环境监测一体化视频采集系统 0 / 13 城市空气质量无线监测系统 技术白皮书 环境监测一体化视频采集系统
1 / 13 第一章 背景
环境保护是我国的一项基本国策。随着我国环境保护事业的发展，环境管理工作不断深化，信息化已成为提高环境管理与决策水平的重要技术基础。国家环境保护总局明确提出环境信息化建设作为环境管理能力建设的一项重要工作。环境监测是环境保护工作的重要组成部分，是环境管理的基础和技术支持，而空气质量监测则又是环境监测的一个重要组成部分。 我国空气污染的情况相当严重，是全球三大酸雨区之一，改革开放以来，随着社会经济的快速发展，工业化水平的提高，对环境产生的影响越来越大，尤其是在城市集中了大量的工厂、车辆、人口，城市环境承受着巨大压力，空气质量面临新增排放源的威胁。随着生活水平的提高，全社会环保意识的提高，人们对生活环境健康越来越关注，对生活的空气质量越来越关心，对环境信息提供的要求越来越高。空气质量有没有开始恶化，哪些地方在恶化，恶化程度如何，发展趋势如何，专家关心它，人民关心它，政府更关心它。 因此，北京致生联发信息技术股份有限公司集企业科研力量开发出新型的空气质量检测系统“城市空气质量无线监测系统”，该系统已采用物联网高科技手段完成由传统单一环境数据的采集集成视频采集手段，使得现场采集更直观和可靠，同时采用无线在线传输技术，可以更快、更方便地进行系统前端设备的部署，节省投资并达到高效率的管理和高质量的服务水平。后台处理系统真实反映环境空气质量动态变化，实现环境空气质量日报、预报的重要技术手段，为治理环境提供可靠、连续的数据，供政府决策部门使用。 环境监测一体化视频采集系统
2 / 13 第二章 系统设计原则
我们的基础设计思想：按照客户的实际需求，度身定做最优化的物联网行业应用系统。针对无线空气质量自动监测应用，我们从实际应用的需要作为选择和设计的出发点，从以下几个方面综合分析和评估，提出适合的整体规划方案。 （1）系统配合度： 本系统工程属于固定资产投资，前、后端设备的系统整合与配合一致，接口的完善、与传输平台的融合等，都是需要实现的重点功能。 （2）设备的整体性： 在条件许可下，一个系统中尽可能选用同一系列的设备，使产品性能得以充分体现，从而提高系统的稳定性和使用寿命。 （3）专业素质及维修能力： 不论产品品质多好，总有出故障的可能，除了在产品的选择要把好关，尽量减少潜在故障发生的可能性，同时需具备专业的售后服务能力。 （4）方便用户操作： 根据使用环境，选配容易操作的系统，使系统功能得以充分利用。方便容易的操作系统更能满足用户的需要。 （5）系统的扩展能力： 当今科技日新月异，尤其是电子产品，更新换代率更高。较强的系统扩展功能，可以让用户在需要时，只需增加少量部件即可使系统得以扩展，以提高使用价值。 （6）实用的系统设备： 根据使用场合选配实用的设备“量体裁衣”，尽量避免选用超过所需功能的设备。 （7）设备技术指标的真实性： 我们会检验设备技术指标的真实性，只有通过以往种种检验，包含工程使用后，才能向用户推荐。 （8）价格因素： 在满足需要的前提下，寻求一个合理的投资是很有必要的，满足系统最佳性价比要求是我们力求做到的，但过于压低价格，将不利于用户自身利益保护。 环境监测一体化视频采集系统 3 / 13 第三章 系统概述 3.1 系统功能描述 “城市空气质量无线监测系统”以自动监测仪器为采集前端、以无线数据通讯设备为关键节点、以移动运营商数据网络为传输通道、以功能完备的后台监测管理软件为支撑的一体化整合系统。 自动感应器由空气质量传感器（颗粒物检测等）、温湿度传感器、视频采集以及A/D转换、数据接口等单元组成，负责自动采样、自动监测区域所部署的传感器节点、监测每点的数据。 数据通过接口协议进入无线通讯节点设备传输通道，由无线通讯数据终端负责将数据传输到监测管理中心。 中心接收到相关参数数据，通过后台监测管理系统进行数据汇总、整理和综合分析并转化成详细信息实时在监测终端或大屏幕上进行显示，工作人员可以在监控中心或办公室进行监测，随时得到即时数据报告，实现远端无人值守。 系统功能特点： ➢ 整合3G/4G/Wifi通信技术，实时监测城市大气环境数据，实时进行数据传输，实时控制现场设备的运行状态； ➢ 实现各类监测数据的接收、显示、统计、自动分析、存储、应用、发布； ➢ 利用数据库接口功能，在监测管理中心显示终端上直观地生成可视化的计算结果图表； ➢ 选用先进的开发技术，应用系统操作简便、人机界面友好，适合各层面人员操作使用； ➢ 具有超前的设计理念，根据环境管理工作的发展和要求，能够随时进行扩充，并兼容现有应用系统； ➢ 在网络覆盖面、可靠性、稳定性、实时传输速度、数据传输的准确性及安全性、操作界面、建设投资及系统日常运行费用合理等方面具有良好的体现。 环境监测一体化视频采集系统 4 / 13 3.2 系统拓扑图 3.2.1 系统功能模块示意图
3.2.2 系统组网示意图 环境监测一体化视频采集系统
5 / 13 第四章 系统详细介绍 4.1 前端采集设备 环境空气质量自动监测系统是一套环境参数感应器为核心的自动监测系统。颗粒物传感器、温湿度传感器、图像传感器等。 （1）温湿度传感器： 该传感器与图像传感器集成在一起，温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。 技术参数： 空气湿度：范围0～100% 精度：±5% 分辨率1% 空气温度：范围-30～70℃ 精度±0.2℃ 分辨率1℃ 信号输出方式：0～2.0V或4～20mA 响应时间：<1S 测量稳定时间：1S 工作温度范围：-35℃～75℃
（2）粉尘传感器 粉尘浓度传感器外观轻巧，性能优越。集成于摄像头内。它集探测系统、控制系统、电源系统、采样系统、单片机系统为一体，装有先进的数字传感器，将采样和测量功能一起完成，可以在线监测粉尘浓度，并同步显示测量数据。传感器具有开关量输出功能，当粉尘浓度超过设定的报警值时可输出开关量报警信号。该传感器体积小，重量轻，精度高，测量准确，操作简单，安全可靠。 该传感器无需使用滤膜，具有防水、防雾功能，与网络连接，监控中心技术人员可以实时在画面上粉尘数据，24小时监测。 技术指标： 测量范围：0.01mg/m3～1000mg/m3 相对误差：≤±15% 环境监测一体化视频采集系统 6 / 13 相对误差：≤±2.5% 工作电压Ue：12V～19V DC（本安电源） 工作电流Ie：≤200mA 环境条件： 工作温度：-20℃～70℃ 相对湿度：≤98%（25℃时）
（3）摄像头 采用高性能的SONY CCD，支持自动白平衡功能，色彩还原度高，图像逼真；支持ICR红外滤片式自动切换，自动彩转黑功能，实现昼夜监控；支持OSD菜单控制，适合客户自定义设置；支持自动电子增益功能，亮度自适应；支持背焦调节方式；适用于金融、超市、电信、政府、学校、机场、工厂、酒店等要求高清画质的场所。
图像传感器 1/3" SONY CCD 视频制式 PAL
有效像素 PAL:752（H）×582（V） 440K pixels 分辨率 彩色 540 TVL，黑白 600TVL
最低照度 彩色：0.05Lux / F1.2 黑白：0.01Lux / F1.2 日夜转换模式 ICR红外滤片自动切换 同步方式 内同步/电源同步 视频输出 1Vp-p（75欧姆/BNC） 信噪比 大于50dB
菜单控制
镜头类型 手动/直流/视频 自动增益 关/高/中/低 背光补偿 背光区域可设，背光强度可设 曝光设定 曝光设定/增益 白平衡 自动白平衡/自动跟踪/手动 日夜模式 自动/外部触发/黑白/彩色 视频设置 镜像/伽马/视频信号/锐度/饱和度/清晰度/亮度/正负片 高级设置 防闪烁/内同步/坏点检测/屏蔽区域/RS485/制造信息
语言 中文/英文 通讯接口 RS-485
工作温度 -10ºC ~ +60ºC 电源 DC12V±10% 功耗 5W Max 尺寸(mm) 129×68×66mm 重量 700g 环境监测一体化视频采集系统 7 / 13 （4）无线数据传输单元 该单元是基于3G的无线视频服务器，集视频编码、无线传输为一体。以3G网络作为传输通道。
指 标 规 格 描 述 DSP芯片 TMS320DM6446 PCI芯片 P17C8512AMA PCI规范 兼容PCI2.2规范 视频压缩标准 H.264 / MPEG4
视频输入 1-5路PAL/NTSC复合视频信号，BNC（电平1.0Vp-p，阻抗75Ω） 支持制式 PAL / NTSC 编码分辨率 D1 / Half D1 / 2CIF /CIF / QCIF 预览分辨率 D1 /CIF /QCIF 帧 率 PAL制：25F/S、NTSC制：30F/S 输出码率 230kbps 语音压缩标准 G．711 A-law 语音采样率 8bit / 8KHz或16bit / 8KHz 语音输出码率 16Kbps 网络接口 1个RJ45 10M/100M自适应以太网口 云台控制 1个 RS485 接口 通讯接口 1个 RS232 接口 工作电压范围 5V±10%、3.3V±10% 工作环境温度 -5℃～60℃ 功耗 <3W