煤炭产量监控系统技术方案.doc
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1、煤炭产量监控系统技 术 方 案浙江大华技术股份有限公司目 录1 系统组成和结构12 系统构成示意图13 系统原理和工作流程23.1 称重系统结构和原理23.1.1 系统结构23.1.2 工作原理23.2 前端采集系统原理23.3 监控中心系统原理34 软件平台功能介绍34.1 系统组成34.2 系统的优点44.3 主要功能介绍44.3.1 前端工控机44.3.2 中心服务器54.4 C/S客户端54.4.1 登录认证54.4.2 称重设置64.4.3 视频浏览64.4.4 抓拍查询74.4.5 视频参数设置84.4.6 录象控制84.4.7 报警联动94.4.8 界面换肤94.4.9 双向语音
2、104.4.10 综合查询104.4.11 报表统计124.5 WEB客户端144.6 系统管理端164.6.1 设备管理164.6.2 视频组管理174.6.3 用户管理174.6.4 设备巡检174.6.5 电视墙控制184.6.6 矩阵控制184.6.7 系统备份194.6.8 货物种类配置194.6.9 称重配置204.6.10 报警配置204.6.11 基础数据维护204.6.12 系统帮助214.6.13 流媒体转发服务器软件.225 技术参数和功能特点225.1 计量主要技术参数235.2 设备技术参数235.2.1 电子皮带秤235.2.2 专用称重显示仪245.2.3 摄像机
3、265.2.4 打印机265.2.5 UPS电源265.2.6 网络数据发送器/接收器275.2.7 SIM卡275.2.8 天线275.2.9 工控机285.2.10 中心服务器285.2.11综合数据采集服务器.286.系统整体报价.306.1软件部分报价.306.2硬件部分报价.321 系统组成和结构煤炭产量监控系统是通过专门的电子称重设备,准确称量每次出煤或岩石的产量,将重量信息转化为数字信号,通过以太网或移动通信网络(GPRS)传送到计算机监控系统,实现对矿产资源产量的完全监控和源头控制。各级职能部门也可利用该系统随时监测各个煤矿的产量上报情况和设备运行情况。煤炭产量监控系统使用调制
4、解调器技术通过电话线将电子皮带秤有机的管理起来,其通讯距离达20km。可向企业提供皮带秤相关的各种数据及报表,通过网络技术使各种信息在局域网上共享,便于领导随时掌握生产情况。该系统网络版使用拨号登录技术,实现了远程诊断功能,可在千里之外即时解决现场问题。煤炭产量监控系统由称重计量子系统、视频监控子系统、计算机管理子系统、网络通讯报警子系统等子系统组成。利用其通讯网络和计算机系统,具有良好的兼容性,可以扩展瓦斯监控等其它子系统,也可以去掉其中某个子系统,还可以只用产量计量。该系统主要有5个特点。一是智能化。可对企业煤炭产量实时自动监控,称重准确度达到95%。二是集成化。设备体积小,稳定性强。三是
5、数据采集原始化。四是无人值守。五是自动报警。系统每间隔一定的时间就会自检一次,一旦发现异常,就立即通过手机短信的方式发送报警信息到相关管理人员的手机上,便于进行及时管理。2 系统构成示意图由于前端通讯条件各异,并且各项目规模和需求的不同,结合现有成熟技术及根据现场情况前端采样终端与监控中心通讯的关系可以有下几种结构:1) 称重数据的传输方式l 通过电话线连接:前端矿井不需要部署工控机,控制器通过电线的调制解调器直接拨号连上中心管理服务器,将称重数据传输到中心管理服务器,这种方式传输距离受电话线限制,最长不能超过20公里。l 通过GPRS或ADSL连接:这种方式需要在前端矿井部署工控机,控制器通
6、过RS485或RS232串口连接到工控机,工控机装有采集软件通过串口通讯读取控制器的称重数据,工控机可通过无线路由(GPRS)或宽带(ADSL)连接到监控中心,将称重数据传输到中心管理服务器,这种方式距离不受限可以充分利用电信现有的通信网络。2) 视频数据传输方式l 采用视频服务器:前端矿井部署视频服务器,连接现场摄相机和报警器,视频服务器可通过电信专线或宽带(ADSL)连接到监控中心,将现场视频图像传输至中心管理服务器集中存储,专线速度可达到10M,如果采用ADSL最多只能同地传输4路图像。l 采用视频采集卡:这种方式在前端工控机中直接安装视频采集卡,现场视频图像经过工控机通过通过电信专线或
7、宽带(ADSL)连接到监控中心。3 系统原理和工作流程3.1 称重系统结构和原理3.1.1 系统结构如上图所示,电子皮带秤主要由固定支架、平行簧片、称量架、称重传感器、速度传感器、承重框架和控制器(隔爆箱、单片机、调制解调器、直流电源)组成:l 装有称重传感器的固定支架通过前后横梁上的螺栓焊接在皮带输送机的桁架上。称量架通过两组平行弹片与固定支架坚固连接。其中心的承重螺栓直接作用在称重传感器上,称重传感器则输出相应的电压信号。同时随着输送带的运动,速度传感器产生脉冲信号,两种信号同时输入仪表进行处理,得到并显示物料的流量。l 控制器由信号放大、A/D转换、硬时钟、单片机系统(计算部分)、RS2
8、32/RS485串行口输出、安全栅、直流电源模块等组成,3.1.2 工作原理当皮带以速度V运行时,物料的单位流量为:P=Q*V,P为流量,Q为皮带单位长度上的物料重量(kg/m),V为皮带速度(m/s)。但皮带上物料的瞬时流量为:P(t)=Q(t)*V(t),再对其进行积分即可得到累积量N:N=P(t)DT=q(t)*v(t)dt 当物料通过秤体的称量段时,其重量通过称量托辊传递到称量架上。称量架把重量直接作用到称量传感器上,称重传感器输出相应重量的模拟电压信号再由模/数转换器变为数字信号。流量的另一个测量值是皮带速度,它由速度传感器进行检测,速度传感器发出与皮带速度成比例的脉冲信号,经频率/
9、数字转换器变为数字信号,同重量信号一起传送到控制器。该控制器进行处理后即得到累加量。3.2 前端采集系统原理控制器在测量出煤炭的重量后,通过串口通讯口传递到就地工控计算机上,工控计算机上装有管理系统软件,能对皮带的重量、流量、称重时间等信息进统计、存储。电子皮带秤现场装有红外线摄像头,能对称重现场进行二十四小时不间断监控,并装监控录像传递给工控计算机,工控计算机上装有视频采集卡,能对监控录像进行处理。工控计算机管理系统能对录监控录像进行存储,也可根据称重信号进行图像抓拍并与称重信号一起存入称重信息中。工控计算机上装有信号采集卡和断电识别电路,这样工控计算机就能在断电、秤体零点异常、超载、摄像头
10、故障、通讯异常等情况产生报警信息。工控计算机串口接有无线GPRS/CDMA无线通讯路由器(DTU)或无线MONDEN,通过(DTU)或无线MONDEN把称重信息传送至中心服务器,当发生异常时,还能以短信息方式将报警信息传送到相关人员的手机上,以便于及时处理故障和异常。3.3 监控中心系统原理监控中心服务器通过网络专线接收来自各煤矿就地工控计算机发送来的称重信息和报警信息,将这些信息分类别进行存储和处理;中心服务器配有相关管理和查询软件,查询功能强大,能对这些数据进行统计和查询,并对这些数据进行备份。同时,中心服务器上装有网络发布系统,能对管理部门的信息进行发布,煤矿矿主能通过internet查
11、询和下载该矿的产量情况、应缴纳税收情况和和已缴纳税收情况等,政府相关管理部门也能通过internet查询和下载本部门所需的相关数据。4 软件平台功能介绍4.1 系统组成本系统由两大部分组成:中心服务器、矿井采样终端。 中心服务器通过专线连接到Internet网络。矿井采样终端由就地工控机、称重仪表、摄像监控终端、无线Modem、UPS电源等组成,前端采样终端使用无线Modem与Internet网络连接。系统的网络图示如下:4.2 系统的优点本系统实现产量数据全自动采集同时抓拍称重图片,并通过有线网络或无线网络(GPRS/CDMA)实时地将产量数据和抓拍图片发送到服务器,并一一对应,以便查询:l
12、 本系统具有及高的可靠性,对各个模块进行了自诊断。并将报警信息发送中心服务器的同时短信通知相关负责人。如传感器异常、视频卡故障、仪表故障、控制柜被人为打开、仪表故障、网络故障等。l 数据传输稳定性、安全性高。本系统考虑到无线网络的特殊环境,在数据传输过程中采用http协议,采用短连接和应答和重传机制确保了数据的稳定传输。 数据发送时均采用MD5散列后使用DES加密,接收数据采用相反的过程。防止了对数据在传输过程中被截取和篡改。l 可自动循环保存称重现场的视频录像,避免计重时的丢煤或多煤现象出现。l 记录各种重要的系统操作信息,以及异常信息。便于在系统出现异常情况是对故障跟踪和诊断。l 强大的服
13、务端控制功能。n 可在服务端抓拍采样现场图片。n 可在服务端修改矿井终端的称重参数。n 可在服务端修改矿井终端的报警短信接收人员。l 具有强大的统计分析、万能查询功能。产量横向比较(提供各同级(部门,单位,矿井)间的日产量(月产量或年产量)对比)和纵向比较(提供同一部门(单位或矿井)的日产量(月产量或年产量)对比),均提供表格、折线和直方图三种报表展现形式。l 具有强大的报表功能并对用户进行分级管理。有自定义报表模板格式。各个报表模板均可修改、保存、恢复、还原默认值。l 具有完善的互联网产量信息发布,各客户端(各煤矿)与中心服务器(监控部门)能同时进行数据备份,统计查询、报表打印功能,确保数据
14、的完整性。l 拥有网络安全管理模块,里面装有最先进的杀毒软件及防火墙,能在病毒侵入的第一时间进行杀毒处理。l 超强的UPS电源能支持系统在断电后称重装置能正常工作48小时以上。4.3 主要功能介绍完成对各个采样终端产量数据全自动采集、抓图、就地缓存,然后通过GPRS/CDMA无线网络或专线将产量数据和抓拍图片实时地发送到中心服务器;中心服务器再对各个矿井的产量数据进行发布、统计汇总,分析对比,最后形成相应的统计分析报表。(注:在不需要视频数据的情况下该系统仍可以运行)4.3.1 前端数据采集服务器主要实现音视频信息、报警信息的采集、网络传输以及辅助设备云台解码云台视频矩阵的控制及将实时称重系统
15、的数据打包上传至中心。前端子系统根据要求将摄像机采集到的图像信息、麦克风采集到的声音信号、报警设备采集到的报警信息等经过编码设备编码后,将压缩后的音/视频文件通过网络发送到中心服务平台中,然后通过流媒体服务器转发,供用户实时观看或保存在存储设备中;同时,将中心服务平台传来的控制信令抽取出来,进行命令格式分析,按照命令内容执行相应的操作,控制矩阵切换器的切换、云台转动以及摄像机镜头的控制。基本功能:1) 视音频解码接口2) 云镜头控制接口3) 辅助开关控制接口4) 报警输入信号接口5) 报警输出控制接口6) 报警联动控制接口7) 设备参数配置接口8) 实时称重系统的数据传送4.3.2 中心服务器
16、1) 配置功能增加、删除系统中被监控的对象及调整系统参数时,用户均可通过改变系统配置文件完成;对前端图像进行权限分配,划分分区处理,实时监视、报警处理,链路异常处理,前端异常处理,实现了集中统一的网管,支持对前端的在线配置、可在线升级;可远程进行配置告警、告警分级、图像、云台,照明联动等功能,设置图像的自动轮巡、手动切换、自动/告警录像、存储格式、保存时间、图像查询、图像回放、图像导出等功能。 支持集中管理和配置,前端所有参数都可以通过中心管理,前端也可以自己管理(分散管理),设备有严重故障时,中心由语音告警提示,中心告警日志全面。将前端服务器传送的数据进行处理,生成各种报表系统 2) 网管功
17、能主要承担数据的管理、配置管理、操作日志、报警日志等,同时负责监视网络工作状况,对网络的异常进行有效的报警处理,监视非法浏览者的入侵或越权使用图像。对图像设备进行分区、分级管理,集中配置、集中管理,在一个对等的IP网上建立良好的分区概念,从而保证系统的使用安全。利用TCP/IP网络与前端设备进行双向数据通讯或文件传递,通过灵活、直观、简便的人性化多媒体视窗软件控制平台,实现对网络中所有数字硬盘录像机以及网络视频服务器进行远程集中设置和远程控制的功能。 及时掌握系统各主机的运行状态,系统支持异常告警,使工作人员及时发现问题,处理系统故障。使用某些功能时必须输入密码,经系统确认后方可允许进入系统进
18、行操作,操作密码有不同等级,以限制不同人员的操作范围;所有被监控设备都有操作记录,包括操作人,被操作设备,操作日期,时间等,系统对操作查询、统计功能。动态检测系统的状态、数据的流向、设备间的连接关系和软件版本的管理,即实时表现网络的状态,网络设备的上线和下线状态,设备之间的连接关系,每个设备使用网络的状况,重要的网络系统日志(包括告警日志,系统日志)的集中存储和检索,系统软件的升级维护4.4 C/S客户端4.4.1 登录认证提供登录验证界面,实现与中心服务器的交互后进入系统。4.4.2 称重设置在称重设置里,可以设置称重的间隔时间、皮重、扣重以及称重数据的上下限,超过了上限自动报警;在此界面还
19、可以方便的添加、删除或修改称重货物种类,修改后可以将所做修改更新到服务器;4.4.3 视频浏览l 界面友好操作简单,经过管理中心服务器认证后,能自动以树形结构将浏览的前端设备和摄影头编排列出来,可以根据职能或业务或区域进行分组。同时结合手工自由点播,可以非常直观、方便的查看权限许可的实时或非实时画面l 支持1、4、6、9、16 等画面切换监控l 支持对音频的实时接收,可选择静音/打开音频l 支持多画面轮巡,即系统应具备视频自动巡视功能,在可设定的间隔时间内对所有的监控点进行图像巡检,参与轮巡的对象可以任意设定,包括不同监控点的图像、同一监控点内不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等,轮巡间隔时间
20、可设置l 支持图象实时抓拍与浏览功能l 支持本地实时录象功能l 抓拍和录象路径可设置l 提供实时码率显示功能,显示与关闭提供开关操作l 云台控制(上、下、左、右),包括自动巡航,预制位、灯光/雨刷功能的支持l 可变镜头远近、大小、聚焦调节l 摄象机色度、亮度、饱和度、对比度的实时控制4.4.4 抓拍查询抓图的数据的保存同录像文件一样,是由数据库统一保存和清除的,并且图片文件的数量有可能非常巨大,所以必须通过搜索查询出希望浏览的图片。可以按矿井名称、抓拍ID或者抓拍时间进行查询;4.4.5 视频参数设置可以提供参数设置,自定义录象单个文件时长、保存时长、保存路径等。4.4.6 录象控制支持实时本
21、地录象,可设置录象存储方式(前端录象、中心录象、本地录象),并配置其IP地址,录象的远程检索回放、下载本地回放。时间进度条录象回放界面 文件列表录象回放界面4.4.7 报警联动n 提供告警服务,中心管理器接受来自前端工控机的告警信息,根据用户配置的报警联动表信息进行联动处理。主要操作包括触发报警录像及图片抓拍、发送报警短信给相应的负责人员,向用户电话提供语音报警等; 同时支持多级矢量电子地图功能,可以电子地图中采用控件方式灵活增加摄象机和报警探头,通过电子地图图象控件链接本地和远程图象,可以在报警时弹出对应电子地图并在地图中显示变化了的探头报警状态,并且同时支持通过短消息模块实现远程报警。 C
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