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油田无线传输视频监控系统解决方案

作者: admin 时间:2017-07-19 来源:未知
摘要:根据安全防范技术现行规范、用户需求以及对现场平面图的分析,监控系统应作为一个相互关联的有机整体,可以实现对整个管理区的油井安全进行有效的监控和管理。...

一、设计思想与原则

        根据安全防范技术现行规范、用户需求以及对现场平面图的分析,监控系统应作为一个相互关联的有机整体,可以实现对整个管理区的油井安全进行有效的监控和管理。

        监控系统从确保管理区油井的生产安全性、管理的科学性和对灾害及人为破坏的抵抗和防御能力出发,应遵循以下原则:

        先进性:监控系统的设备选型应采用国内外主流技术并与其发展潮流相吻合,保证系统的技术寿命及后期投资的可延续性。

       实用性:监控系统应力求实用可靠,作到操作尽量简单直观,维护方便。

       通用性:为便于管理区监控系统的维护需求,管理区的保安监控系统应满足在更换部分设备时的通用性及可替换性。

       集中管理:监控系统应在中心控制室实施对所有前端设备的控制操作及功能设置,保证系统高效、方便、可靠地运行。

       可扩展性:系统预留部分扩展空间,并提供级联接口,保证大小型扩展都可以节省投资实现功能

 

二、用户需求分析

        本油田共有4个油站,共计78个前端采油点,每个采油点安装一个监控摄像头,要求监控画质达到1080P的高清标准。全部监控图像传输到后端监控中心。

        近几年管理区出现偷油盗油和采油设施被破坏的情况非常频繁,即影响了生产,又污染了当地的生态环境。给集团带来很大直接和间接损失。目前用户已经对部分油井安装了监控系统。为了更好的保证油井的安全生产,需要规范和扩大监控系统的安装和整合现有的资源。基于此,我们提出了一整套关于视频采集、无线传输和集中控制的监控系统。

三、系统设计

1、系统设计总示意图

1.png

 

        本方案设计共计安装78个井场监控点,每个监控点安装1080P的高清网络球机,接入无线网桥后通过无线传输的方式在油站进行汇总,油站共计有4个,其中每个油站可汇总大约20路图像,然后油站把汇聚的图像用点地点高带宽网桥通过主干无线链路传输监控中心机房。全部78路图像传输到监控中主机房以后,通过交换机分别接入NVR进行存储管理,接入数字矩阵或上墙服务器进行图像的输出显示,接入PC主机进行管理,接入互联网实现远程访问。

2、前端图像采集方案设计:

2.jpg

        前端采油井场安装高清网络球机,同时在音频输入输出位置接入喇叭和拾音器。网络球机可直接接入网桥的数据接入口,图像用无线传输至监控中心以后可实现监控中心对前端井场的声音采集,并可对现场进行喊话。

 3、无线传输部分方案设计:

1)、前端监控点到油站汇总点的无线方案设计

3.png

        现场根据采油井场到油站汇总点的位置以及有无阻挡的情况,用无线网桥直接或者间接的方法传输到汇总点。例上图中所示,11、12、13号采油井场距离油站A比较近,可以采用一对三的方式直接传输到油站汇聚点。

4.png

        例上图中所示,1、2、3、4、5、6号采油井场距离油站A的距离比较远,而且还有一定的阻挡,所以可以根据情况采中分段汇总,中继传输的方式传输到汇聚点油站A,1号和6号传输到2号,在2号汇总后传输到3号,3号和4号传输到5号,在5号汇总后再传输至汇聚点油站A。

5.png

例上图中所示,16、17、18号采油井场传输至20号,在20号汇总后传输到汇聚点油站A。

 

2)、汇聚点到监控中心机房的无线传输设计:

无线连接设备示意图

6.png

        从A、B、C、D四个汇聚点传输至监控中心机房,由于考虑到每个汇聚点都已经汇聚了大约20路的高清图像,所占用的带宽已经比较大,所以20路图像汇总到2个交换机,每个交换机使用一台骨干级的无线网桥进行点对点传输,每个汇聚点共使用两台骨干级无线网桥。即保证了现有大带宽数据的有效传输,又为以后增加监控点保留了一定的冗余带宽。

4、监控中心部分方案设计:

监控中心设备连接示意图

7.png

        监控中心使用8台骨干级无线设备进行接收,接收前端4个汇总点的信号。进入监控中心总交换机,可通过交换机分别接入NVR进行存储管理,接入数字矩阵或上墙服务器进行图像的输出显示,接入PC主机进行管理,接入互联网实现远程访问。

 

四、使用无线设备产品介绍

        前端监控点到汇总点使用SF5020CH,从4个汇聚点到监控中心机房使用骨干级无线传输设备SF5000MS。产品特点如下:

1、     SF5020CH

8.png

        SF-5020CH是一款高性能、高稳定性的5GHz无线网桥产品。产品内部集成了先进的802.11n无线内核和2*2  MIMO的 高增益双极化定向天线。设备的操作系统功能丰富,无线通信优化能力强大,向下兼容802.11a标准。将两个远距离的节点进行有效的网络连接,满载带宽视距传输距离可以达到10km,可提供不亚于有线网络质量的无线传输品质。广泛应用于建筑工地、景区、矿区、电梯等特殊环境。

        该产品使用IPoll(智能动态轮询协议),抗干扰能力强,即使在干扰严重的地区,仍能保障有64位用户稳定的接入基站设备。 设备配备双固件镜像,用户在进行远程软件升级过程中,即使电源中断,升级失败,仍可以正常重新启动设备。 由聚碳酸脂塑料制成的坚固外壳含有紫外线抑制剂,保证了外壳长期暴露在户外阳光下照射也不会损坏开裂。

        SF-5020CH的产品设计、测试满足IP-65防护等级,振动,温湿度,盐雾和浪涌冲击均符合工业标准,以卓越的可靠性保证处于同行业中的领先水平。设备为安装配备了一个接地凸耳和POE电源接地保护,防止雷击。

        该设备支持WNMS管理系统,该系统是免费的企业级无线网络管理系统。采用单一的软件解决方案,为网络管理员简化了大量的设备管理和网络监管任务。综合网络管理系统支持数千个网络节点。一个系统可以监控维护多个网络。丰富的设置特性帮助你有效诊断网络故障,可视化网络管理,自动按计划执行固件升级,更新设备状态,故障告警,收集统计网络数据等。基于Web系统环境,支持多用户账户管理。多个管理员可以在同一台服务器上管理不同的网络,而不需要访问各自网络的设备。

SF-5020CH的操作系统是一个多功能、易用性强的操作系统,保证了全系列的硬件设备在网络部署时都能轻松的完成配置。

主要特色

IPoll(智能动态轮询协议)

支持双固件镜像

基于HTML 5技术的全新GUI设计

170 Mbps的传输能力

80,000 PPS

支持IPv6

兼容WNMS

无线

WLAN标准

IEEE   802.11 a/n, iPoll

传输模式

MIMO   2x2

无线频段

5.150 -   5.850 GHz (FCC 5.745 - 5.825 GHz)

发射功率

最高29 dBm (因地区而异)

接受灵敏度

-97~ -75   dBm(因调制方式而异)

信道带宽

5,10,   20, 40 MHz

调制方式

802.11 a/n: OFDM (64-QAM,   16-QAM, QPSK, BPSK)

数据速率

802.11   n: 300, 270, 240, 180, 120, 90, 60, 30 Mbps

802.11 a: 54, 48, 36, 24,   18, 12, 9, 6 Mbps

纠错方式

FEC, 选择性ARQ

双工模式

时分双工

天线

类型

集成双极化定向平板天线(可外置)

增益

20 dBi;(可根据需要选用其它天线)

有线

接口

10/100   Base-T, RJ45

软件

无线模式

接入点 (自动 WDS), 接入点 (iPoll), 工作站(WDS, iPoll), 工作站(ARP   NAT)

无线技术

智能动态轮询, 自动信道选择, 自动调制方式选择, 自动发射功率控制(ATPC)

无线安全

WPA/WPA2   个人加密,   WPA/WPA2 企业加密, WACL,   用户隔离

无线QoS

iPoll 实现4队列优先

网络模式

桥接, iPv4路由, IPv6路由

网络技术

无NAT路由, NAT路由, VLAN

WAN协议

静态IP, DHCP客户端, PPPoE 客户端

服务

DHCP ,   SNMP , NTP 客户端, 路由跟踪, ping看门狗

管理

HTTP(S)   GUI, SSH, SNMP read, WNMS, Telnet

工具

站点勘测,连接测试,天线校准 

物理特性

尺寸

205 mm   (长)× 205 mm (宽)× 45 mm (高)

重量

700 g

安装

壁挂/ 钢管支架

电源

设备供电

12 -   24V DC无源PoE(产品自带24V无源PoE适配器)

电源

100 – 240V AC

功耗

4.5 W

环境

温度

-40°C ~ +65°C

湿度

0 ~ 90   % (非凝露)

管理

系统监测

SNMP   v1/2c/3 服务, 系统日志, 通过Email和SNMP陷阱发送告警

法规

认证

符合FCC/IC/CE标准

 

2、     SF-5000MS

9.jpg

       SF-5000MS系列产品是企业与营运商级802.11n室外无线基地台,提供无线系统商应用于PtP点对点/ PtMP 点对多点 / Hotzone 无线覆盖热区等系统架设运作。产品采用2.4GHz与5GHz双频多模块设计,单一无线模块可达320Mbps传输率,带宽可达160Mbps;多无线模块加计可达640Mbps传输率,带宽加计可达320Mbps,轻易地解决远距离传输带宽应用不足问题。可应用于校园无线室外覆盖上网、无线监控远距离传输、厂区对厂区数据传输骨干、城市无线上网覆盖及大区域无线监控影像传输汇集…等系统架设应用。

SF-5000MS 系列提供三种产品功能类别:

1、多点连续中继跳台,低耗损骨干带宽功能:

       每中继跳台一次约减少5-8Mbps,第五跳后传输带宽不再减少,可维持在120Mbps带宽以上,同时具备10跳后10ms以内的低延时特性。
        SF-5000MS03H具备3个无线模块,因此可建构3条连续中继跳台骨干,以提供不同方向传输与更大带 宽的汇集使用。

2、连续中继跳台+ Mesh多路径自愈网络功能:

       应运营商级须提供无线上网服务需求或是大范围无线监控传输需求,所提出WiFi MIMO多路径Mesh无线网络的解决方案产品。主要是采用 Mesh 网络传输功能与自动选择或修复传输链路及自动组网的特性,解决一般网络系 统的链路故障问题。

3、连续中继跳台+Mesh多路径自愈网络+支持高速移动传输功能

       专为大范围无线高速移动 传输应用需求的营运商所设计,举凡是市区道路或高速公路无线高速移动监控传输、铁路高速 移动数据传输、地下铁路高速移动数据传输,甚至是高速铁路的高速移动数据传输。

       透过Mesh网络系统的网状网络特性,搭配多点跳台骨干的大带宽特性,以及特别设计的Mesh Client功能特性,让高速移动的数据能于Mesh网络系统的网状网络上快速自动选择路径传输。

SF-5000MS 具有下列优点:

1、可灵活选择无线骨干架设方式

       SF-5000MS 系列产品,整合多个无线模块接口,并导入核心的多元数据交换技术。每个无线接口可以单独设定,以满足不同的无线连接传输的目的。多个无线模块接口之间的快速交换数据技术, 即便经过几个无线中继跳台或多个无线模块接口传入的数据流,仍能提供稳定的大带宽骨干及顺畅低延时的封包传输。

2、高效能的无线骨干设计

       导入新一代的802.11n MIMO技术,SF5000MS在40MHz 扩频设定下,每个无线模块界面都可提供高达300Mbps 的传输率160Mbps的实际带宽,采取缩短封包等待保护间隔机制与封包整合传输设定,可进一步提升封包传输的效率与骨干传输的总和带宽达到无线骨干900Mbps传输率与有线带宽320Mbps实际带宽。

3、安全和灵活的客户端连接管理

       灵活的 QoS (服务质素) 设定,提供给管理使用者的无线带宽连接管理。SF-5000MS系列完美 结合中央 RADIUS 服务器和数据加密技术,为每个无线客户端设备,提供安全的无线连接服务。

4、具备 Mesh 网络功能(选配软件功能)

       在大范围的网络骨干系统架设需求下,可选配具备Mesh网络功能,以提供网络传输具有下列特殊 运作机制:

       A.具备 OSI (Open System Interconnection Reference Model) Layer 2 的 Data Link Layer 数据链结层的 Mesh 网络数据传输,以达到快速数据转传与自动愈合链结,减低选择路径时延及多跳台中继的带宽衰减,以提供 10 跳后 100Mbps 以上的带宽。

       B.自动寻找最佳传输路径机制

       C.自动断线寻找恢复联机路径机制

       D.自动网络流量平衡机制

       E.自动更新 Mesh 网络系统节点讯息

       F.自动扫描选择频道自动联机

       G.透过网关或服务器自动更新系统设定

       H.自动组织形成云端网络

       I.支持快速自动路径传输

       J.支持讯号与传输率等逻辑运算高速漫游传输

       K.支持大带宽 Mesh 网络传输

       L.支持多个网关出口备援功能

       具备 Mesh 多路径 Hi-mobile 高速移动网络传输功能(选配软件功能)

       透过多点跳台中继与Mesh网络功能,搭配Hi-mobile高速移动运作设定,可以建构Mesh Hi-mobile 高速移动传输网络,提供200Km/s车速100Mbps的移动无线传输带宽,以提供高速移动传输的应用需求。

产品参数:

主要组件

处理器

Atheros   AR7161(680Mhz)

无线芯片

Atheros   AR9220 based mini PCI module, Up to three modules

交换控制器

Atheros   AR8035 / Atheros AR8021

闪存

16MBytes

内存

128MBytes

设定连接接口

UART x   1(PCBA onboard)

内部参数

工作频段

5150~5825MHz  2400 ~ 2483 MHz

工作标准

IEEE802.11a/b/g/n   CSMA/CA

传输率

300Mbps(2T2R)   最大

发射功率

5GHz≤24dBm    2.4GHz≤25dBm

天线类型

2×N-type(1张 无线模块)4×N-type(2张 无线模块)6×N-type(3张 无线模块)

工作电压

网线供电DC48V

设备功耗

单模块<10W  多模块<40W

看门狗

硬件看门狗

外部参数

传输距离

以29dBi双极化碟状天线为准, IEEE802.11a 20Km@25Mbps IEEE802.11a/n HT20 50Km@45Mbps  IEEE802.11a/n HT40 20Km@120Mbps

使用环境及其它

使用温度范围

-30℃~70℃

湿度

0% ~   95% Non-condensing

储存温度

-40~ 85℃

防水防尘等级

Outdoor    IP67 rated

 

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