智能監控系統在汽車生產線上的應用

葉愛萍，賈 沛，席忠民，鐘 劍，王之恒

（1.北京機械工業自動化研究所，北京 100120；2.廣州汽車集團乘用車有限公司，廣州 511434）

分析與探討

智能監控系統在汽車生產線上的應用

葉愛萍1，賈 沛1，席忠民2，鐘 劍2，王之恒1

（1.北京機械工業自動化研究所，北京 100120；2.廣州汽車集團乘用車有限公司，廣州 511434）

主要研究廣汽乘用車某沖壓生產線上的智能監控系統，該系統包括生產線現場的設備參數監控子系統和生產線現場視頻監控子系統，通過OPC技術實現了多個現場PLC數據的采集、處理及報警等功能，并采用SQL數據庫實現現場數據的實時存取及處理；另外該系統采用ASP程序和B/S模式實現了現場設備數據和視頻的遠程實時訪問，并采用VPN服務器保證了外部網絡訪問數據和視頻的安全性。

智能監控；OPC技術；遠程監控；VPN技術；ASP

0　引言

智能監控系統是通過對象信息采集系統、界面顯示系統、分析處理系統和報警反饋系統等組成，智能監控系統包括智能視頻監控系統和智能參數監控系統。智能視頻監控系統是在原有的視頻監控系統中添加智能視頻分析模塊，通過分析識別出是否有人員出入規定區域、判斷監控畫面中是否有異常情況等，并及時發出報警或觸發其他動作。智能參數監控系統是將采集的數據顯示，并分析處理給出判斷是否報警等提示信息，同時觸發相應的處理程序。遠程監控系統是通過Intranet或Internet實現對現場監控的遠程訪問。

目前，智能監控系統在物業管理、生產管理、交通管理、軍事管理等領域已經廣泛應用[1]。本文主要針對汽車沖壓線生產的零件數量大、種類多、過程復雜、對設備要求高等特點，研究了一套智能生產監控系統以及遠程監控系統，該系統可以現場監視生產過程和現場設備的運行狀態和各種參數，控制者也可遠程監控，不必親臨現場，節省大量人力物力。管理人員可以監視遠程生產運行情況，根據需要及時發出調度指令，制造商可以方便地利用本地豐富的軟硬件資源對遠程對象進行故障診斷、系統升級等。

1　沖壓線智能監控系統介紹

1.1組成架構

沖壓線智能監控系統組織架構如圖1所示，該系統包括視頻監控系統和設備參數監控系統，并同時支持現場監控和遠程監控。

圖1　智能監控系統架構圖

視頻監控系統（如圖2所示）是對沖壓生產線現場分布于不同工位的設備采用高清攝像機，通過網絡交換機和硬盤錄像機顯示到現場視頻監視器，并通過內置的視頻處理軟件識別報警和視頻資料的輪詢播放，另外通過網絡服務器可在遠程客戶瀏覽器上實時查看和檢索視頻。

圖2　視頻監控系統

設備參數監控系統（如圖3所示）通過實時采集現場設備狀態，并通過上位機軟件實時顯示并存儲到本地數據庫，供用戶查詢和遠程訪問。

圖3　設備參數監控系統

1.2智能監控系統的實現

通過智能生產監控系統的研究，運用現場總線技術將分布于各個設備的傳感器、監控設備等連接起來，然后各個管理站點的服務再用局域網連接起來，實現資源和信息共享，采用OPC技術實現不同設備的標準化數據采集，從而實現整個沖壓車間生產設備狀態的檢測、故障信息的顯示報警、沖壓生產線實時的智能視頻監控、生產線數據的實時采集、存儲與智能分析，此外通過人性化的交互軟件界面設計將有助于提高整個監控系統的可操作性和實用性。

智能視頻監控系統采用海康威視的監控軟件平臺，該平臺可以實現視頻的點播、輪詢、查詢、回放、快進、遠程訪問等功能，界面如圖4所示。

圖4　視頻監控系統界面

智能參數監控系統分為現場整線監控軟件平臺、遠程網頁監控平臺和本地數據庫平臺。現場狀態監控軟件主界面如圖5所示，包含用戶登錄、整線所有設備的部分關鍵數據和狀態的實時顯示、歷史數據查詢、日志查詢、故障報警提示并記錄等功能。遠程網頁監控平臺的功能基本和現場狀態監控軟件的功能一致，界面設計也類似。

圖5　設備參數監控系統主界面

2　關鍵技術

2.1OPC現場數據采集

OPC（OLE for Process Control），是一種以OLE技術為基礎的接口標準，是應用程序和現場設備控制器之間的數據通訊的接口。自從有了這個標準，即使現場設備繁多，只要遵循同一個的OPC接口標準就可以很容易實現Windows應用程序和現場設備控制器的數據通訊。

OPC服務器可以通過自動化接口或者自定義的接口與上位機程序通訊，OLE三層接口關系如圖6所示。

2.2數據庫管理

本系統采用微軟的SQLServer2008數據庫，數據庫的設計根據實用性設計了實時數據庫、歷史數據庫、用戶數據庫、報警數據庫和日志數據庫。其中，實時數據庫是將OPC采集來的實時更新的數據存入到表中，方便遠程數據訪問；歷史數據庫是將OPC采集到的所有更新的數據添加時間列存入表中，方便查詢。本系統采用自動滾動存儲，其中視頻存儲周期為2周，參數存儲周期為半年。

2.3基于WEB的遠程數據訪問技術

遠程參數監控系統采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，并采用asp語言編程，可采用VBScript和JavaScript等簡易的腳本語言編寫，asp程序無需編譯、易于生成、獨立于瀏覽器，可通過ADO連接ODBC來訪問服務器端的數據庫表，對數據庫中表進行增、刪、改、查等操作[2]。

本系統中的遠程監控包含用戶登錄、現場整線狀態實時顯示、部分關鍵設備參數實時顯示、歷史數據查詢、現場視頻實時監控和歷史視頻查詢等功能。遠程監控界面遵循和現場參數監控的界面一致，保證用戶使用的方便性和無差異性。

2.4VPN數據加密技術

VPN（虛擬專用網絡）屬于遠程訪問技術，是在公用網絡上建立專用網絡，進行加密通訊。實質就是利用加密技術在公網上封裝出一個數據通信隧道。

本系統采用VPN服務器實現遠程訪問的數據加密，布置圖如圖7所示。該VPN服務器基于Windows 2000 Server操作系統，配備一個公用的IP地址，連接企業內部專用網絡和公用Internet[3]。

圖7　VPN專用網絡示意圖

2.5用戶權限管理

遠程監控系統支持用戶權限管理，遠程用戶管理員為每個用戶添加了權限等級，每個用戶在登錄系統時可以根據不同的用戶等級擁有不同的訪問權限。一級用戶可以查看所有的實時視頻、參數以及歷史視頻和參數，并且可以控制前端設備；二級用戶可以查看所有的實時視頻、參數，可遠程控制某些設備；三級用戶可以查看所有的實時視頻和參數；四級用戶可以查看部分授權視頻和參數。

3　現場分布式數據采集

OPC便于集成不同系統中數據，不同控制系統之間通過網絡連接再與應用程序連接，只需要知道不同控制系統的PLC地址即可。網絡拓撲圖如圖8所示。

圖8　數據采集網絡拓撲

OPC服務器配置流程如下圖所示：

1）打開Station Configuration，如圖9所示，在Index 1中插入OPCServer，在Index 3中插入IE General，保存站名為Server0813。

圖9　OPC服務器組態

2）在SIMATIC Manager里新建一個項目，新建一個PC Station，配置和步驟1相同，并建立一個工業以太網。再點擊“Configure NetWork”設置OPC服務器的OPC連接，如圖10所示，只需要在添加連接時將相應的PLC地址輸入正確即可，如圖所示。

圖10　OPC服務器建立網絡連接

4　結束語

本系統實現了在國產乘用車沖壓生產線上的視頻和參數的本地監控及遠程監控，在實時性方面滿足了一定的要求，在實地使用中系統穩定性好、響應時間短、易維護、界面設計簡潔易懂。但是在系統智能化水平與監控范圍上還有一些不完善的地方，相信隨著技術的發展進步還可以進一步提高改善，從而實現更加智能化與實用的監控系統。

[1] 趙慶磊.關于智能監控系統的探討[J].江西建材,2014,(19):269-269.

[2] 徐進學,胡紅武,劉玉梅,等.基于OPC技術的遠程監控系統方案設計[J].沈陽工業大學學報,2007,29(5):574-577.

[3] 肖毅.VPN技術的實現和應用[J].計算機與網絡,2005,(14):28,41.

Application of intelligent monitoring system in automobile production line

YE Ai-ping1, JIA Pei1, XI Zhong-min2, ZHONG Jian2, WANG Zhi-heng1

TP277

A

1009-0134(2016)02-0038-04

2015-12-17

國家科技重大專項資助

葉愛萍（1988 -），女，助理工程師，碩士，研究方向為自動化技術應用。