鞍钢天铁视频集中监控系统建设

徐平

（天津鞍钢天铁冷轧薄板有限公司，天津 300301）

鞍钢天铁视频集中监控系统建设

徐平

（天津鞍钢天铁冷轧薄板有限公司，天津 300301）

介绍了鞍钢天铁数字化视频集中监控系统的构成。通过在鞍钢天铁调度中心应用视频集中监控技术，将分散的视频信号通过二次切换，传输到公司调度中心，进行集中监控和存储，使调度更加方便，能够集中实时掌握现场生产状况并进行故障分析。

视频 监控 数字硬盘录像机 多频拼接控制器 图像拼接技术

1 引言

鞍钢天铁公司是一家以满足建筑、轻工、家电及部分汽车板为主，年设计生产能力为150万吨冷轧薄板的现代化钢铁企业。在工程建设时，各机组已建设了独立的为机组配套的工业电视系统，可以供操作室操作人员实时查看机组各生产环节和设备运行情况，保证生产和设备的安全运行。为了使这些视频资源得到更加充分有效的利用，便于调度和相关领导集中实时掌握现场生产状况，以及配合现场故障的分析、处理和跟踪，决定建设调度中心工业电视监控系统，对关键视频进行集中的监控和存储。

利用现场的视频采集设备，将所有现场工业电视视频信号进行二次切换，通过光纤汇聚到调度中心，对视频进行集中处理，并且利用硬盘录像机进行存储，将部分视频信号和相关生产系统数据显示在调度中心的电视墙上，同时可通过公司局域网远程监控和调取视频录像。通过这些构筑了鞍钢天铁调度中心数字化视频集中监控系统。

2 系统构成

根据公司需求，数字化视频集中监控系统的按照功能主要划分为操作室监控系统和调度中心监控系统。

2.1 操作室监控系统

系统结构图见图1。

图1 操作室监控系统结构图

所有前端摄像机信号先进入本地控制室，经由视频分配器分出两路信号。

其中一路通过多画面处理器合成为多路或单路画面在本地操作室工业电视上显示，供操作工查看；另一路进入的视频光端机（光发送端机），经光纤输送到公司调度中心。这些主要由前端视频信号的采集和传输系统两部分组成。

2.1.1 前端视频信号的采集

目前主要有安装在生产区域和库区的146个摄像机组成，分别分布在13个操作主控室，其中酸洗区域安装18个，轧机区域12个，酸再生区域2个，平整机区域9个，罩式炉区域9个，磨辊间区域10个，热镀锌区域22个，连退区域32个，仓库16个，库区大门16个等。

2.1.2传输系统部分

主要包括传输视频信号的双屏蔽同轴电缆和远程传输的光缆，其中同轴电缆用于摄像机与操作室内视频分配器和监视器的连接；13条4芯或8芯单模光缆连接各个机组操作室与调度中心，把视频信号传输至公司调度中心。

2.2 调度中心监控系统

调度中心监控系统结构图见图2。

图2 调度中心监控系统结构图

在调度中心，从现场通过光缆和视频光端机传送过来的视频信号首先进入数字硬盘录像机进行集中存储，硬盘录像机与局域网相连，联网的视频监控工作站通过视频共享服务器实现视频信号的本地显示和录像的调取；然后，数字硬盘录像机输出信号通过视频矩阵和大屏幕显示控制系统处理后显示在大屏幕电视墙上。调度中心监控系统主要由图像集中存储系统和调度中心大屏幕显示控制系统2部分组成。

2.2.1 图像集中存储系统

主要由16台16路嵌入式数字硬盘录像机和1台视频共享服务器组成，将重点区域的图像进行长时间记录保存，便于联网计算机实时查看或调取录像。

2.2.2 调度中心大屏幕显示控制系统

主要由投影显示部分、信号处理部分和控制系统3部分组成。

投影显示部分，即组合显示屏。在生产调度中心内，设置一套由10（5×2）块60 in DLP投影单元组成的大屏幕显示墙。数字光处理（digital lighting progress，DLP）技术是先将影像讯号经过数字处理，然后再把光投影出来。物理上，整套组合显示屏由模块化、标准化、一体化的投影箱体叠加组成，每个封闭式投影箱体均包括DLP投影机和专业背投影屏幕板，投影机和屏幕以背投方式显示图像。

信号处理部分主要由视频矩阵、RGB矩阵和多屏拼接控制器等组成。多屏拼接控制器通过多路网络连接多个应用系统，传输并合成计算机网络图像，以合适的图像大小、分辨率显示在大屏幕上，同时具有活动视频处理功能，可以在计算机图形上叠加视频窗口。视频矩阵切换器配合图像处理器，可以灵活地切换和显示实时的计算机图像和视频图像，并且这些图像和图形能够任意拼接缩放，如单屏、跨屏显示。同时，多屏拼接控制器和RGB矩阵切换器以及视频矩阵切换器、内置图像处理器互为补充，更重要的是互为备份，提高系统的灵活性和可靠性。

控制系统主要是一套专用的控制软件和智能操作键盘组成，负责控制DLP投影机的图像拼接、色彩和显示效果的调整，选择需要显示的信号和图像。

3 集中监控技术在鞍钢天铁调度中心的应用

3.1 图像显示部分

本系统采用10块60 in DLP大屏幕组成，通过网络多屏处理器的传输显示，可以把全墙作为统一的逻辑屏来显示高分辨率的系统应用程序，实现全屏显示和分辨率的叠加；同时也可作为单屏和组合屏，单屏显示的分辨率为1 024×768，各系统的组合屏可实现分辨率的叠加。各种信号均可灵活显示，包括实时视频信号显示、RGB信号显示、网络信号的显示、各类信号混合显示。

3.2 视频切换控制部分

调度中心设置有视频矩阵切换器及智能键盘，调度室操作人员通过智能键盘对现场所有图像进行监视、控制。视频矩阵控制器采用插卡式结构，配置了128路输入32路输出和16路输入16路输出两级视频矩阵，可以通过操作主控键盘实现对上传信号的统一调度管理，也可通过控制主机任意切换显示128路视频图像中的任意一路或任意选择部分重要图像，再配以画面分割器，多屏画面处理器将上传的信息进行处理，最终在DLP大屏幕上显示。

3.3 集中录像系统

在调度中心设置数字硬盘录像机，将重点区域的图像进行长时间记录保存，数字硬盘录像机采用当前最先进的H.264数字压缩算法，录像内容占用硬盘容量相对较小，且图像回放清晰度高。数字硬盘录像机能够多工工作，即监视、录像、回放、网络传输、备份可同时进行；每路信道可以单独设定录像模式、录像速度、动态感知级别、感知区域；时间表，亮度、对比度、饱和度都是连续可调的，并带有报警、动态探测、云台镜头控制等功能。数字硬盘录像机备有RJ45网络接口，采用标准的TCP/IP协议，与公司局域网实现无缝连接，经过视频共享服务器转换后，在网络中的授权用户（公司领导和相关业务管理部门领导）通过网络实现图像的共享浏览及控制。

4 本系统的关键技术及特点

4.1 关键技术——图像拼接技术

图像拼接是通过图像拼接处理器和配套的管理软件来完成的。图像拼接处理器的工作原理是将一个完整的图像信号划分成N块后分配给N个视频显示单元（如背投单元），完成用多个普通视频单元组成一个超大屏幕动态图像显示屏,可以支持多种视频设备的同时接入。图像拼接处理器可以实现多个物理输出组合成一个分辨率叠加后的超高分辨率显示输出，使屏幕墙构成一个超高分辨率、超高亮度、超大显示尺寸的逻辑显示屏，完成多个信号源（网络信号RGB信号和视频信号）在屏幕墙上的开窗、移动、缩放等各种方式的显示功能。

4.2 系统主要特点——扩展冗余性

鞍钢天铁调度中心数字化视频集中监控系统系统稳定、功能全面、操作简单，具有很高的可扩展冗余性。具体体现在硬件、软件以及合理的系统设计3个方面。

4.2.1 硬件方面

4.2.1.1 投影单元

投影单元为LANBODMD-60，配置了内置图像处理模块，支持RGB信号、视频信号的单元直接输入，与通过网络多屏处理器输入显示方式互为备份；投影单元物理分辨率为1 024×768，工作分辨率可达640× 480～1 600×1 200。

4.2.1.2 网络多屏处理器LANBO2000

高性能的LANBO2000网络多屏处理器能够操作多个显示投影单元。配置4路视频输入接口，为系统将来的扩容做好充足准备，只需替换矩阵，就可轻易成倍增加系统的信号输入能力。

4.2.2 软件方面

本系统LANBO2000网络多屏处理器配备了LANBO3000多屏拼接控制软件，二者的结合使得拼接控制系统具有强大的大屏幕拼接控制能力和很高的灵活性。对于整个大屏幕系统所要显示划分具有相当大的灵活性，通过拼接控制系统可以方便地进行设置、调整，又不影响整个系统的运行，这为在不增加硬件配置的情况下实现系统扩容奠定了基础。

4.2.3 合理的系统设计

系统在具备了软、硬件的冗余性能之后，使得整个系统的稳定运行得到了保证。现以网络多屏处理器故障为例说明系统的冗余备份性。

系统在正常运行时，由于网络多屏处理器存在故障，所有通过网络多屏处理器输入的视频信号、RGB信号、网络无法在拼接大屏幕上显示。此时，若系统的冗余备份性能不够完善，则整个拼接大屏幕系统将处于瘫痪状态，只有维修人员排除故障后方可投入正常运行。但是，本方案中多屏拼接系统由于配置了内置图像处理模块，并进行了合理的系统设备连接，此时可迅速通过控制主机实现切换到备份显示模式：

视频信号的显示：通过调整视频矩阵，将输出信号切换输出到投影单元内置图像处理模块，此时所有视频信号便可按用户需要通过内置图像处理模块显示在拼接大屏幕上。

RGB信号的显示：通过调整RGB矩阵矩阵，将输出信号切换输出到内置图像处理模块，此时所有RGB信号仍可按用户需要通过内置图像处理模块显示在拼接大屏幕上。

网络信号的显示：网络信号通过连接在RGB矩阵上的操作台计算机上的网络抓屏软件获取网络信号，通过内置模块投影在拼接大屏幕上。该计算机桌面（包含了网络计算机信号）通过RGB矩阵切换器直接切换输出到投影单元的内置图像处理模块，进行直通、倍数放大显示。

网络多屏处理器在故障状态下，所有信号（包括RGB信号、视频信号和网络计算机信号）均通过该方式显示在拼接大屏幕上，使整个多屏拼接系统仍保持正常运转，且切换时间极短，完全不会影响用户的使用。

5 结束语

鞍钢天铁公司的监控调度中心于2008年投入使用以来，一直处于可靠的运行状态。实时视频使调度指挥人员足不出户就能全面监视关键区域和各个生产环节的生产运行情况；录像视频为公司的设备故障和安全事件的事前、事中和事后分析提供了依据；远程视频监控站为公司领导生产指挥和决策提供了高度安全、方便快捷、高效的优质服务，为企业提供了最大利益的回报。

[1]罗世伟，左涛，邹开耀.视频监控系统原理及维护[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2]李金伴，李捷辉.工业电视监控系统培训教程[M].北京：化学工业出版社，2011.

ApplicationofVideoCentralMonitoringtoAngang Tiantie Production Scheduling

Xu Ping
(Tianjin Angang Tiantie Cold Rolling Sheet Company Limited,Tianjin 300301,China)

The paper introduces the constitution of Angang Tiantie digital video central monitoring system,by means of which the distributed video signals after secondary switching are transmitted to the scheduling center to be monitored and stored centrally.Scheduling is more convenient as production situation can be controlled and failure analyzed on a real-time base.

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徐平，1995年毕业于武汉测绘科技大学（现武汉大学）计算机科学与工程系，现主要从事计算机信息化、通讯、计量等方面的工作，主要参与完成了天铁集团CIMS建设、天津鞍钢天铁冷轧工程（侧重公司计算机信息化、通讯和计量）建设等项目。

（收稿 2012－03－27 编辑 潘娜）