視頻監控與組態軟件在生產過程自動化中的融合

麻　云　燕海東

(南京梅山冶金發展有限公司礦業分公司)

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視頻監控與組態軟件在生產過程自動化中的融合

麻云燕海東

(南京梅山冶金發展有限公司礦業分公司)

摘要梅山礦業分公司選礦廠的控制系統和視頻系統是作為獨立系統各自出現的，為確保重要生產環節的可靠和安全，確定利用組態軟件的兼容優勢，采取軟件設計與視頻監控融合的方式，讓操作人員可以在一個工控計算機的同一界面上實現設備操控和視頻監視。實踐結果表明：視頻系統輔助設備控制，使控制更精確可靠，人員和設備的安全得到了有效保障。同時，也為選礦自動化的進一步網絡融合提供了思路。

關鍵詞視頻監控組態軟件接口

自進入21世紀以來，科技推動著經濟飛速發展，經濟的發展則逆向帶動著生產力的更新。特別在工控行業，自動化產品以及系統服務于各行各業。視頻監控在安防領域已經應用了很多年，有了比較成熟的經驗，而工業生產的環境致使監控系統在該領域有些滯后。近年來，隨著工業以太網技術的工業應用、網絡監控技術的成熟、數字化視頻采集技術的出現，視頻監控在惡劣的工業環境中能夠穩定的運行，尤其是在礦山、化工等高危場所，視頻監控系統不僅可以通過硬盤錄像機完整的保存視頻圖像，集控室的操作人員還可以通過實時監控畫面，及時發現現場環境的危險因素和操作人員的不安全行為，及時的做出反應，確保安全。同時，若出現設備事故或人員傷害等異常情況，通過查找錄像回放，可以還原現場情況，為事故處理提供可靠的依據。

組態軟件是指在某領域的具體系統中對過程數據采集與過程控制的專用軟件，是在自動控制系統最上層的軟件平臺和開發環境，為用戶提供構建工業自動控制系統的監控功能。一些組態軟件具有完整的編程環境，支持包括工業以太網等多種通訊方式。因此，生產過程自動化設計的關鍵就是在工業以太網上同時傳輸視頻信號和控制信號，并在同一組態軟件中實現工藝流程控制和視頻監控。

1視頻監控概述

對于視頻監控系統，根據系統各部分功能的不同，可將其分為表現層、控制層、傳輸層和采集層。隨著設備集成程度的提高，對于部分系統而言，某些設備可能會同時以多個層的身份存在于系統中[1]。

(1)表現層，是系統成果的表現形式，是人們獲得信息的最高端的一層。

(2)控制層，是視頻監控系統的核心，其控制方式有模擬控制和數字控制兩種。

(3)傳輸層，是視頻監控系統的血脈，主要是視頻信號傳輸。從早期的同軸電纜到現在的網線、光纖，使監控系統更加完善。

(4)采集層，是視頻監控系統的最底層。它包括鏡頭、監控攝像機、報警傳感器、硬盤錄像機等。

2組態軟件概述

通用工業自動化組態軟件的出現為解決實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能很好地解決傳統工業控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據自己的控制對象和控制目的任意組態，完成最終的自動化控制工程。其主要特點如下：

(1)延續性和可擴充性。用通用組態軟件開發的應用程序，當現場(包括硬件設備或系統結構)或用戶需求發生改變時，不需進行很多修改而方便地完成軟件的更新和升級。

(2)封裝性。通用組態軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(甚至不需要編程技術)，就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能。

(3)通用性。每個用戶根據工程實際情況，利用通用組態軟件提供的底層設備(PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等)的I/O Driver、開放式的數據庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數據處理、歷史數據和曲線并存、具有多媒體功能和網絡功能的工程，且不受行業限制。

3視頻監控與組態軟件融合方案設計

在一個生產企業中會有許許多多的設備，這些設備以及生產環境都需要去操作控制和實時監控。就目前的自動化控制系統來說，這兩個系統基本上是分開而獨立存在和工作的。這就在實際生產中出現了矛盾，一個視頻系統一個生產控制系統一定要左右各看一個，給操作人員帶來了非常大的困擾。若出現了緊急情況，要找到具體的設備，往往已錯過了最佳的控制時間。

以寶鋼集團梅山選礦廠的細碎車間為例(見圖1)，論述這一問題并提出解決方案。梅山選礦廠細碎車間皮帶繁多，整個集中控制室的墻上掛滿了監控的畫面，下面是生產控制的操作員站。經常會發生某一工人從眾多畫面中突然發現某一皮帶跑偏或者某一礦倉漫礦，在急忙查找這一皮帶或漏礦車進行相應的操作時，往往需要好幾分鐘，找到時往往已錯過了最佳控制時機。

圖1　集中控制室操作員站

4視頻監控與組態軟件融合的具體實現

針對上述情況提出具體解決方案。組態軟件采用IFIX5.0，為了使系統兼顧工藝設備控制和視頻監控的功能，把相關工藝設備和現場圖像放在同一個監控界面上。操作人員在這個監控界面上同時實現設備控制和對視頻系統的云臺控制。而視頻監視的畫面通過VB腳本編寫，生成一個可執行文件，這個可執行文件會展示一個最前端的視頻畫面。通過IFIX自帶的VB腳本編輯器調用這個可執行文件使得視頻畫面鑲在組態畫面上。

4.1可執行文件的生成

每個網絡攝像頭的廠家會附帶有關攝像頭的動態鏈接文件(后綴名為.dll)，在VB環境中引用這個動態鏈接文件。編寫各種所需要的功能函數，然后把它們封裝在類模塊中，在主窗體內調用[2]。

關于視頻框架的幾個主要函數功能如下：

Public Declare Function DVR_OpenStream Lib“DVRWrapper.dll”(ByVal user As Long， info As DVR_CLIENTINFO) As Long ‘顯示圖像

Public Declare Function DVR_CloseStream Lib“DVRWrapper.dll” (ByVal stream As Long) As Long ‘關閉圖像

Private Declare Function SetWindowPos Lib“user32”(ByVal hwnd As Long，ByVal hWndInsertAfter As Long，ByVal x As Long，ByVal y As Long， ByVal cx As Long， ByVal cy As Long，ByVal wFlags As Long) As Long ‘調整畫面位置

m_1.DvrIP = Trim(“0.0.0.0”) & Chr(0) ‘目標IP地址

m_Device = DVR_Login(info1) ‘選擇目標攝像頭

4.2文件的調用

在組態軟件的畫面上添加動作按鈕，該按鈕的執行腳本為調用生成的可執行程序。按下按鈕打開視頻畫面，選擇一個合適的窗口位置進行調整安放。畫面如圖2所示，按鈕的執行腳本如：shell“D：/test.exe”

圖2　融合后畫面

從內部結構來看，該方案只是提供在兩個系統間的接口，而他們之間的接口可以有很多類型，從而適合于更多廠商的系統。

5設計方案的特點

該設計方案具有以下特點：

(1)擴展性好。這是一個開放的系統，對于系統中的工業計算機、現場PLC站點、視頻監視點都可以隨時增減，非常方便。

(2)操作方便。一臺工業計算機，集設備控制和視頻監控于一身，利于操作。

(3)布線簡單，維護方便。

6結語

視頻監控系統中的攝像頭為網絡攝像頭，在不影響全廠監控系統的前提下，以按鈕命令的方式尋找目的地址來打開、關閉攝像頭。

在長期使用中發現這種把二者融合的方法可以有效的確定重要設備的運行狀態，并且在事故發生前可以有足夠的時間來進行處理、安排；避免了之前由于事故發生而引起的忙亂，而錯失解決的最佳時機。

參考文獻

[1]紀鵬之，梁篤國．網絡視頻監控的發展和應用[J]．人民公安，2008(3)：56-57．

[2]朱錦坤.Visual Basic 6.0多媒體及因特網應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

(收稿日期2015-12-02)

麻云(1981—)，男，工程師， 210041 江蘇省南京市雨花臺區西善橋。