闭路电视系统在火电厂的应用设计

胡冠　申舒兰　张博

摘要：本文对火电厂闭路电视系统系统的设计进行了介绍，包括系统组成、设备布置、安装数量等。

关键词：闭路电视；数字型视频监视

中图分类号：TPI 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）033-000-01

为应对火力发电厂的集中发展，现代科技越发应用于全厂的各个领域与环节，闭路电视监控系统，以其计算机技术、通信技术和视像技术的完整结合，运用于发电厂的主要场所及辅助车间等，其作用大大提高了运行人员的巡回检查效果。

目前，国家对于大型生产企业的安全施工及生产高度重视，发电厂的安全生产是关系国民经济与社会生活的重要环节。闭路电视监控系统的使用，能使管理者更快速直观的了解现场设备的运行状态，异常动态和人员分布情况，及早的发现问题和处理消缺，防患于未然。同时，运行过程实现了少人或无人值守，提高了全厂生产自动化管理水平。

一、系统概况及控制方式

全厂闭路电视系统，是以工业计算机为核心，软硬件相结合的完整监视体系。全厂闭路电视系统由终端摄像头、视频服务器、二级交换机、操作键盘及相应网络连接设备组成。完成视频切换处理、云台和镜头方向控制、报警信号采集等功能。

监控系统采用数字视频压缩与传输技术，在集控室的总监视点能集中监视各个子系统监视点所监视的区域，并能实现实时录像。画面实时显示、没有界限，操作界面为全中文显示。总监视点可按预先编制的流程成组的巡视各监视区域，也可设置定点监视重要区域。每块屏幕信息可在输出图象上疊加如时间、日期、监视点编号、显示场景所处位置等。

全厂闭路电视系统的网络结构是以各运行监视区的子监视系统为基础，联网而成的一套全厂范围的数字式网络系统。各监视点的视频信号经过视频信号处理和分配，通过图像宽带网传送至各监视器终端。

以某电厂为例，根据火电工程设计导则，本工程全厂监视点初步定为190点，为确保闭路电视监视显示的多用性，美观协调，在电厂集控室内布置1台70英寸平板显示器作为机组主厂房以及辅助车间内重要场所和区域的闭路电视系统监视器。

二、控制方案的比较

1.闭路电视系统的发展历程

主要经历了以下几个阶段：

（1）模拟型阶段：视频、音频信号的采集传输为模拟形式。

（2）模数混合型阶段：在模拟型系统的基础上，加入了一些的数字视频技术。

（3）数字型阶段：主控设备采用数字视频主机，进入真正的数字化时代。

2.数字与模拟方案的特点

（1）数字型视频监视系统特点

数字化视频方案，即“数字视频录像机+数字视频服务器+网络交换机+用户端”结构，采用数字视频采集压缩与传输技术。网络系统由1000M/100M以太局域网、网络交换机、视频服务器及多个用户监视终端组成。区域联网间远距离通讯采用光纤传输。

（2）模拟型视频监视系统特点

模拟方案采用“模拟摄像机+视频矩阵+监视器”结构，系统由星型结构的主矩阵控制主机、操作键盘和硬盘录像系统等组成。

此方案如要求显示多画面，其连接网络需采用大量的视频矩阵和视频电缆，网络结构较为复杂。与厂级管理系统的连接还需设置服务器。

三、本期工程拟采用的控制方案

1.本工程监视区域及监视点数量

全厂闭路电视监视系统摄像头设置区域的一般原则为：重要的转动设备（如给水泵、三大风机等）、防腐防爆危险区域（氢站、氨制备区、酸碱制药等）、无人值守区域。

对不同的监视区域，根据监视目标的情况，前端摄像头分别采用定焦镜头和变焦镜头，设计原则为：对于监视范围内的固定被监视设备的区域，采用定焦镜头；对于监视范围内需要调整被监视设备的区域，采用变焦镜头。

全厂监视点的设置数量根据机组容量及业主的实际需求来确定。本工程根据2×350MW机组点数要求以及火电工程设计导则，监视点拟定为190点，机组的电视监视点大致划分如下：单元机组锅炉区域16点，汽机区域15点，电气区域8点等；公用部分、输煤区域和安防部分共104点。

2.系统划分及显示终端的设置

根据区域划分以及运行监视需要，本期电视监视系统一般可划分为几个子系统，监视及显示终端设置可参考如下：机组子系统（2台机组）；水网子系统；灰网子系统；输煤子系统，以上系统均单独设置1台LCD显示终端。

3.系统组成

数字型全厂闭路监视系统在硬件结构上主要分为三个部分：

（1）前端摄像探头

根据现场监视需求，摄像探头分为两种：

◆固定式摄像探头：是采用“CCD摄像机+定焦镜头+防护罩+固定云台”的配置方式，主要用来监视固定设备区域。在设备运行时，无法对镜头及云台进行实时控制和调整。

◆电动式摄像探头：是采用“一体化摄像机+防护罩+电动云台+解码器”的配置方式，其中一体化摄像机内带有光学变焦镜头，用于监视区域范围大，需巡视的场合，在设备运行时，可以实时调整和控制镜头变焦、云台的转动等。

（2）后端控制设备

后端控制的主要设备为数字视频主机。主要用于视频信号的采集、模数转换、数字存储、网络传输等功能，数字视频主机的显示终端可对图像信号进行实时预览。

后端控制设备在使用时，一般要配置用户端主机。其作用是可对不同数字视频主机的多路图像信号进行组合和分割，并显示在本机显示终端上。

（3）信号传输设备

在视频监视系统中，信号传输主要为图像信号、控制信号及电源信号的传输。发电厂的电气环境较为复杂和集中，因此，解决控制信号的干扰问题，以及图像信号的衰减问题，将决定整个系统的性能表现。

通常采用以下几种传输方式，说明如下：

光纤传输：将视频信号转换为光信号，再利用光缆传输。

网络传输：将视频信号转换为数字信号，再通过数字网络传输。

载频传输：将视频信号转换为射频信号，再利用射频电缆传输。

平衡传输：将视频信号转换为平衡信号，再通过双绞线传输，即双绞线传输方式。

相比较之下，平衡传输方式使用的传输介质为双绞线电缆，其抗干扰能力较强、能进行远距离传输、线缆架构简单、性价比高等多项优点，在进行视频图像的传输时，其图像质量可以与光纤相媲美。平衡传输方式具有如下明显优势：

◆传输距离远、传输质量高。

◆布线方便、线缆利用率高。

◆抗干扰能力强。

◆可靠性高、使用方便。

四、系统的应用前景

数字视频网络系统是目前应用最新最广的监控系统，该系统在结构和原理上利用了数字技术和网络技术，拓展了原有的传输距离和网络架构，为大厂房大车间的特大型生产企业提供了良好的信息保障，满足用户的各类需求。同时，厂级各部门领导和生产人员能遥控监视各车间设备的生产情况，为指挥生产、处理突发事故，起到了预防功能，发挥直观的功能，进一步提高了大型企业的生产管理的现代化水平和企业形象。

作者简介：胡 冠（1973-），硕士研究生，工程师，主要从事电站热控设计研究。