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      2. 石油化工

        當前位置:

        油田無線傳輸視頻監控系統解決方案

        作者: admin 時間:2017-07-19 來源:未知
        摘要:根據安全防范技術現行規范、用戶需求以及對現場平面圖的分析,監控系統應作為一個相互關聯的有機整體,可以實現對整個管理區的油井安全進行有效的監控和管理。...

        一、設計思想與原則

                根據安全防范技術現行規范、用戶需求以及對現場平面圖的分析,監控系統應作為一個相互關聯的有機整體,可以實現對整個管理區的油井安全進行有效的監控和管理。

                監控系統從確保管理區油井的生產安全性、管理的科學性和對災害及人為破壞的抵抗和防御能力出發,應遵循以下原則:

                先進性:監控系統的設備選型應采用國內外主流技術并與其發展潮流相吻合,保證系統的技術壽命及后期投資的可延續性。

               實用性:監控系統應力求實用可靠,作到操作盡量簡單直觀,維護方便。

               通用性:為便于管理區監控系統的維護需求,管理區的保安監控系統應滿足在更換部分設備時的通用性及可替換性。

               集中管理:監控系統應在中心控制室實施對所有前端設備的控制操作及功能設置,保證系統高效、方便、可靠地運行。

               可擴展性:系統預留部分擴展空間,并提供級聯接口,保證大小型擴展都可以節省投資實現功能

         

        二、用戶需求分析

                本油田共有4個油站,共計78個前端采油點,每個采油點安裝一個監控攝像頭,要求監控畫質達到1080P的高清標準。全部監控圖像傳輸到后端監控中心。

                近幾年管理區出現偷油盜油和采油設施被破壞的情況非常頻繁,即影響了生產,又污染了當地的生態環境。給集團帶來很大直接和間接損失。目前用戶已經對部分油井安裝了監控系統。為了更好的保證油井的安全生產,需要規范和擴大監控系統的安裝和整合現有的資源?;诖?,我們提出了一整套關于視頻采集、無線傳輸和集中控制的監控系統。

        三、系統設計

        1、系統設計總示意圖

        1.png

         

                本方案設計共計安裝78個井場監控點,每個監控點安裝1080P的高清網絡球機,接入無線網橋后通過無線傳輸的方式在油站進行匯總,油站共計有4個,其中每個油站可匯總大約20路圖像,然后油站把匯聚的圖像用點地點高帶寬網橋通過主干無線鏈路傳輸監控中心機房。全部78路圖像傳輸到監控中主機房以后,通過交換機分別接入NVR進行存儲管理,接入數字矩陣或上墻服務器進行圖像的輸出顯示,接入PC主機進行管理,接入互聯網實現遠程訪問。

        2、前端圖像采集方案設計:

        2.jpg

                前端采油井場安裝高清網絡球機,同時在音頻輸入輸出位置接入喇叭和拾音器。網絡球機可直接接入網橋的數據接入口,圖像用無線傳輸至監控中心以后可實現監控中心對前端井場的聲音采集,并可對現場進行喊話。

         3、無線傳輸部分方案設計:

        1)、前端監控點到油站匯總點的無線方案設計

        3.png

                現場根據采油井場到油站匯總點的位置以及有無阻擋的情況,用無線網橋直接或者間接的方法傳輸到匯總點。例上圖中所示,11、12、13號采油井場距離油站A比較近,可以采用一對三的方式直接傳輸到油站匯聚點。

        4.png

                例上圖中所示,1、2、3、4、5、6號采油井場距離油站A的距離比較遠,而且還有一定的阻擋,所以可以根據情況采中分段匯總,中繼傳輸的方式傳輸到匯聚點油站A,1號和6號傳輸到2號,在2號匯總后傳輸到3號,3號和4號傳輸到5號,在5號匯總后再傳輸至匯聚點油站A。

        5.png

        例上圖中所示,16、17、18號采油井場傳輸至20號,在20號匯總后傳輸到匯聚點油站A。

         

        2)、匯聚點到監控中心機房的無線傳輸設計:

        無線連接設備示意圖

        6.png

                從A、B、C、D四個匯聚點傳輸至監控中心機房,由于考慮到每個匯聚點都已經匯聚了大約20路的高清圖像,所占用的帶寬已經比較大,所以20路圖像匯總到2個交換機,每個交換機使用一臺骨干級的無線網橋進行點對點傳輸,每個匯聚點共使用兩臺骨干級無線網橋。即保證了現有大帶寬數據的有效傳輸,又為以后增加監控點保留了一定的冗余帶寬。

        4、監控中心部分方案設計:

        監控中心設備連接示意圖

        7.png

                監控中心使用8臺骨干級無線設備進行接收,接收前端4個匯總點的信號。進入監控中心總交換機,可通過交換機分別接入NVR進行存儲管理,接入數字矩陣或上墻服務器進行圖像的輸出顯示,接入PC主機進行管理,接入互聯網實現遠程訪問。

         

        四、使用無線設備產品介紹

                前端監控點到匯總點使用SF5020CH,從4個匯聚點到監控中心機房使用骨干級無線傳輸設備SF5000MS。產品特點如下:

        1、     SF5020CH

        8.png

                SF-5020CH是一款高性能、高穩定性的5GHz無線網橋產品。產品內部集成了先進的802.11n無線內核和2*2  MIMO的 高增益雙極化定向天線。設備的操作系統功能豐富,無線通信優化能力強大,向下兼容802.11a標準。將兩個遠距離的節點進行有效的網絡連接,滿載帶寬視距傳輸距離可以達到10km,可提供不亞于有線網絡質量的無線傳輸品質。廣泛應用于建筑工地、景區、礦區、電梯等特殊環境。

                該產品使用IPoll(智能動態輪詢協議),抗干擾能力強,即使在干擾嚴重的地區,仍能保障有64位用戶穩定的接入基站設備。 設備配備雙固件鏡像,用戶在進行遠程軟件升級過程中,即使電源中斷,升級失敗,仍可以正常重新啟動設備。 由聚碳酸脂塑料制成的堅固外殼含有紫外線抑制劑,保證了外殼長期暴露在戶外陽光下照射也不會損壞開裂。

                SF-5020CH的產品設計、測試滿足IP-65防護等級,振動,溫濕度,鹽霧和浪涌沖擊均符合工業標準,以卓越的可靠性保證處于同行業中的領先水平。設備為安裝配備了一個接地凸耳和POE電源接地保護,防止雷擊。

                該設備支持WNMS管理系統,該系統是免費的企業級無線網絡管理系統。采用單一的軟件解決方案,為網絡管理員簡化了大量的設備管理和網絡監管任務。綜合網絡管理系統支持數千個網絡節點。一個系統可以監控維護多個網絡。豐富的設置特性幫助你有效診斷網絡故障,可視化網絡管理,自動按計劃執行固件升級,更新設備狀態,故障告警,收集統計網絡數據等?;赪eb系統環境,支持多用戶賬戶管理。多個管理員可以在同一臺服務器上管理不同的網絡,而不需要訪問各自網絡的設備。

        SF-5020CH的操作系統是一個多功能、易用性強的操作系統,保證了全系列的硬件設備在網絡部署時都能輕松的完成配置。

        主要特色

        IPoll(智能動態輪詢協議)

        支持雙固件鏡像

        基于HTML 5技術的全新GUI設計

        170 Mbps的傳輸能力

        80,000 PPS

        支持IPv6

        兼容WNMS

        無線

        WLAN標準

        IEEE   802.11 a/n, iPoll

        傳輸模式

        MIMO   2x2

        無線頻段

        5.150 -   5.850 GHz (FCC 5.745 - 5.825 GHz)

        發射功率

        最高29 dBm (因地區而異)

        接受靈敏度

        -97~ -75   dBm(因調制方式而異)

        信道帶寬

        5,10,   20, 40 MHz

        調制方式

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

        數據速率

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

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

        糾錯方式

        FEC, 選擇性ARQ

        雙工模式

        時分雙工

        天線

        類型

        集成雙極化定向平板天線(可外置)

        增益

        20 dBi;(可根據需要選用其它天線)

        有線

        接口

        10/100   Base-T, RJ45

        軟件

        無線模式

        接入點 (自動 WDS), 接入點 (iPoll), 工作站(WDS, iPoll), 工作站(ARP   NAT)

        無線技術

        智能動態輪詢, 自動信道選擇, 自動調制方式選擇, 自動發射功率控制(ATPC)

        無線安全

        WPA/WPA2   個人加密,   WPA/WPA2 企業加密, WACL,   用戶隔離

        無線QoS

        iPoll 實現4隊列優先

        網絡模式

        橋接, iPv4路由, IPv6路由

        網絡技術

        無NAT路由, NAT路由, VLAN

        WAN協議

        靜態IP, DHCP客戶端, PPPoE 客戶端

        服務

        DHCP ,   SNMP , NTP 客戶端, 路由跟蹤, ping看門狗

        管理

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

        工具

        站點勘測,連接測試,天線校準 

        物理特性

        尺寸

        205 mm   (長)× 205 mm (寬)× 45 mm (高)

        重量

        700 g

        安裝

        壁掛/ 鋼管支架

        電源

        設備供電

        12 -   24V DC無源PoE(產品自帶24V無源PoE適配器)

        電源

        100 – 240V AC

        功耗

        4.5 W

        環境

        溫度

        -40°C ~ +65°C

        濕度

        0 ~ 90   % (非凝露)

        管理

        系統監測

        SNMP   v1/2c/3 服務, 系統日志, 通過Email和SNMP陷阱發送告警

        法規

        認證

        符合FCC/IC/CE標準

         

        2、     SF-5000MS

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               SF-5000MS系列產品是企業與營運商級802.11n室外無線基地臺,提供無線系統商應用于PtP點對點/ PtMP 點對多點 / Hotzone 無線覆蓋熱區等系統架設運作。產品采用2.4GHz與5GHz雙頻多模塊設計,單一無線模塊可達320Mbps傳輸率,帶寬可達160Mbps;多無線模塊加計可達640Mbps傳輸率,帶寬加計可達320Mbps,輕易地解決遠距離傳輸帶寬應用不足問題??蓱糜谛@無線室外覆蓋上網、無線監控遠距離傳輸、廠區對廠區數據傳輸骨干、城市無線上網覆蓋及大區域無線監控影像傳輸匯集…等系統架設應用。

        SF-5000MS 系列提供三種產品功能類別:

        1、多點連續中繼跳臺,低耗損骨干帶寬功能:

               每中繼跳臺一次約減少5-8Mbps,第五跳后傳輸帶寬不再減少,可維持在120Mbps帶寬以上,同時具備10跳后10ms以內的低延時特性。
                SF-5000MS03H具備3個無線模塊,因此可建構3條連續中繼跳臺骨干,以提供不同方向傳輸與更大帶 寬的匯集使用。

        2、連續中繼跳臺+ Mesh多路徑自愈網絡功能:

               應運營商級須提供無線上網服務需求或是大范圍無線監控傳輸需求,所提出WiFi MIMO多路徑Mesh無線網絡的解決方案產品。主要是采用 Mesh 網絡傳輸功能與自動選擇或修復傳輸鏈路及自動組網的特性,解決一般網絡系 統的鏈路故障問題。

        3、連續中繼跳臺+Mesh多路徑自愈網絡+支持高速移動傳輸功能

               專為大范圍無線高速移動 傳輸應用需求的營運商所設計,舉凡是市區道路或高速公路無線高速移動監控傳輸、鐵路高速 移動數據傳輸、地下鐵路高速移動數據傳輸,甚至是高速鐵路的高速移動數據傳輸。

               透過Mesh網絡系統的網狀網絡特性,搭配多點跳臺骨干的大帶寬特性,以及特別設計的Mesh Client功能特性,讓高速移動的數據能于Mesh網絡系統的網狀網絡上快速自動選擇路徑傳輸。

        SF-5000MS 具有下列優點:

        1、可靈活選擇無線骨干架設方式

               SF-5000MS 系列產品,整合多個無線模塊接口,并導入核心的多元數據交換技術。每個無線接口可以單獨設定,以滿足不同的無線連接傳輸的目的。多個無線模塊接口之間的快速交換數據技術, 即便經過幾個無線中繼跳臺或多個無線模塊接口傳入的數據流,仍能提供穩定的大帶寬骨干及順暢低延時的封包傳輸。

        2、高效能的無線骨干設計

               導入新一代的802.11n MIMO技術,SF5000MS在40MHz 擴頻設定下,每個無線模塊界面都可提供高達300Mbps 的傳輸率160Mbps的實際帶寬,采取縮短封包等待保護間隔機制與封包整合傳輸設定,可進一步提升封包傳輸的效率與骨干傳輸的總和帶寬達到無線骨干900Mbps傳輸率與有線帶寬320Mbps實際帶寬。

        3、安全和靈活的客戶端連接管理

               靈活的 QoS (服務質素) 設定,提供給管理使用者的無線帶寬連接管理。SF-5000MS系列完美 結合中央 RADIUS 服務器和數據加密技術,為每個無線客戶端設備,提供安全的無線連接服務。

        4、具備 Mesh 網絡功能(選配軟件功能)

               在大范圍的網絡骨干系統架設需求下,可選配具備Mesh網絡功能,以提供網絡傳輸具有下列特殊 運作機制:

               A.具備 OSI (Open System Interconnection Reference Model) Layer 2 的 Data Link Layer 數據鏈結層的 Mesh 網絡數據傳輸,以達到快速數據轉傳與自動愈合鏈結,減低選擇路徑時延及多跳臺中繼的帶寬衰減,以提供 10 跳后 100Mbps 以上的帶寬。

               B.自動尋找最佳傳輸路徑機制

               C.自動斷線尋找恢復聯機路徑機制

               D.自動網絡流量平衡機制

               E.自動更新 Mesh 網絡系統節點訊息

               F.自動掃描選擇頻道自動聯機

               G.透過網關或服務器自動更新系統設定

               H.自動組織形成云端網絡

               I.支持快速自動路徑傳輸

               J.支持訊號與傳輸率等邏輯運算高速漫游傳輸

               K.支持大帶寬 Mesh 網絡傳輸

               L.支持多個網關出口備援功能

               具備 Mesh 多路徑 Hi-mobile 高速移動網絡傳輸功能(選配軟件功能)

               透過多點跳臺中繼與Mesh網絡功能,搭配Hi-mobile高速移動運作設定,可以建構Mesh Hi-mobile 高速移動傳輸網絡,提供200Km/s車速100Mbps的移動無線傳輸帶寬,以提供高速移動傳輸的應用需求。

        產品參數:

        主要組件

        處理器

        Atheros   AR7161(680Mhz)

        無線芯片

        Atheros   AR9220 based mini PCI module, Up to three modules

        交換控制器

        Atheros   AR8035 / Atheros AR8021

        閃存

        16MBytes

        內存

        128MBytes

        設定連接接口

        UART x   1(PCBA onboard)

        內部參數

        工作頻段

        5150~5825MHz  2400 ~ 2483 MHz

        工作標準

        IEEE802.11a/b/g/n   CSMA/CA

        傳輸率

        300Mbps(2T2R)   最大

        發射功率

        5GHz≤24dBm    2.4GHz≤25dBm

        天線類型

        2×N-type(1張 無線模塊)4×N-type(2張 無線模塊)6×N-type(3張 無線模塊)

        工作電壓

        網線供電DC48V

        設備功耗

        單模塊<10W  多模塊<40W

        看門狗

        硬件看門狗

        外部參數

        傳輸距離

        以29dBi雙極化碟狀天線為準, IEEE802.11a 20Km@25Mbps IEEE802.11a/n HT20 50Km@45Mbps  IEEE802.11a/n HT40 20Km@120Mbps

        使用環境及其它

        使用溫度范圍

        -30℃~70℃

        濕度

        0% ~   95% Non-condensing

        儲存溫度

        -40~ 85℃

        防水防塵等級

        Outdoor    IP67 rated

         

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