中石化天津原油储备库高清视频监控系统应用案例浅析

　　项目概况

　　天津原油储备基地是中石化建设的重要原油商业储备基地之一，位于天津大港区，对于任何一座现代高品质的厂区来说，一套完善、合理、先进的智能化安防系统已经成为必不可少的系统配置，它就像建筑的中枢神经一样以一种高效、集中、节能、环保的方式管理和控制着这座建筑。那么智能化安防系统的实施，就是为建筑使用者和管理者提供安全服务和生产管理。

　　天津原油储备基地安防管理也应该根据不同的管理功能分为厂区的运营管理，安保管理、信息管理等部门。智能化安防系统的配置同样根据各管理部门的不同需求组成一个有效的管理工具，通过现代化的管理手段对大楼的运行提供高效率的管理。

　　从以上需求来看，天津原油储备基地安防系统应该包括视频监控子系统、防盗报警子系统和巡更系统、出入口控制系统(门禁系统)、声音复核系统、通信系统(含有线通信、无线通信)、辅助照明系统、计算机网络系统、集中管理中心控制系统等。整个项目是融合多系统为一体的综合性管理平台。

　　为了满足天津原油储备基地的生产管理、防火监视、安全保卫的需要，根据用户上述需求，天津原油储备基地建设了一套全高清电视监视系统;主要用于监控天津原油储备基地内油罐区、输油泵房、计量间、围墙及主要路口，及时发现险情给予报警及火灾确认等，同时与周界报警系统进行视频联动。

　　高清工业电视系统结构

　　天津原油储备基地高清电视监视系统采用基于IP网络的数字视频监控技术。图像数字化、传输、存储、管理系统构建在油库的专用的工业电视的局域网系统之上，网络采用开放的IP架构。

　　主要设备：视频管理及流媒体服务器、视频存储服务器、电视监控终端、摄像机、云台、防护罩、光纤收发器、显示器等。

　　在油库的库区罐区的摄像机塔上、周界围墙上、泵棚的重要区域及配电间内安装高清网络摄像机，高清视频通过工业光以太网交换机汇聚到全厂控制中心的千兆核心交换机上;

　　在综合办公楼电信机房内，集中配置视频管理及流媒体服务器、视频存储服务器，用于电视监视系统的监控管理。储备库各处前端摄像机通过单模光缆或专用电缆将数字信号传输到综合办公楼内的网络交换机，同时在综合办公楼(控制室)、消防站值班室、保卫值班室等地点，设置电视监控终端;每个控制室分别配有彩色显视器及操作鼠标及键盘，可对现场前端设备进行控制，并观看现场图像;视频管理及流媒体服务器、视频存储服务器和监控终端接入综合办公楼室的网络交换机，结构图如图1。

　　前端摄像机的选型

　　在罐区的摄像机塔上及原油码头设置1080P高清网络球型摄像机，用于监视原油罐及码头的情况。HDTV 1080p在1920×1080像素分辨率、25/30fps的全帧速、HDTV色彩保真度和16∶9格式方面均符合SMPTE274M标准。选用HDTV 1080P摄像机还可以在HDTV 720p格式下提供50/60fps的帧速，特别适合于需要捕捉快速移动和更流畅视频的应用程序;此类摄像机具备20倍光学变焦功能与HDTV 1080p分辨率，能够提供清晰、强大的放大视图(图2、3)。

　　在泵棚等防爆区域选择VICON防爆高清旋转摄像机，在码头防爆区域安装防爆区安装VICON全天候防爆高清旋转摄像机，内置彩色低照度日夜两用1080i高清网络摄像机，配10倍光学变焦镜头，所有摄像机安装在防爆防护罩中，(防护等级为IP67，防爆等级ExdIICT6)。

　　防爆摄像机的网络信号通过综合电缆就近接入附近室外不锈钢防爆电源箱,电源箱内置电源供电器及以太网光延长器,转换为光信号通过铠装光缆传送到中控室(图4)。

　　工业电视专用网络的建设

　　天津原油储备基地采用自建工业电视光纤网络来实现1000M带宽网络。前端高清网络摄像机通过电缆或光缆汇聚到机柜间的汇聚千兆交换机，各汇聚交换机通过光缆汇聚到中控室的一台核心交换机，在前端安装上述70路1080P百万像素全实时高清摄像机(按每路浏览及录像各占用6Mbps计算)，占用总带宽资源60%～80%，所以建设的千兆网是完全可以有效支持的。一条千兆光纤稳定运行带宽也就大概400M，过高如500M，600M就会容易导致网络故障，上述70路1080P到后端核心交换机实际带宽可达到650M-800M，此处说的千兆网能承载实际是通过2-10条千兆到一台核心交换机而承载(图5)。

　　工业电视系统视频管理平台选择

　　我们在天津原油储备基地高清工业电视系统选择美国一家视频管理平台，视频管理系统由以下软件单元组成(图6)。

　　中央服务器软件，提供管理，监控和系统控制功能;

　　录像管理和网络视频录像服务，提供了音频、视频及数据的录像和回放;

　　流媒体服务器，提供了视频流媒体复制转发;

　　操作员客户端软件，提供了系统监控和操作的用户接口;

　　虚拟矩阵视频解码上电视墙;

　　外接协议扩展模块,可以无缝集成周界消防报警系统。

　　在控制中心工业电视机柜内,分别设置一套视频管理及流媒体服务器, 管理服务器通过TCP/IP信号对前端所有的网络摄像机以及后端的流媒体转发服务器、NVR存储服务器以及电视墙解码器进行集中管理。

　　所有的系统参数由具有管理员权限的用户通过监控终端上安装的监控客户端对管理服务器上的系统管理平台进行远程配置，不需要管理员到服务器所在地进行维护，大大简化了维护工作。

　　大量监控终端同时请求视频流和发出控制命令时，通过分布式流媒体服务器将多个客户端的连接请求合并成一路视频流请求发送给对应的视频服务器，然后再转发视频数据给所有客户端，节省远程传输带宽，增加同时访问系统的客户端数量。

　　在控制中心工业电视机柜内,分别设置一套视频存储服务器，本系统中一共70路网络摄像机，我们推荐使用IPSAN的方式来完成视频录像功能，IPSAN通过网络与视频管理服务器的专用录像网口相连，视频管理服务器将收到的码流通过网络直存于IPSAN中，当触发报警或事件后，视频管理服务器将对报警视频进行特殊存储。

　　视频带宽受不同环境影响码流波动较大，暂按平均以下码流计算：1.5Mbps，本系统中视频图像的存储时间为30天，同时要求图像质量清晰可见。

　　由于系统自身的录像回滚机制(可用存储空间不足时自动将最旧的录像删除)及存储系统不建议将可用存储空间100%写满，我们建议预留8%的存储空间及10%带宽余量。(以下计算为假定条件，实际项目带入公式计算即可。)

　　按照带宽1.5Mbps来计算，30天存储实际可用空间需求为：

　　70路存30天录像所需容量;

　　单路IP摄像机每小时所需要的存储容量 , 单位MByte;

　　根据7×24小时、30天的录像时间要求，计算单路IP摄像机所需要的存储容量 ，单位MByte;

　　计算所有IPC摄像机定时录像时所需总容量。

　　考虑10%+8%安全余量，实际可用存储量需求为：

　　32TB×118%=38TB

　　由于磁盘厂商空间计算方式不同，单块2TB SATA盘的实际可用容量为：1.8626TB。

　　可计算得可用2TB SATA磁盘数量需求为：

　　38TB÷1.8626TB=21块

　　在控制中心工业电视机柜内,分别设置一套数字矩阵模块，系统支持通过集控终端电脑的数字矩阵模块去管理解码器的解码输出视频通道，实现如下功能。

　　启动/停止解码输出通道视频轮巡，启动/停止所有解码输出通道视频轮巡;

　　解码输出通道视频轮巡顺序可调;

　　视频轮巡时间间隔可调;

　　可设置调整解码输出通道对应电视墙顺序;

　　视频来源与解码输出自由组合;

　　采用树状目录分组显示视频来源;

　　报警联动电视墙输出报警源视频;

　　自由设置一至多个监视器用于报警联动视频;

　　报警视频驻留监视器时间可调，并能够从报警视频中自动恢复到日常视频原状;

　　云台镜头PTZ控制，智能球机PTZ和预置位功能;

　　操作界面锁定/解锁功能。

　　系统管理功能

　　在控制中心或分控中心,分别设置十套视频客户端，用于对前端摄像机的图像1080P视频浏览、控制及回放历史视频资料。

　　同时通过建设好的天津原油储备基地与徐州基地的IP网络，通过视频客户端，徐州基地用户可以访问的天津原油储备基地电视监视系统的摄像机的实时视频及历史视频资料。

　　提供1/4/8/9/12/16多分屏画面显示，其中8/12画面为不平均分割画面;1/4/9/16画面全屏显示;可以显示任意组合画面;自定义镜头分组或者选择预定义镜头组，根据分组镜头数自适应画面分割;支持组内镜头轮巡和全部镜头组轮巡;支持多种云镜控制协议：包括可视通、Pelco-P、Pelco-D等;支持摄像机自动巡视功能;可以设置、调用预置位;地图辅助控制，在辅助地图上直接控制云台镜头转动和调用预置位;控制权限优先级机制，高权限用户和低权限用户有协商使用权限机制;支持语音对讲。

　　与其它系统集成

　　作为天津原油储备基地的安防系统的一部分，高清视频监控系统软件平台提供丰富的接口，方便与其他安防子系统集成。

　　周界入侵报警及消防报警接口模块

　　周界入侵报警及消防的报警信息，通过周界报警及消防报警的网络模块，通过网络发给视频监控软件平台的周界入侵及消防报警接口模块，报警信息与高清视频建立逻辑关系，从而当报警触发时，自动弹出高清视频且进行报警录像，用于用户视频复核报警信息。

　　3G摄像机接口模块

　　根据天津原油储备基地的特点，方便用户临时施工及设备检修，方便临时增加摄像机，而无需敷设电缆，通过增加3G摄像机实现上述目标，3G摄像机通过天津联通的的3G网络，同时在天津原油储备基地控制中心设置一台3G视频服务器，同时高清视频平台的3G摄像机接口模块，用户在客户端软件就能浏览到3G摄像机图像。

　　结语

　　随着用户对现场细节高清显示的需要,并且千兆网络光通讯的日益普及,网络带宽将不是百万像素摄像机应用的瓶颈,百万像素摄像机从130万到500万,甚至1000万像素来满足不同用户的要求;同时由于视频管理平台的可扩展性，可以集成不同系统，如视频智能分析、消防门禁、应急指挥、3G及无线摄像机摄像机接入及数字油库GIS等系统，方便用户进行视频复核;可以相信,天津原油储备基地高清工业电视势必为用户在厂区安全、生产管理发挥越来越重要的作用。