一種基于WebAccess的建筑電氣實(shí)訓(xùn)案例設(shè)計(jì)

魏利勝 王 寧 郭雨辰

（安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，安徽 蕪湖241000）

0 引言

現(xiàn)如今，大型樓宇建筑結(jié)構(gòu)龐大，功能復(fù)雜，而隨著愈來(lái)愈多的人口流動(dòng)到城市，發(fā)生在生活或商業(yè)建筑內(nèi)的火災(zāi)也愈發(fā)頻繁，這些險(xiǎn)情會(huì)給社會(huì)造成無(wú)法預(yù)計(jì)的損失[1]。但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在效率、靈活性和適用范圍上都有著很大的優(yōu)勢(shì)。

遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控是指操作人員可以在監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)上，在網(wǎng)絡(luò)另一端來(lái)監(jiān)測(cè)位于遠(yuǎn)端監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的設(shè)備，采集遠(yuǎn)端監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施[3]。美國(guó)的研究人員提出基于B/S模式一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，工程人員在瀏覽器終端上，就可以高效快捷地遠(yuǎn)程監(jiān)控其實(shí)驗(yàn)室的工作狀況[4]。南澳大學(xué)也開(kāi)展了基于B/S模式的監(jiān)控系統(tǒng)的深入開(kāi)發(fā)，并且開(kāi)發(fā)了基于此模式的數(shù)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，以瀏覽器為工具進(jìn)行監(jiān)測(cè)加工中心的運(yùn)行狀況。

隨著不同組態(tài)軟件的誕生，開(kāi)發(fā)人員新研發(fā)的控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)類型的同類產(chǎn)品多了面向廣、智能程度高以及高度集散的優(yōu)點(diǎn)。而正是由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，科研人員也為實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)構(gòu)建出一個(gè)新型的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，這種新生的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也已被行業(yè)眾多設(shè)計(jì)人員所認(rèn)可并采用，本文擬設(shè)計(jì)基于WebAccess的消防安全遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，以創(chuàng)建一個(gè)結(jié)合目前市場(chǎng)上諸多先進(jìn)技術(shù)的新型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為建筑電氣專業(yè)學(xué)生提供一生產(chǎn)實(shí)習(xí)案例。

1 遠(yuǎn)程消防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

結(jié)合了我國(guó)城市建筑的現(xiàn)狀后，基于WebAccess的消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要遵循以下幾個(gè)原則[5]：首先，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具有安全、高效、設(shè)計(jì)成本低等特點(diǎn)，消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)所監(jiān)控的區(qū)域?qū)嵭薪y(tǒng)一的監(jiān)控與管理，在出現(xiàn)火災(zāi)情況時(shí)及時(shí)反應(yīng)；其次，系統(tǒng)在軟件和硬件等方面均應(yīng)考慮安全性，由于火災(zāi)是極其危險(xiǎn)的災(zāi)情，使用的硬件設(shè)備應(yīng)達(dá)到國(guó)家要求的消防等級(jí)，而在軟件方面應(yīng)使用高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)設(shè)備、通信設(shè)備和數(shù)據(jù)收集終端，以保證系統(tǒng)在極端高溫條件下安全運(yùn)行；最后，系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上應(yīng)有良好的擴(kuò)展性，確保當(dāng)區(qū)域空間、數(shù)量和布局上發(fā)生變化的時(shí)候，不需要重新編寫(xiě)軟件，僅僅做出適當(dāng)?shù)男薷恼肀隳苓_(dá)到目標(biāo)效果。遠(yuǎn)程消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 中整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容分為數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程監(jiān)控兩個(gè)方面，其中數(shù)據(jù)通信方面中包括室內(nèi)溫度采集、圖像采集及數(shù)據(jù)傳輸和處理[6]，室內(nèi)溫度通過(guò)溫度探測(cè)器與主控制器采集，圖像采集主要是應(yīng)用OpenCV通過(guò)攝像頭收集各種圖像信號(hào)，通過(guò)RTP/RTCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心的WebAccess和Web客戶端組成，通過(guò)客戶端的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)了解各區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)變化。

圖1 遠(yuǎn)程消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

遠(yuǎn)程消防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件配置主要包括以下方面[7]：

（1）工程節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控節(jié)點(diǎn)：本系統(tǒng)將工程節(jié)點(diǎn)安裝在已安裝Advantech WebAccess軟件的MacBook Pro筆記本電腦上，配置為Intel CORE i5處理器，操作系統(tǒng)為Win10，為其設(shè)定固定的IP地址。

（2）前端視頻采集：前端部分的采集設(shè)備為攝像機(jī)主體和云臺(tái)，負(fù)責(zé)采集實(shí)時(shí)圖像；傳輸部分使用普通電纜；控制部分以Web客戶端為主要核心，每一部分以視頻監(jiān)控為主要任務(wù)，最終在客戶端上進(jìn)行輸出，經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行顯示。

（3）點(diǎn)型感溫探測(cè)器：采用海灣JTW-ZCD-G3N感溫火災(zāi)探測(cè)器，其可在-10～+55℃溫度范圍內(nèi)工作，適用于火情初階段的監(jiān)測(cè)。

（4）傳輸協(xié)議設(shè)定：由于本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求對(duì)室內(nèi)進(jìn)行視頻圖像采集，所以對(duì)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性有著很高的要求，系統(tǒng)采用RTP協(xié)議，并以RTCP協(xié)議作為輔助，可以快速高質(zhì)量地傳輸視頻圖片數(shù)據(jù)。

（5）下位機(jī)配置：首先，為了將消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程的建立在本地計(jì)算機(jī)上，安裝好WebAccess后，點(diǎn)擊右下方紅色電腦按鈕，選擇“工程首頁(yè)”進(jìn)入組態(tài)軟件WebAccess首頁(yè)；其次，新建工程節(jié)點(diǎn)，工程名可以是除了下劃線的任何字符，將此工程節(jié)定名為“firesecurity”，完成工程的創(chuàng)建；然后，添加監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，在新建工程界面上選擇“配置”，進(jìn)入工程節(jié)點(diǎn)界面，選擇“添加監(jiān)控節(jié)點(diǎn)”，系統(tǒng)界面跳轉(zhuǎn)后進(jìn)入“建立新的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)”界面，輸入節(jié)點(diǎn)名稱，同時(shí)添加通訊端口；最后，設(shè)置I/O點(diǎn)，在設(shè)備屬性設(shè)置界面中選擇“添加點(diǎn)”按鈕，跳轉(zhuǎn)至界面，在此界面中可添加數(shù)字量點(diǎn)和模擬量點(diǎn)，控制器用于采集點(diǎn)型感溫探測(cè)器傳回的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，并將其處理完畢后上傳回上位機(jī)。

上位機(jī)組態(tài)工作建立在工程節(jié)點(diǎn)上，具體步驟為：（1）建立消防遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程節(jié)點(diǎn)，并對(duì)上位機(jī)各部分進(jìn)行設(shè)置；（2）設(shè)置系統(tǒng)畫(huà)面，其中包括歡迎登錄畫(huà)面，溫度數(shù)據(jù)顯示畫(huà)面，視頻畫(huà)面，趨勢(shì)畫(huà)面以及數(shù)據(jù)報(bào)表等，初步繪制畫(huà)面后，再配置連接數(shù)據(jù)；（3）設(shè)置不同畫(huà)面的不同功能，包括：①在溫度數(shù)據(jù)畫(huà)面中，主要是監(jiān)控區(qū)域的溫度動(dòng)態(tài)顯示，以及畫(huà)面跳轉(zhuǎn)功能；②在攝像監(jiān)控畫(huà)面中，顯示監(jiān)控區(qū)域燃燒情況；③本系統(tǒng)利用WebAccess自帶的文件圖表，搭配采集器采集到的數(shù)據(jù)，來(lái)繪制各個(gè)圖表；（4）調(diào)試完成后的系統(tǒng)，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，開(kāi)始監(jiān)控，線上調(diào)試及修改，完成整個(gè)系統(tǒng)的后期工作。

系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)主要包括：系統(tǒng)歡迎/登錄界面、消防安全監(jiān)控主界面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫(huà)面以及報(bào)警自動(dòng)彈窗等。在繪圖界面（DrawDAQ）中制作系統(tǒng)歡迎/登錄界面，分別保存為“welcome.lld”和“l(fā)ogin.lld”。啟動(dòng)系統(tǒng)后，點(diǎn)擊登錄界面，進(jìn)入消防安全監(jiān)控主頁(yè)面，監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控區(qū)域的溫度，并以溫度計(jì)的畫(huà)面形象地展示出來(lái)。在主界面中添加文本“室內(nèi)溫度”文本待顯示項(xiàng)，選中“動(dòng)畫(huà)設(shè)置”，在設(shè)置文本框中，將選中的文本待顯示項(xiàng)與系統(tǒng)控制點(diǎn)“ADAM-5510”建立鏈接，動(dòng)畫(huà)類型選擇“C-文本”。為了更直觀地顯示出溫度值，增添主界面的生動(dòng)豐富，本系統(tǒng)在主界面上添加了溫度計(jì)的動(dòng)畫(huà)表示，在“dsm”文件夾的圖例庫(kù)中，選擇合適的溫度計(jì)圖例“$meter03”，設(shè)置關(guān)聯(lián)點(diǎn)“ADAM-5510”，選中溫度計(jì)，點(diǎn)擊“動(dòng)畫(huà)”，選中“直方↑”。然后，進(jìn)入“添加攝像”界面，輸入攝像名稱“hikvision”，將攝像機(jī)的地址信息更新到節(jié)點(diǎn)，返回?cái)z像界面，點(diǎn)擊“更新”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)生成攝像機(jī)的識(shí)別地址。打開(kāi)繪圖界面（DrawDAQ），選中上方“動(dòng)態(tài)”菜單，選擇“攝像顯示”，在對(duì)話框中輸入攝像機(jī)名稱“hikvision”，將攝像機(jī)地址粘貼到“攝像”那一欄，點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕后，就可以在主頁(yè)面查看到實(shí)時(shí)攝像畫(huà)面，如圖2所示。

在繪圖界面（DrawDAQ）中，選中上方“文件”菜單，選中“打開(kāi)DRW”，輸入“dlogtrd.dxx”，打開(kāi)系統(tǒng)自帶折線圖，點(diǎn)擊上方“動(dòng)態(tài)”菜單，選擇“實(shí)時(shí)趨勢(shì)”，依次設(shè)定好12個(gè)趨勢(shì)點(diǎn)，繪制好后，選擇工具欄上的“動(dòng)畫(huà)”以添加最值文本框，設(shè)置最高和最低點(diǎn)，由于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，最初設(shè)定的極限量程需要有所變化。然后繼續(xù)點(diǎn)擊“動(dòng)畫(huà)”按鈕，設(shè)置兩個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)。將繪制好的趨勢(shì)圖保存為.bgr和.drw文件，保存畫(huà)面，如圖3所示。

圖2 預(yù)覽系統(tǒng)主界面

圖3 記錄趨勢(shì)圖

創(chuàng)建報(bào)警自動(dòng)彈窗時(shí)，打開(kāi)繪圖界面（DrawDAQ），繪制彈窗界面，添加文本報(bào)警內(nèi)容，繪制好后，點(diǎn)擊字符，選擇上欄中的“動(dòng)畫(huà)”，選擇“C-文本”，輸入點(diǎn)，描述無(wú)法被確定的報(bào)警信息。輸入文字，點(diǎn)擊上方“動(dòng)態(tài)”，選擇“按鈕”，進(jìn)入編輯界面后，填寫(xiě)向下的指令，點(diǎn)擊上方“工具”，選中“腳本文件”，打開(kāi)“腳本設(shè)定”，寫(xiě)入文件名“AlarmACK”，選擇“宏指令文件”，輸入宏指令文“AlarmALTF4”，輸入宏指令文件內(nèi)容，同時(shí)選擇“設(shè)置圖標(biāo)參數(shù)”，在“運(yùn)行時(shí)”中輸入：AlarmPopuopClose.scr。最后，點(diǎn)擊上方“工具”，選擇“腳本文件”，創(chuàng)建自動(dòng)彈出窗口腳本文件，如圖4所示。

圖4 報(bào)警彈窗界面

2 結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)的建筑電氣專業(yè)消防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)案例，以WebAccess為構(gòu)建平臺(tái)，將監(jiān)控節(jié)點(diǎn)與各下位機(jī)硬件組合在一起，借助WebAccess自帶的實(shí)時(shí)趨勢(shì)、報(bào)表、報(bào)警以及視頻監(jiān)控的功能，并將這些功能組建到系統(tǒng)之中，滿足用戶直觀地了解現(xiàn)場(chǎng)情況，為高層建筑的安全性提供了有力的支持和保障。