60天、30天、15天）。
多种画面分割方式
可选择1、4、6、8、9、16等多种画面分割显示方式。
动态捕捉报警功能
可在显示器上任意设置目标动态捕捉区域，当报警区域内有物体移动或视频信号丢失时，自动报警并联动录像，系统可预警录像10秒钟.
探头报警功能
接收网络球实时的上传报警,数字矩阵接收到该报警信号后立即联动该路视频进行录像。
系统安全性能
开机即进入系统工作状态，界面自动锁定，排斥非法安装，需输入相应密码才能进行操作。
系统管理功能
使用安全操作口令，用户管理采用四级管理。系统管理员、管理员、操作人员和网络客户端用户设置不同的操作权限，所有操作均需要输入密码。
日志管理
系统的报警信息、交接班记录及任何对系统设置、资料修改的所有信息均有分别记录.
操作界面直观
指示各路图像的录像工作状态、视频报警状态和探头报警状态。
提供三种录像保存期的磁盘空间信息。
可选择画面显示模式。可调节每路图像质量。
可控制前端三可变镜头的变焦、调焦、光圈和云台的全方位运动等.
可在紧急情况下对所有画面进行手动应急录像。
操作使用简便
全图形化的操作界面,使用一个鼠标即可对系统进行随意设置和操作、控制。
联网功能
预留图像资料转移、输出（USB）和联网、远程监控接口,可实现一点对多点，多点对一点的网络监控功能。重要资料能备份和图像打印。

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