視頻過程控制在鐵路施工設備監控中的應用探討

【摘 要】隨著我國鐵路的高速發展，鐵路建設突飛猛進，大型施工設備在鐵路建設中占有越來越重要的地位，設備運行監控、設備檢修保養要求越來越高，推行視頻監控可以確保設備安全有效運行，提高效率，并可提供遠程專家指導。

【關鍵詞】過程控制；設備；視頻監控；計算機應用

0.概述

隨著我國鐵路的高速發展，鐵路建設的突飛猛進，鐵路施工技術的大幅度的提高，施工設備不斷更新，以滿足鐵路建設的需要，大型、智能的施工設備在鐵路建設上得到廣泛的應用，施工設備的正常、安全、可靠運行是鐵路安全建設的保證，加上價格不菲，施工設備的安全管理是各個施工企業的重點。

在上世紀70年代后，用于工業過程的計算機的商品化、系列化，大規模集成電路的成功制造和微處理器的問世使計算機的功能豐富多彩，可靠性大大提高，而價格卻大為下降，計算機過程控制進入了實用階段。計算機參與過程控制后，人們面對的不再是直接的生產現場，而是由計算機采集的數據、信號，過程控制的設計也變成了計算機建立結構化模型，分析、設計、仿真，再通過驅動相應的儀器儀表來完成預設功能。所以，在過程控制計算機系統中，經常需要視頻的加入，以提高對生產現場的實際監控，特別是目前用戶需求的提高，很多用戶在一些系統中希望能有視頻的效果，以便對生產線或者控制對象有一個視覺直觀的印象，并記錄結果。介紹一下設備管理為模型的設備監控以及檢修的過程。

1.理論分析（面向對象的系統分析概論）

計算機過程控制系統是利用計算機完成工業過程的檢測、監測、控制。雖然工業設備外形千變萬化，用途各異，但那些設備和裝置大多采用標準件或標準信號，因而具有標準化、模塊化的特點。

面向對象方法是把系統看作一個通過對象互相影響的集合體，它的每個對象都有行為，通過這些行為使類對象之間進行交互。面向對象方法包括封裝性、繼承性、多態性等特點，這些特點使面向對象方法具有良好的應用前景。特別是面向對象方法所具有的封裝特性，使得對象的信息相對于外界是不可知的，當我們要對對象功能改變時，其影響之在系統對象內部，而對外界無影響，有利于軟件系統功能的增刪、維護、代碼的二次開發。

2.視頻過程控制的系統應用分析與系統構成

2.1系統應用分析

鐵路建設中施工生產過程設備的管理是一個復雜的過程，也是一個典型的控制過程，包括設備安裝、設備檢測、設備運行、設備保養、設備維護等，同時還有大量的運行、保養、檢修記錄資料。設備管理視頻化有利于保存各類第一手資料，并以視頻的形式提供直觀的依據，在維修過程中可以提供遠端技術支持。提供設備使用過程全線的視頻監控功能，可以減少設備的維修保養時間，減少事故的發生幾率。

視頻監控系統用于設備現場監控，通過安裝在設備使用現場的視頻設備，通過無線網絡連接到視頻服務器，再通過局域網連接到服務器。用戶可以很方便地通過該系統根據權限遠程監視或指導設備的運行、檢修工作。

2.2系統構成

系統構成如圖1，主要由攝像頭群、視頻服務器、網絡服務器（web sever）、數據服務器（oracle sever）、終端用戶、傳輸通道等構成。

圖1

工作過程：其中：攝像頭集群為：半球形一體化智能攝像頭。攝像頭通過設備自身的電腦組件連接入無線網絡，并與視頻服務器進行數據傳輸，視頻服務器通過雙絞線連入計算機系統，WEB SERVER通過訪問視頻服務器獲得視頻信號。各終端機用戶通過訪問WEB SERVER獲得現場的監控信號，用戶的身份通過Oracle數據服務器進行認證，根據認證結果確定用戶擁有什么權限，允許進行什么操作。具有控制權限的用戶通過監控系統軟件，按軟件制定的方式控制各個視頻頭的轉動，管理員可以對視頻服務器進行管理。

應用軟件只在WEB SERVER側開發，確保了系統運行的安全和穩定，維護和更新也很容易。終端用戶（包括遠程接入用戶）直接利用IE等瀏覽器就可以監視和控制，使用方便。系統開發包括定時保存、遠程用戶管理、視頻下載、視頻瀏覽、視頻控制、視頻會議及視頻查詢等功能。

3.實際現場系統組成（以設備監控為目的的計算機系統）

大型設備在鐵路建設施工生產中占據了越來越重要的地位，大型設備的事故預防及準確、及時的維修都對施工生產起著關鍵的作用。保存好設備的運行數據，將對今后的故障預防與故障檢修提供第一手資料，同時，專家也可以通過互聯網登入系統，直接觀測到設備的使用情況，對設備的正確使用提供指導。

為了規范設備運行、維護制度，提高設備的效率，防范各類事故的發生，記錄運行數據，保存實際情況的視頻錄像，開發并啟用檢測視頻監控系統是行之有效的手段。

系統由若干監控計算機、一臺中心數據服務器和一臺視頻數據服務器組成，監控計算機通過無線的方式連接到局域網，數據服務器保存設備運行數據，視頻服務器保存現場視頻數據，通過局域網進行連接，并和辦公系統連接，形成有機的整體。系統結構如圖2所示。

圖2

實際工作情況為：一方面，系統中利用攝像頭監控設備運行現場，按照一定的時間間隔進行拍照或錄像，數據并通過無線網絡以TCP/IP協議、電文的方式傳送至視頻服務器；另一方面，當設備運行情況達到預設數值時，如橋梁的起重機起重量超過1000噸，系統開始實時監控設備運行情況，運行數據實時通過數據接收器送至資料收集計算機，通過無線網絡以TCP/IP協議、電文的方式進行傳送，此過程無需手動操作，自動記錄。視頻監控、資料收集計算機通過局域網將數據發送到視頻及數據服務器，服務器可以進行大容量數據存儲和數據備份。

軟件實現的功能：實時拍攝和保存；遠程調用；遠程會議；根據時間、操作員姓名、設備名稱進行統計和查詢，檢測結果自動輸出成為表單。

4.設備監控主要流程

（1）操作人員檢查設備完畢后，登錄至監控網絡，通過認證服務器認證并分配相應權限，監控系統自動初始化。

（2）操作人員正常進行操作，監控系統按設置要求進行監控。若設備發生異常，系統自動拍照、攝影進行存檔，并將異常數據顯示在視頻監控計算機，提醒操作人員注意；若操作人員發現異常而監控系統未啟動，操作人員可手動啟動監控系統進行監控。

（3）當設備完成工作停止運行后，操作人員發送信號視頻監控及資料收集計算機，視頻監控、資料收集計算機將視頻數據、運行數據發送給相應服務器，服務器根據操作者姓名、時間、工作內容進行數據整理備份，按要求將結果整理為表單，并通過遠程打印機打印。

（4）遠程用戶登錄至服務器時，通過認證服務器認證及分配權限，允許在檢測網絡中通過WEB服務器遠程察看設備的運行實際過程及相關數據。

5.結束語

我國鐵路建設飛速發展，為了滿足工程建設的需要，在施工現場采用大量的、大型的施工設備，尤其高速鐵路、客運專線大量采用高架橋，施工分為多個標段，分散在多個地區，相距比較遠。攝像頭實時采集數據后，通過無線網絡傳送至中央機房，并進行存儲，中央機房可以設置到建設指揮部，路局和工程建設指揮中心可以設置用戶終端，用戶終端通過互聯網接入可隨時查看施工現場情況、設備運行情況，對控制施工進度、施工質量、設備安全運轉起到了極大的促進作用，尤其當時事故發生時，可以了解施工現場發生情況、設備運行情況等，可以遠程指導現場。