基于視頻控件的閘站上位機提升方案設(shè)計與實現(xiàn)

金浪濱，李釗寶，湯杭森，蔣元中，屠佳佳

（1.杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江機電職業(yè)技術(shù)學院電氣電子技術(shù)系，浙江 杭州 310053）

1 問題的提出

在“標準強省”戰(zhàn)略要求下，浙江省水利廳于2016年2月印發(fā)《全面推進水利工程標準化管理實施方案（2016—2020年）》，啟動水利工程標準化管理5 a行動計劃。為實現(xiàn)標準化管理目標，對閘站控制的流程化、規(guī)范化都提出更高的要求。在以往閘站的自動化控制中，上位機控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般布置在中控室2臺不同的計算機上，運行管理人員需要依靠兩者配合完成閘門啟閉操作，對操作經(jīng)驗有一定要求，在操作順序出錯或者沒有及時查看視頻圖像的情況下，極有可能釀成安全事故[1-2]。為提高閘門操作的可靠性和安全性，本文設(shè)計一種上位機提升方案，將上位機控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合成一個整體，通過控件接入的方式和流程設(shè)計使閘門操作和視頻查看形成有效閉環(huán)。

2 方案總體設(shè)計

上位機提升方案主要包括視頻控件開發(fā)和流程設(shè)計2部分，為了將視頻監(jiān)控查看和閘門實時操作結(jié)合起來，提升方案采用控件接入的方式，通過視頻控件開發(fā)預(yù)留的接口調(diào)用硬盤錄像機，將關(guān)鍵節(jié)點的視頻信息，如上下游水位圖像以及電流電壓表、開度儀、閘門啟閉機信息等，嵌入到上位機控制系統(tǒng)中。對上位機控制系統(tǒng)中的控制流程進行設(shè)計，將閘門操作流程與對應(yīng)的視頻查看進行組合，運行管理人員在操作上位機系統(tǒng)控制閘門之前，必須在系統(tǒng)中調(diào)用硬盤錄像機，完成對應(yīng)控制視頻的全視角查看?？刂仆瓿梢院螅\行管理人員也需要對操作結(jié)果進行確認，以減少視頻錯看漏看的情況，實現(xiàn)控制—視頻確認的閉環(huán)。方案總體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 方案總體結(jié)構(gòu)圖

2.1 視頻控件開發(fā)

在上位機中接入視頻需要借助ActiveX控件。ActiveX控件是一種能夠?qū)崿F(xiàn)一系列特定接口的COM組件，需要借助特定容器運行，通過C++開發(fā)的基于ActiveX的視頻控件可以嵌入到目前國內(nèi)常用的幾種上位機軟件中使用，如組態(tài)王、INTOUCH、IFIX、WINCC等[3]。

視頻控件開發(fā)可以參考利用視頻監(jiān)控設(shè)備廠商提供的SDK，目前市場上主流的?？低暫痛笕A都在官方網(wǎng)站提供SDK下載。根據(jù)實際需要選擇?？低昗indows 64位SDK開發(fā)包CHHCNetSDKV6.1.4.42_build20200527_win64。

開發(fā)環(huán)境選擇Microsoft Visual Studio 2010。在VS2010中 創(chuàng) 建ActiveX控 件 有2種 方 法，一種是建立MFC ActiveX控件工程，另外一種是建立ATL項目。MFC ActiveX控件工程需要安裝C++依賴庫，開發(fā)相對簡單[4]。由于本次開發(fā)的視頻控件在Windows環(huán)境下運行，因此采用MFC ActiveX控件工程快速建立視頻控件。視頻控件接口定義見圖2。

圖2 ActiveX控件接口定義圖

將開發(fā)包中的庫文件加入到工程中，并添加DEMO中對應(yīng)功能的代碼后就能完成視頻控件VideoControl.OCX的開發(fā)。根據(jù)上位機流程設(shè)計需求，視頻控件主要實現(xiàn)硬盤錄像機的登入登出、按通道實時預(yù)覽圖像、云臺控制3個方面的功能，用Regsvr32命令注冊后，能夠作為通用控件插入到上位機中。

2.2 流程設(shè)計

參照DB33/T 2109—2018《大中型水閘運行管理規(guī)程》中6.2啟閉前準備和6.3啟閉操作章節(jié)中針對閘門、啟閉設(shè)備和上下游水位檢查的要求，對閘門操作流程進行設(shè)計[5]。上位機操作流程見圖3。

圖3 上位機操作流程圖

在上位機系統(tǒng)中，通過視頻控件將閘門控制的操作和視頻查看設(shè)計成一個順序確認流程。開閘前，操作員首先檢查閘門開度、閘門周邊環(huán)境、閘門位置信息以及啟閉設(shè)備的各類儀表數(shù)值，確認各項指標正常后，開始閘門操作；開閘過程中，操作人員觀察儀表數(shù)值，開閘到指定位置后，對各個階段的閘門位置如鎖定位置、解鎖位置等進行確認，開閘結(jié)束后確認最終位置以及儀表狀態(tài)[6]；關(guān)閘步驟參考開閘，對關(guān)閘前、關(guān)閘中、關(guān)閘后的狀態(tài)進行確認。在開閘、關(guān)閘過程中，上位機將關(guān)鍵操作節(jié)點的確認信息和節(jié)點確認人員信息記錄到數(shù)據(jù)庫中，最終生成電子臺賬，方便運行管理人員導出后，錄入到標準化平臺中，做到關(guān)鍵操作可溯源。

3 實際應(yīng)用

上位機提升方案實際應(yīng)用見圖4。

圖4 上位機提升方案實際應(yīng)用圖

以海鹽縣某閘站自動控制系統(tǒng)為例，將整個操作分成幾個操作塊，每個操作塊由向下箭頭連接，每個向下箭頭連接處，都由上位機控制系統(tǒng)提前設(shè)置好需要調(diào)用的視頻信息，操作人員只需要按照箭頭指示，在核對視頻無誤后點擊“確認”即可完成開關(guān)閘門操作。順序操作的流程設(shè)計，在規(guī)范操作流程的同時，可避免因操作人員不熟悉操作順序而導致的事故，同時對每個關(guān)鍵節(jié)點都進行視頻查看確認，也提高了閘門操作的可靠性[7]。

以開閘流程為例。首先從視頻控件窗口調(diào)出上下游監(jiān)控，操作人員確認閘門位置正常、閘門前后無人員船只后，點擊“確認”按鈕，閘門自動進入下一個操作塊；閘門自動上升至鎖定位置，上升過程中，調(diào)出閘門控制柜儀表視頻，操作人員通過視頻觀察儀表無異常數(shù)據(jù)跳動后點擊“確認”；閘門到達鎖定位置后，調(diào)出閘門鎖定位置的視頻圖像，操作人員查看閘門位置無誤后，再次進行確認；隨后進入鎖定電機投入步驟，視頻控件調(diào)出鎖定電機視頻查看，確認投入到位無異常后，進入下一步；上位機控制系統(tǒng)自動將閘門下降到鎖定位置，再次調(diào)用視頻查看閘門位置并確認后，完成整個開閘流程。

4 結(jié) 語

隨著水利標準化的普及，提高閘門操作的安全性和可靠性越來越受到重視，在上位機控制系統(tǒng)中，將閘門操作分解成多個規(guī)范步驟，形成順序流程，同時通過視頻控件將視頻監(jiān)控穿插到每個步驟中，對操作步驟完成情況進行確認，在規(guī)范操作的同時，顯著提高閘門操作的安全性。

目前，閘站上位機軟件提升方案已在浙江省多個閘站的上位機控制系統(tǒng)中應(yīng)用，控制提升方案減少了對操作經(jīng)驗的依賴，降低操作難度的同時，提升閘站操作的規(guī)范性和安全性。