廠房監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張聰 董玉德

合肥工業(yè)大學(xué)合肥制造業(yè)信息化生產(chǎn)力促進(jìn)中心，合肥市 230001

廠房監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張聰 董玉德

合肥工業(yè)大學(xué)合肥制造業(yè)信息化生產(chǎn)力促進(jìn)中心，合肥市 230001

根據(jù)廠房安防監(jiān)控的實(shí)際問題，提出現(xiàn)場(chǎng)、前臺(tái)、后臺(tái)三層架構(gòu)的解決方案。在闡述方案總體結(jié)構(gòu)和硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)軟件框架，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了信息檢索、移動(dòng)偵測(cè)算法、廣域網(wǎng)監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，移動(dòng)偵測(cè)算法比常規(guī)的移動(dòng)偵測(cè)算法穩(wěn)定性好效率高，監(jiān)控軟件成本低、易于維護(hù)、運(yùn)行穩(wěn)定，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

信息檢索 ；移動(dòng)偵測(cè)算法； 廣域網(wǎng)監(jiān)控

引言

廠房監(jiān)控系統(tǒng)，顧名思義就是通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)對(duì)有關(guān)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視與控制的系統(tǒng)的合稱。監(jiān)視就是對(duì)感興趣或需要安全保護(hù)的地點(diǎn)進(jìn)行查看，而控制就是對(duì)某些設(shè)備進(jìn)行必要的操作。監(jiān)控系統(tǒng)從誕生之日起，就在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起到了十分重要的作用。監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)確保人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，確保生產(chǎn)過程自動(dòng)化的安全

1.1 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備/檢測(cè)設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備/檢測(cè)設(shè)備是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件核心設(shè)備，采用億維公司的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)作為硬件監(jiān)控?cái)z像頭。主要由攝像機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)功能：（1）音視頻編解碼：對(duì)音視頻編解碼即對(duì)現(xiàn)實(shí)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(wǎng)絡(luò)連接：網(wǎng)絡(luò)攝像頭自帶網(wǎng)絡(luò)接口，可以通過網(wǎng)線直接與交換機(jī)連接，從而連接上局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)機(jī)器可以共享攝像頭圖像的硬件連接。（3）數(shù)據(jù)采集：網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)把監(jiān)控畫面通過硬件方式轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息，通過TCP，UDP協(xié)議傳輸?shù)诫娔X端，只要在PC端實(shí)現(xiàn)軟件接口，即可實(shí)時(shí)查看監(jiān)控信息。

1.2 后臺(tái)服務(wù)器系統(tǒng)

后臺(tái)服務(wù)器系統(tǒng)是由軟件構(gòu)成，服務(wù)器軟件運(yùn)行在性能較好，硬盤空間大的計(jì)算機(jī)上，主要實(shí)現(xiàn)3個(gè)功能：（1）存儲(chǔ)視頻錄像文件。廠房監(jiān)控要實(shí)時(shí)錄像，錄像文件要至少保存30天，一般計(jì)算機(jī)硬盤容量有限，因此必須用海量硬盤的計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器。（2）查詢功能：存儲(chǔ)了錄像文件后，還可以對(duì)文件進(jìn)行查詢，只要服務(wù)器給局域網(wǎng)內(nèi)機(jī)器權(quán)限，那么局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)可以通過網(wǎng)上鄰居的方式查詢服務(wù)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(guān)人員，從不同地理位置，不同IP地址的計(jì)算機(jī)查看同一現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控畫面，而且不能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓中斷，這就要求服務(wù)器系統(tǒng)有多播功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的控制。

1.3 前臺(tái)客戶端顯示系統(tǒng)

前臺(tái)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(jù)實(shí)際監(jiān)控情況和攝像機(jī)臺(tái)數(shù)，選擇分屏數(shù)，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(shí)實(shí)現(xiàn)錄像和抓拍功能，并存放在本機(jī)。（3）系統(tǒng)安全機(jī)制。設(shè)置系統(tǒng)登錄頁面，用戶必須通過在此頁面填入相應(yīng)的登錄信息，例如用戶名和登錄密碼才能進(jìn)入主操作頁面，同時(shí)將相應(yīng)的信息保運(yùn)行等方面起到了很好的作用，且對(duì)生產(chǎn)管理也有重要意義。監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)采用的技術(shù)大體上可分為模擬圖像監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)兩大類。數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)就是應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行圖像采集、編／解碼、存儲(chǔ)、傳輸并通過計(jì)算機(jī)控制有關(guān)設(shè)備的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。由于多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(wǎng)絡(luò)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(gè)監(jiān)控地點(diǎn)之間交互信息，而且中央控制室可隨時(shí)查閱各個(gè)監(jiān)控端的信息。研究數(shù)字圖像監(jiān)控技術(shù)意義重大，在實(shí)際生活領(lǐng)域，金融證券部門、企事業(yè)單位和家庭住宅等涉及錢、財(cái)、物的場(chǎng)所需要安全監(jiān)控，因此市場(chǎng)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(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備/檢測(cè)設(shè)備、后臺(tái)服務(wù)器系統(tǒng)，前臺(tái)客戶端顯示系統(tǒng)，融通信技術(shù)，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，信息采集技術(shù)與一體，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和人員安全實(shí)時(shí)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(diǎn)同時(shí)查看同一現(xiàn)場(chǎng)圖像功能，發(fā)布監(jiān)控命令，自動(dòng)報(bào)警等功能。

1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

圖1 系統(tǒng)圖

圖2 監(jiān)控畫面

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 調(diào)用億維公司SDK開發(fā)包

億維公司SDK開發(fā)包，是專門針對(duì)億維的攝像機(jī)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(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)的結(jié)果。該開發(fā)包提供了大量API函數(shù)可以直接使用，

2.2 局域網(wǎng)查詢技術(shù)

實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)查詢步驟如下：

（1）定義文件命名規(guī)則。本機(jī)監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)本機(jī)視頻錄像格式為mp4文件，命名規(guī)則為“服務(wù)器名稱_服務(wù)器號(hào)_日期”，例如：video server_01_20100207164056.mp4。在此前提下，可以實(shí)現(xiàn)查詢本機(jī)錄像文件的功能，即回放本機(jī)視頻。

（2）存放視頻文件的計(jì)算機(jī)，將存放的視頻文件文件夾設(shè)置為局域網(wǎng)共享文件夾。

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

2.3 廣域網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)硬件中集成了海思3511芯片，內(nèi)置WEB服務(wù)器，程序在實(shí)現(xiàn)時(shí)，利用了TCP的80端口作為WEB端口，3000作為數(shù)據(jù)傳輸起始端口，3001作為數(shù)據(jù)控制端口，3002遠(yuǎn)程回放端口，利用UDP的3002端口，同時(shí)多播端口為：端口號(hào)+通道號(hào)*2。這樣相當(dāng)于在攝像機(jī)硬件中建立了WEB主頁，通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)訪問該主頁，從而實(shí)現(xiàn)了在公網(wǎng)上對(duì)硬件的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.4 移動(dòng)偵測(cè)技術(shù)

目前代表性的移動(dòng)偵測(cè)算法有圖像相減方式偵測(cè)、顏色分量比較方式偵測(cè)、交叉掃描方式偵測(cè)、交錯(cuò)馬賽克方格方式偵測(cè)[1-3]等。其中圖像相減方式偵測(cè)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行減法運(yùn)算，運(yùn)算數(shù)學(xué)表達(dá)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(jié)果輸出圖像。圖像相減方式可以根據(jù)兩幅圖像（原始圖像和實(shí)時(shí)圖像）的灰度值相減得到，算法穩(wěn)定準(zhǔn)確性高，

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3 時(shí)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(jié)束語

目前該系統(tǒng)運(yùn)行在實(shí)際的生產(chǎn)車間里，有效地實(shí)現(xiàn)了廠房車間安全監(jiān)控，信息查詢，實(shí)現(xiàn)車間信息化自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)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(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控與管理信息系統(tǒng)開發(fā)，專題編號(hào)： 0903，廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目留在服務(wù)器中，在每個(gè)頁面初始化的時(shí)候，都會(huì)檢查服務(wù)器中有無對(duì)應(yīng)的登錄信息，如果沒有則提示用戶操作越權(quán)，要求進(jìn)行登錄操作，通過此方法可以防止用戶直接輸入相應(yīng)功能頁面直接訪問。同時(shí)只有進(jìn)入到系統(tǒng)中后才能修改用戶名和密碼。（4）公網(wǎng)傳輸功能：網(wǎng)絡(luò)攝像監(jiān)控不僅可以用于局域網(wǎng)，而且只要服務(wù)器擁有公網(wǎng)地址，也完全可以通過INTERNET進(jìn)行公網(wǎng)監(jiān)控。（5）移動(dòng)偵測(cè)功能。設(shè)置好報(bào)警區(qū)域，則當(dāng)畫面有物體入侵的時(shí)候，就會(huì)相應(yīng)彈出對(duì)話框，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信。