廠房監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設計與實現

張聰 董玉德

合肥工業(yè)大學合肥制造業(yè)信息化生產力促進中心，合肥市 230001

廠房監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設計與實現

張聰 董玉德

合肥工業(yè)大學合肥制造業(yè)信息化生產力促進中心，合肥市 230001

根據廠房安防監(jiān)控的實際問題，提出現場、前臺、后臺三層架構的解決方案。在闡述方案總體結構和硬件平臺的基礎上，設計軟件框架，設計實現了信息檢索、移動偵測算法、廣域網監(jiān)控等關鍵技術。實驗表明，移動偵測算法比常規(guī)的移動偵測算法穩(wěn)定性好效率高，監(jiān)控軟件成本低、易于維護、運行穩(wěn)定，具有推廣應用價值。

信息檢索 ；移動偵測算法； 廣域網監(jiān)控

引言

廠房監(jiān)控系統(tǒng)，顧名思義就是通過網絡監(jiān)控技術對有關區(qū)域進行監(jiān)視與控制的系統(tǒng)的合稱。監(jiān)視就是對感興趣或需要安全保護的地點進行查看，而控制就是對某些設備進行必要的操作。監(jiān)控系統(tǒng)從誕生之日起，就在國民經濟的發(fā)展中起到了十分重要的作用。監(jiān)控系統(tǒng)對確保人民生命財產的安全，確保生產過程自動化的安全

1.1 現場控制設備/檢測設備

現場控制設備/檢測設備是整個監(jiān)控系統(tǒng)的硬件核心設備，采用億維公司的網絡攝像機作為硬件監(jiān)控攝像頭。主要由攝像機硬件實現三項功能：（1）音視頻編解碼：對音視頻編解碼即對現實世界中的模擬音視頻采樣、編碼、壓縮、解壓縮，主要采用了H.261協(xié)議。（2）網絡連接：網絡攝像頭自帶網絡接口，可以通過網線直接與交換機連接，從而連接上局域網，實現局域網內機器可以共享攝像頭圖像的硬件連接。（3）數據采集：網絡攝像機把監(jiān)控畫面通過硬件方式轉化為數字圖像信息，通過TCP，UDP協(xié)議傳輸到電腦端，只要在PC端實現軟件接口，即可實時查看監(jiān)控信息。

1.2 后臺服務器系統(tǒng)

后臺服務器系統(tǒng)是由軟件構成，服務器軟件運行在性能較好，硬盤空間大的計算機上，主要實現3個功能：（1）存儲視頻錄像文件。廠房監(jiān)控要實時錄像，錄像文件要至少保存30天，一般計算機硬盤容量有限，因此必須用海量硬盤的計算機作為服務器。（2）查詢功能：存儲了錄像文件后，還可以對文件進行查詢，只要服務器給局域網內機器權限，那么局域網內的計算機可以通過網上鄰居的方式查詢服務器上錄像文件。（3）IP多播功能：監(jiān)控系統(tǒng)要允許大量相關人員，從不同地理位置，不同IP地址的計算機查看同一現場的監(jiān)控畫面，而且不能造成網絡癱瘓中斷，這就要求服務器系統(tǒng)有多播功能，實現對網絡流量的控制。

1.3 前臺客戶端顯示系統(tǒng)

前臺客戶端顯示系統(tǒng)功能有：（1）分屏顯示監(jiān)控畫面：要能根據實際監(jiān)控情況和攝像機臺數，選擇分屏數，本軟件可選1,4,6,8,9分屏顯示模式。（2）錄像和抓屏。能及時實現錄像和抓拍功能，并存放在本機。（3）系統(tǒng)安全機制。設置系統(tǒng)登錄頁面，用戶必須通過在此頁面填入相應的登錄信息，例如用戶名和登錄密碼才能進入主操作頁面，同時將相應的信息保運行等方面起到了很好的作用，且對生產管理也有重要意義。監(jiān)控系統(tǒng)根據采用的技術大體上可分為模擬圖像監(jiān)控系統(tǒng)和數字圖像監(jiān)控系統(tǒng)兩大類。數字圖像監(jiān)控系統(tǒng)就是應用現代計算機技術進行圖像采集、編／解碼、存儲、傳輸并通過計算機控制有關設備的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。由于多媒體技術的快速發(fā)展，現代的許多圖像監(jiān)控系統(tǒng)已具有多媒體功能，不僅能傳輸圖像也能傳輸語音、文字等信息。隨著近幾年網絡技術的快速發(fā)展，一些圖像監(jiān)控系統(tǒng)已發(fā)展成為具有多媒體網絡功能的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不僅能傳輸圖像、語音、文字等，還能在多個監(jiān)控地點之間交互信息，而且中央控制室可隨時查閱各個監(jiān)控端的信息。研究數字圖像監(jiān)控技術意義重大，在實際生活領域，金融證券部門、企事業(yè)單位和家庭住宅等涉及錢、財、物的場所需要安全監(jiān)控，因此市場潛力巨大，有廣闊的開拓前景。

一套完整的廠房監(jiān)控系統(tǒng)包括三大部分：現場控制設備/檢測設備、后臺服務器系統(tǒng)，前臺客戶端顯示系統(tǒng)，融通信技術，數據壓縮技術，網絡技術，信息采集技術與一體，可實現生產和人員安全實時監(jiān)控，歷史文件查詢，視頻錄像，圖像抓屏，信息管理等功能。具有不同地點同時查看同一現場圖像功能，發(fā)布監(jiān)控命令，自動報警等功能。

1 監(jiān)控系統(tǒng)結構和功能

圖1 系統(tǒng)圖

圖2 監(jiān)控畫面

2 關鍵技術

2.1 調用億維公司SDK開發(fā)包

億維公司SDK開發(fā)包，是專門針對億維的攝像機硬件研發(fā)的SDK開發(fā)包，本軟件正是在此開發(fā)包的基礎上進行二次開發(fā)的結果。該開發(fā)包提供了大量API函數可以直接使用，

2.2 局域網查詢技術

實現局域網查詢步驟如下：

（1）定義文件命名規(guī)則。本機監(jiān)控程序實現本機視頻錄像格式為mp4文件，命名規(guī)則為“服務器名稱_服務器號_日期”，例如：video server_01_20100207164056.mp4。在此前提下，可以實現查詢本機錄像文件的功能，即回放本機視頻。

（2）存放視頻文件的計算機，將存放的視頻文件文件夾設置為局域網共享文件夾。

（3）建立索引文件，為每一個視頻文件生成索引，輸入文件所在主機IP地址，可以按照日期、倉庫號限定條件或者模糊查詢，程序自動按索引完成查詢。

2.3 廣域網監(jiān)控技術

網絡攝像機硬件中集成了海思3511芯片，內置WEB服務器，程序在實現時，利用了TCP的80端口作為WEB端口，3000作為數據傳輸起始端口，3001作為數據控制端口，3002遠程回放端口，利用UDP的3002端口，同時多播端口為：端口號+通道號*2。這樣相當于在攝像機硬件中建立了WEB主頁，通過INTERNET網絡訪問該主頁，從而實現了在公網上對硬件的遠程監(jiān)控。

2.4 移動偵測技術

目前代表性的移動偵測算法有圖像相減方式偵測、顏色分量比較方式偵測、交叉掃描方式偵測、交錯馬賽克方格方式偵測[1-3]等。其中圖像相減方式偵測可以去除一幅圖像中不需要的加性圖案，利用兩幅圖像的點對點進行減法運算，運算數學表達式為：C(x,y)=A(x,y)-B(x,y),其中A(x,y)和B(x,y)為輸入圖像，而C(x,y)為輸出結果輸出圖像。圖像相減方式可以根據兩幅圖像（原始圖像和實時圖像）的灰度值相減得到，算法穩(wěn)定準確性高，

3 實驗結果

圖3 時監(jiān)控畫面

圖3采用了八分屏的監(jiān)控方式，本程序還可以一，四，六，九，十二分屏，監(jiān)控方式靈活。

4 結束語

目前該系統(tǒng)運行在實際的生產車間里，有效地實現了廠房車間安全監(jiān)控，信息查詢，實現車間信息化自動化，提高了生產效率。

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Design And Implement Of Software On security And Supervisory Control Problems

Aiming at the security and supervisory control problems of factories, a schema which is composed of scene system, foreground system, background system is proposed. The overall construct and hardware architecture of the schema are described,software structure are designed. The design and implement of key technologies such as information retrieval, motion detection, and Internet supervisory control are analyzed. According to experimental data, motion detection arithmetic is steadier and more effective than previous motion detection arithmetic. The software is easy and steady to apply, and the cost is low, so it’s valuable to popularize.

information retrieval; motion detection arithmetic;Internet supervisory control

TP311

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.070

陶瓷生產過程數據采集、監(jiān)控與管理信息系統(tǒng)開發(fā)，專題編號： 0903，廣東省教育部產學研結合項目留在服務器中，在每個頁面初始化的時候，都會檢查服務器中有無對應的登錄信息，如果沒有則提示用戶操作越權，要求進行登錄操作，通過此方法可以防止用戶直接輸入相應功能頁面直接訪問。同時只有進入到系統(tǒng)中后才能修改用戶名和密碼。（4）公網傳輸功能：網絡攝像監(jiān)控不僅可以用于局域網，而且只要服務器擁有公網地址，也完全可以通過INTERNET進行公網監(jiān)控。（5）移動偵測功能。設置好報警區(qū)域，則當畫面有物體入侵的時候，就會相應彈出對話框，同時自動啟動錄像把侵入畫面拍攝下來。

張聰，男，漢族，1986.04，安徽合肥，碩士，計算機網絡與通信。