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关键词：起重机械；安全监控；应力应变；运行监测
中图分类号：TH231.5；TP272 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）02-00-03
0 引 言
作为一种生产型特种设备，起重机械一旦发生事故将造成人员和财产的巨大损失。据统计，起重机械伤害事故占全部工业企业伤亡事故的比例呈逐年上升趋势，高达15%左右。为此，国家逐渐重视起重机运行安全性保障措施的实施。2011年，国家质检总局发文明确规定，从2014年开始，在所有在用大型起重机械上安装安全监控管理系统。2015年底，尚未安装安全监控管理系统的大型起重机械已明令不予使用。
根据GB/T 28264-2012《起重机械安全监控管理系统》[1]的要求，本文针对真实通用门式起重机的运行状态量、运行参数量、应力应变、振动状态、视频信息等多方面设计了安全测控方案，以期及时掌握门式起重机多方位多维度运行信息，为起重机的安全作业提供可靠信息基础，避免设备日常管理、检验检测和维修策略制定的盲目性。
1 总体方案
门式起重机运行信息状态监控系统是获取起重机状态并对起重机进行安全预警和故障预警的基础，主要包括参数量监测、结构应力应变状态监测、振动状态监测、状态量监测、视频监控五个部分。O计过程涉及监测位置布置以及监控传感器选取。监控系统终端对拾取的传感器信号进行数据解析处理，根据预设的监测参数阈值判断起重机状态是否危险并报警。
监控方案设计以“江苏省大型起重机风险评价与结构损伤检测技术重点实验室”的MH01F型通用门式起重机实物为对象，如图1所示。基本参数见表1所列。
按GBT 28264-2012《起重机械安全监控管理系统》的要求，并结合门式起重机港口工作需求，设计了11个参数的数据采集，包括测点布置、传感器选择及数据传输方式。具体监测状态量、参数属性和使用传感器见表2所列。
2 应力应变状态监测
在起重机的每一次工作循环中，其相关机构要进行正反向各一次的运动，机构由此不断受到交变载荷作用[2]。因此须对其工作过程中机构的应力（包括动应力和静应力）状态进行监测。
2.1 测点位置选择
理想状态下测点越多越能反映结构应力的实际情况，但是工程测试环境一般不够理想，测点多必然带来较长的测试周期和麻烦[3]。结合门式起重机实际受力情况，其重点监测区域应在危险应力区，即均匀应力区应力集中区和弹性挠曲区；在主梁跨中结构最大应力处；使用过程中最不利工况下的最大应力处；有塑性变形可能产生裂纹或经常超载的位置。因此，监测系统的应力应变测点布置为跨中4个，1/4跨4个，支腿4个。
2.2 监测方法及传感器选型
系统采用主流的应变电测法进行应力监测。鉴于门式起重机工作在户外，工作环境恶劣且潮湿，状态监测需要长期监测，因此选用电阻式表面式应变计DH1205测量安装点的线性变形（应变）与应力。表面式应变计及应变数据采集器实物图如图2所示。
2.3 数据传输方案设计
起重机工作环境复杂且结构跨度较大，应变数据采集器通过无线WiFi方式将数据传输至操作室监测端，监测端通过企业局域网上传至服务器，进而可通过远程端访问服务器获取实时数据，传输拓扑结构如图3所示。
3 起制动系统振动状态监测
振动状态监测是起重机进行故障分析与诊断的必要环节，振动监测主要面向起重机的零部件，通过分析诊断零部件的振动状态来分析可能诱发的故障。目前起重机的振动状态监测重点一般集中在起升机构[4，5]、回转机构[6]，其他机构的电机、齿轮箱、小车等。门式起重机的起升机构如图4所示，主要包括主起升机构、副起升机构。主、副起升机构的减速箱布置于小车箱中，属故障易发部位，是振动状态检测的对象。
3.1 测点布置
测点位置将直接影响振动信号采集的准确率，因此其布置应能够对待监测设备进行全面详尽的描述，并且测点数量不宜过多。经验表明测点尽可能选在轴承直径上方并且与轴承外圈最靠近的地方。根据门式起重机起升机构的特点，本系统振动测点布置于图4所示主起升机构减速机与副起升机构减速机的输入轴上方。
3.2 传感器选择
合适的振动传感器类型也是监测系统的关键环节之一。传感器的类型选择应满足以下原则[7，8]：
（1）较长的使用寿命及稳定性；
（2）较高的响应特性；
（3）不应从被测对象抽走较多的能量；
（4）加在设备对象的负载要尽量最小；
（5）对于信号的处理、记录和传递要方便；
（6）具备较好的抗干扰能力。
本系统选用压电式传感器，其内置阻抗变换器，电压（低阻）输出动态特性好，抗过载能力强，频响范围宽，可多场合使用。传感器及振动数据采集器如图5所示。
3.3 数据传输方案
振动数据采集器、转换电源及振动传感器置于起升机构的小车箱中。振动数据采集器通过有线方式上传至本地操作室终端，由本地终端将数据上传至服务器，可通过远程客户端实时查看，其具体数据传输架构如图6所示。
4 参数量和状态量监测
4.1 起升重量状态
为了使驾驶人员能够实时了解起升机构当前起的重量状态，需要对其进行监测，以实时数据的形式显示在操作室监控界面上，有效预防超载作业。
起重量的监测方法目前最常通过图7所示的YHZL-PY-20T型张力传感器测量钢丝绳在起升重物时的应力变化来实现数据采集。测试时，张力传感器放置在纸幅导纸辊两侧支撑座下，通过接线盒连接信号放大器。
4.2 运行行程
门式起重机在机构运行过程中虽有运行行程限制器，但其作用仅在机构运行到极限位置时制停，无法显示运行行程实时值。因此采用光电编码器对主、副起升机构，大车机构和小车机构四部分的运行行程进行实时监测。
增量型编码器存在零点累计误差，抗干扰性较差，接收设备的停机需断电记忆，开机存在找零或参考位等问题。而绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，无需记忆，无需找参考点，抗干扰特性、数据的可靠性相较增量型编码器大大提高。因此系统选用图8所示的GAX60 R13/12 E10LB型绝对值编码器测量机构。
在使用之前对绝对值编码器进行标定，根据待测机构的转轴直径计算机构转轴转动一圈时所经过的距离，同时修改地址，用于与数据采集器之间通信。
4.3 驱动及制动系统状态
门式起重机驱动和制动系统是影响机构运动准确性和可靠性的直接环节。由于门式起重机采用间歇、重复的工作方式，通过起重吊钩或其他吊具起升、下降，或升降与运移物料的机械设备，起动与制动动作十分频繁，在起重机运行过程中起制动系统若突发故障并得不到及时处置，极易引发严重的安全事故。因此，全面O测起制动系统运行状况对提高设备的本质安全性能十分必要[9，10]。本监测系统通过采集机构的继电器状态来获取制动器当前的状态，并通过AKH-0.66/G 30*30I-0.2型电流互感器监测驱动电机电流状态起伏实现电机状态监测。
4.4 状态数据传输
行程、起重量、制动器、电机状态几部分的传感器通过有线方式传输至图9所示的状态量数据采集器，进而由企业局域网上传至本地终端和服务器端，进行远程分析诊断。具体数据传输方案如图10所示。
5 环境视频监测
对于起重机的监测大部分都集中于机身，而忽略了其外部工作环境。但作业区域的外部障碍物（包括无关人员）误入往往是事故发生的主要原因。本系统通过对通用视频设备二次开发，将视频监控集成入内，通过图像采集装置动态捕捉起重机外部工作环境，向操作人员实时反映周围状态变化。
系统选用DS-2CD2A10F（D）型含6个摄像头的网络摄像机，可动态变化捕捉并进行夜间红外摄像。本地监控端及远程监控端将直接访问视频监控工控机，从工控机获取实时视频数据及历史视频文件，支持视频回放。图11所示为视频监控界面。
6 结 语
本文设计了门式起重机运行信息状态监测系统，对于起重机钢结构的应力应变、起制动系统的减速箱、运行行程、起重量、开关量、环境视频信息等进行了传感器布置分析，并根据监测内容确定了各监测模块的数据传输方案。系统设计符合国家对起重机安全监控管理系统的要求，获取的起重机运行状态数据可作为安全预警和故障诊断的基础信息，为大型起重机安全监控管理系统的开发和推广应用积累了一定工作经验。
参考文献
[1] GB/T 28264-2012，起重机械安全监控管理系统[S].北京：中国质检出版社，2012.2.26.
[2] M.P. Alexandra v.Materials Handling Equipment[M].Moscow：Mir Publishers，1981：20-23.
[3]洪正，王松雷.门式起重机金属结构应力测试及分析[J].机械研究与应用，2012（6）：81-83.
[4]石万祥.港口门座起重机故障分析及振动监测技术应用研究[D].武汉：武汉理工大学，2002.
[5]台金刚.门座起重机故障分析及振动监测应用研究[D].大连：大连理工大学，2007.
[6]陈光，肖汉斌，胡立杰.港口门座起重机回转支承故障趋势识别[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2004，28（2）：223-225.
[7]佟德纯，李华彪.振动监测与诊断[M].上海：上海科学技术文献出版社，1997.
[8]孙传友.感测技术与系统设计[M].北京：科学出版社，2004.
【关键词】动力及环境监控 监控中心 监控分站
铁路通信动力及环境监控（以下简称“动环监控”）系统用于铁路通信、信号、电力节点等各类机房中，对各种电源设备进行远程管理，对环境量进行监测，使操作维护人员可以在监控中心对分布在多个通信站内的设备进行告警收集、工作状态监视、遥测及遥控操作，并具有设备信息管理和安全管理功能。本文着重介绍动环监控系统设计原则及实现功能，总结出本系统方案要点及实现方式。
一、设计原则
（1）可靠性和稳定性：系统采用模块化设计，某一子系统或模块运行异常不影响其它子系统运行；系统具有比被监控设备更高的可靠性，被监控设备故障不影响监控设备正常运行；系统平均故障间隔时间MTBF≥400000h，平均故障修复时间MTTR≤0.5h。
（2）准确性：告警、遥信量、遥控量正确率均为100%；模拟量采集精度满足电流电压优于±0.5%、其它电量优于±2%、非电量优于±5%。
（3）开放性和可扩充性：系统采用模块化设计，适应不同规模和功能要求的应用，扩容方便。
二、系统特点及优势
系统具有状态监视功能，可实时监视机房环境参数和设备的工作状态，可将历史记录及重要操作保存于数据库；系统具有对智能设备进行监测及遥控功能，对设备进行远程参数进行设置；系统可进行多站点多事件报警，自动判别线路通信状态，提示出现故障的设备、区分设备故障类别，并传送各类告警信息至监控中心；用户可自定义故障告警级别，可以设定告警等级、告警门限；监控结构根据需要可以配置成二级或三级，网络中断条件下可以降级到本地监控模式；
三、监控内容
四、功能分析
1、监控中心功能。
可对本辖区内各监控站内设备的告警、性能等重要信息进行收集、处理、存储、分析、显示、输出；可查看各种告警、测量、控制的历史记录，查看并配置系统数据；可向监控站控制命令，实现遥测、遥控、遥调；可主动或被动接受查询，向其他业务系统传送告警和状态信息。
2、监控分站功能。
监控站主要完成对站点内的各种数据采集、处理、告警与告警数据临时存储，并将采集的数据传递至监控中心，同时接受监控中心的控制命令，通过监控模块对相应设备进行控制，按控制命令完成相关的控制工作。
3、系统管理功能。
包括性能管理、故障管理、配置管理、安全管理。
五、系统组成
动环监控系统主要由监控中心、远端监控单元、传输网络三部分组成。本文以FE方式组网为例进行介绍。由监控站设备收集各被监控站的设备和环境的各种信息，通过遥测数据通道传给通信站维护管理中心主机，对行车安全有影响的信息传送至相应的监控中心，通信、信号维护管理使用者可在监控中心的终端上进行操作，将遥控指令通过ISDN传给前置遥测处理机。
监控中心对现场监控设备传送的各类信息，进行数据分析处理、存储显示打印、并用多种方式示警，出现故障后随时进行相关处理工作，派班命令，记录处理结果。完成控制命令给现场监控设备，完成对被控设备的控制。具有与高层管理中心联网的功能。硬件设备主要包括应用/数据库服务器、操作显示终端、打印输出设备、数据通信模块等。应用/数据库服务器主要用来对数据进行收集处理、数据存档等，操作显示终端主要给管理操作人员提供数据查询、控制操作的手段。
监控分站是设在被监控的机房内的监控设备的总称，设备组成主要是由通信单元、数据采集主处理机、各功能模块及各种探测器、传感器等部分，完成对各机房的环境（温湿度，火灾、水浸、防盗，动力电源电压、电流等）及环境设备（如各种智能和非智能空调的控制、加热器、除湿机的控制）进行告警、状态监视和控制操作；对各种智能设备的监控采用智能设备协议转换器来进行，对各非智能设备和环境状态的监控主要由环境监控主处理机来进行数据采集、整理和进行管理。
视频监控作为一项先进的高科技技术防范手段，已经大量应用于小区、学校、办公、科研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等场所，特别是由于系统本身具有隐蔽性、及时性等特点，在许多领域的应用越来越广泛。具体到住宅小区领域，其安防应用也从简单的技术及单一的系统应用演变为今天多技术和多系统的应用。
用户需求分析
小区安防涵括众多子系统，以视频监控系统为例，在设计方案时，必须同时依据国家法规及结合业主的需求，充分考虑系统应用的安全性。以下是设计方案时需要兼顾的几点普适性思路：
·安防监控系统的设置要全面，考虑要周全，堵住防范漏洞，制造安全居住环境；
·在整体防范的要求上，对小区周界、各主要出入口、停车场、中心广场、各主要路口、楼宇内公共区域和通道、电梯及电梯厅等进行重点监视；
·在发生警情时必须能立即通过防范系统掌握警情、案发现场的具体情况以及采取相应措施。也就是说，必须快速准确地做出反应；
·系统技术先进，功能齐全，操作使用维修维护方便；
·具有良好的兼容性、易扩展性；
·具有良好的性价比。
具体来说，在实际项目中，根据建筑物的具体布局，需要设计多重防护，要注重人防和技防的结合。首先，在小区的主要出入口都需设置摄像机，作为第一道防护屏障。其次，在建筑物各楼层的电梯厅和主要出入口处也应设置监控点位，作为整个建筑体的第二道防护屏障。另外，还要结合周界防范、可视对讲、电子巡更及报警系统等形成更多重防护屏障。通过层层设防，人防与技防结合，设计出一个性价比高、功能实用、设计全面、安全防护水平高的综合管理体系，使管理、保安人员能快速反应各类突发事件，并提供准确的现场资料。
监控范围
在智能化安保防范方案中，综合安防视频监控首要解决的问题是出入口、重要区域等的监控，根据不同防护区域，方案设计要采取不同的监视和控制方法。一般小区中重点监控区域为：出入口、园区、围墙周界、电梯轿箱、停车场、公共场所。针对以上主要区域，在设计时应按照其特点设置相应型号的摄像机，以保证在整个小区中，各部分都没有死角，最大限度地保护小区内的人身和设备的安全。
功能与现状
住宅小区的安全主要包括公共安防和家居安防两大部分，子系统包括：入园识别系统、周界防范系统、园区闭路电视监控系统、停车场管理系统、保安电子巡更系统、楼宇可视对讲及门禁管理系统、家居安防系统等
在众多子系统中，闭路电视监控系统在小区安防中的比重越来越大。在小区中，视频监控主要安装在出入口、建筑主要通道、重要建筑及电梯轿箱等区域，将图像传送到管理中心，进行统一的全方位监控监测，形成幕帘状警戒面包围建筑，以立体空间监视建筑内部，使管理人员全面掌握建筑内各处的动态，阻止治安事件发生，并为迅速排除治安事件提供科学的依据。
从安全上考虑，在一个大型的小区中，监控系统已经不再是小范围的完成音视频监控功能便可了，它需要集成报警，实现多系统的联动。并且，随着网络的发展，数字化监控获得更快速发展，小区监控与110报警中心的联动开始得到应用。总的来说，方案必须要综合考虑各种因素，使系统达到安全可靠、技术先进、功能齐全、性价比高、操作维护简便等效果。
系统建构方式
在建设系统时，需要结合小区规模大小、档次高低等因素。例如，中小规模的小区，考虑到资金投入等方面，主要以“模拟+数字”模式为主，而规模比较大、网络条件较好，尤其是占地面积较大的小区可以考虑“数字”监控方式。目前基于IP寻址的多媒体通信技术发展势头强劲，监控设备的数字化、网络化发展已经普遍展开，网络数字监控系统的建设已成为发展趋势，小区中的视频监控系统也将顺应这一历史潮流，采用全数字网络化的电视监控系统解决方案。
目前市场常用的“数字”监控方式有以下几种：
·采用“模拟+数字”模式为一般项目常用之一，主要是“矩阵控制主机+硬盘录像机”，采用数字方式录像存储颠覆了传统的纯模拟监控方式；
·采用硬盘录像机作为“数字”监控方式，只是数字视频服务器之前的过渡方式，建议在很小规模而且系统简单的情况下比较合适，反之，要慎重考虑；
·采用数字视频服务器作为“数字”监控方式，解决了一直以来IP摄像机价格相对比较高的问题，也是目前使用比较多的数字监控方式；
·采用IP摄像机作为数字监控方式，更具有数字监控的革命性，但时至今日在性价比上还不是大众可以接受的。
前端摄像机的设计与应用
摄像机的选择不仅要根据图像的种类、所适用的照度、摄像器件的种类、适用光谱的范围来定，而且还要考虑设备外形与环境的美观协调性，以及系统配置的性价比。所以现场设计时应充分考虑各种环境因素合理配置、选择合适的摄像机。
根据不同的项目设计也会有所不同，摄像机的安装要根据不同的地点和环境来选择。
·地下室内及停车场：由于光线比较暗，可选择低照度彩色固定摄像机，其摄像机最低照度参数应控制在0.1lux以下，镜头可采用自动光圈、手动变焦镜头，根据不同的安装位置和监视距离，可采用5-40倍手动变焦镜头；
·地上楼内区域：地上楼内区域可根据不同的监视范围和地点选择合适的摄像机，如走廊及楼梯口可以采用彩色半球摄像机；
·电梯轿箱可选择广角的固定半球摄像机，焦距可选择小于3mm；
·大堂、门口等可选择彩色球型摄像机，而且最好有宽动态效果；
·单元门门口：有条件的小区可以增加，但安装时要注意避开太阳光直射的问题；
·对小区周界配合周界红外对射采用长距离低照度彩色固定摄像机，也可以采用全方位球型摄像机；
·室外园区及公共区域：室外可选择安装一体化云台摄象系统，采用一体化利于安装维护，并且相对传统分体云台外观美观，在室外除美观外还具有威慑功能，其监视能力相当于多台固定摄像机的监视能力，目标捕获时间短，完全变焦，聚焦，图像最清晰，无论目标处于运动或弱光状态，都能得到清晰的图像；另外，室外需要考虑IP66的防护等级，它可防风雨，云台要求有不低于100度/秒的快速360度连续转动，并具有30度以上的俯仰角度，可使监视更全面快速。
用户需求分析
小区安防涵括众多子系统，以视频监控系统为例，在设计方案时，必须同时依据国家法规及结合业主的需求，充分考虑系统应用的安全性。以下是设计方案时需要兼顾的几点普适性思路：
·安防监控系统的设置要全面，考虑要周全，堵住防范漏洞，制造安全居住环境；
·在整体防范的要求上，对小区周界、各主要出入口、停车场、中心广场、各主要路口、楼宇内公共区域和通道、电梯及电梯厅等进行重点监视；
·在发生警情时必须能立即通过防范系统掌握警情、案发现场的具体情况以及采取相应措施。也就是说，必须快速准确地做出反应；
·系统技术先进，功能齐全，操作使用维修维护方便；
·具有良好的兼容性、易扩展性；
·具有良好的性价比。
具体来说，在实际项目中，根据建筑物的具体布局，需要设计多重防护，要注重人防和技防的结合。首先，在小区的主要出入口都需设置摄像机，作为第一道防护屏障。其次，在建筑物各楼层的电梯厅和主要出入口处也应设置监控点位，作为整个建筑体的第二道防护屏障。另外，还要结合周界防范、可视对讲、电子巡更及报警系统等形成更多重防护屏障。通过层层设防，人防与技防结合，设计出一个性价比高、功能实用、设计全面、安全防护水平高的综合管理体系，使管理、保安人员能快速反应各类突发事件，并提供准确的现场资料。
监控范围
在智能化安保防范方案中，综合安防视频监控首要解决的问题是出入口、重要区域等的监控，根据不同防护区域，方案设计要采取不同的监视和控制方法。一般小区中重点监控区域为：出入口、园区、围墙周界、电梯轿箱、停车场、公共场所。针对以上主要区域，在设计时应按照其特点设置相应型号的摄像机，以保证在整个小区中，各部分都没有死角，最大限度地保护小区内的人身和设备的安全。
功能与现状
住宅小区的安全主要包括公共安防和家居安防两大部分，子系统包括：入园识别系统、周界防范系统、园区闭路电视监控系统、停车场管理系统、保安电子巡更系统、楼宇可视对讲及门禁管理系统、家居安防系统等。
在众多子系统中，闭路电视监控系统在小区安防中的比重越来越大。在小区中，视频监控主要安装在出入口、建筑主要通道、重要建筑及电梯轿箱等区域，将图像传送到管理中心，进行统一的全方位监控监测，形成幕帘状警戒面包围建筑，以立体空间监视建筑内部，使管理人员全面掌握建筑内各处的动态，阻止治安事件发生，并为迅速排除治安事件提供科学的依据。
从安全上考虑，在一个大型的小区中，监控系统已经不再是小范围的完成音视频监控功能便可了，它需要集成报警，实现多系统的联动。并且，随着网络的发展，数字化监控获得更快速发展，小区监控与110报警中心的联动开始得到应用。总的来说，方案必须要综合考虑各种因素，使系统达到安全可靠、技术先进、功能齐全、性价比高、操作维护简便等效果。
系统建构方式
在建设系统时，需要结合小区规模大小、档次高低等因素。例如，中小规模的小区，考虑到资金投入等方面，主要以“模拟+数字”模式为主，而规模比较大、网络条件较好，尤其是占地面积较大的小区可以考虑“数字”监控方式。目前基于IP寻址的多媒体通信技术发展势头强劲，监控设备的数字化、网络化发展已经普遍展开，网络数字监控系统的建设已成为发展趋势，小区中的视频监控系统也将顺应这一历史潮流，采用全数字网络化的电视监控系统解决方案。
目前市场常用的“数字”监控方式有以下几种：
·采用“模拟+数字”模式为一般项目常用之一，主要是“矩阵控制主机+硬盘录像机”，采用数字方式录像存储颠覆了传统的纯模拟监控方式；
·采用硬盘录像机作为“数字”监控方式，只是数字视频服务器之前的过渡方式，建议在很小规模而且系统简单的情况下比较合适，反之，要慎重考虑；
·采用数字视频服务器作为“数字”监控方式，解决了一直以来IP摄像机价格相对比较高的问题，也是目前使用比较多的数字监控方式；
·采用IP摄像机作为数字监控方式，更具有数字监控的革命性，但时至今日在性价比上还不是大众可以接受的。
前端摄像机的设计与应用
摄像机的选择不仅要根据图像的种类、所适用的照度、摄像器件的种类、适用光谱的范围来定，而且还要考虑设备外形与环境的美观协调性，以及系统配置的性价比。所以现场设计时应充分考虑各种环境因素合理配置、选择合适的摄像机。
根据不同的项目设计也会有所不同，摄像机的安装要根据不同的地点和环境来选择。
·地下室内及停车场：由于光线比较暗，可选择低照度彩色固定摄像机，其摄像机最低照度参数应控制在0.1lux以下，镜头可采用自动光圈、手动变焦镜头，根据不同的安装位置和监视距离，可采用5-40倍手动变焦镜头；
·地上楼内区域：地上楼内区域可根据不同的监视范围和地点选择合适的摄像机，如走廊及楼梯口可以采用彩色半球摄像机；
·电梯轿箱可选择广角的固定半球摄像机，焦距可选择小于3mm；
·大堂、门口等可选择彩色球型摄像机，而且最好有宽动态效果；
·单元门门口：有条件的小区可以增加，但安装时要注意避开太阳光直射的问题；
·对小区周界配合周界红外对射采用长距离低照度彩色固定摄像机，也可以采用全方位球型摄像机；
·室外园区及公共区域：室外可选择安装一体化云台摄象系统，采用一体化利于安装维护，并且相对传统分体云台外观美观，在室外除美观外还具有威慑功能，其监视能力相当于多台固定摄像机的监视能力，目标捕获时间短，完全变焦，聚焦，图像最清晰，无论目标处于运动或弱光状态，都能得到清晰的图像；另外，室外需要考虑IP66的防护等级，它可防风雨，云台要求有不低于100度/秒的快速360度连续转动，并具有30度以上的俯仰角度，可使监视更全面快速。
FC-AE-ASM建立在以消息为基础的通信架构之上，每条消息携带了发送方ID、接收方ID、数据功能、数据内容等所有的关键信息，节点在收到消息之后，按照协议约定进行解读和判断，并以此决定下一步操作，如是否应该接收，接收后需要完成的任务等。在FC-AE-ASM网络中，一条消息可以以单帧或多帧方式传播，帧是数据传输的基本单元，要实现对FC网络传输“数据”的监控，其根本在于对“帧”的监控。帧头中各个字段分别代表了该消息的类型、优先级、服务类型、消息长度、消息发送方和接收方身份等个性信息，是实现网络节点间信息准确交互的保证，帧数据内容主要实现航电系统网络功能，是数据分析的主要对象。ASM帧通过FC帧格式的数据域封装ASM帧头实现协议映射。ELS帧通过FC帧格式的数据域封装ELS帧头实现协议映射。其中ASM非数据块帧为单帧单消息传输，消息量大；ASM数据块消息采用多帧发送的方式，到达目的节点后，基于消息ID和偏移量进行消息重组，多个分帧帧头相同，无需对所有分帧进行过滤；ELS帧主要用作网络管理，每帧的数据量小，处理速度快；此外，作为FC网络组成部分，监控卡自身需要ELS帧进行网络配置，因此，还需对所接收到的本地ELS帧和需监控的ELS帧进行鉴别、分流和处理。完成对FC网络数据的实时监控，应根据帧组织和帧功能的不同设计相应的监控方案。合理的存储机制是影响实时数据消化和处理速率最为重要的环节之一。FC网络通讯速率快，数据量大，为避免丢帧漏帧，监控方案必须保证较高的存储速率；海量的监控数据检索和筛选困难，监控数据的存储方式要考虑后期的数据处理，尽可能的减小后期数据分析难度；同时，监控卡存储空间有限，需要最大限度的提高存储区利用率，减少不必要的空间消耗。考虑如上因素，设计了一种帧压缩按序存储策略。这种方法由逻辑发起，将收到的监控帧不分类型地按序连续存储，提高了存储效率，并在存储前经过预处理和重组过程，增加了监控帧头，为后期数据处理提供了方便。由于FC是一种高速的传输网络，现有的FC网络已经达到了2G、4G的通信速率。一方面，实时的监控需要能实时分析、提取和处理海量的通信信息；另一方面，针对不断变化的监控需求，监控方案设计需要能满足灵活配置的要求。面对以上要求，采用软件监控方式的需要占用大量的主机资源，处理速度慢，效率低，难于达到实时监控的目的；而采用纯硬件方式则具有配置困难、监控方案更改不便、监控不灵活的缺点。针对监控效率和监控灵活性的要求，文章设计了硬件逻辑和软件相结合的监控方案。其中逻辑实现帧的接收、鉴别和分流，软件实现监控方案的配置、监控功能的使能和禁止。
2数据监控策略
图2为的系统数据监控架构。采用软硬件结合方式，按帧类型和功能区分进行监控。监控开始时，主机软件通过写过滤掩码寄存器(以表1为例)配置监控方案，选择需要监控的帧头或数据字段作为目标字段，并将过滤条件写入各字段对应CAM表中，完成监控设置，并通过PCIe接口函数开启监控功能。硬件逻辑利用FC-MAC接收到帧后，存放至接收缓冲区RX_BUFF，帧类别判断及分流系统对该帧进行协议分解，判断帧类型。当接收到ASM非数据块帧时，根据过滤掩码寄存器提供的方案，依次读取各目标字段的值并与对应CAM表的值进行对比，若相同，则提交数据到DMA引擎，并写入主机存储器，若不相同，则对比下一目标字段，若所有目标字段均与CAM表不符合，则直接丢弃。当接收到数据块消息帧时，由于所有分帧的帧头信息相同，因此在接收到数据块消息时，只需对第一帧帧头进行处理筛选，若符合，则后续帧全部提交至主机存储器，若不符合，则后续相同ID的帧全部丢弃。ELS帧主要用来进行网络管理，监控节点作为接入FC网络的一个对象，同样接收网络上发来ELS帧。因此，对监控节点而言，接收到的ELS分为两部分：发给监控卡的本地ELS帧和其余ELS帧，后者才是真正需要监控的ELS数据。因此，逻辑收到ELS帧时，根据帧头信息区分该帧是否为发给自己的本地ELS帧，若是，则提交到内嵌PPC协议处理器进行处理，否则将数据提交给MAC缓冲，依次读取各目标字段的值并对比CAM表，若相同，则提交DMA引擎，并写入主机存储器，否则直接丢弃。
3监控数据存储策略
数据监控机制完成了目的数据的获取，但是在航电通信网络中，通信数据量大，监控数据多，进一步的数据处理和存储仍然存在较多的问题需要解决。首先，FC传输速率快，数据量大，为避免丢帧漏帧，对存储速率要求很高；其次，海量的监控数据检索和筛选困难，需设计数据预处理和重组机制；此外，为提高后期网络故障诊断效率，需完成协议帧的快速提取和定位。为了更好的管理监控数据，我们设计了帧压缩按序连续存储方式。该方式利用逻辑对满足监控要求的ASM帧和ELS帧进行预处理后重新组包，将所有帧看做“数据”，在其前端增加监控帧头，组成新的“监控帧”，并按顺序由DMA引擎通过PCIe接口提交至主机存储区。连续存储减少了在缓冲区间来回切换的消耗，提高了存储效率，预处理主要检查帧的完整性和协议一致性，将结果记录在监控帧头的Flag字段中，将封装后的监控帧长度记录到Length字段中。增加监控帧头的存储方式可以在第一时间内获取监控数据的基本特性，如数据总量、数据的正确性等，在短时间内识别并提取出问题帧，大大缩短了数据分析周期，提高了后期网络故障诊断效率。采用逻辑硬件处理可以保证较高的预处理的速度，预处理过后的“监控帧”不再需要主机进行干预即可立即存储，大大提高了主机存储速率。每个监控帧的完整信息格式如图4所示。
4设计与验证
验证试验中，我们选用XILLIX公司V5FXT系列FPGA搭建监控卡。该系列FPGA具有高速的GTX串行IO接口，可支持多种FC通信速率，内嵌的PPC协处理器提供了强大的数据处理和控制能力，内嵌的PCIe硬核提供了高速的PCIe主机接口。将监控逻辑和驱动软件加载到监控卡上，用于监控一个模拟航电节点，该节点可以向外发送ASM消息及ELS帧。监控卡驱动软件设置几种不同的监控方案，并使能监控功能。采用虚拟FC协议节点制造超短帧、超长帧发送，采用故障注入方式产生CRC错、无效EOF及EOF缺失等协议错误帧。经过实际测试，FC监控策略可以实现正确的监控要求。验证时采取的拓扑结构如下：
5结束语
1.安全防范工程程序与要求
2.安全防范系统通用图形符号
3.公共安全防范工程管理暂行规定
4.用户对安保监控系统的总体要求
方案背景
数字录像监控报警系统是一个跨行业的综合性保安监控系统。该系统运用了世界上最先进的传感器技术、监控摄像技术、通讯技术和计算机等技术，组成一个多功能、全方位监控高智能化的处理系统。数字录像监控报警系统方案设计原则上力求达到系统运行的合理性、设备质量的可靠性及操作的简易性。我们充分重视数字化录像技术，强调监控系统作为安防系统中主要联动对象，在安防系统集成别注重监控系统与其他系统互联性．数字录像监控报警系统一定能为监控区创造一个良好的治安防范环境。
数字录像监控报警系统主要由监控场所摄像机部分，信号传输部分，数字录像主机组成。保安中心值班人员可以通过数字录像主机控制系统方便切换监控画面，并对摄像机云成各种操作指令，同时对重要场所，可疑目标进行数字录像，抓拍。
数字录像技术在监控系统中应用，将传统对视频信号模拟处理方式改变为数字处理方式，是监控领域中重大革新，并为系统集成提供良好的计算机平台。
方案设计
1设计目标
本系统在设计时，根据监控区具体情况，设计具有如下特点：
系统的先进性和开放性
采用世界上先进的管理和安全监控的设计思想，引进的一流技术和设备，使该系统在相当长的一段时间内，保持国内领先的技术水平。
系统的可靠性
监控设备采用先进的相对隔离式设计，不会因某台摄像机等设备发生故障而影响其他机器正常工作，能够长时间可靠地工作。
系统的可维护性和网络的可管理性
整个系统的管理结构设计采用统一的建网模型,结构清晰，结构化布线，为整个系统的测试、维护、管理提供了强大的支持。
2系统组成
前端配置
系统前端包括16台工业专用高分辨率彩色CCD摄像机。均采用彩色22倍光学变焦、8倍电子变焦镜头一体化摄像机，配装全方位云台球型防护罩。
16台摄像机安装在厂区重要部位、各生产车间，对车间的生产情况、厂区重要部位进行全方位动态实时监视。
主控室配置
主控室器材主要包括1台16路硬盘录像机，1组双联控制台，16台21″彩色监视器、1架高亮度金属投影屏幕组成电视墙，1台高亮度高清晰度投影机，1台PC机。
前端摄像机的视频信号和报警信号进入硬盘录像主机，根据用户的设置进行录像。视频信号经硬盘录像主机的旁通输出接电视墙，同时监看16个不同地点图像，通过硬盘录像主机对电视墙上的大屏幕投影画面进行随意切换组合，同时控制前端云台镜头，对图像进行调整。
硬盘录像主机可进行画面调看、录像回放、报警管理，以及画面的保存、打印。
主控室也可以通过遥控器对硬盘录像机进行系统设置和操作（可选）。
硬盘录像主机可接入局域网内，局域网内的其它地点的任意一台PC在拥有控制权限时也可以对硬盘录像主机进行远程监控、接收报警信号、录像查询回放和录像文件的下载。
主控室内PC机可以作为文字处理和其他图片处理，利用大屏幕显示，介绍企业概况和产品。
分控配置
系统设置2台分控计算机，配合分控器及分控软件进行操作和使用。通过多媒体计算机来实现所有的监视控制功能。
3方案特征
高等级的保安监控：
通过硬盘录像机多种视频输出（混合画面、单画面、旁通），可以在电视墙上，任意进行画面的组合和切换。包括全部画面同屏显示、分组画面轮流切换显示、重要画面固定显示、报警画面自动显示。做到点、面、重点兼顾的最高等级保安监控。而其他设备往往受视频输出接口单一的限制，必须另配画面处理器或视频分配器才能实现以上组合。
录像回放和系统设置时，不影响正常的画面监视：
选择在电视墙上回放或进行系统设置时，保证不影响本地现场监视的同时进行，可以一边监视，一面查询录像。
选择管理PC，也可进行画面切换、录像资料在线和离线回放，以及多画面同步回放，而PC机上的操作和现场监视是多工并发处理的，互不影响所调看的画面。
使用局域网上的PC实现网络分控，扩大了CCTV监控系统的范围。
保安工作不仅限于保安员的范围，也扩大到保安主管和上级管理层。CCTV监控系统的使用范围更大了，同时利用了原有数据局域网，既不增大投资，也扩大了数据局域网的使用范围。
局域网内的监控PC可以同步监控，而一台主机也可以同时接受来自三个不同监控PC的访问，做到一对一，一对多和多对一的监控方式。
4产品特性：
1．采用RTOS实时操作系统和MPEG4压缩技术，具有强大网络功能、带数字矩阵、云台控制、报警联动录像功能的嵌入式专业级数字录像监控系统。是集成了本地监控、录像和网络传输为一体的专业化产品。
提供丰富的应用接口，实现模拟与数字相结合的CCTV监控方案，可以更好的发挥CCTV系统功能：
A.模拟矩阵系统的功能：视频信号未经压缩，保证画面显示无滞后、不失真；可以方便的接入电视墙，灵活进行画面组合，也可以支持其他分控点的需要。
B.双显示输出，可以支持多画面组合和单画面切换，不需要另配画面处理器和视频分配器，大大节省了投资成本和布线工程。
C.集成了网络功能的监控主机，网络分控不需另配其它视频传输设备，不但功能比其他外设强大，造价也具竞争力。
2．具有高清晰度的画质：
(1)本地监视：独特的YUV格式显示电路，在A/D（模/数）转换后直接进入实时显示电路还原为多画面输出，图像未经压缩，因此监控画面完全无滞后，无拖尾，不失真，未经裁减，清晰度高达640*480。
(2)多种录像方式中最具有代表性的是——支持640*480高分辨率录像功能和运动感知录像功能，感知灵敏度可分为10级，感知区域可分为280个。
(3)录像回放：录像回放时达到国际CIF320*240分辨率，并且应用了RET分辨率扩张技术，既控制图像大小，又能达到更高的640*480分辨率。最新的MPEG-4V2.3.0版本还以选择压缩等级为0的模式，画质更加清晰。
(4)网络监视和回放：网络传输，是不同画面分别打包传输的。因此无论网络监视还是网络录像回放，每个通道都可以达到320*240的画质，在高分辨率录像时更可达640*480。在带宽很低的情况下，远程软件可以调整网络传输的帧数和压缩比，既保证画质不降低，又保证画面的连续不阻塞。
(5)录像取证时的画质：无论在本地还是网络都提供特有的单帧播放功能，方便使用者回查录像时对连续运动中的图像的每个单帧细节的把握，更有利于取证到重要画面的细节。
3．方便快捷的录像查询：
采用JFS日志型硬盘文件管理系统，所以稳定性好，文件检索速度快，决不会出现数据丢失和错误的检索。
(1)录像检索的便利性。不论本地还是网络端，都可以按日期、小时、摄像机检索，并能提供最大64倍的快速检索。
(2)本地查询：在本地查询时采用画中画显示的方式，而且回放窗口可以调整位置和进行画面缩小放大，因此不影响本地现场监视同时进行，可以一边监视，一面查询录像。甚至正在录制中的录像文件也可以同时进行查询，这就是因为使用的RTOS操作系统和JFS硬盘管理系统的优势——快速、实时、精简，不同市面其他产品不能回放正在录像中的文件。
(3)网络查询：在控制室或其他分控点的人员，可以使用远程监控PC或手提电脑，对主机上的录像文件进行快速的在线查询，查询文件的响应速度快至1秒。
(4)另外，无论本地和网络查询，都可以方便地在查询窗口状态下，进行其他画面的手动切换和自动切换。
(5)提供多画面同步查询。
4．录像文件储存：
(1)采用的文件格式不同于一般工控机采用的FAT32格式，不能在PC机上直接读取，更不能被修改或删除，要查看录像文件必须使用专门软件，采用了数字签名的水印技术，大大提高了录像文件的安全性。
(2)支持单帧缓冲回放，是即时储存的，即使在录像时突然断电，也不会影响断电前的录像保存。
(3)文件大小：采用MPEG-4压缩方式，文件更小，画质更清晰，可最大程度利用网络带宽，是最适合监控用途的压缩格式。16路画面最大负荷下，一小时录像文件仅占用0.8－1.5GB的硬盘空间。
5．云台镜头控制：
⑴具有标准的RS232通讯接口，可以通过一个转换器（RS232转RS485）连接前端云台、快球，这样用户就可以使用专用键盘或遥控器，完成对云台镜头的控制。同时网络端的用户也可以在PC机上使用ReMon软件进行对云台镜头的远程控制。
⑵内置了多达18种的云台控制协议，支持市面上绝大多数的云台。另外还可以通过软件升级增加云台控制协议。
6．数据备份方式灵活
⑴内置2个IDE接口，包括一个备份盘在内，最多可扩展到4个硬盘，每个最大支持到160G。支持活动备份硬盘的热插拔，不需要关掉主机电源就可以完成备份盘的安装和拆取。用户可以设置多种智能的备份方式，手动备份/自动备份/自动备份（自动删除），在自动备份时，系统可识别、停止和连续进行下一个文挡的备份。
学校是培养人材的地方，安装闭路电视监控能使学生们在学校专心地学习以及确保学生们的人身安全，同时使学校能够实现现代化的管理。随着我国企业改革的深入，以及保安服务项目的不断扩大，闭路电视监控系统已成为各企业单位内部管理和技术防范必不可少的一部分。从企业管理和安全防范的角度出发，我公司将为该学校设计一套布点全面，器材配制灵活的监控系统。根据我们公司的实力，以及多年来积累的监控系统设计经验，我们保证本系统在当前时期内处于国际领先水平，并在相当时间内不落后。
二、系统设计依据：
JGJ/T16-92《民用建筑电器设计规范》
GB50198/94《民用建筑闭路监控电视系统工程技术规范》
GA/T75《安全防范工程程序或要求》
GBJ232-90，92《电器安装工程施工及验收规范》
ELA/TIA-568A《商用建筑线缆标准》
GBJ232-90-92《中国电器装置安装工程施工及验收规范》
三：安保监控系统的特点：
安保系统是用现代化的科学技术来建立完善的区域安全保卫体系，通过在区域的重要部位、场所安置摄像机，对这些重要部位进行监视、控制和记录。
我方对该学校的性质、布局和结构进行了认真研究，本着充分体现系统先进性的精神，同时考虑到系统的美观、实用、经济的原则，整个系统设计力求做到布局合理、安装美观、控制周密、配置完善、操作简便、宜于维修；考虑到建设和技术的发展，系统的设计做到有扩充能力、有发展余地，在体现系统设计上先进、综合、合理的特点的同时，确保系统运转的可靠性和稳定性。整个系统的特点如下：
标准化：
所选用的器材及设备均符合监控行业产品制造及设计标准。
实用性：
所提供的器材及设备均满足批发部监控系统实际需要。
扩展性：
所设计的系统能很方便的增加一些新的前端设备和后端设备，扩充功能强大，为日后的系统的扩容和功能的扩展提供充分的保障。
经济性：
本方案以监控系统的需求为基础，在满足系统功能的基础上，尽可能的降低系统造价。
四、设计范围及要求：
该学校主要监控的场所包括：学生宿舍，教学楼，操场，学生食堂，校门口等。给这些重要部位安装电视监控安保系统，可以通过科学化、综合化的集中管理来完善学校内部的功能机制并提高自身的安全防范能力。
4．1设计目标的确定：
通过监控系统随时掌握监控区域内人员活动情况，检查各个重点部位的安全情况，及时发现隐患，处理突发事件。
4．2主要设备技术指标：
