2023年G5513长张高速德山段监控系统方案设计.docx

G5513长张高速德山段监控系统方案设计 毕业设计类别 方案设计 XXXXXXXX 毕业设计 G5513长张高速德山段监控系统方案设计 指导教师 XXXXXXXX 学生姓名 XXXXXXXX 专业名称 XXXXXXXXXXXXXXXX 班级名称 XXXXXXXXXXX 2023年 X 月 目 录 第一章 高速公路监控系统工程介绍 1 1.1工程根底 1 1.2设计需求 2 第二章 系统总体设计 3 2.1设计框架 3 2.2设计依据 3 2.3前端系统 4 2.4传输系统 5 2.4.1视频及控制信号的线路传输 6 2.5监控中心系统 7 2.5.1监控室的布局和要求规定 9 2.5.2电源设计 10 2.5.3监控室施工需求 10 2.5.4监控软件调试 10 2.6摄像机监控设计 11 2.6.1高速公路摄像机点位设计 12 第三章 监控系统设备选型 19 4.3设备列表 19 参 考 文 献 20 第一章 高速公路监控系统工程介绍 1.1工程根底 G5513长张高速德山段位与谢家铺与常德南之间，途径“四进八出〞12车道的德山收费站，高速公路长21公里，宽21.5米，石门桥枢纽连接“二广高速〞，是国家高速公路规划重要干线“二广高速〞的联络线。常德南枢纽位于长沙至张家界方向K159+500处，是长张高速重要的高速枢纽，与G56杭瑞高速在此交汇。 在这二十几公里的高速公路上, 车流量较大、行速度快,实时了解交通的状况非常重要,合理布置的监控系统来了解当前交通公路上的状况,保证了高速公路的行车平安和道路的畅通。因此必须设计出一个监控更加实时准确，录像相比有着更高画质的监控系统，按照高速公路监控所需要选择适合当前环境的摄像机，以及按要求配置选择适配的硬件、软件，配置成一套功能完整、维护使用更加方便的高速公路监控系统。 对于长张高速德山段，主要针对常德南枢纽、德山互通、石门桥枢纽、谢家铺互通以及收费站和高速等重点进行有效的记录，此系统覆盖整个长张高速德山段的高速出入口，能加大对高速通行分析的准确性，确保正常运转。长张高速德山段平面示意图如图1-1所示。 图1-1长张高速德山段平面示意图 1.2设计需求 1、当前高速公路仍有局部点位为模拟监控摄像机，以及存在局部老化的设备，摄像机不能有效的记录数据，监控中心缺少模块化的设计，在对道路设计时进行同步改造，增加监控有效利用率。 2、道路在事故等发生后发现路段缺少视频记录，根据高速公路有关部门在易结冰，起雾以及事故多发路段的信息，新增点位的覆盖，减少监控盲区，监控覆盖率到达95%以上。 3、监控系统实现监控视频数据的上传功能，具备完善的监控视频切换查询功能，根据指定的时间、地点使显示器输出相应内容， 具备良好的存储功能，视频监控的保存时间等不小于30天。 4、监控系统能进行交通量数据采集，从桩号K138至桩号K159长张高速不同车型的车辆数进行汇总，通过观测数据计算出当前高速的交通量，对高速交通进行道路管控。 第二章 系统总体设计 2.1设计框架 需主要进行监控的事故多发性路段，和高速出入口的枢纽等4个设为监控分中心，分别接入包括高速路段上的摄像机信号，再用专用传输线缆将信息聚集到一起，然后各个分监控中心将从各路段的视频信号传输至主监控中心，主监控中心的视频监控系统能对分中心的数据进行监控管理，同时主监控中心的系统画面能够任意切换所需监控的路段，对路段进行实时调控。 图2-1 监控中心连接图 2.2设计依据 电视监控工程程序与要求（GA/T75-94） 电视监控工程费用概预算编制方法（GA/70-94） 视频安防监控系统技术要求GA/T367-2022 平安防范工程程序与要求（GA/T75-94） 低压配电装置及线路设计标准（GBJ52-82） 平安防范工程费用概预算编制方法（GA/T70-94） 施工现场临时用电平安技术防范(JGJ46-88) 建筑施工平安检查标准(JGJ59-99) 2.3前端系统 前端系统由摄像头、防护罩、镜头等前端设备组成，是整个监控系统观察实时状况的眼睛。为了使监控视角能够捕捉到所需监控的地点，要确定好前端摄像头所布置的位置，这样摄像头才能把捕捉到的图像信号内容，通过传输设备传到监控中心。监控点位总平面图如图2-2所示。 图2-2 监控点位总平面图 系统的前端指的是捕获图像并将图像输出到同轴电缆的过程。前端的摄像头必须具有性能要求，例如照明，灵敏度，CCD本身的重量，寿命和体积。除满足上述要求外，还必须适合现场条件，如室内，室外，球，枪，固定或旋转类型。 长张高速德山段前端局部采用180个高清摄像机，HV-2818C型号的数字高清摄像机98台，HV-308EEC 型号的彩色高清半球摄像机12台，分别分布在高速收费站的车道及亭内、值班室、广场、道路监控等区域，摄像机由镜头，云台防护罩等组成，摄像机通过将光信号转换成电信号的CCD图像传感器，转换后的电信号经外部采样放大处理后输出视频图像信号。根据不同场地的条件选择对应的镜头，亭内摄像机采用4.0mm的自动光圈镜头，车道摄像机采用8mm自动光圈镜头。确保摄像机防水，不容易受腐蚀，耐高温，能适用于室外的环境，采用LH-4000系列护罩，收费站立柱设置为4.5m便于观测以及记录车流量。收费站前端摄像机立柱图如图2-3所示。前端外场设备如图2-4所示。 图2-3 收费站摄像机立柱图 图2-4 外场前端设备 2.4传输系统 传输设备主要是用来把从前端设备得到的数据传到监控中心。传输设备需要保证在传输图像信号后，图像信号的灰度和锐度不会显著降低，不会有明显的噪音产生，以及失真，这是对传输设备最根本的要求。 摄像机将道路上所捕捉到的视频信号通过“光端机+光纤〞之间的沟通先分别传输到谢家铺、德山和常德南收费站，将各收费站场内监控整合存储，之后通过通信传输到设立的监控中心，在监控中心将高速公路上的视频信号投影到监视器上。 考虑到收费站内的为了存储收费站信息的系统内设置有硬盘录像机NVR，在收费站整合时将视频数据存储统一进行存储，合理规划，大大提高了系统的集成度。传输连线图如以下图2-5所示。 图2-5 传输连线图 2.4.1视频及控制信号的线路传输 线路全长20多公里采用分段设置线缆，在德山收费站，谢家铺收费站以及常德南收费站的前端监控摄像机距离监控室（图像处理器、矩阵控制主机或数码录像机）的距离少于300米，采用用SYV75-596编（或者128编）的同轴视频电缆。 高速公路超过300米并且在600米以内应该采用SYV-75-7视频线，超过700米的距离，应该采取光缆传输的方式或者网络线缆传输的方式（网线传输一般在2KM之内使用）以保证监控图像的质量。 采用具有很强通用性的宽频总线系统，宽频总线技术是基于传统CATV多载频射频调制共缆传输原理的新型视/音频传输解决方案。把多个视/音频乃至控制/数据信号调制在不同的频带在一根电缆上混合传输而不相互干扰，因此在实际的应用中可实现各种信号的总线方式传输，从而大大减少了布线规模。它有着并具备可灵活增减监控点、灵活设置远端监控站等特点，适合用在高速公路监控多监控点、长距离传输的各类图像监控系统中。宽频监控总线图如以下图2-6所示。 图2-6宽频监控总线图 2.5监控中心系统 在整个高速公路监控系统中，最为核心的就是监控中心，监控中心分为分监控中心和主监控中心，是对监控起控制作用的指挥中心。主机的输入路数是要根据摄像机的数量来确定，在布置完摄像机的点位后，监控中心的主机输入要确保大于摄像机的数量，为了在之后能有扩充的余地。选择基于系统和在该地区的关键位置的数量来选择摄像机的数量。 监控中心拓补图如图2-7所示。 图2-7 监控中心拓补图 分监控中心主要把长张高速德山段分为3段，分别归属3个分监控中心，分监控中心主要显示各个监控区段的监控画面，由前端设备采集视频数据后经光端机光电转换传输到分监控中心的视频矩阵，连接至硬盘录像机NVR存储，再投影在电视墙上，由采用的PHILIPS190V3LSB视频专用显示器显示，能实时监控各个监控区段的信息。分监控中心连接示意图如图2-8所示。 图2-8分监控中心连接示意图 主监控中心能调控整个高速公路德山段的监控画面，各个分监控中心通过“光端机+光纤〞的传输，通过光电转换，将视频信号传输到主控制室，通过矩阵主机，将Video out、Audio out接口通过HDMI视频线或VGA视频线连接到Video in、Audio in接口，硬盘录像机NVR同样经过线路存储视频数据，经过调试，高速公路监控显示在电视墙上。主监控中心连接示意图如图2-9所示。 图2-9主监控中心连接示意图 监控管理能满足以下功能： 1、能够远程调控摄像机的对焦，对云台进行设置，设置时间段的监控方案，监控中心能够远程查看控制监控分中心的监控室的视频画面， 2、监控设备发生异常，导致视频图像出现错误，IP地址等软件数据异常，能及时提示异常点并进行异常提示。 3、保障数据的平安，主监控室对分监控室持有分配权限，设置数据只读，对数据存储平安做好保护。 4、电视墙能分配出想对应的监控画面，有效的进行管理 2.5.1监控室的布局和要求规定 1、监控室的大小需根据所需配置来确定。 2、应防止在嘈杂的环境设置监控室，选择噪音较小的场所。 3、线槽和槽宽应根据控制台，机柜等设备的所设置，符合相对应的要求以满足敷设电缆的需要和弯曲半径的要求。 4、监控室门宽不应小于0.9米，高度不应小于2.1米。 5、为了保证监控室设备稳定的运转温度为16-30摄氏度。 6、地面应光滑无尘。应采用活动框架防静电地板。设备离地高度不得小于0.2米。 7、监测室内设备的布置应易于维护和操作，并符合平安和消防规定的要求。 8、控制台后端与墙壁之间的距离不得小于600mm，以便于维护和调测。 2.5.2电源设计 1、要求甲方提供供电电源应采用符合标准的单相电源，并将供电电源专用电源箱提供到我司各楼层配电间，电压偏移小于±10%。 2、监控室设备的供电应采用专门的配电箱并由甲方提供。当电源电压偏移超过10%时，电源电压调节器与交流电压调节器的标称功率应不小于系统功率的1.5倍。 3、前端摄像机采用集中供电，要求甲方提供专用配电箱到SA系统弱电井和控制中心并安装好。 4、使用统一的接地方式，接地母线应为铜绕组，接地线不应形成闭环，不应与强电网零线短路或混合，要求甲方提供弱电井和控制中心。接地电阻小于4欧姆。控制室接地母线的布线应符合设计图纸的要求。 2.5.3监控室施工需求 1、监控室内电视墙、机柜、操作台笔记有防静电接地保护。 2、为了满足整个系统的需要，在电源功率上需要预留准备。 3、确保监控系统正常稳定的工作，需要稳定的电压，电压的衰减必须在允许的范围之类，且供电电源采用专门的稳压电源。 2.5.4监控软件调试 1、安装操作系统、iVMS-4200监控系统。 2、运行监控软件测试程序，检测软件、硬件的配合性能。 3、软件系统全面运行、操作，检测数据传输的稳定性。 4、全部自检合格后进行监控系统全面测试，查看能否实时监控4个主要监控点现状。 监控中心设备运作如以下图2-10所示。 图2-10监控中心设备运作 2.6摄像机监控设计 节假顶峰期长张高速各收费站的交通压力较大，合理的监控布置有利于交通的管理，监控中摄像机良好的视野范围能准确的查看当前的状况，本系统的前端摄像机主要分布在车道，收费亭内，效劳区广场等区域。 1、两个车道各设一台枪式摄像机，对来往停靠车辆车牌进行图像识别。 2、为了监控收费过程，在收费亭设立1台半球摄像机。 3、高速公路下坡段、效劳区等