1　前言

　　工业电视系统是岩滩升船机监控系统的重要组成部分，是保证岩滩升船机安全运行的重要设备。为了能在中央控制室对升船机整体运行情况，上游、下游船只航行情况以及控制现场关键部位的工作情况进行全面监视和实时录像，特设置工业电视系统。

2　工业电视系统的设计

2.1　岩滩升船机对工业电视系统的要求
　　升船机监控系统对工业电视系统的要求是：
　　(1)能在中央控制室对升船机整体运行情况，上游、下游船只航行情况以及控制现场关键部位的工作情况进行全面监视，既能展现控制现场全景的宏观画面，又能观察到关键设备与运行过程近景的详细情况。
　　(2)必要时可以对每个监视点进行实时录像，在录像的同时对每路信号进行监视，系统还应记录时间、日期及摄像头字符，以便日后分析查证。
　　(3)系统必须操作简单，易于使用和维护。
　　(4)工业电视设备应与中控室多媒体工作站配有接口，应能够将各个摄像头的信号方便地切换到大屏幕投影仪上。
　　(5)要求户外设备具有耐潮、耐腐蚀、防泥雾性能。
　　(6)升船机现场用电设备多，受场地限制不可能进行有效分离，要求工业电视系统应有较强抗干扰能力。
2.2　工业电视系统的设计
　　岩滩升船机工业电视系统设计的指导思想应该是经济实用、安全可靠、操作简单、维修方便。
　　升船机监控系统所需要监视的范围不大，需要监视的目标不多，其配套的工业电视属于小型系统。我们根据升船机现场总图和各个监视区域的图纸确定摄像头数量以及摄像头的大体布置。经安装人员在升船机现场对监视目标和区域反复进行实地观察和测量，认真仔细地分析对比各种摄像头安装方案，尽可能扩大每一个摄像头的监视范围。最后根据确定的方案绘出主要设备布置图。
　　我们精选了微机切换控制主机、时间滞留多功能录像机，全天候室外云台及防护罩，电动三可变镜头等国际名牌产品，大大提高了工业电视系统的可靠性。通过键盘或屏幕菜单编程，可实现系统巡视，齐投监视和故障报警、自动录像等多种功能，室内和室外云台都具有自动扫描功能，实现了对整个现场监视的自动化、智能化。

3　工业电视系统的组成

3.1　系统组成
　　岩滩升船机工业电视由摄像点、传输线路、显示及控制设备三部分组成，详见工业电视配置框图。摄像点部分包括低照度彩色摄像机、三可变摄像机镜头、全天候防护罩及云台、解码器等。传输线路包括传输视频信号的同轴电缆、控制信号电缆及电源电缆。
　　显示及控制设备包括53.34 cm(21英寸)彩色电视机，微机控制切换矩阵、彩色画面分割器、长时间录像机、大屏幕投影仪等设备。
3.2　摄像点的分布
　　根据监视区域或景物的不同，首先明确主摄体和副摄体是什么，对要求监视区域范围内的景物要尽可能地进入摄像画面，重点考虑宏观监视和局部重点监视相结合，以求最佳的摄像头分布方案。
　　在上游导航浮堤前端、下游口门处高处各安装1套全天候、低照度彩色摄像机并配以高倍变焦镜头以观察较远水域的情况。在上闸首、下闸首、主提升机房等处也配置了彩色摄像机，详见表1。

表1　摄像点分布情况表

4.1　防护罩
　　本系统的许多摄像机不得不在室外工作，处在风吹日晒、酷暑严寒等的恶劣环境下，故选用美国VICON防护罩具有耐高温、耐低温、防水、防尘、防雾等功能，能保证摄像机在各种气候条件下长期可靠地工作。防护罩内配有热敏开关、风机、加热器。根据环境温度的变化能够自动接通风机或加热器，使摄像机始终处于正常工作温度范围内。另外，在防护罩的上方加装了遮阳罩；为了提高摄像头的防泥雾性能，给防护罩上配备了雨刷、喷水器，可以在中控室操作各个摄像头的雨刷和喷水器，以便清除防护罩观察窗上的灰尘和泥雾，使摄像机能在各种气候条件下送出清晰的图像信号。
4.2　摄像头
　　选用的VC 2930-24 C 0.85 cm(1/3英寸)彩色低照度摄像机具有极好的图像质量。CCD成像器件含有296000个像素，快门速度可达1/30000 s。该机具有均匀补偿、中心加权、低中心加权及水平加权4种背影光补偿方式。不同模式的背影光补偿使得摄像机产生正确曝光的图像，防止出现模糊的图像。
4.3　摄像机镜头
　　摄像机镜头就是工业电视的眼睛，必须经过严格地筛选。根据被摄景物的尺寸及其与摄像机间的距离。可以很方便地计算镜头焦距。当使用变焦镜头时，可由长焦距镜头展现近景与特写画面，短焦距镜头展现全景与远景画面。本系统所选用的镜头具有卓越的光学品质。所有镜头皆备有视频电平和自动光量调整机构，镜头外身煮黑处理，令反射朵光降到最低。
4.4　云台
　　摄像机配用云台可使取景范围增加到最大限度。根据监视场合地形的不同，配置云台不仅可以使系统的性能得到一定程度的提高，选择合理还可以减少摄像机的数量。选用的V330APT云台载重量可达15.9 kg，该云台的驱动电机已进行了润滑处理，它的齿轮传动机构用超硬钢制成，从不需要从外部加油润滑，也不需要“O”型密封垫圈。
4.5　传输线路
　　本系统视频信号采用75 Ω同轴电缆直接传送。
　　根据经济实用的设计要求，本系统采用了室外解码与室内解码相结合的方案。对于传输距离较远的室外摄像头采用了各自分散的室外解码器，采用数字编码的间接控制方式传送所有的控制信号，仅用一对双绞线即可解决众多控制信号的传输问题。对于传输距离较近的摄像头采用了集中的室内解码器。这样既降低了成本，由于线路的简化使该系统安装、维护十分方便。
4.6　工业电视主控台
　　工业电视主控台是工业电视系统的核心，是控制各种设备动作指令的发生地，也是设置在各监视点摄像机的最终汇集处。
　　选用的VPS328系统是一个32路输入、8路输出的全功能可编程微机控制和矩阵切换系统。它把云台、镜头、控制和矩阵切换结合起来。VPS328支持手动和自动顺序切换，所有的摄像机/监视器路径和256个事件可被编程设置。缺省的摄像机/监视设备或路径可被编程，以便系统掉电后，一上电便能恢复工作。系统还备有计算机接口及打印输出接口。
　　在处理报警或预置事件时，通过切换预选输入至特定的输出。报警输入可设定为高或低的级别。系统最多可有48个报警信号，报警时监视器上显示的字符闪动，报警的时间和日期也将显示。录像机启动将报警信号记录下来，还可以启动音频报警信号。报警复位在键盘上进行，也可采用外部或自动复位。
4.7　新一代时间滞留型录像机
　　为了能对视频信号进行录像，以便事后分析，岩滩升船机工业电视系统选配新一代时间滞留型录像机，其特点如下：
　　(1)双密度录像。
　　(2)优良的图像质量。
　　(3)自动清洗磁头。
　　(4)报警录像及报警索引。为了及时、准确、全面地记录升船机的故障和事故详情以便日后分析，由计算机监控系统提供报警信号并送入录像机。
　　 录像机备有报警输入端，每当收到报警信号后，录像状态会自动转换为报警录像，并自动在录像带上记录下一个索引信号，以便迅速查找报警录像起始位置。
　　(5)紧急情况录像。录像机收到报警信号后，即使在停止状态下，无论电源是开或是关，录像机会在用户选择的报警录像状态下开始报警录像。这样就不会错过紧急情况。
　　(6)自诊断功能。当录像带走到头，无视频信号输入，磁头故障等8种不正常情况出现时，报警蜂鸣器会发出声响并显示故障部位。
　　(7)自动重复录像及报警录像保护。
　　(8)重放功能。
4.8　时间分割视频多路调制器
　　时间分割多路调制器是一种多功能的画面分割器。主要功能是画面分割，其特点如下：
　　(1)16路摄像机系统。
　　(2)高清晰度的彩色或单色视频信号。
　　(3)多种显示方式。
　　(4)摄像机标识码、时间码、日期码是标准功能。
　　(5)报警输入。
　　(6)全编程系统，在屏幕上显示编程步聚的帮助提示。

5　工业电视系统的安装

5.1　施工前的准备工作
　　(1)施工图的绘制。经现场勘查后按设计要求绘制施工总平面图。施工总平面图应标出整个系统的路径，电缆走线方向，监视设备安装地点，设备型号、数量。
　　(2)施工材料表的编制。汇总各施工图所用设备和器材的数量及线路器材的数量，各种辅助材料(如：膨胀螺栓、螺钉、线卡、膨胀管等)的数量。
　　(3)工业监视设备、器件在安装前应作下列检查：
　　①设备和器件的规格、型号、数量应符合设计要求，附件、备件齐全，具有出厂合格证件。
　　②设备、器件外观应漆层完整，无损伤和任何变形，挂有产品铭牌。
　　③放大器、分配器、云台、防护罩等有源部件应通电检查。
　　(4)工业监视设备的安装尚应符合现行的《电气装置安装工程施工及验收规范》及《钢筋混凝土工程施工及验收规范》等有关标准、规范的规定。
5.2　工业电视设备安装应具备的条件
　　(1)设计文件与施工图纸齐全，并已会签和审批。
　　(2)按批准的施工方案已进行技术交底。
　　(3)安装所需设备、器材、机具和人员准备就绪，能保证连续施工的需要。
5.3　摄像头的安装要求
　　(1)摄像头应安装在设计图纸指定的地方，安装位置应使设备易于维修且不易受损伤。
　　(2)安装云台支架和云台时，必须用水平尺保证云台和摄像头处于水平面，以免图像倾斜。
　　(3)摄像头应安装在稳定牢固的底座或建筑物上，云台摇摆范围内不应有阻挡物。
　　(4)摄像部分安置在高处时(高于地面2 m以上时)，除了必须符合安全规定外，还要给施工安装和使用维护人员留出一定的操作位置，以方便作业。
　　(5)摄像头镜头应从光源方向对准目标，在镜头视场内不应有遮挡目标的物体。镜头应避免强光直射。
　　(6)户外设备应设必要的避雷器，避雷器就近接地。

6　防止干扰的措施

　　视频电缆传输是监控系统的重要组成部分，由于视频频率范围较宽，在传输过程中较易受到各种干扰，影响图像质量，通常会出现网纹、斜纹、滚道等现象。因此，如何避免和解决传输中的干扰是工程成败的关键。
　　常见的干扰主要来自交流50 Hz电源干扰和中波广播电台干扰，反映在图像上分别为滚道和网纹。干扰又可分为直接干扰和间接干扰，直接干扰是由于传输电缆设置不当，如和电源线并行，电缆和系统前端设备安装时与建筑物内钢筋相联通，造成多点接地。而较大的工业电视，由于各部分接地点选择不当也会造成间接干扰。
　　为防止各种干扰信号窜入视频电缆，有条件的情况下应将所有视频电缆穿入钢管并埋设在地下，这样可增强屏蔽效果，减少干扰。当视频电缆与动力电缆等在同一电缆沟中敷设时，应使两者尽量远离，如有可能，最好分放在两个电缆沟中，摄像部分的安装位置也应尽量远离大功率电源和工作频率在视频范围内的高频设备。施工安装中要特别注意避免摄像机、云台支架、解码器等前端设备与建筑物钢结构相接触。视频电缆穿管敷设时要注意避免电缆绝缘层损坏而造成多点接地。工业电视监控系统安装过程中，应尽量选择一个接地点，这个接地点应设在中控室。其它的前端设备和副控设备均不能接地。
　　电缆内浸入水分会使电缆阻抗特性及高频特性变坏，造成图像重影不清晰和图像不同步。因此地下埋设电缆时要采取必要的防水措施，电缆的连接头要做防水处理。