海島遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及入侵報警介紹

1、海島遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及入侵報警系統(tǒng)1.海島遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及入侵報警方案介紹海島遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及入侵報警系統(tǒng)方案針對內(nèi)河島、海島、群島、無人島嶼及其周邊海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控需求，主要使用超視距、高變倍、高清、透霧、紅外熱成像、激光夜視、紅外測距、晝夜、智能分析識別、自動跟蹤、自動報警的高空瞭望多傳感器三視窗一體化監(jiān)控設(shè)備，運用云臺控制、全天候智能化熱感應(yīng)柵欄成像監(jiān)控、GIS地理信息系統(tǒng)及入侵檢測預(yù)警系統(tǒng)，建立海防監(jiān)控、漁政管理和海洋災(zāi)害天氣應(yīng)急指揮為一體的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)對上所述環(huán)境等的智能監(jiān)控和海陸間全天候衛(wèi)星通信，實時掌握海島漁業(yè)船舶動態(tài)，在臺風(fēng)災(zāi)害天氣科學(xué)組織搜救，減少漁民傷亡和財產(chǎn)損失，提高漁船突

2、發(fā)事件應(yīng)急處置能力等，對我國近岸及其它開發(fā)活動海域的全覆蓋、高精度實時全動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測。隨著安全信息化發(fā)展，傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備由于監(jiān)控范圍小、解晰度低等問題已經(jīng)不能滿足海島大面積安全管理的應(yīng)用需求。近年來由于高解晰度CCD成像器件的發(fā)展和大變倍鏡頭的應(yīng)用，可以實現(xiàn)幾倍或幾十倍于傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的觀察范圍并逐漸得到了用戶認(rèn)可，并逐步開始應(yīng)用于不同需求行業(yè)，如邊海防、高速公路鐵路、油田防盜、漁政管理等。本公司借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，研制的遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)具有全天候、跟蹤速度快、覆蓋面廣、作用距離遠(yuǎn)、圖像穩(wěn)定清晰的特點，能為海島、海面區(qū)安全防范提供裝備技術(shù)上的強(qiáng)力支持。海島遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及入侵報警系統(tǒng)是利用現(xiàn)代化的信息

3、技術(shù)手段對海島及周圍海域?qū)崟r安全情況進(jìn)行監(jiān)視管理和取證的重要途徑，系統(tǒng)建設(shè)工作具有四方面重要意義：一是海島安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)將對海島的安全管理起到積極的輔助作用；二是海島安全監(jiān)控系統(tǒng)的使用能夠有效減輕海島安全管理的勞動強(qiáng)度，實現(xiàn)全天候安全值班；三是海島監(jiān)控工程的實施將推進(jìn)我國現(xiàn)代海島建設(shè)，進(jìn)一步提升海島管理設(shè)施現(xiàn)代化水平；四是海島監(jiān)控工程項目實施成功，將起到良好的示范作用，引導(dǎo)各海島業(yè)行政主管部門加強(qiáng)裝備力度。海島遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及入侵報警系統(tǒng)是采用高空瞭望多傳感器三視窗一體化監(jiān)控設(shè)備和先進(jìn)成熟技術(shù)的集成方案，它集成了高性能成像系統(tǒng)和云臺控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的前端采集設(shè)備安裝在海島，采用光纜或其它通訊線

4、路進(jìn)行傳輸，顯示錄像設(shè)備安裝在海島遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。系統(tǒng)組合采用高解晰度攝像子系統(tǒng)進(jìn)行觀察、搜索監(jiān)視、跟蹤目標(biāo)，能高效的發(fā)現(xiàn)、識別和確認(rèn)目標(biāo)。紫光積陽作為激光夜視遠(yuǎn)距離監(jiān)控專家，將為您提供專業(yè)的解決方案和全套服務(wù)。我們不斷努力，只為您更滿意！海島遠(yuǎn)程監(jiān)控實例圖2.本方案特點海島遠(yuǎn)程監(jiān)控實例圖本方案采用了先進(jìn)的機(jī)械傳動技術(shù)和計算機(jī)圖像處理及控制技術(shù)，能有效地降低強(qiáng)風(fēng)對前端設(shè)備造成的損傷獲得穩(wěn)定的圖像。該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求，靈活選配多種規(guī)格的光學(xué)鏡頭、CCD攝像機(jī)、主動激光照明器。系統(tǒng)具有如下特點：采用高端圖像傳感器和智能圖像處理，顯著提高產(chǎn)品性能；組合使用多種主被動光學(xué)傳感器，無論是在晴朗的白天

5、或霧天，都能有效發(fā)現(xiàn)、捕獲目標(biāo)；攝像系統(tǒng)采用先進(jìn)的納米波透霧技術(shù)，在霧天可透霧成像；采用先進(jìn)的云臺內(nèi)部齒輪箱傳動機(jī)構(gòu)，提升抗震性能，圖像穩(wěn)定清晰；采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計技術(shù)，擴(kuò)展性好，維修方便；采用“三防”、密封設(shè)計技術(shù)，利于惡劣環(huán)境長期使用；全中文監(jiān)控控制界面，操作直觀方便。3.本方案主要功能海島遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及入侵報警系統(tǒng)的主要功能如下：通過在海島、周邊海域沿海岸線安裝的監(jiān)控設(shè)備，實時監(jiān)控海島、周邊海域安全狀況；在監(jiān)控指揮中心采用視頻綜合管理軟件，實現(xiàn)對全程各監(jiān)控點多畫面實時監(jiān)控、錄像、遠(yuǎn)程遙控、報警處理和權(quán)限分配；有突發(fā)事件可以及時調(diào)看現(xiàn)場畫面并進(jìn)行實時錄像，記錄事件發(fā)生時間、地點、及時報

6、警聯(lián)動執(zhí)法部門進(jìn)行處理，事后可對事件發(fā)生視頻資料進(jìn)行查詢分析；1）成像功能可見光成像系統(tǒng)的彩色模式非常適合天氣晴朗、能見度良好的狀況下的觀察監(jiān)視識別，黑白模式則具有優(yōu)良的透霧性能和較高的視頻分辨率；2）三維遙控全方位監(jiān)視，并可實現(xiàn)大倍數(shù)變焦該系統(tǒng)操作十分方便。通過軟件鼠標(biāo)點擊或三維操縱鍵盤可以對監(jiān)控范圍內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行搜索、觀察和監(jiān)視，對需要重點監(jiān)視的目標(biāo)可放大特寫、抓拍圖片等操作。3）具有良好的長期工作穩(wěn)定功能前端設(shè)備現(xiàn)場安裝圖前端采集設(shè)備采用一體化安裝結(jié)構(gòu)，具有風(fēng)阻小，抗震、抗風(fēng)能力強(qiáng)的優(yōu)點；采用內(nèi)部齒輪箱傳動機(jī)構(gòu)配合減震裝置能夠有效地降低強(qiáng)風(fēng)、震動對設(shè)備工作的影響，從而保持光電攝像系統(tǒng)的穩(wěn)定，

7、得到清晰、穩(wěn)定的圖像，而且保證目標(biāo)圖像始終在電視屏幕上而不丟失。前端設(shè)備現(xiàn)場安裝圖4）具有電動變倍、聚焦等光學(xué)參數(shù)調(diào)整功能可手動控制鏡頭的變倍、聚焦等操作，實現(xiàn)對目標(biāo)細(xì)致觀察和抓拍的需要，配合變速云臺實現(xiàn)對不同速度活動目標(biāo)快速跟蹤和放大。5）采用三防處理，密封防水結(jié)構(gòu)，有利于室外環(huán)境長期使用。6）具有多畫面監(jiān)控、權(quán)限分配、抓圖、實時硬盤錄像等功能。附錄資料：不需要的可以自行刪除 永磁同步電機(jī)基礎(chǔ)知識PMSM的數(shù)學(xué)模型交流電機(jī)是一個非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。永磁同步電機(jī)的三相繞組分布在定子上，永磁體安裝在轉(zhuǎn)子上。在永磁同步電機(jī)運行過程中，定子與轉(zhuǎn)子始終處于相對運動狀態(tài)，永磁體與繞組，繞組與繞組

8、之間相互影響，電磁關(guān)系十分復(fù)雜，再加上磁路飽和等非線性因素，要建立永磁同步電機(jī)精確的數(shù)學(xué)模型是很困難的。為了簡化永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，我們通常做如下假設(shè)：忽略電機(jī)的磁路飽和，認(rèn)為磁路是線性的；不考慮渦流和磁滯損耗；當(dāng)定子繞組加上三相對稱正弦電流時，氣隙中只產(chǎn)生正弦分布的磁勢，忽略氣隙中的高次諧波；驅(qū)動開關(guān)管和續(xù)流二極管為理想元件；忽略齒槽、換向過程和電樞反應(yīng)等影響。永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型由電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和機(jī)械運動方程組成，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型如下：(l)電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電壓方程如下式所示:其中，Rs為定子電阻；ud、uq分別為d、q 軸上的兩相電壓；id、iq分

9、別為d、q軸上對應(yīng)的兩相電流；Ld、Lq分別為直軸電感和交軸電感；c為電角速度；d、q分別為直軸磁鏈和交軸磁鏈。若要獲得三相靜止坐標(biāo)系下的電壓方程，則需做兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換，如下式所示。(2)d/q軸磁鏈方程：其中，f為永磁體產(chǎn)生的磁鏈，為常數(shù)，而是機(jī)械角速度，p為同步電機(jī)的極對數(shù)，c為電角速度，e0為空載反電動勢，其值為每項繞組反電動勢的倍。(3)轉(zhuǎn)矩方程：把它帶入上式可得:對于上式，前一項是定子電流和永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，稱為永磁轉(zhuǎn)矩；后一項是轉(zhuǎn)子突極效應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩，稱為磁阻轉(zhuǎn)矩，若Ld=Lq，則不存在磁阻轉(zhuǎn)矩，此時，轉(zhuǎn)矩方程為：這里，為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，。(4)機(jī)械運動方程：其

10、中，是電機(jī)轉(zhuǎn)速，是負(fù)載轉(zhuǎn)矩，是總轉(zhuǎn)動慣量(包括電機(jī)慣量和負(fù)載慣量)，是摩擦系數(shù)。直線電機(jī)原理永磁直線同步電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上的一種演變，相當(dāng)于把旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子和動子沿軸向剖開，然后將電機(jī)展開成直線，由定子演變而來的一側(cè)稱為初級，轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級。由此得到了直線電機(jī)的定子和動子，圖1為其轉(zhuǎn)變過程。直線電機(jī)不僅在結(jié)構(gòu)上是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的演變，在工作原理上也與旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似。在旋轉(zhuǎn)的三相繞組中通入三相正弦交流電后，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣隙磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（又叫同步轉(zhuǎn)速）為： （1-1）其中，交流電源頻率，電機(jī)的極對數(shù)。如果用表示氣隙磁場的線速度，則有： （1-2）其中，為極距。當(dāng)旋轉(zhuǎn)電

11、機(jī)展開成直線電機(jī)形式以后，如果不考慮鐵芯兩端開斷引起的縱向邊端效應(yīng)，此氣隙磁場沿直線運動方向呈正弦分布，當(dāng)三相交流電隨時間變化時，氣隙磁場由原來的圓周方向運動變?yōu)檠刂本€方向運動，次級產(chǎn)生的磁場和初級的磁場相互作用從而產(chǎn)生電磁推力。在直線電機(jī)當(dāng)中我們把運動的部分稱為動子，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。這個原理和旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似，二者的差異是：直線電機(jī)的磁場是平移的，而不是旋轉(zhuǎn)的，因此稱為行波磁場。這時直線電機(jī)的同步速度為v=2f,旋轉(zhuǎn)電機(jī)改變電流方向后，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，同樣的方法可以使得直線電機(jī)做往復(fù)運動。圖1永磁直線同步電機(jī)的演變過程 圖2 直線電機(jī)的基本工作原理 對永磁同步直線電機(jī)，初級由硅鋼片

12、沿橫向疊壓而成，次級也是由硅鋼片疊壓而成，并且在次級上安裝有永磁體。根據(jù)初級，次級長度不同，可以分為短初級-長次級結(jié)構(gòu)和長初級-短次級的結(jié)構(gòu)。對于運動部分可以是電機(jī)的初級，也可以是電機(jī)的次級，要根據(jù)實際的情況來確定?；窘Y(jié)構(gòu)如圖3所示，永磁同步直線電機(jī)的速度等于電機(jī)的同步速度： （1-3）圖3 PMLSM的基本結(jié)構(gòu) 矢量控制（磁場定向控制技術(shù)）矢量控制技術(shù)是（磁場定向控制技術(shù)）是應(yīng)用于永磁同步伺服電機(jī)的電流（力矩）控制，使得其可以類似于直流電機(jī)中的電流（力矩）控制。矢量控制技術(shù)是通過坐標(biāo)變換實現(xiàn)的。坐標(biāo)變換需要坐標(biāo)系，變化整個過程給出三個坐標(biāo)系：靜止坐標(biāo)系（a，b，c）：定子三相繞組的軸線分別

13、在此坐標(biāo)系的a，b，c三軸上；靜止坐標(biāo)系（，）：在（a，b，c）平面上的靜止坐標(biāo)系，且軸與a軸重合，軸繞軸逆時針旋轉(zhuǎn)90度；旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d,q）:以電源角頻率旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系。矢量控制技術(shù)對電流的控制實際上是對合成定子電流矢量的控制，但是對合成定子電流矢量的控制的控制存在以下三個方面的問題：是時變量，如何轉(zhuǎn)換為時不變量？如何保證定子磁勢和轉(zhuǎn)子磁勢之間始終保持垂直？是虛擬量，力矩T的控制最終還是要落實到三相電流的控制上，如何實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換？從靜止坐標(biāo)系（a，b，c）看是以電源角頻率旋轉(zhuǎn)的，而從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d,q）上看是靜止的，也就是從時變量轉(zhuǎn)化為時不變量，交流量轉(zhuǎn)化為直流量。所以，通過Clarke和P

14、ark坐標(biāo)變換（即3/2變換），實現(xiàn)了對勵磁電流id和轉(zhuǎn)矩電流iq的解耦。在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d,q）中，已經(jīng)成為了一個標(biāo)量。令在q軸上（即讓id=0），使轉(zhuǎn)子的磁極在d軸上。這樣，在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d,q）中，我們就可以象直流電機(jī)一樣，通過控制電流來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。且解決了以上三個問題中的前兩個。但是，id、iq不是真實的物理量，電機(jī)的力矩控制最終還是由定子繞組電流ia、ib、ic（或者定子繞組電壓ua、ub、uc）實現(xiàn)，這就需要進(jìn)行Clarke和Park坐標(biāo)逆變換。且解決了以上三個問題中的第三個。力矩回路控制的實現(xiàn)：圖中電流傳感器測量出定子繞組電流ia,ib作為clarke變換的輸入，ic可由三相電

15、流對稱關(guān)系ia+ib+ic=0求出。clarke變換的輸出i,i ，與由編碼器測出的轉(zhuǎn)角作為park變換的輸入，其輸出id與iq作為電流反饋量與指令電流idref及iqref比較，產(chǎn)生的誤差在力矩回路中經(jīng)PI運算后輸出電壓值ud,uq。再經(jīng)逆park逆變換將這ud,uq變換成坐標(biāo)系中的電壓u ,u。SVPWM算法將u,u轉(zhuǎn)換成逆變器中六個功放管的開關(guān)控制信號以產(chǎn)生三相定子繞組電流。電流環(huán)控制交流伺服系統(tǒng)反饋分為電流反饋、速度反饋和位置反饋三個部分。其中電流環(huán)的控制是為了保證定子電流對矢量控制指令的準(zhǔn)確快速跟蹤。電流環(huán)是內(nèi)環(huán)，SVPWM控制算法的實現(xiàn)主要集中在電流環(huán)上，電流環(huán)性能指標(biāo)的好壞，特別

16、是動態(tài)特性，將全面影響速度、位置環(huán)。PI調(diào)節(jié)器不同于P調(diào)節(jié)器的特點: P調(diào)節(jié)器的輸出量總是正比于其輸入量; 而PI調(diào)節(jié)器輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān), 而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值, 它就能提供多少, 直到飽和為止。電流環(huán)常采用PI控制器，目的是把P控制器不為0 的靜態(tài)偏差變?yōu)?。電流環(huán)控制器的作用有以下幾個方面：內(nèi)環(huán)；在外環(huán)調(diào)速的過程中，它的作用是使電流緊跟其給定電流值（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出）；對電網(wǎng)電壓波動起及時抗干擾作用；在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中（起動、升降速）中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流-即加速了動態(tài)過程；過載或者賭轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護(hù)

17、作用。電流環(huán)的控制指標(biāo)主要是以跟隨性能為主的。在穩(wěn)態(tài)上，要求無靜差；在動態(tài)上，不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調(diào)，以保證電流電流在動態(tài)過程中不超過允許值。雙閉環(huán)電機(jī)調(diào)速過程中所希望達(dá)到的目標(biāo)：起動過程中: 只有電流負(fù)反饋, 沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。達(dá)到穩(wěn)態(tài)后: 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主導(dǎo)作用; 電流負(fù)反饋僅為電流隨動子系統(tǒng)。雙閉環(huán)電機(jī)具體工作過程：根據(jù)檢測模塊得到的速度值和電流值實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制。當(dāng)測量的實際轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速時，速度調(diào)節(jié)器的積分作用使速度環(huán)輸出增加，即電流給定上升，并通過電流環(huán)調(diào)節(jié)使PWM占空比增加，電動機(jī)電流增加，從而使電機(jī)獲得加速轉(zhuǎn)矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升；當(dāng)測量的實際轉(zhuǎn)速高于設(shè)定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)

18、速調(diào)節(jié)器速度環(huán)的輸出減小，電流給定下降，并通過電流環(huán)調(diào)節(jié)使PWM占空比減小，電機(jī)電流下降，從而使電機(jī)因電磁轉(zhuǎn)矩的減小而減速。當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器處于飽和狀態(tài)時，速度環(huán)輸出達(dá)到限幅值，電流環(huán)即以最大限制電流實現(xiàn)電機(jī)加速，使電機(jī)以最大加速度加速。 電流環(huán)的主要影響因素有：電流調(diào)節(jié)器參數(shù)、反電動勢、電流調(diào)節(jié)器零點漂移。電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)中，比例參數(shù)Kp越大，動態(tài)響應(yīng)速度越快，同時超調(diào)也大，因此，在調(diào)節(jié)過程中應(yīng)該根據(jù)動態(tài)性能指標(biāo)來選擇Kp；而積分系數(shù)Ti越大，電流響應(yīng)穩(wěn)態(tài)精度就越高。弱磁控制所謂弱磁控制和強(qiáng)磁控制是指通過對電動機(jī)或發(fā)電機(jī)的勵磁電流進(jìn)行的控制?！叭醮拧本褪莿畲烹娏餍∮陬~定勵磁電流；“強(qiáng)磁”則是比額定勵磁電流大的勵磁電流。強(qiáng)磁控制又稱為強(qiáng)