视频图像自动监控技术在流程控制系统的应用

杜 洁，吴 振，陈国仁，张 帆，王 钊，王 挺

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

工业电视监控一直是人们关注的热点，它以直观、简捷、信息丰富而被广泛应用于各个领域。随着微电子科学与通信技术的迅猛发展，工业电视监控系统也随之向信息多元化的方向发展。 目前大、中型监控系统项目中越来越多的集成了工业电视视频监视系统，自控中心承担的汽车生产线、水处理、水利船闸等行业的多个监控系统项目中都集成了工业电视系统。

1 视频图像自动监控系统应用的背景

传统的大型工业电视系统是由前端摄像机和中控室监视器、视频矩阵切换器、硬盘录像机等设备构成。其工作原理是运用前端摄像机录制现场影像并传输到中控室，通过中控室矩阵切换器控制切换监视器上显示的摄像机图像，或由矩阵切换器控制定时切换显示各摄像机图像。由于大型监控系统中前端摄像机的数量很多（数量远远大于中控室监视器的数量），因此采用传统视频图像自动监控具有以下缺点：由人工操作调出想要监视的图像就比较繁琐；监视器墙上各监视器显示的图像经人工多次切换后预置次序被打乱；监视图像不能实时反映控制过程的当前进程，当有报警等紧急情况发生时还会漏掉一些重要的图像信息，不能满足监控系统操作方便、快捷、准确的要求。这样我们不难看出常规的传统视频图像技术已经无法满足自动化程度很高的监控系统的需要，而基于自动化监控系统的视频图像自动跟踪技术才是今后视频图像技术的主方向。在这个大背景下，我们在众多船闸、大坝以及长距离输送系统中采用视频图像自动监控技术，并取得了成功。

2 需求分析

之所以在船闸、大坝以及长距离输送系统采用视频图像自动监控技术是因为此类典型流程控制系统需要中控室操作人员对现场工艺进程或输送线上某一固定货物的流向进行连续跟踪监视。采用视频图像自动跟踪技术能极大的方便操作人员了解现场情况；当现场有报警发生，能立即在预定的监视器上显示报警现场的视频图像，并帮助操作人员采取相应的处理措施。

所以，在典型流程控制项目的工业电视系统的监控系统中引入视频图像跟踪功能，会大大提高视频监视的准确性、实时性，减轻操作人员的工作负担，提升监控系统的性能，并大大提高用户对于报警等紧急情况的处理能力，使视频监控系统充分发挥作用。

3 系统方案

下面我们以百龙滩船闸视频图像自动监控系统为例对系统方案进行详尽介绍。

3.1 网络组成

本系统根据船闸监控特点，分为两级监控体系：SCADA监控系统和视频监控系统。

SCADA监控系统组成：3个昆腾PLC（140 CPU－43412A）分站与中控室iFix工作站组成ModbusPlus＋网；

视频监控系统组成：10路视频（云台及解码器）＋数据光端机和中控室视频矩阵主机＋视频工作站＋监视器墙。

3.2 视频图像自动跟踪技术的实现

基于上述软硬件平台，本系统采用比较常用的协议(EE)实现SCADA监控计算机与矩阵切换器之间的通讯，从而实现视频图像的自动跟踪。具体实现过程如下：

1）物理连接及设置

SCADA监控计算机串口和矩阵键盘通过两个协议转换器，分别以EE和Pelco－D的协议方式转换为两路RS485信号接至矩阵主机。其中，两个协议转换器的输出协议方式应由其跳线决定。

2）SCADA监控计算机与矩阵切换器之间的通讯

通过VisualBasic编程，使用Mscomm控件配置如下：

1） 波特率：9600

2）数据位格式：1位起始位，8位数据位，无校验位，1位停止位

4 结束语

综上所述，在工业电视系统的监控系统中引入视频图像跟踪技术会大大提高视频监视的准确性、实时性，减轻操作人员的工作负担，提升监控系统的性能，并大大提高用户对于报警等紧急情况的处理能力，使视频监控系统充分发挥作用。近几年承接的大化船闸、百龙滩船闸、皂河船闸、那吉船闸、泗阳船闸以及向家坝长距离输送系统等众多项目中都成功采用了视频图像跟踪技术，并受到专家和用户的好评。

[1] 工业电视系统工程设计规范.GBJ115-87.

[2] CCD彩色单板应用电视摄像机总技术条件.SJ/T 10202-91.