視頻圖像自動監控技術在流程控制系統的應用

杜 潔，吳 振，陳國仁，張 帆，王 釗，王 挺

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

工業電視監控一直是人們關注的熱點，它以直觀、簡捷、信息豐富而被廣泛應用于各個領域。隨著微電子科學與通信技術的迅猛發展，工業電視監控系統也隨之向信息多元化的方向發展。 目前大、中型監控系統項目中越來越多的集成了工業電視視頻監視系統，自控中心承擔的汽車生產線、水處理、水利船閘等行業的多個監控系統項目中都集成了工業電視系統。

1 視頻圖像自動監控系統應用的背景

傳統的大型工業電視系統是由前端攝像機和中控室監視器、視頻矩陣切換器、硬盤錄像機等設備構成。其工作原理是運用前端攝像機錄制現場影像并傳輸到中控室，通過中控室矩陣切換器控制切換監視器上顯示的攝像機圖像，或由矩陣切換器控制定時切換顯示各攝像機圖像。由于大型監控系統中前端攝像機的數量很多（數量遠遠大于中控室監視器的數量），因此采用傳統視頻圖像自動監控具有以下缺點：由人工操作調出想要監視的圖像就比較繁瑣；監視器墻上各監視器顯示的圖像經人工多次切換后預置次序被打亂；監視圖像不能實時反映控制過程的當前進程，當有報警等緊急情況發生時還會漏掉一些重要的圖像信息，不能滿足監控系統操作方便、快捷、準確的要求。這樣我們不難看出常規的傳統視頻圖像技術已經無法滿足自動化程度很高的監控系統的需要，而基于自動化監控系統的視頻圖像自動跟蹤技術才是今后視頻圖像技術的主方向。在這個大背景下，我們在眾多船閘、大壩以及長距離輸送系統中采用視頻圖像自動監控技術，并取得了成功。

2 需求分析

之所以在船閘、大壩以及長距離輸送系統采用視頻圖像自動監控技術是因為此類典型流程控制系統需要中控室操作人員對現場工藝進程或輸送線上某一固定貨物的流向進行連續跟蹤監視。采用視頻圖像自動跟蹤技術能極大的方便操作人員了解現場情況；當現場有報警發生，能立即在預定的監視器上顯示報警現場的視頻圖像，并幫助操作人員采取相應的處理措施。

所以，在典型流程控制項目的工業電視系統的監控系統中引入視頻圖像跟蹤功能，會大大提高視頻監視的準確性、實時性，減輕操作人員的工作負擔，提升監控系統的性能，并大大提高用戶對于報警等緊急情況的處理能力，使視頻監控系統充分發揮作用。

3 系統方案

下面我們以百龍灘船閘視頻圖像自動監控系統為例對系統方案進行詳盡介紹。

3.1 網絡組成

本系統根據船閘監控特點，分為兩級監控體系：SCADA監控系統和視頻監控系統。

SCADA監控系統組成：3個昆騰PLC（140 CPU－43412A）分站與中控室iFix工作站組成ModbusPlus＋網；

視頻監控系統組成：10路視頻（云臺及解碼器）＋數據光端機和中控室視頻矩陣主機＋視頻工作站＋監視器墻。

3.2 視頻圖像自動跟蹤技術的實現

基于上述軟硬件平臺，本系統采用比較常用的協議(EE)實現SCADA監控計算機與矩陣切換器之間的通訊，從而實現視頻圖像的自動跟蹤。具體實現過程如下：

1）物理連接及設置

SCADA監控計算機串口和矩陣鍵盤通過兩個協議轉換器，分別以EE和Pelco－D的協議方式轉換為兩路RS485信號接至矩陣主機。其中，兩個協議轉換器的輸出協議方式應由其跳線決定。

2）SCADA監控計算機與矩陣切換器之間的通訊

通過VisualBasic編程，使用Mscomm控件配置如下：

1） 波特率：9600

2）數據位格式：1位起始位，8位數據位，無校驗位，1位停止位

4 結束語

綜上所述，在工業電視系統的監控系統中引入視頻圖像跟蹤技術會大大提高視頻監視的準確性、實時性，減輕操作人員的工作負擔，提升監控系統的性能，并大大提高用戶對于報警等緊急情況的處理能力，使視頻監控系統充分發揮作用。近幾年承接的大化船閘、百龍灘船閘、皂河船閘、那吉船閘、泗陽船閘以及向家壩長距離輸送系統等眾多項目中都成功采用了視頻圖像跟蹤技術，并受到專家和用戶的好評。

[1] 工業電視系統工程設計規范.GBJ115-87.

[2] CCD彩色單板應用電視攝像機總技術條件.SJ/T 10202-91.