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視頻過(guò)程控制在設備監控中的應用
摘要:在施工生產(chǎn)過(guò)程中,大型船機設備占有越來(lái)越重要的地位,設備運行監控、設備檢修保養要求越來(lái)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(zhuān)家指導。
關(guān)鍵詞:過(guò)程控制;設備;視頻監控;計算機應用
在上世紀70年代后,用于工業(yè)過(guò)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(wèn)世使計算機的功能豐富多彩,可靠性大大提高,而價(jià)格卻大為下降,這時(shí)的計算機過(guò)程控制進(jìn)入了實(shí)用階段。計算機參與過(guò)程控制后,人們面對的不再是直接的生產(chǎn)現場(chǎng),而是由計算機采集的數據、信號,過(guò)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(guò)驅動(dòng)相應的儀器儀表來(lái)完成預設功能。所以,在過(guò)程控制計算機系統中,經(jīng)常需要視頻的加入,以提高對生產(chǎn)現場(chǎng)的實(shí)際監控,特別是目前用戶(hù)需求的提高,很多用戶(hù)在一些系統中希望能有視頻的效果,以便對生產(chǎn)線(xiàn)或者控制對象有一個(gè)視覺(jué)直觀(guān)的印象,并記錄結果。本文就介紹了設備管理為模型的設備監控以及檢修的過(guò)程。
一、面向對象的系統分析概論
計算機過(guò)程控制系統是利用計算機完成工業(yè)過(guò)程的檢測、監測、控制。雖然工業(yè)設備外形千變萬(wàn)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(diǎn)。
面向對象方法是把系統看作一個(gè)通過(guò)對象互相影響的集合體,它的每個(gè)對象都有行為,通過(guò)這些行為使類(lèi)對象之間進(jìn)行交互。面向對象方法包括封裝性、繼承性、多態(tài)性等特點(diǎn),這些特點(diǎn)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(shí),其影響之在系統對象內部,而對外界無(wú)影響,有利于軟件系統功能的增刪、維護、代碼的二次開(kāi)發(fā)。
二、設備監控、資料收集系統
施工生產(chǎn)過(guò)程設備的管理是一個(gè)復雜的過(guò)程,也是一個(gè)典型的控制過(guò)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(shí)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(lèi)第一手資料,并以視頻的形式提供直觀(guān)的依據,在維修過(guò)程中可以提供遠端技術(shù)支持。提供設備使用過(guò)程全線(xiàn)的視頻監控功能,可以減少設備的維修保養時(shí)間,減少事故的發(fā)生幾率。
視頻監控系統用于設備現場(chǎng)監控,通過(guò)安裝在設備使用現場(chǎng)的視頻設備,通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接到視頻服務(wù)器,再通過(guò)局域網(wǎng)連接到服務(wù)器。用戶(hù)可以很方便地通過(guò)該系統根據權限遠程監視或指導設備的運行、檢修工作。
其中:攝像頭集群為:半球形一體化智能攝像頭。攝像頭通過(guò)設備自身的電腦組件連接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò ),并與視頻服務(wù)器進(jìn)行數據傳輸,視頻服務(wù)器通過(guò)雙絞線(xiàn)連入計算機系統,WEB SERVER通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)視頻服務(wù)器獲得視頻信號。各終端機用戶(hù)通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)WEB SERVER獲得現場(chǎng)的監控信號,用戶(hù)的身份通過(guò)Oracle數據服務(wù)器進(jìn)行認證,根據認證結果確定用戶(hù)擁有什么權限,允許進(jìn)行什么操作。具有控制權限的用戶(hù)通過(guò)監控系統軟件,按軟件制定的方式控制各個(gè)視頻頭的轉動(dòng),管理員可以對視頻服務(wù)器進(jìn)行管理。
應用軟件只在WEB SERVER側開(kāi)發(fā),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(hù)(包括遠程接入用戶(hù))直接利用IE等瀏覽器就可以監視和控制,使用方便。系統開(kāi)發(fā)包括定時(shí)保存、遠程用戶(hù)管理、視頻下載、視頻瀏覽、視頻控制、視頻會(huì )議及視頻查詢(xún)等功能。
三、以設備監控為目的的計算機系統
大型設備在施工生產(chǎn)中占據了越來(lái)越重要的地位,大型設備的事故預防及準確、及時(shí)的維修都對施工生產(chǎn)起著(zhù)關(guān)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(shí),專(zhuān)家也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登入系統,直接觀(guān)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(lèi)事故的發(fā)生,記錄運行數據,保存實(shí)際情況的視頻錄像,開(kāi)發(fā)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(wù)器和一臺視頻數據服務(wù)器組成,監控計算機通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式連接到局域網(wǎng),數據服務(wù)器保存設備運行數據,視頻服務(wù)器保存現場(chǎng)視頻數據,通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行連接,并和辦公系統連接,形成有機的整體。
實(shí)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(chǎng),按照一定的時(shí)間間隔進(jìn)行拍照或錄像,數據并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )以TCP/IP協(xié)議、電文的方式傳送至視頻服務(wù)器;另一方面,當設備運行情況達到預設數值時(shí),如起重機起重量超過(guò)1000噸,系統開(kāi)始實(shí)時(shí)監控設備運行情況,運行數據實(shí)時(shí)通過(guò)數據接收器送至資料收集計算機,通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )以TCP/IP協(xié)議、電文的方式進(jìn)行傳送,此過(guò)程無(wú)需手動(dòng)操作,自動(dòng)記錄。視頻監控、資料收集計算機通過(guò)局域網(wǎng)將數據發(fā)送到視頻及數據服務(wù)器,服務(wù)器可以進(jìn)行大容量數據存儲和數據備份。
軟件實(shí)現的功能:實(shí)時(shí)拍攝和保存;遠程調用;遠程會(huì )議;根據時(shí)間、操作員姓名、設備名稱(chēng)進(jìn)行統計和查詢(xún),檢測結果自動(dòng)輸出成為表單。
四、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(wǎng)絡(luò ),通過(guò)認證服務(wù)器認證并分配相應權限,監控系統自動(dòng)初始化。
2.操作人員正常進(jìn)行操作,監控系統按設置要求進(jìn)行監控。若設備發(fā)生異常,系統自動(dòng)拍照、攝影進(jìn)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(fā)現異常而監控系統未啟動(dòng),操作人員可手動(dòng)啟動(dòng)監控系統進(jìn)行監控。
3.當設備完成工作停止運行后,操作人員發(fā)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(fā)送給相應服務(wù)器,服務(wù)器根據操作者姓名、時(shí)間、工作內容進(jìn)行數據整理備份,按要求將結果整理為表單,并通過(guò)遠程打印機打印。
4.遠程用戶(hù)登錄至服務(wù)器時(shí),通過(guò)認證服務(wù)器認證及分配權限,允許在檢測網(wǎng)絡(luò )中通過(guò)WEB服務(wù)器遠程察看設備的運行實(shí)際過(guò)程及相關(guān)數據。
五、結語(yǔ)
本方案在某海灣大橋施工過(guò)程信息化中得到了初步應用。大橋施工分為十幾個(gè)標段,分散在三個(gè)地區,最遠相距三十余公里。攝像頭實(shí)時(shí)采集數據后,通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送至中央機房,并進(jìn)行存儲。其他用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入可隨時(shí)查看施工現場(chǎng)情況、設備運行情況,對控制施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、設備安全運轉起到了極大的促進(jìn)作用。
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