楊 坤

(天津市市政工程設計研究院，天津 300051)

0 引言

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在污水處理廠的運行和管理過程中已經起到了越來越重要的作用:工作人員在中央控制室內通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以監(jiān)視重要的生產設備、變電站、廠區(qū)及周邊環(huán)境，甚至可以監(jiān)視工藝設備生產運行狀況，及時發(fā)現設備在自動控制及遠程控制狀態(tài)下的運轉故障，提高生產的安全性。因此，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以作為污水廠安防系統(tǒng)、自控系統(tǒng)的有效補充，對污水廠的運行、管理、維護有著重要的意義。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要分為模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)和數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1．1 模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)以模擬設備為主，主要由模擬攝像機、同軸電纜、模擬視頻矩陣、監(jiān)視器以及磁帶式錄像機構成;同軸電纜作為圖像信息的傳輸介質，通過模擬信號傳輸，一般傳輸距離有限制，容易產生信號衰減并且受到干擾，主要應用于小范圍內的監(jiān)控;而布線工程量大，用磁帶為存儲介質的存儲方式帶來的不便性，也極大的制約了模擬視頻監(jiān)控技術在大型工程項目中的發(fā)展。

1．2 數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

隨著數字技術、網絡技術的發(fā)展，基于PC機的數字監(jiān)控系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。在這類監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻采集和視頻傳輸仍以模擬方式為主，以數字控制的視頻矩陣替代原來的模擬視頻矩陣，以數字硬盤錄像機DVR替代原來的長延時模擬錄像機，將原來的磁帶存儲模式轉變成數字存儲錄像，實現了將模擬視頻轉為數字錄像。隨后通過通信網絡，將這些信息傳到一個或多個監(jiān)控中心［1］。

數字監(jiān)控系統(tǒng)視頻、音頻信號的采集、存儲主要為數字形式，質量較高，系統(tǒng)功能較為強大、完善;數字化設備并具有失真小、精度高、傳輸特性好、抗干擾性能強等特點和易于大規(guī)模生產的優(yōu)勢。工程中采用光纜作為通訊介質，代替同軸電纜進行視頻信號傳輸，不僅傳輸距離長，傳輸容量大，傳輸質量高，保密性好，而且在光纜兩端安裝視頻光端機設備，一根光纜線上可以完成視頻信號、控制信號的傳輸，減少了布線的工程成本。因此，應用于在污水處理廠中，數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)相較于模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢，再加上與網絡技術的結合，網絡化的數字監(jiān)控系統(tǒng)更是未來工程項目應用的發(fā)展趨勢。

2 污水處理廠數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計實例

天津某污水處理廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求高，可靠性強，監(jiān)控區(qū)域大，而且分散，控制距離較遠。本次設計采用數字監(jiān)控系統(tǒng)，從圖1可見，系統(tǒng)組成分為前端監(jiān)控設備、監(jiān)控中心和傳輸設備三個主要部分。

2．1 前端監(jiān)控設備

前端監(jiān)控設備主要是安裝在現場的，它包括攝像機、鏡頭、防護罩、支架、電動云臺及配套接線箱。配套接線箱內裝有避雷器、電源、光端機等設備。前端監(jiān)控設備的任務是對被攝體進行攝像，并把獲得的光信號轉換成電信號。

本工程前端設備的監(jiān)視方案為:

1)全廠共設置室外型攝像機6套。具體監(jiān)視范圍為:廠區(qū)大門、綜合樓門口分別設置一臺攝像機，對進出廠區(qū)、綜合樓的人員或車輛進行監(jiān)控;粗格柵、生物反應池、污泥泵房、紫外消毒渠分別設置一臺攝像機，主要對設備運行狀態(tài)進行監(jiān)控。

2)全廠共設置室內型攝像機5套。具體監(jiān)視范圍為:脫水機房、變配電室、鼓風機房、送水泵房、加藥間內分別設置一臺攝像機，主要對設備運行狀態(tài)進行監(jiān)控。

2．2 監(jiān)控中心

整套視頻監(jiān)控系統(tǒng)于綜合樓中央控室設置監(jiān)控中心。監(jiān)控中心主要功能是:遠程控制前端監(jiān)控設備，同時把現場傳來的電信號轉換成圖像在監(jiān)視設備上顯示，并且可以把圖像用硬盤錄像機保存下來。監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)的“大腦”，主要由監(jiān)視器、視頻矩陣、DVR存儲硬盤錄像機、控制鍵盤等設備組成。

監(jiān)控中心的控制功能是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的核心部分。監(jiān)控中心接收攝像機的信號，將這大量的信號選送到顯示部分，供值守人員參考，并對電源、云臺、鏡頭、切換、錄像及防護罩等多個設備進行控制。主要控制功能有:通過各種遙控電路實現對攝像部分的控制，控制電動變焦鏡頭的變焦、聚焦和光圈;控制電動云臺的左右上下轉動(有自動巡視功能的云臺可自動控制)，實現對相當廣闊范圍的監(jiān)視，而且還可以對該范圍內任意部分進行特寫;控制切換設備，使切換控制與云臺、鏡頭的控制同步，即切換到哪一路圖像，就控制哪一路的設備。因此，值守人員在中控室就可以對生產區(qū)域的主要監(jiān)控點進行全面靈活的實時監(jiān)視、準確記錄。

2．3 傳輸設備

本工程采用光纜作為傳輸介質，同時傳輸視頻信號和控制信號。在光纜兩端設置光端機，現場光端機設置在配套接線箱中，中控室光端機設置于專用機柜中。

2．4 防雷設備

監(jiān)控的視頻線、控制信號線與電源線均設置加裝防雷保護器，對前端設備及后端系統(tǒng)設備進行保護。防雷器在不影響系統(tǒng)正常運行的前提下，能夠承受預期通過它們的雷電流和過電壓，完善的保護系統(tǒng)電子設備。

圖1 天津某污水處理廠數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

3 結語

數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)性能的優(yōu)越性表明，其非常適合在污水處理廠中應用。但是，設計人員也應根據工程的實際情況設計相應的系統(tǒng)方案，才能發(fā)揮數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢。隨著網絡技術的不斷進步，網絡化的數字視頻監(jiān)控將會更多的應用于水處理行業(yè)，加入通訊網絡的視頻系統(tǒng)，也將會是設計人員學習和探索的方向。

［1］陶俊杰．淺析數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)［J］．微型電腦應用，2007，23(7):92．

［2］吳海龍，孫運強．網絡攝像機監(jiān)控系統(tǒng)的應用研究［D］．太原:中北大學，2010．

［3］樊啟宏．視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及其實際應用［J］．水利水電快報，2008，29(5):16-17．