基于高清视频监控系统的转炉主控室改造

陈 朋

（湖南华菱湘潭钢铁有限公司宽厚板厂， 湖南 湘潭 411101）

随着视频监控技术的迅速发展以及行业之间壁垒的消除，尤其是视频监控技术和网络技术相的融合，形成一个高像素、高速信息流、智能化、集成化的高清视频监控系统。利用高清视频监控系统增加监控范围、替代人工观察、把控重点设备、隔离危险区域、事故过程记录等，达到提高安防水平、减少室外作业劳动强度、改善作业环境、规范工艺操作等目的。为此，某厂计划对转炉1号、2号转炉实施主控室视频监控等改造。

1 现状简介

某厂1号、2号转炉主控室为并排正对转炉布置，主控室设一块长8 m，宽2 m，厚15 mm的玻璃钢观察窗，主控人员配护目镜看火，配置部分摄像头对重点区域、重点设备进行监控，如:氧枪口、炉前平台、炉下车辆等。存在的部分缺陷:

1）主控室观察窗正对转炉，在兑铁、加废钢、倒渣、补炉等作业时主控人员直接面对转炉炉口，存在高温、爆炸、光污染等安全隐患。

2）现有的监控布局不足，多数区域和设备未能进行监控；高温火焰，人工观察存在人为判断误差，对生产和设备影响较大。

3）监控设备老旧，转炉区域内现有的视频监控设备均为模拟设备，转炉现场运行环境复杂、恶劣、电磁干扰大，模拟监控抗干扰性能差，老旧的CRT显示器视觉效果差；除了主要关键工序点的监控有录像记录，其中绝大部分缺少录像功能，无法实现视频监控回放。

4）兼容性差，前端摄像机品牌众多；监控分散，型号众多，无法做到相互兼容，查看记录费时费力，且不便于设备的统一管理。

2 方案论证

2.1 方案目标

以建立科学的防控机制、运行管理机制、标准化操作机制为核心，采用智能化的技术手段，以提高生产管理的防控能力、快速反应能力、工序优化及协同处理能力，构建“看得着、查得到、控制得住”的监控体系。

以转炉主控室的监控中心为核心，构建转炉区域的生产监控中心联网平台，综合资源、统一部署，尽可能整合利用现有资源，使旧的系统能够平滑过渡到新的视频监控综合平台。对前端模拟设备进行改造，采用高清晰度的网络视频采集设备，重新整合资源，实现监控中心可看、可控、可查。设计合理的存储模式，视频图像部署集中存储，对重点关键视频图像保留本地存储。

2.2 改造方案

根据现场需求，对该厂转炉区域监控系统进行改造，接入位于厂办公楼的服务器。在转炉主控室建设一个监控中心，部署一套视频管理平台统一管理转炉区域各个生产工序的视频监控，并在主控室大屏上进行现场生产实时图像显示。通过管理平台，实现厂管理人员可以在有网络的地方通过IE登录平台或C/S客户端查看各个生产工序的视频监控实时图像，管理人员访问管理平台实现分级授权管理。对关键点视频监控录像进行分布式存储，存储格式为4CIF，存储时间为1个月；监控中心需要对各个工序的视频图像集中存储，存储格式为4CIF，存储时间为7 d。

施工改造费用约60万元，其中设备材料费50万元，安装调试费10万元。

图1 湘钢视频监控系统改造项目系统图

2.3 视频系统

1）视频前端，新建视频监控点选择性价比较高的带防护罩适用于工业现场的摄像机（摄像机分辨率不低于200万像素），视频信号经视频电缆或光端机进入邻近的网络接入点，通过视频编码器转化成数字信号进入视频专用网络，由监控中心管理平台统一管理，需要就地监控的视频点由视频分配器分配一路信号显示在就地显示屏上。

已建原有模拟视频监控点通过视频分配器和视频编码器，保留一路原有就地监控信号（即使网络故障不影响就地视频监控显示，不影响正常生产监控需要），另一路信号进入视频专用网络，由监控中心管理平台统一管理。

2）视频网络，转炉区域各个工序的监控点与总监控中心之间采用专网连接，根据最低上行带宽和现场实际情况，依据工业电视监控中心设计的稳定性和可靠性要求，改造成本最低的原则，转炉区工业电视监控系统视频控制网络的主干网络采用目前应用最广泛的星型拓扑结构的千兆级网络。

3）监控中心，转炉主控室设立转炉区监控中心，部署视频监控管理平台，平台应能够对全部监控设备进行统一的管理、配置和授权。担负整个视频监控系统的操作、控制。

监控中心主要部署软硬件设备为视频监控拼接屏、视频解码器、视频监控平台管理服务器、流媒体服务器和视频存储磁盘阵列。

监控中心部署核心数据库与其他业务服务器，实现整个视频监控系统和其他业务系统的统一接入、管理、显示以及视频流转发等功能。主要功能是对所有视频监控设备管理、日常监控、应急处置。

监控中心有权限查看所有区域内的实时视频图像、录像回放、网络共享等。

监控中心有权限选择调看路数、调看通道，也可以远程点播、回放控制、网络共享。

监控中心的基本功能是接入、协调、监督和资料备份，包括了视频联网、中心控制及数字视频图像共享平台。

监控系统的联网构架，采用全数字构架技术，保证了系统的可靠性和稳定性。数字图像的存储、传输、调用及业务应用的平滑扩展，便于各科室车间实现远程网络浏览、录像查询及相关操作。

3 改造实施

该厂转炉区域高清视频监控系统改造工期约2个月，再利用14 h的全停检修将2座转炉主控室进行合并、玻璃钢观察窗封砌、电视墙安装调试、视频系统联动调试等，现已完全投入使用。改造实施过程:

1）动力电源。从转炉PCC配电室放视频专用电源电缆至主控室视频监控系统控制柜，各监控点电源由该控制柜配出，电缆布置整齐，标识规范统一，便于故障排查。

2）现场视频点安装。根据现有的监控点进行部分监控设备升级替换，通过网络或光纤传送到视频监控柜交换机；部分模拟监控进行改造，将原有的模拟量监控设备全部接入视频专用网络。

3）电视墙安装。利用槽钢和角钢焊接电视墙框架，由12块屏幕拼接成一块超大屏幕，采用数字矩阵技术，配合硬盘录像机，通过VGA/HDMI视频线将电视墙和录像机连接起来，将前端数字视频信号进行解码上墙。

4）主控室合并改造。将两座转炉的主控室相关设备、操作等合并至原1号转炉主控室，对主控室进行简单改造。主控台并排布置，各配置一组机柜，将电脑主机按顺序放置在机柜内，标识清晰，电源、线缆等布置整齐；原玻璃观察窗拆除，砌砖刷灰，形成有机整体。

5）工序优化。视频监控系统投运后，部分工序得到优化、精简，岗位进行了合并、调整，对优化后的工序、岗位相关人员进行培训，相关的制度进行修改。

4 效益分析（见下页表1）

4.1 工艺效果

1）视频监控系统改造后，提高了劳动生产率，岗位工人外出作业的时间和次数大幅减少，且2座转炉共享大屏，既方便又节约了改造费用。

2）2座转炉主控室合并，优化精减部分岗位，方便人员集中管理和调配，提高了工艺管理的现场执行力。

3）对部分重点区域、危险区域可通过视频监控系统进行实时监控，不必来回奔波于现场，大大减轻了工艺人员的劳动强度，减少了现场作业风险；在兑铁、加废钢、倒渣、补炉等作业时主控人员不会直接面对转炉炉口，避免了主控人员直接面对高温、爆炸、光污染等安全风险。

4）事故过程记录，可通过调阅视频监控画面，检查工艺制度的执行情况，工艺违规操作的纠正，事故原因分析及整改措施的落实。

4.2 设备效果

1）视频监控系统改造后，对重点设备、危险区域进行实时监控、重点关注，提高了工艺、设备人员的响应速度，将工艺事故、设备事故和安全事故控制在萌芽状态。

2）同时对设备点检维护人员的点检维护行为进行监督，促进了工艺人员参与设备点检、维护，发现设备隐患的积极性，有效的提高了设备的综合运行效率。

3）改造之后的视频监控系统，集成度高，利用先进的网络技术在厂区局域网内随时随地可查、可看，为设备管理提供便利。

4.3 综合效益

1）通过主控室合并，监控系统改造，该厂转炉区域每班精减2人，共计优化人员8人，每年人力成本可减少80万元以上。

2）转炉区域点检、维护的执行效果大幅提升，工艺操作规范化，隐患得以发现并及时处理，生产、设备事故得以遏制。

表1 视频监控系统改造的效果分析

3）作业环境和作业条件得到显著改善，现场安防水平得到提高，危险区域的全面掌控，现场作业的安全系数大幅提高。

4）通过视频监控系统，打破了生产管理的层级制，实行垂直监控，提高了管理的效益。

5 结语

通过此次改造，在满足生产监控的基础上，确保了生产和设备运行的稳定性，对生产岗位进行精简，人员集中管理，降低各生产岗位的劳动强度，提高安全生产条件，具有显著的综合效益，可为相关单位起到一定的示范借鉴作用。