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第一篇：监控系统方案
一、项目概述
在天然气行业中，集配气站、处理（净化）厂等野外场所是天然气生产的主战场，其生产过程具有高压、易燃、易爆、安全要求高等特点。尤其近年来全面推行气田优化简化管理后，部分天然气生产气井实现了无人驻站值守。为了能够使管理者及时掌握生产现场动态，减少生产管理难度；降低管理成本，提高生产效率，保证生产安全、平稳进行，建立一套全方位的远程实时图像信息监控系统是非常有必要的。
那么如何才能有效掌握这些气井的生产安全状态呢，这就需要借助于一套完整的网络视频监控系统，它是综合计算机IP视频技术、视频和音频数据压缩及解压缩处理技术、互连网应用技术、嵌入式WEB服务器技术相结合的系统。通过本套系统便可以将各个气井的实时图像及数据传回到网络监控中心，在中心便可以了解到各个前段的实时状况，并配备有报警系统，可以做到及时发现并解决问题，保证各个气井稳定运行，安全生产。
本项目是一个气井的智能监控系统，共有100个独立的气井，每个气井需要安装一套报警系统和一套视频监控系统，具体包括2对红外对射，用于周界报警，一台智能中速球，用户现场图像的实时采集，报警系统不但要有本地报警功能，还需要随视频信号通过网络传输到控制中心，在中心便可以及时接收到个点的警情，便于及时采取措施进行处理。
二、设计思路
由于各个气井地处偏远地带，不能架设线缆，只能通过无线方式进行传输，这就需要视频和报警信号转成数字信号进行网络传输；另外有两个防区，一台中速球，为了实现更好的联动效果，需要中速球具有预置位功能，各防区和中速球的预置位进行联动，当发生警情时，可以通过中速球的预置位功能，及时捕捉到有价值的实时图像。
所有的视频图像传输到网络监控中心后，进行24小时实时存储，便于日后资料查询，另外当有报警发生的时候，除了气井本地有警号报警外，在中心还需要有实时的监控画面弹出，可以更直观的看到现场画面；具有语音报警提示，同时在电子地图上准确的显示出报警所在的位置。
三、设计方案
为了尽快建立一套集防、控、管于一体的现代化气井智能监控系统，加强相关部门管理和决策的科学性，提高工作效率，保证各个气井安全运营，为管理人员对临时突发事件提供科学的决策依据，特针对此项目需求，作出一套完整的网络视频监控管理方案。
本套方案是基于凯威的网络视频综合管理平台，利用无线网桥而设计的一套网络视频管理系统，它主要分为视频采集、编码传输、网络视频集中管理和报警联动四个部分。
3.1、视频采集部分：
视频采集部分就是指安装在前端的凯威高清摄像机，他们安装在各个气井的适当位置，用于监控气站的整体情况，在此我们选用凯威150米7寸阵列红外中速球摄像机，可以实现360°连续旋转，便于快速跟踪；内置650线高清低照度一体摄像机，22倍变焦，彩色转黑白；自带150米阵列红外灯，晚上或光线暗的时候，自动开启，同时摄像机自动切换到黑白状态；全金属外壳，防尘、防水，可直接用于室外安装，做到24小时全天候监控。
另外设备还具有128个预置位功能，可以预设多个预置位对应多个防区，可以手动或自动调用预置位，便于各个防区间快速切换。
所有的摄像机输出的均为模拟信号，需接入网络视频编码器转为数字信号，进行网络视频远程传输。
3.2、编码传输部分：
编码传输部分也就是视频信号由模拟转为数字，通过网络传输到网络监控中心的部分，在此项目中，由于各个气井地处偏远，不宜架设线缆，因此，在模拟摄像机旁边放置一台凯威的单路网络视频编码器，其自带四路报警信号输入，两路报警信号输出。可以将摄像机输出的模拟视频信号以及两个防区的报警信号直接转换为数字信号，通过无线网桥将各气井的视频信号和报警信号传输到网络监控中心。
网络视频编码器本身具有字符叠加功能，在摄像机将实时图像接入到网络编码器的时候，编码器便可以针对此路视频的信息进行手动标注，并以字符叠加的方式，将带有字符的画面通过网络传回到网络视频综合管理平台，这样在网络监控中心所显示的图像，可同时显示相应的必要信息，如各气井名称，摄像机编号、通道名称、日期及时间等字符，并可用简体汉字显示。
3.3、网络视频集中管理部分：
网络视频集中管理软件是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。所有的网络视频信号机报警信号通过网络接入到网络监控中心，通过凯威的网络视频集中管理软件纳入到网络管理平台中，本套系统平台主要包括以下几个部分：
1、认证服务器：
认证服务器也就是资源管理数据库服务器，它是整个视频管理平台的核心，主要包括其他各个服务器的登录认证，各前端设备和用户的接入认证等，有专门的一个配置管理中心程序进行配置管理，可以在同一台机器上，也可以在其他机器上进行远程配置管理。有了认证服务器，其优势如下：
（1）、网络安全性提高
外界通过平台访问设备，首先访问的是认证服务器，只有通过认证服务器认为是合法用户后，才能根据其相应权限转到相应的流媒体服务器或设备。
（2）、设备便于管理
如果需要添加删除前端网络设备的话，只需要通过配置管理中心在认证服务器中添加或删除就可以了，其他都不需要改动，各个用户根据自己的权限，自然就可以看到或看不到新增加的设备。
（3）、用户便于管理
如果想增加一个用户，删除一个用户或者更改一个用户的权限或密码，只需要通过配置管理中心在认证服务器中直接更改就可以了，不会涉及到其他操作，即使原有用户离职，本套系统还是非常安全。
2、流媒体服务器
流媒体服务器具有转发和存储功能，它主要负责转发前端合法的设备给合法的网络用户，它还具有组播功能，就是把前端的同一路图像分成几份，转发给多个用户，不会增加前端设备到中心的带宽。如果需要的话，还可以实时存储。
3、报警服务器
报警服务器是用于接收、管理、转发前端设备发送过来的开关量报警或移动侦测报警信号的，通过报警服务器的设置，可以分配各个用户接收、处理报警信息的权限，设置接收到报警信息之后的联动功能，例如：当接收到一个报警信号后，可以将相应的现场画面弹出到指定的一个或多个用户的客户端窗口，同时可以启动报警声音，启动备份录像，打开现场灯光等操作；值班人员双击报警信息，便可以显示出预先设置好的防区信息，包括报警等级、紧急预案、相关负责人的联系电话等，方便值班人员迅速作出反应。
4、客户端软件：
聚英电子 集中管理平台客户端软件分为三个模块：一个是用户浏览前端图像，同时也可以远程监听、远程监看、远程录像、远程回放、远程控制、远程配置管理、接收或上报报警信息、打开电子地图等功能比较全的客户端软件，最多可以同时显示100个画面；还有一个是专门用于接收报警的客户端软件，平时不浏览前端图像，只是前端有报警的时候，弹出报警画面，启动报警声音等；另外一个就是电子地图客户端，用于报警的时候，弹出电子地图，显示监控点的实际位置。此三个客户端模块功能各不相同，可以根据用户的时间需求，选择启动相应的客户端模块。
5、WEB服务器：
有的用户觉得走到别处，安装客户端软件不方便，那么启动WEB服务器，便可以随时通过IE登录认证服务器就可以了，权限和客户端是一样的，可以浏览、回放任意通道画面。还具有电子地图功能，看到各个监控点位的具体位置。
6、数字矩阵服务器
数字矩阵服务器就是将前端的任意画面可以自由切换到电视墙上放大显示，可是实现手动或自动切换，方便值班人员更直观的了解到现场的情况。
3.4、报警联动部分：
由于各个气井的安全性比较重要，包括设备的运行安全和非法入侵者的人身安全，这就需要在变电站安装一套入侵报警系统，当有人非法闯入时，除了本地发生报警信号外，还可以及时向网络监控中心发出报警信号。
针对此项目，设计安装2对对射，防止有人非法闯入。将两个防区的报警信号直接接入凯威的单路视频编码器，并通过视频编码器可以设置和中速球的预置位联动，即当防区触发报警后，中速球可以自动移动到预置位，及时捕捉警情图像，通过编码器的报警输出可以触发本地的声光警号，用户警示入侵者，保证设备及人身安全。
编码器在触发本地报警的同时，还通过无线网络将报警信号传送到监控中心，在监控中心实现弹出报警画面、启动声音报警输出、准确的在电子地图中显示出具体报警位置等一系列报警信息，用于提示值班人员及时注意，采取相应措施。
所有的报警系统采用常闭信号传输，具有防拆、防破坏功能。
四、系统功能特点：
（1）监控界面采用中文WINDOWS的通用操作界面，提供了在线中文帮助。能对系统各监控对象命名和编号，并能通过对象名称对对象进行操作。
（2）运行维护人员可对任一路摄像机进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整；对于球形摄像机或带预置位的云台，操作人员可对预置位进行操作，预置位可定义。
（3）能够通过计算机鼠标远程控制摄像机镜头、云台、雨刮器动作，以及灯光照明设备开和关。
（4）一机同屏显示多路画面。可以实现1路、4路、9路、16路，最高可到100路的一机同屏显示。
（5）可以实现按站轮巡、按站内摄像机轮巡、按预置位轮巡等多种轮巡方式，用户可自定义轮巡方案，轮巡时间可设定。能够自动巡查各站端，及时发现站端故障。
（6）帧速率、码流、图像分辩率可通过软件操作界面手工设定其参数，也可按预先设定的方案自动调整帧、分辩率等参数以适应网络带宽的变化。
（7）可以选取任意变电站进行通话和监听，可实现与站端的语音对讲（全双工），无需占用额外带宽，无需另外布线。
（8）通过软件方式实现视频通道的字符叠加，叠加字符可灵活设定。
（9）具有多种录像方式，录像方式可自定义。录像时将告警点信息与图像后进行存放，回放时将显示上述信息；进行图像历史查询时，可根据告警点信息检索与之相关的图像。
（10）在并发告警时，系统能够全部接收，依次报警，不会丢失报警信息。
（11）实现当前告警查询、告警历史查询、录像历史查询、操作历史查询等。
（12）可远程设定布防、撤防策略，并按预先设定的策略自动进行布防或撤防。
（13）在电子地图上可直观地显示摄像机、球机、防盗报警等设备的位置及有效范围及报警状态。
（14）提供了时间同步功能，系统各部分时间以服务器时间为准，实时校对，保持了时钟的同步，精确度为毫秒级。
（15）能够预先设定或保存各站端信息于监控中心的服务器上，方便施工和维护。
（16）支持软件远程升级。
（17）监控系统具有基于权限概念的分级监控功能，高优先级权限的操作员能抢占低优先级权限的控制权，但不影响后者的浏览权。操作控制具有唯一性，同一时刻只允许一个操作人员控制同一控制对象。
（18）具有严格的密码验证机制以及用户权限管理功能，根据工作性质可对每个用户赋予不同的权限等级，权限可设定。
（19）系统能对用户登录、操作控制等所有重要的操作进行记录，可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录具有不可删除和不可更改性。
第二篇：监控系统方案
1主要功能
1)位置报告:移动终端向通信网关报送农田、农机的位置及属性。2)机具监控:利用平板电脑对农机的位置和状态进行实时监控。3)中心导航:根据调度方案，向导航通信终端发送调度指令，指引农机手前往目标农田进行作业。4)移动指挥:利用平板电脑，随时随地对农机进行指挥调度，并通过中心导航方式引导农机前往目标农田。
2数据传输协议设计
2．1移动通信终端位置及属性传输协议
移动通信终端位置及属性传输协议包括农机位置及属性报告协议、农田位置及属性报告协议。
2．2导航通信终端农业POI信息表达与更新协议
基于GD300型导航通信终端的导航软件进行二次开发，实现在导航通信终端的地图上表达与更新农业POI，以弥补当前导航通信终端的地图对农业应用支持的不足。其中，FarmShow为农田信息表达类。P，L，hWnd为导航软件在每次绘图时传入的参数，分别表示导航通信终端当前的左上、右下屏幕坐标和相应的经纬度坐标以及窗体句柄。Draw为绘制农业POI函数，它根据传参数据绘制当前窗体句柄内的农业POI。Farm．ifo文件为农业POI位置信息文件;Farm．rlt文件为将Farm．ifo文件中农业POI信息按照地理位置相关性排序后所生成农业POI位置信息文件。文件中:FarmID是农业POI编号;Longitude与Lat-itude分别是其经度和维度，单位均为(°);Farm是农业POI名称;Area是面积(hm2)。Lon/Lat表示POI按照经度/纬度相关性排序;FarmID按从小到大顺序排列。
2．2．2农业POI更新协议
农业POI的更新方式有两种:一是通过将导航通信终端与计算机连接直接下载更新;二是通过部署在终端上的更新软件定时更新。更新的方式以及定时更新的频率在配置文件Farm．ini中进行声明。这里重点介绍定时更新的协议。定时更新时，终端向应答服务器发出更新请求(RQ)，应答服务器接收并解析请求指令后，向终端返回已经收到更新请求的指令(RE)，并返回删除(DE)，修改(MY)、增加(AD)相应指令。其中:NUM为此条消息总字节数;TIME为上次更新时间，ID为服务器返回信息的惟一编号;FarmID为要更新的农业POI的ID;LAT，LON，FarmName与Area分别代表农业POI的经度、纬度、名称和面积，如果相应字段为空，则表示不做更新。
2．3导航通信终端位置传输协议
导航通信终端获取位置信息后，以UDP方式向通信服务器进行位置报告。协议定义如下:socketType;gpsFlag;Longitude;Latitude;Speed;Di-rection;Height;sumMileage;cockNO协议中:socketType为终端与通信服务器的连接方式，“1”为短连接，“2”为长连接:gpsFlag为GPS状态，“0”表示GPS信号无效，“1”表示GPS信号有效，“2”表示GPS正在初始化，“3”表示GPS连接断线;Longitude，Latitude与Direction分别为经度、纬度和方位角，单位均为;Speed为速度，单位为m/s;Height为GPS高程，单位为m;sumMileage为终端总里程，单位为m;cockNO为唯一标识。
2．4导航通信终端路径引导协议
通过实时监听导航通信终端的短信箱，获取以“＆＆”作为消息头标示符的路径引导指令信息。路径引导指令协议用于描述导航目的地和作业任务，并通过语音播报进行提示。协议定义如下:Header:Type:Destination:Longitude:Latitude协议中:Header为消息头，用“＆＆”表示;Type消息类型，表示导航终点;Destination为目的地名称和作业任务详细描述文本;Longitude与Latitude为经度和纬度;单位均为(°)。导航通信终端收到路径引导指令后，自主解算前往目的地的最优路径，并根据实际行驶位置进行动态最优路径更新。
3原型系统实现
1)监控系统开发:以Google地图作为图源，利用Google地图API，开发农业POI表达、农机位置监控、路径引导等功能。2)系统通信实现:基于USB串口通信技术，开发服务器端短信通信程序。平板电脑与服务器间，通过UDP协议将平板电脑的请求信息定时推送至服务器指定端口。解析后，服务器按照已建立的套接字，将信息推送至平板电脑。3)数据组织优化:平板电脑端地图数据按照功能类别(如农机层和路径引导层等)，建立图层索引。在服务器端，将农业POI信息、农机属性信息及检校码信息组包，并发送到平板电脑。
4系统应用验证
从2011年春耕开始，结合北京市顺义区、平谷区和房山区有关农机组织的应用需求，在近50辆拖拉机、玉米收割机、小麦联合收割机、青饲玉米收获机及移动指挥车上进行了GD300型设备安装。主要针对以下内容进行了应用验证:1)系统结构的完备合理性。试验表明，本文所设计的便携式农机监控与路径引导系统符合大型农机组织的移动监控与指挥的基本应用需求。2)无线数据传输的稳定性与可靠性。试验区农田及路网范围内，无线通信较为流畅，能够保证位置与属性等文本数据的传输;但地图数据的传输速度在部分区域受到一定限制，需要进一步优化设计。3)中心导航指令发送的实时性。经试验，90%的指令传递时间小于7s，能够较好地满足中心导航的应用需求。4)移动监控与指挥的便捷性。试验表明，移动平板终端的应用极大地增强了移动监控与指挥能力。
5结论
1)详细设计了基于平板电脑的便携式农机监控与路径引导系统，从系统结构、系统功能、数据传输协议、原型系统的开发与验证等方面进行了深入的研究。2)开发了基于平板电脑的便携式农机监控与路径引导系统。综合考虑完备性、稳定性、可靠性、实时性和便捷性等因素，优化设计了系统结构和数据组织方式。3)结合北京市周边区县有关农机合作社的应用实践，进行了系统应用验证，表明系统可有效提高农机管理与调度的效率。
