劉新超

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心706臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心706 臺(tái)是高山電視發(fā)射臺(tái)，位于海拔2050 米的料木峰上，臺(tái)站外部有大量的樹木環(huán)繞，有著巨大的森林火災(zāi)隱患，對(duì)發(fā)射臺(tái)的安全播出造成重大威脅，所以在臺(tái)站的外部區(qū)域需要布置全面覆蓋安防防火監(jiān)控，以保障臺(tái)區(qū)的安全播出任務(wù)。

1 監(jiān)控位置、設(shè)備的選擇與傳輸網(wǎng)絡(luò)電源的提供

1.1 監(jiān)控位置的選擇

706 臺(tái)建設(shè)在料木峰西側(cè)斜面，整個(gè)臺(tái)站大致可分為四層，第一層是綠化帶、衛(wèi)星接收天線、箱式高變電柜，第二層為宿舍樓、技術(shù)樓，第三層是模擬機(jī)房、微波機(jī)房，第四層為發(fā)射塔。臺(tái)站的發(fā)射工作簡(jiǎn)單的分解為衛(wèi)星接收天線、微波信號(hào)、光纖信號(hào)，三路中的一路為發(fā)射機(jī)提供信源信號(hào)，發(fā)射機(jī)將信號(hào)編碼、調(diào)制、變頻、放大、合成通過饋管傳遞到發(fā)射塔，發(fā)射塔將信號(hào)發(fā)射出去。為保障臺(tái)站安全播出，臺(tái)站外部區(qū)域的衛(wèi)星接收天線、為臺(tái)站提供電力支持的高壓變電柜和發(fā)射信號(hào)的發(fā)射塔需要重點(diǎn)監(jiān)控，大門處需要進(jìn)行監(jiān)控，在臺(tái)站的大門南方有兩條路，一條路通往技術(shù)樓與宿舍樓，另一條路通往模擬機(jī)房、微波機(jī)房。兩條路的兩側(cè)都是樹木，這要求監(jiān)控設(shè)備既可以監(jiān)控路上的視頻信號(hào)，還需要具備消防監(jiān)控的能力。

1.2 監(jiān)控?cái)z像機(jī)的選擇與安裝位置的選擇

監(jiān)控安裝位置的選擇，先要全方面無死角覆蓋監(jiān)控區(qū)域，同時(shí)具備安裝方便、電力供給、網(wǎng)絡(luò)傳輸、布線合理等條件，在發(fā)射塔處的監(jiān)控采用3臺(tái)無線攝像機(jī)，360°無死角覆蓋發(fā)射塔周圍，防止發(fā)射塔被人為損壞，通向模擬機(jī)房、微波機(jī)房的路上，在技術(shù)樓的三樓廊橋位置安裝2 臺(tái)無線安消智能攝像機(jī)，無線安消智能攝像機(jī)水平視場(chǎng)角82°，兩臺(tái)無線安消智能攝像機(jī)可以覆蓋164°，監(jiān)控范圍充分覆蓋道路兩側(cè)樹木，在宿舍樓門前小路將修建一座石門，在新修建的石門上方安裝3 臺(tái)無線攝像機(jī)，對(duì)著北側(cè)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)分別實(shí)現(xiàn)對(duì)宿舍樓、技術(shù)樓樓前的監(jiān)控。向南側(cè)的攝像機(jī)監(jiān)控景區(qū)空地，石門上最后一個(gè)攝像機(jī)監(jiān)控東側(cè)向下拍攝，防止山下非工作人員未登記由小路進(jìn)入臺(tái)站。衛(wèi)星接收天線和箱式高壓變電柜在同一位置，同時(shí)變電柜、衛(wèi)星接收天線的北側(cè)也有大量樹木，所以在衛(wèi)星接收天線的南側(cè)也要布置無線安消智能攝像機(jī)，在保衛(wèi)處的房檐下安裝2 臺(tái)無線攝像機(jī)，一個(gè)攝像機(jī)監(jiān)控門口監(jiān)控人員與車輛的進(jìn)出，另一攝像機(jī)監(jiān)控保衛(wèi)處西側(cè)鍋爐房物品，監(jiān)控?cái)z像機(jī)布控點(diǎn)已經(jīng)確定。

1.3 無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供

無線安防監(jiān)控、無線安消智能監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸需要無線網(wǎng)絡(luò)、電力的支持，706 臺(tái)的地勢(shì)復(fù)雜，監(jiān)控布點(diǎn)又十分分散，普通的有線連接難度較大，還會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)線的浪費(fèi)，無線監(jiān)控?cái)z像機(jī)布控由AP 連接，在臺(tái)站外布置無線監(jiān)控系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)是沒有大的建筑物阻擋，不用過多考慮無線信號(hào)的穿墻問題，且臺(tái)站外無線監(jiān)控系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控比較分散，不會(huì)互相形成干擾，但要考慮外來信號(hào)的干擾問題。臺(tái)站外無線監(jiān)控系統(tǒng)的組建要根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與監(jiān)控中心的距離來確定傳輸方式，距離沒有超過400m，可直接通過監(jiān)控中心的無線AP 接收監(jiān)控信號(hào)；如果無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與監(jiān)控中心之間的距離在1km 以內(nèi)，可在靠近無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的地方增加無線AP，再通過無線AP的橋接功能實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心無線AP 的連接，從而將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，石門處的無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)所需無線網(wǎng)絡(luò)，由宿舍樓二樓陽臺(tái)上放置的兩臺(tái)AP 提供，技術(shù)樓內(nèi)的交換機(jī)引出一條網(wǎng)線在技術(shù)樓前布置AP，為前方的無線安消智能攝像機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)，原宿舍樓的發(fā)射機(jī)房?jī)?nèi)存在一個(gè)小型交換機(jī)，由此引出網(wǎng)線在穿線井處布置AP，為廊橋處的兩臺(tái)安消智能攝像機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)，保衛(wèi)處與發(fā)射塔的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要借助光電轉(zhuǎn)換器，從技術(shù)樓值班機(jī)房到發(fā)射塔、保衛(wèi)處鋪設(shè)光纖，使用光電轉(zhuǎn)換器將信號(hào)傳輸?shù)絻傻?，再布置AP 實(shí)現(xiàn)兩地的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這樣就能為保衛(wèi)處和發(fā)射塔兩處的5臺(tái)無線監(jiān)控?cái)z像機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)，如圖1 所示。

圖1 宿舍樓、技術(shù)樓前方無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋示意圖

表1 無線監(jiān)控設(shè)備統(tǒng)計(jì)圖表

1.4 無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)電力提供

無線監(jiān)控?cái)z像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)傳輸問題由AP 解決，但是攝像機(jī)的供電是一個(gè)難題，監(jiān)控點(diǎn)位分散在臺(tái)站四周，且距離、電源位置各有不同，常規(guī)的無線視頻監(jiān)控供電無法順利實(shí)現(xiàn)，706 臺(tái)是高山臺(tái)站，有著豐富的太陽能資源和風(fēng)能資源，結(jié)合臺(tái)站的實(shí)際情況，無線監(jiān)控系統(tǒng)的布置采用風(fēng)光互補(bǔ)供電設(shè)備，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)、太陽能電池板、充放電控制器、免維護(hù)鉛酸蓄電池、燈桿、光源等組成。太陽能電池板安裝在燈柱支架上，利用光伏效應(yīng)發(fā)電，為電池充電；當(dāng)風(fēng)力達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)開始給電池充電，控制器控制電池的充放電，電池是儲(chǔ)量元件，為無線數(shù)據(jù)傳輸攝像機(jī)提供穩(wěn)定的輸出功率，如圖2 所示。

圖2 風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)構(gòu)成圖

風(fēng)機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后通過電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，輸出三相交流電，經(jīng)過三相整流橋整流為直流電，但是輸出功率受風(fēng)速影響。太陽能電池板利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，光伏列陣輸出直流電，但是輸出功率同樣受光照強(qiáng)度和接負(fù)載影響，經(jīng)控制器處理后，二者產(chǎn)生的電能可供給直流負(fù)載，直流負(fù)載可由充電控制器對(duì)蓄電池充電儲(chǔ)存，或由逆變器供給交流負(fù)載。

2 無線安消智能監(jiān)控設(shè)備原理與智能臺(tái)站監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的方法

2.1 安消智能監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的原理

安消監(jiān)控采用的攝像機(jī)，具有紅外感溫技術(shù)，能夠在早期感知溫度變化，紅外感溫、監(jiān)測(cè)技術(shù)是借助紅外光反射的一種非接觸式傳感器，主要由調(diào)制光的發(fā)射、接收、放大、比較四個(gè)環(huán)節(jié)組成。

發(fā)射器：用于發(fā)射調(diào)制的紅外光，探測(cè)外圍環(huán)境，外圍環(huán)境存在各種光源發(fā)出的復(fù)合光會(huì)對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生干擾，但信號(hào)源紅外光經(jīng)過發(fā)射器的調(diào)制、接收器進(jìn)行解調(diào)就能有效避免外界復(fù)合光的干擾。

接收器：只對(duì)特定范圍頻率的交流信號(hào)做出解調(diào)反應(yīng)的元器件，當(dāng)滿足一定設(shè)置條件下（陽光頻率3×1011Hz 以上，市電燈光電源為50Hz，發(fā)射器調(diào)制頻率為200Hz）接收器的效果最好，更容易避開外界光線干擾。

放大器：由高增益、高輸入阻抗的集成運(yùn)放元件組成，可以過濾信號(hào)的直流部分，只放大調(diào)制光電流。

比較器：將輸入電壓與參考電壓進(jìn)行對(duì)比，兩者差值決定輸出電平。

安消監(jiān)控采用的攝像機(jī)還采用了視頻識(shí)別技術(shù)，兩者相互配合，及早感知溫度變化，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控下的消防安全。

2.2 智能臺(tái)站監(jiān)控實(shí)現(xiàn)

臺(tái)區(qū)無線監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)站全方位無死角的監(jiān)控覆蓋，無線監(jiān)控?cái)z像機(jī)采集的監(jiān)控信息可以通過AP 的橋接功能，實(shí)現(xiàn)AP 與監(jiān)控總中心的數(shù)據(jù)連接，將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心，再連接到監(jiān)控大屏幕上，在監(jiān)控屏幕上直接觀看監(jiān)控視頻。

無線監(jiān)控?cái)z像機(jī)與安消智能監(jiān)控?cái)z像機(jī)同樣支持手機(jī)App遠(yuǎn)程監(jiān)控。一旦監(jiān)測(cè)到異常狀況，就會(huì)第一時(shí)間推送消息，方便查看視頻。既可以實(shí)時(shí)警報(bào)，同時(shí)可以識(shí)別多個(gè)火點(diǎn)方位。這樣職工可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)可能造成森林火災(zāi)的隱患，將森林火災(zāi)消滅在源頭，如圖3所示。

圖3 攝像機(jī)數(shù)據(jù)傳輸拓?fù)鋱D

3 安防安消監(jiān)控系統(tǒng)的防雷措施

改變?cè)O(shè)備的安裝已完成，后續(xù)的維護(hù)和安全保障也要進(jìn)行，由于706 臺(tái)處在高海拔地帶，無線監(jiān)控設(shè)備和其他為無線監(jiān)控提供支持的設(shè)備遭受雷害的幾率較大，因此安防安消監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)問題很重要。

所有前端設(shè)備的布置都是在室外，一旦遭受雷擊，前端和信號(hào)傳輸?shù)腁P 受損，整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將失去作用，就算前端無線監(jiān)控設(shè)備和AP、供電比較分散，維護(hù)費(fèi)用也會(huì)急劇上升，導(dǎo)致不必要的開支。

3.1 接閃器防護(hù)直擊雷

室外設(shè)備最容易遭受的雷害就是直擊雷，接閃器防護(hù)就是通過接閃器將雷電引到自身，經(jīng)過引線將電流泄放到大地，避免雷擊時(shí)電流流過監(jiān)控設(shè)備，從而起到對(duì)監(jiān)控設(shè)備的保護(hù)作用。監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備，如攝像機(jī)，特別是野外屋頂和桿子頂部的攝像機(jī)，應(yīng)放置在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)，已經(jīng)處于保護(hù)范圍內(nèi)的不用加裝接閃器，但在監(jiān)控?cái)z像機(jī)的位置可單獨(dú)加裝接閃器，如圖4 所示。

圖4 攝像機(jī)單獨(dú)加裝接閃器

3.2 等電位地面連接

接地的方式分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地和浮地，為了安全考慮，無線攝像機(jī)與外圍設(shè)備應(yīng)當(dāng)接到電源系統(tǒng)的地線上，由于地線上通常存在很大噪聲，要采用電感來防止噪聲對(duì)無線設(shè)備的干擾，為射頻噪聲提供隔離。當(dāng)存在多級(jí)電路接地時(shí)，接地點(diǎn)需要選擇在多級(jí)電路的低電平的輸入端。

3.3 終端設(shè)備的防雷保護(hù)

要防止雷電波侵入對(duì)終端設(shè)備造成損壞，需要逐級(jí)安裝浪涌保護(hù)器，由于數(shù)據(jù)傳輸由AP 實(shí)現(xiàn)，只需在AP 連接交換機(jī)端和交換機(jī)連接的控制終端加裝兩層保護(hù)，第一層主要防止被雷擊，第二層主要防護(hù)局部感應(yīng)雷擊和開關(guān)浪涌，經(jīng)過兩層防雷保護(hù)和室外防雷，可以確保無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。