視頻監(jiān)控與組態(tài)軟件在生產(chǎn)過程自動化中的融合

麻　云　燕海東

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

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視頻監(jiān)控與組態(tài)軟件在生產(chǎn)過程自動化中的融合

麻云燕海東

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

摘要梅山礦業(yè)分公司選礦廠的控制系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)是作為獨立系統(tǒng)各自出現(xiàn)的，為確保重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的可靠和安全，確定利用組態(tài)軟件的兼容優(yōu)勢，采取軟件設(shè)計與視頻監(jiān)控融合的方式，讓操作人員可以在一個工控計算機(jī)的同一界面上實現(xiàn)設(shè)備操控和視頻監(jiān)視。實踐結(jié)果表明：視頻系統(tǒng)輔助設(shè)備控制，使控制更精確可靠，人員和設(shè)備的安全得到了有效保障。同時，也為選礦自動化的進(jìn)一步網(wǎng)絡(luò)融合提供了思路。

關(guān)鍵詞視頻監(jiān)控組態(tài)軟件接口

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，科技推動著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展則逆向帶動著生產(chǎn)力的更新。特別在工控行業(yè)，自動化產(chǎn)品以及系統(tǒng)服務(wù)于各行各業(yè)。視頻監(jiān)控在安防領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用了很多年，有了比較成熟的經(jīng)驗，而工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境致使監(jiān)控系統(tǒng)在該領(lǐng)域有些滯后。近年來，隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的成熟、數(shù)字化視頻采集技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控在惡劣的工業(yè)環(huán)境中能夠穩(wěn)定的運行，尤其是在礦山、化工等高危場所，視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以通過硬盤錄像機(jī)完整的保存視頻圖像，集控室的操作人員還可以通過實時監(jiān)控畫面，及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境的危險因素和操作人員的不安全行為，及時的做出反應(yīng)，確保安全。同時，若出現(xiàn)設(shè)備事故或人員傷害等異常情況，通過查找錄像回放，可以還原現(xiàn)場情況，為事故處理提供可靠的依據(jù)。

組態(tài)軟件是指在某領(lǐng)域的具體系統(tǒng)中對過程數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，是在自動控制系統(tǒng)最上層的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，為用戶提供構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能。一些組態(tài)軟件具有完整的編程環(huán)境，支持包括工業(yè)以太網(wǎng)等多種通訊方式。因此，生產(chǎn)過程自動化設(shè)計的關(guān)鍵就是在工業(yè)以太網(wǎng)上同時傳輸視頻信號和控制信號，并在同一組態(tài)軟件中實現(xiàn)工藝流程控制和視頻監(jiān)控。

1視頻監(jiān)控概述

對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)各部分功能的不同，可將其分為表現(xiàn)層、控制層、傳輸層和采集層。隨著設(shè)備集成程度的提高，對于部分系統(tǒng)而言，某些設(shè)備可能會同時以多個層的身份存在于系統(tǒng)中[1]。

(1)表現(xiàn)層，是系統(tǒng)成果的表現(xiàn)形式，是人們獲得信息的最高端的一層。

(2)控制層，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，其控制方式有模擬控制和數(shù)字控制兩種。

(3)傳輸層，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的血脈，主要是視頻信號傳輸。從早期的同軸電纜到現(xiàn)在的網(wǎng)線、光纖，使監(jiān)控系統(tǒng)更加完善。

(4)采集層，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的最底層。它包括鏡頭、監(jiān)控攝像機(jī)、報警傳感器、硬盤錄像機(jī)等。

2組態(tài)軟件概述

通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。其主要特點如下：

(1)延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu))或用戶需求發(fā)生改變時，不需進(jìn)行很多修改而方便地完成軟件的更新和升級。

(2)封裝性。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)(甚至不需要編程技術(shù))，就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能。

(3)通用性。每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備(PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等)的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，且不受行業(yè)限制。

3視頻監(jiān)控與組態(tài)軟件融合方案設(shè)計

在一個生產(chǎn)企業(yè)中會有許許多多的設(shè)備，這些設(shè)備以及生產(chǎn)環(huán)境都需要去操作控制和實時監(jiān)控。就目前的自動化控制系統(tǒng)來說，這兩個系統(tǒng)基本上是分開而獨立存在和工作的。這就在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)了矛盾，一個視頻系統(tǒng)一個生產(chǎn)控制系統(tǒng)一定要左右各看一個，給操作人員帶來了非常大的困擾。若出現(xiàn)了緊急情況，要找到具體的設(shè)備，往往已錯過了最佳的控制時間。

以寶鋼集團(tuán)梅山選礦廠的細(xì)碎車間為例(見圖1)，論述這一問題并提出解決方案。梅山選礦廠細(xì)碎車間皮帶繁多，整個集中控制室的墻上掛滿了監(jiān)控的畫面，下面是生產(chǎn)控制的操作員站。經(jīng)常會發(fā)生某一工人從眾多畫面中突然發(fā)現(xiàn)某一皮帶跑偏或者某一礦倉漫礦，在急忙查找這一皮帶或漏礦車進(jìn)行相應(yīng)的操作時，往往需要好幾分鐘，找到時往往已錯過了最佳控制時機(jī)。

圖1　集中控制室操作員站

4視頻監(jiān)控與組態(tài)軟件融合的具體實現(xiàn)

針對上述情況提出具體解決方案。組態(tài)軟件采用IFIX5.0，為了使系統(tǒng)兼顧工藝設(shè)備控制和視頻監(jiān)控的功能，把相關(guān)工藝設(shè)備和現(xiàn)場圖像放在同一個監(jiān)控界面上。操作人員在這個監(jiān)控界面上同時實現(xiàn)設(shè)備控制和對視頻系統(tǒng)的云臺控制。而視頻監(jiān)視的畫面通過VB腳本編寫，生成一個可執(zhí)行文件，這個可執(zhí)行文件會展示一個最前端的視頻畫面。通過IFIX自帶的VB腳本編輯器調(diào)用這個可執(zhí)行文件使得視頻畫面鑲在組態(tài)畫面上。

4.1可執(zhí)行文件的生成

每個網(wǎng)絡(luò)攝像頭的廠家會附帶有關(guān)攝像頭的動態(tài)鏈接文件(后綴名為.dll)，在VB環(huán)境中引用這個動態(tài)鏈接文件。編寫各種所需要的功能函數(shù)，然后把它們封裝在類模塊中，在主窗體內(nèi)調(diào)用[2]。

關(guān)于視頻框架的幾個主要函數(shù)功能如下：

Public Declare Function DVR_OpenStream Lib“DVRWrapper.dll”(ByVal user As Long， info As DVR_CLIENTINFO) As Long ‘顯示圖像

Public Declare Function DVR_CloseStream Lib“DVRWrapper.dll” (ByVal stream As Long) As Long ‘關(guān)閉圖像

Private Declare Function SetWindowPos Lib“user32”(ByVal hwnd As Long，ByVal hWndInsertAfter As Long，ByVal x As Long，ByVal y As Long， ByVal cx As Long， ByVal cy As Long，ByVal wFlags As Long) As Long ‘調(diào)整畫面位置

m_1.DvrIP = Trim(“0.0.0.0”) & Chr(0) ‘目標(biāo)IP地址

m_Device = DVR_Login(info1) ‘選擇目標(biāo)攝像頭

4.2文件的調(diào)用

在組態(tài)軟件的畫面上添加動作按鈕，該按鈕的執(zhí)行腳本為調(diào)用生成的可執(zhí)行程序。按下按鈕打開視頻畫面，選擇一個合適的窗口位置進(jìn)行調(diào)整安放。畫面如圖2所示，按鈕的執(zhí)行腳本如：shell“D：/test.exe”

圖2　融合后畫面

從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，該方案只是提供在兩個系統(tǒng)間的接口，而他們之間的接口可以有很多類型，從而適合于更多廠商的系統(tǒng)。

5設(shè)計方案的特點

該設(shè)計方案具有以下特點：

(1)擴(kuò)展性好。這是一個開放的系統(tǒng)，對于系統(tǒng)中的工業(yè)計算機(jī)、現(xiàn)場PLC站點、視頻監(jiān)視點都可以隨時增減，非常方便。

(2)操作方便。一臺工業(yè)計算機(jī)，集設(shè)備控制和視頻監(jiān)控于一身，利于操作。

(3)布線簡單，維護(hù)方便。

6結(jié)語

視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像頭為網(wǎng)絡(luò)攝像頭，在不影響全廠監(jiān)控系統(tǒng)的前提下，以按鈕命令的方式尋找目的地址來打開、關(guān)閉攝像頭。

在長期使用中發(fā)現(xiàn)這種把二者融合的方法可以有效的確定重要設(shè)備的運行狀態(tài)，并且在事故發(fā)生前可以有足夠的時間來進(jìn)行處理、安排；避免了之前由于事故發(fā)生而引起的忙亂，而錯失解決的最佳時機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]紀(jì)鵬之，梁篤國．網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展和應(yīng)用[J]．人民公安，2008(3)：56-57．

[2]朱錦坤.Visual Basic 6.0多媒體及因特網(wǎng)應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

(收稿日期2015-12-02)

麻云(1981—)，男，工程師， 210041 江蘇省南京市雨花臺區(qū)西善橋。