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VIKOR监所模拟监控解决方案

     

      一、系统概述

      监狱,实现社会治安综合治理的最重要环节之一。监狱发生的任何闪失,都会给监狱外的社会治安带来巨大的压力,甚至严重的后果。近些年来,犯罪人素质和技术水平越来越高,魔高一尺,道高一丈,采用高科技手段加强防范是当务之急。监狱,是强制管理违法犯罪人员的场所,在押人员不容易管理,要保障社会的安全,也要保障狱警人员的安全、在押人员的安全。对犯罪者日常行为及特殊情况下的监控,是监狱不可缺少的职责。在高新技术数字化发展的今天,“多媒体、数字化、全方位”是监狱系统对电视监控系统的新要求,也是充分发挥监控系统的作用,实现“向科技要警力”的途径。电视监控报警系统通过对监狱四周围墙、监舍、禁闭室等重点区域进行严密的二十四小时电视监控,不仅能在第一时间对诸如越狱或意欲越狱等事件作出快速反应,还能提供事件发生前后一定时间内的查证资料;同时采用监控远程传输技术实现省局监控中心对各个监狱的监控,为监狱的管理工作提供更有效的管理手段,大大减轻监管人员的压力,提高管理的效率和质量。

      通过监仓内安装的监控摄像头,就可以对监仓内进行全实时的视、音频监视录像,囚犯在监仓内的所有活动都可记录在内;还可以通过远程控制中心对监仓进行远程监控,能实现无人值班时进行实时录像。

      目前,国内监狱广泛使用的闭路监控系统大多为模拟监控系统,其主要特点是:采用矩阵主机控制,通过电视墙监视前端目标,采用长延时模拟录像机进行录像和回放;其主要缺点是:当录像资料需要长时间备份时,需要大量的录像磁盘,消耗大量的人力和物力,并且在录像回放、检索时操作不方便。

      二、系统设计原则、依据

      2.1设计原则

      本设计以行业标准作为设计依据,结合该监狱的具体情况,用最佳设计方案体现最高的性能价格比,是本方案设计的指导思想,也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。

      本设计主要贯彻“高质量”及“低价格”两条主线来进行设计的。

      根据监狱的总体建筑平面图,并充分考虑现场实际情况,前端设计采用高清晰度彩色摄像机,视频传输采用抗干扰高屏蔽同轴电缆,控制信号传输采用带屏蔽专用控制电缆,保证视频信号和控制信号的准确传输;中央控制系统采用数字化硬盘录像系统,可以实现循环录像,并方便检索回放。

      a、先进性:
      在投资费用许可的情况下,系统采用当今先进的技术和设备,一方面能反映系统所具有的先进水平,另一方面又使系统具有强大的发展潜力,以便该系统在尽可能的时间内与社会发展相适应。

      b、可靠性:
      系统最重要的就是可靠性,系统一旦瘫痪的后果将是难以想象的,因此系统必须可靠地、能连续地运行,系统设计时在成本接受的条件下,从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求,使得故障发生的可能性尽可能少。即便是出现故障时,影响面也要尽可能小。

      c、安全性:
      对于一个系统来说,其内外部的安全性也非常重要,应具有密码、多级控制级别、撤设防级别;操作人权限可划分为系统设置、超级用户、值班员等,各种系统控制、报警时间应具有记录及共享功能。

      d、可扩充性:
      系统设计时应充分考虑今后的发展需要,系统应具有预备容量的扩充与升级换代的可能。

      e、规范性:
      由于本系统是一个严格的综合性系统,在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范,严格遵从各项技术规定,做好系统的标准化设计与施工。

      一切应从实际出发,使智能系统具有较高的实用效能。这也是智能建筑在当今之所以能迅速兴起并发展的关键所在。

      2.2设计依据

      本方案设计根据甲方常规要求,并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。主要包括:

      ①JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
      ②GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》
      ③GB50174-93《电子计算机机房设计规范》
      ④GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
      ⑤GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》
      ⑥GB4943-95《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》
      ⑦GB/T75-94《安全技术防范规范工程技术规范》
      ⑧GB50198-94《民用闭路电视监控电视系统工程技术规范》

      三、总体设计

      3.1需求分析

      闭路电视监控系统应该说是跨学科跨行业的系统工程,以功能要求的不同可分为以下几个方面:

      1)前端摄像系统
      2)视频传输系统
      3)视频控制系统
      4)视频显示和记录系统

      摄像部分是电视监控系统的前沿部分,是整个系统的“眼睛”,它把监视的内容变为图像信号,传送控制中心的监视器上,摄像部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。传输部分是系统的图像信号通道。控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”,是实现整个系统功能的指挥中心。显示部分一般是由几台或多台监视器组成,它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。

      闭路监控系统的粗略结构图如下图所示:
      监控系统结构图


      1、摄像部分
      摄像部分一般安装在监视现场,它一般包括摄像机、镜头、防护罩、支架和云台等。它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。

      摄像机
      摄像机分为彩色和黑白两种,一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高,比较适合用于光线不足的地方,如果使用的目的只是监视景物的位置和移动,则可采用黑白摄像机;如果要分辨被摄像物体的细节,比如分辨衣服或景物的颜色,则选用彩色的效果会较好。
      摄像机的规格大致可分为1/3〞、1/4〞、1/2〞和2/3〞等,安装方式有固定和带云台二种。

      镜头
      常用的镜头种类包括:手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两种。定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种。定焦镜头的适用范围如下:
      手动光圈镜头---所需监视的环境照度变化不大,如室内。
      自动光圈镜头---所需监视的环境照度变化大,如室外。
      广角镜头---监视的角度较宽,距离较近。
      标准镜头---监视的角度和距离适中。
      常用的变焦镜头分为10倍、6倍和2倍变焦镜头,另一种分法是:手动变焦和电动变焦(电动光圈和自动光圈)两种。
      变焦镜头在规则上可以划分为:1/3〞、2/3〞、1/2〞和1〞等。选择变焦镜头的原则是:镜头的规格不应小于摄像机的规格,也就是说1/2〞的镜头可以与1/3〞的摄像机一起使用,但是1/3〞的镜头就不能够在1/2〞的摄像机上使用。

      防护罩
      防护罩分为室内型和室外型两种。室内的防护罩主要是防尘,有的也有作隐蔽作用,使监视场合和对象不易察觉受监视;室外防护罩的功能主要有防晒、防雨、防尘和防冻等作用。一般的室外防护罩都配有温度继电器,在温度高时自动打开风扇冷却,温度低时自动加热;下雨时可以人工控制雨刷器刷雨;有的室外防护罩的玻璃还可以加热,当防护罩上有结霜时,可以加热除霜。

      云台
      云台是安装、固定摄像机的支撑设备,它分为水平和全方位云台两种。水平云台适用于监视范围不大的情况,在水平云台上安装好摄像机后可调整摄像机俯仰的角度,达到最好的监视角度后可遥控水平旋转。
      全方位云台适用于对大范围进行扫描监视,它可以大大增加摄像机的监视范围。云台高速姿态是由两台执行电动机来实现,电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下,云台摄像机既可自动扫描监视区域,也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。
      一般来说,水平旋转角度为0°~350°,垂直旋转角度为+90°。恒速云台的水平旋转速度一般在3°~10°/s,垂直速度为4°/s左右。变速云台的水平旋转速度一般在0°~32°/s,垂直旋转速度在0°~16°/s左右。在一些高速摄像系统中,云台的水平旋转速度高达200°/s以上,垂直旋转速度在30°/s以上。

      解码器
      解码器一般与矩阵控制主机配套使用,主要作用为通过数据线缆接收来自矩阵主机的控制信号,对主机的控制码进行解码,放大输出,驱动云台的旋转,以及变焦镜头的变焦和聚焦。

      2、控制部分
      在智能监狱中,闭路电视系统中的信息量与信息处理的工作量都很大,因此其控制台的操作一般都采用了计算机系统,以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。

      控制系统的切换方式主要有如下2种:
      单步切换方式:使用控制键盘把任一路输入视频信号切换到主监视器上。
      顺序切换方式:使用控制键盘编制的顺序切换方式程序,把系统中若干路输入视频信号编为一个程序,程序运行时,其画面可按预先设定。

      3、传输部分
      传输系统包括视频信号和控制信号的传输。
      视频信号的传输可用同轴电缆、光纤或微波。
      选择采用RG59/128编(或SYV-75-5/128编)等同轴电缆,以保证监控信息的准确传输。控制线设计采用RVVP2*28/0.15圆形双绞屏蔽电缆。

      控制信号的传输方式包括:

      直接控制:控制中心直接把控制量,如云台和变焦距镜头的电源电流等,直接送入被控设备。特点是简单、直观、容易实现。在现场设备比较少,主机为手动控制时适用。但在被控的云台、镜头数量很多时,控制线缆数量多,线路复杂,所以在大系统中不采用。
      多线编码的间接控制:控制中心把控制的命令编成二进制或其它方式的并行码,由多线传送到现场的控制设备,再由它转换成控制量来对现场摄像设备进行控制。这种方式比上一种方式用线少,在近距离控制时也常采用。
      通讯编码的间接控制:随着微处理器和各种集成电路芯片的普及,目前规模较大的电视监控系统大都采用通信编码,常用的是串行编码。它的优点是:用单根线路可以传送多控制信号,从而大大节约了线路费用,通讯距离在不加中间处理情况下达可达1km公里以上,加处理可传10Km以上。这样就克服了前面两种方式的缺陷。本系统采用此种控制。
      除了以上方法外,还有一种控制信号和视频信号复用一条电缆的同轴视控传输方式。这种方式不需另铺设控制电缆。它的实现方法有两种:一种是频率分割,即把控制信号调制在与视频信号不同的频繁范围内,然后同视频信号一起传送,到现场后再把它们分解开;另一种方法是利用视频信号场消隐期间传送控制信号(同轴视控)。这种方法在短距离传送时明显比其它方法要好,但设备的价格相对也比较昂贵。

      4、显示与记录

      显示与记录设备安装在控制室内,主要有监视器、硬盘录像机和一些视频处理设备。

      现在有一种电视监控系统把云台、变焦镜头和摄像机封装在一起组成一体化摄像机。它们配有高级的伺服系统,云台具有很高的旋转速度,还可以预置监视点和巡视路径。平时按设定的路线进行自动巡视,一旦发生报警,就能很快地对准报警点,进行定点的监视和录像。一台摄像机可以起到几个摄像机的作用。

      图像监视器
      图像监视器主要分为黑白和彩色两大类。黑白监视器的中心分辨率通常可达800线以上,彩色监视器的中心分辨率一般为400线以上。图像监视器视频信号的带宽一般在7~8MHz范围内。

      录像机
      录像机是闭路电视监视系统中的记录和重放装置,它要求可以记录的时间非常长,目前大部分监视系统专用的录像机都可以录24h~960h的录像。此外,录像机还必须要有遥控功能,从而能够方便地对录像机进行远距离操作,或在闭路电视系统中用控制信号自动操作录像机。
      使用自动录像周期设定功能,可以对一星期内每一天的录像模式进行编程。当收到报警信号后,录像机便自动进入连续录像状态,在无报警情况下,恢复正常间歇录像模式。此外,录像机还有一个锁定保护键,使非正常指令与操作无效,防止非专业人员与破坏性操作侵犯闭路电视监视系统。

      视频切换器
      在闭路电视监视系统中,摄像机数量与监视器数量的比例在2:1到5:1之间,为了用少量的监视器看多个摄像机,就需要用视频切换器按一定的时序把摄像机的视频信号分配给特定的监视器,这就是通常所说的视频矩阵。切换的方式可以按设定的时间间隔对一组摄像机信号逐个循环切换到某一台监视器的输入端上,
      也可以在接到某点报警信号后,长时间监视该区域的情况,即只显示一台摄像机信号。切换的控制一般要求和云台、镜头的控制同步,即切换到哪一路图像、就控制哪一路的设备。

      多画面分割器
      在大型的闭路电视监视系统中摄像机的数量多达数百个,但监视器的数量受机房面积的限制要远远小于摄像机的数量,而且其数量大多也不利于值班人员全面巡视。为了实现全景监视,即让所有的摄像机信号都能显示在监视器屏幕上,就需要用多画面分割器。这种设备能够把多路视频信号合成为一路输出,进入一台监视器,这样就可在屏幕上同时显示多个画面。分割方式常有4画面、9画面及16画面。使用多画面分割器可在一台监视器上同时观看多路摄像机信号,而且它还可以用一台录像机同时录制多路视频信号。有些较好的多画面分割器还具有单路回放功能,即能选择同时录下的多路信号视频信号的任意一路在监视器上满屏放像。

      视频分配器
      可将一路视频信号转变成多路信号,输送到多个显示与控制设备。

      其它
      机柜用于安装闭路电视监控系统的设备,监视墙用于安装监视器。

      四、系统防雷设计

      ××监狱闭路电视监控系统防雷设计包括电源防雷、视频信号防雷、控制信号防雷和接地四个部分内容。

      1、电源防雷
      电子设备因雷击造成的损坏,很大比例是由于感应雷串到电源造成的设备损坏。根据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》和GB50057-94《建筑物防雷设计规范》要求中心计算机机房等大量重要电子设备集中场所应设计两级以上的电源防雷保护。对于××监狱闭路监控系统供电防雷保护,设计建立二级电源防雷防护:第一级防护在机房总配电柜进线端,设计采用一套国际知名品牌加强型电源避雷器,第二级防护在机房供电的UPS进线端,设计采用一套标准型电源避雷器。

      2、视频信号防雷
      系统设计在摄像机前端安装视频防雷器。当视频信号有过电压现象发生,避雷器瞬间导通,以保证前端摄像机和末端矩阵主机的安全。

      3、控制信号防雷
      系统控制线路采用屏蔽专用控制电缆,控制线的屏蔽层在接头和端头进行重复接地,控制线进入控制室后先进入信号避雷器,当控制线路串有感应雷过电压时,避雷器瞬间导通,把多余的电荷引接到大地,保证前端解码器和末端矩阵控制主机的安全运行。

      4、接地
      根据GB50057—94《建筑物防雷设计规范》、JGJ/T16—92《民用建筑电气设计规范》的有关规定,对控制室内所有设备的接地极和设备金属外壳进行接地处理。接地的具体处理方法是:从共同接地体的接地干线上引一条支干线到中心机房,在机房安装汇流铜排,电源接地、防静电接地、防雷接地和设备外壳接地各单独引接地导线到接地铜排,牢固连接,以保证电气设备和人身的安全。

      五、系统供电与控制室要求

      为保证监控系统正常稳定工作,系统采用在线式UPS集中供电;
      监控系统和中心控制室采用单独电源供电回路;
      主干采用AC220V供电,在摄像机前端采用变压器就近供电;
      中心控制室必须配备有通讯、安全和消防等设备;
      中心控制室必须单独安装空调装置,保证控制室的温度在16~28℃之间,相对湿度不大于85%;
      控制室室内光线充足,其照度应不小于300Lux;
      控制室的其它设备和金属外壳也必须做好等电位连接,以保证控制室内的人身和设备安全。

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