视频过程控制在设备监控中的应用
摘要:在施工生产过程中,大型船机设备占有越来越重要的地位,设备运行监控、设备检修保养要求越来越高,推行视频监控可以确保设备安全有效运行,提高效率,并可提供远程专家指导。
关键词:过程控制;设备;视频监控;计算机应用
在上世纪70年代后,用于工业过程的计算机的商品化、系列化,大规模集成电路的成功制造和微处理器的问世使计算机的功能丰富多彩,可靠性大大提高,而价格却大为下降,这时的计算机过程控制进入了实用阶段。计算机参与过程控制后,人们面对的不再是直接的生产现场,而是由计算机采集的数据、信号,过程控制的设计也变成了计算机建立结构化模型,分析、设计、仿真,再通过驱动相应的仪器仪表来完成预设功能。所以,在过程控制计算机系统中,经常需要视频的加入,以提高对生产现场的实际监控,特别是目前用户需求的提高,很多用户在一些系统中希望能有视频的效果,以便对生产线或者控制对象有一个视觉直观的印象,并记录结果。本文就介绍了设备管理为模型的设备监控以及检修的过程。
一、面向对象的系统分析概论
计算机过程控制系统是利用计算机完成工业过程的检测、监测、控制。虽然工业设备外形千变万化,用途各异,但那些设备和装置大多采用标准件或标准信号,因而具有标准化、模块化的特点。
面向对象方法是把系统看作一个通过对象互相影响的集合体,它的每个对象都有行为,通过这些行为使类对象之间进行交互。面向对象方法包括封装性、继承性、多态性等特点,这些特点使面向对象方法具有良好的应用前景。特别是面向对象方法所具有的封装特性,使得对象的信息相对于外界是不可知的,当我们要对对象功能改变时,其影响之在系统对象内部,而对外界无影响,有利于软件系统功能的增删、维护、代码的二次开发。
二、设备监控、资料收集系统
施工生产过程设备的管理是一个复杂的过程,也是一个典型的控制过程,包括设备安装、设备检测、设备运行、设备保养、设备维护等,同时还有大量的运行、保养、检修记录资料。设备管理视频化有利于保存各类第一手资料,并以视频的形式提供直观的依据,在维修过程中可以提供远端技术支持。提供设备使用过程全线的视频监控功能,可以减少设备的维修保养时间,减少事故的发生几率。
视频监控系统用于设备现场监控,通过安装在设备使用现场的视频设备,通过无线网络连接到视频服务器,再通过局域网连接到服务器。用户可以很方便地通过该系统根据权限远程监视或指导设备的运行、检修工作。
其中:摄像头集群为:半球形一体化智能摄像头。摄像头通过设备自身的电脑组件连接入无线网络,并与视频服务器进行数据传输,视频服务器通过双绞线连入计算机系统,WEB SERVER通过访问视频服务器获得视频信号。各终端机用户通过访问WEB SERVER获得现场的监控信号,用户的身份通过Oracle数据服务器进行认证,根据认证结果确定用户拥有什么权限,允许进行什么操作。具有控制权限的用户通过监控系统软件,按软件制定的方式控制各个视频头的转动,管理员可以对视频服务器进行管理。
应用软件只在WEB SERVER侧开发,确保了系统运行的安全和稳定,维护和更新也很容易。终端用户(包括远程接入用户)直接利用IE等浏览器就可以监视和控制,使用方便。系统开发包括定时保存、远程用户管理、视频下载、视频浏览、视频控制、视频会议及视频查询等功能。
三、以设备监控为目的的计算机系统
大型设备在施工生产中占据了越来越重要的地位,大型设备的事故预防及准确、及时的维修都对施工生产起着关键的作用。保存好设备的运行数据,将对今后的故障预防与故障检修提供第一手资料,同时,专家也可以通过互联网登入系统,直接观测到设备的使用情况,对设备的正确使用提供指导。
为了规范设备运行、维护制度,提高设备的效率,防范各类事故的发生,记录运行数据,保存实际情况的视频录像,开发并启用检测视频监控系统是行之有效的手段。
系统由若干监控计算机、一台中心数据服务器和一台视频数据服务器组成,监控计算机通过无线的方式连接到局域网,数据服务器保存设备运行数据,视频服务器保存现场视频数据,通过局域网进行连接,并和办公系统连接,形成有机的整体。系统结构如图2所示。
实际工作情况为:一方面,系统中利用摄像头监控设备运行现场,按照一定的时间间隔进行拍照或录像,数据并通过无线网络以TCP/IP协议、电文的方式传送至视频服务器;另一方面,当设备运行情况达到预设数值时,如起重机起重量超过1000吨,系统开始实时监控设备运行情况,运行数据实时通过数据接收器送至资料收集计算机,通过无线网络以TCP/IP协议、电文的方式进行传送,此过程无需手动操作,自动记录。视频监控、资料收集计算机通过局域网将数据发送到视频及数据服务器,服务器可以进行大容量数据存储和数据备份。
软件实现的功能:实时拍摄和保存;远程调用;远程会议;根据时间、操作员姓名、设备名称进行统计和查询,检测结果自动输出成为表单。
四、设备监控主要流程
1.操作人员检查设备完毕后,登录至监控网络,通过认证服务器认证并分配相应权限,监控系统自动初始化。
2.操作人员正常进行操作,监控系统按设置要求进行监控。若设备发生异常,系统自动拍照、摄影进行存档,并将异常数据显示在视频监控计算机,提醒操作人员注意;若操作人员发现异常而监控系统未启动,操作人员可手动启动监控系统进行监控。
3.当设备完成工作停止运行后,操作人员发送信号视频监控及资料收集计算机,视频监控、资料收集计算机将视频数据、运行数据发送给相应服务器,服务器根据操作者姓名、时间、工作内容进行数据整理备份,按要求将结果整理为表单,并通过远程打印机打印。
4.远程用户登录至服务器时,通过认证服务器认证及分配权限,允许在检测网络中通过WEB服务器远程察看设备的运行实际过程及相关数据。
五、结语
本方案在某海湾大桥施工过程信息化中得到了初步应用。大桥施工分为十几个标段,分散在三个地区,最远相距三十余公里。摄像头实时采集数据后,通过无线网络传送至中央机房,并进行存储。其他用户通过互联网接入可随时查看施工现场情况、设备运行情况,对控制施工进度、施工质量、设备安全运转起到了极大的促进作用。
