視頻監控與船閘PLC控制系統聯動畫面自動切換的探討

摘 要：介紹利用網絡數字視頻監控，通過視頻畫面自動切換軟件，實現監控視頻與PLC控制系統聯動，實現對船閘運行中重要部位影像實時針對性的瀏覽，有效提高了船閘運行的安全性。

關鍵詞：視頻監控畫面；船閘PLC；自動切換

視頻監控系統從技術角度出發，可劃分為第一代模擬視頻監控系統（CCTV），第二代基于“PC+多媒體卡”數字視頻監控系統（DVR），以及第三代完全基于IP網絡視頻監控系統（IPVS）。

第三代視頻監控與前兩代系統相比具有巨大優勢：1）前端視頻圖像采集：所有攝像機都通過經濟高效有線或者無線以太網簡單連接到網絡，能夠利用現有局域網基礎設施。2）視頻信號傳輸：可以使用5類網絡纜或無線網絡方式傳輸攝像機輸出圖像以及水平、垂直、變倍（PTZ）控制命令（甚至可以直接通過以太網供）。3）視頻存儲和升級：一臺標準服務器和一套控制管理應用軟件就可運行整個監控系統，可輕松添加更多攝像機，中心服務器將來能夠方便升級到更快速處理器、更大容量磁盤驅動器以及更大帶寬等。4）視頻播放：任何經授權客戶機都可直接訪問任意攝像機，也可通過服務器訪問監視圖像。另外在視頻二次開發方面也具備巨大優勢。

基于以上優勢，沙集船閘在完成第三代視頻監控系統改造后，通過監控畫面自動轉換系統軟件，將視頻監控與PLC控制系統聯動，監控畫面成組自動切換，實現船閘運行中對重要部位影像針對性的實時瀏覽。

一、系統設計和組成

（一）需求和目標

從保證船閘安全可靠運行，高效運營管理及調度管理、提升船閘對外服務水平等方面綜合考慮，通過設置網絡數字視頻監視系統，利用數字視頻監視設備，加強對船閘控制、船閘調度的監視力度，直觀地反映船閘重要部位的現場情況，如實地顯示和記錄各個場所現場圖像。系統結構簡單，便于擴展，方便維護和檢修。系統能實現省廳航道局+市航道處+閘管所的三級聯網監控網絡。

（二）方案及點位布設

采用基于網絡的數字視頻監控系統，攝像機采用IP網絡型攝像機。其中，引航道、閘門、閘室等處室外攝像機采用可遙控網絡高清攝像機，售票處、辦公室、閘首機房等室內攝像機采用普通網絡攝像機。其中室外網絡高清遙控攝像機7套、室外網絡標清遙控攝像機1套、室內網絡標清攝像機13套，共計21套。監控點位平面布置示意圖見下圖。

（三）監控系統網絡結構及數據傳輸方案

整個視頻監控系統結構采用純網絡架構，其中，上左閘首機房附近各攝像機（7套）通過網線由三層千兆以太網交換機匯集后，經過光纖收發器轉換為光信號傳輸至中心機房；下左閘首機房附近各攝像機（6套）通過網線由三層千兆以太網交換機匯集后，經過光纖收發器轉換為光信號傳輸至中心機房；辦公樓附近各攝像機（4套）通過網線由三層千兆以太網交換機匯集后，經過光纖收發器轉換為光信號傳輸至中心機房；售票處各攝像機（4套）通過網線直接與中心機房的三層千兆以太網交換機相連接。在中心機房設置網絡視頻存儲設備1套用于存儲各攝像機的網絡視頻圖像。在上、下閘首機房現地操作室設置視頻監控主機，用于對圖像的顯示和瀏覽，并實現與控制系統的聯動功能。在所長辦公室設置視頻監控主機1套用于對各實時圖像的瀏覽。在辦公樓三樓會議室設置視頻監控主機1套和大屏監視器用于船閘應急指揮調度。視頻系統可通過 VPN網絡，實現網絡內監控主機可以對船閘各視頻監控點進行控制切換及瀏覽等功能。

（四）監控畫面自動轉換軟件

監控畫面自動轉換軟件由INFINOVA V2216網絡視頻監控軟件、施耐德OPC服務器軟件-OFS、現場PLC信號采集及事件報警觸發軟件——數據轉發系統三個軟件組成。

1）INFINOVA V2216網絡視頻監控軟件由服務器（3個模塊）與客戶端（2個模塊）組成，共包含以下5個模塊：①CMS：中心管理服務器，負責整個監控系統的管理工作，包括用戶管理、視頻管理等，同時提供WEB服務器功能，以便通過IE瀏覽器可直接訪問監控系統。②SMT：流媒體服務器，負責從編碼設備獲取音視頻流，轉發給NVR錄像或給LMC/WEB客戶端瀏覽實時視頻。③NVR：網絡視頻錄像機，對編碼設備進行錄像，存儲錄像文件，給LMC/WEB客戶端回放錄像或下載錄像文件。④LMC：實時監控客戶端，通過瀏覽實時視頻及視頻控制等，對現場進行實時監控。⑤NCT：配置管理工具，用于配置監控系統的設備和用戶，并將配置結果發送給CMS，CMS將配置結果保存到數據庫，并根據配置結果對監控系統進行管理。

2）施耐德OPC服務器軟件-OFS：施耐德OPC Factory Server（OFS）軟件使用OPC標準，允許客戶機軟件應用訪問PLC數據。該軟件在本系統中用于連接控制系統PLC，采集PLC運行數據。

3）現場PLC信號采集及事件報警觸發軟件：該軟件用于讀取OFS采集到的PLC數據，同時根據采集到的數據發出不同的報警指令給V2216網絡視頻監控軟件，用于觸發視頻信號與船閘運行的聯動動作。

視頻監控畫面與船閘控制系統PLC聯動工作流程見下圖：

二、監控畫面與PLC控制系統聯動后系統的主要功能和優勢

1）視頻監控畫面與船閘控制系統PLC聯動，提高船閘運行安全系數。當操作員根據船閘運行情況，按下船閘控制系統PLC指令按鈕后，監控終端的顯示器上自動顯示與控制指令相對應的成組視頻畫面。成組視頻畫面是根據各個運行指令有針對性預設的一組視頻畫面，如“關上游閘門”控制指令，顯示閘室、上游閘門內側、上游閘門外側、下游閘門內側、下左閥門、下右閥門6個與開上游閘門密切相關的危險點畫面（見下圖）。相較與未使用視頻監控軟件，逐個的點擊選擇畫面，大大降低了操作員的工作強度，且更具有針對性。

2）通過攝像機多預置位設置，消除監控盲區。利用網絡高清遙控攝像機可設置多個預置位的功能，對一臺攝像機設置兩個以上不同位置和焦距的預置位。如下游閘門內側的攝像機設置了2個預置位，在開下游閘門時顯示下游閘門內側的畫面，而在上游進閘時則顯示閘室內的情況，方便操作員了解進閘船舶是否上足檔位。攝像機多預置位的使用，實現了一機多用，擴展了監控范圍，有效消除了監控盲區。

3）系統采用網絡平臺構架，方便設置管理。系統利用現有網絡平臺，通過網絡分級控制、集中管理，IP攝像機實現最簡單的連接和管理，利用智能分析功能，提高管理效率方便尋址和控制，可進行網絡實時遠程訪問、參數配置及故障診斷。需要增加監控管理終端時，只要在網絡內的計算機（閘管所、航道處、省局）上安裝監控畫面自動轉換軟件，分配用戶按不同權限的登陸賬號，即可對系統內每個攝像機畫面調用和控制。增加攝像機也只需給新增攝像機分配IP地址，即可加入現監控系統。

三、結論

利用數字網絡視頻監視系統，通過監控畫面自動轉換軟件，實現了同一屏幕內多畫面成組切換與船閘控制系統PLC聯動，直觀實時地反映船閘各重點部位的現場情況，消除了監控盲區，符合船閘監控發展趨勢，具有一定的推廣價值。

作者簡介：高治國（1978-），就職于江蘇省沙集船閘管理所，工程師。