云台故障快速检测系统的研究与实现

范强

【摘 要】 本论文针对云台故障点检测效率低、检测方法盲目的现状，通过深入研究云台控制信号协议，实现了一个快速检测云台故障的系统。该系统包括信号接收、信号整理、信号解析、信号记录的保存以及清空接收区功能。该系统通过在控制链路上的节点收集信号、整理信号、解析信号，将解析出来的动作与测试操作动作对比，判断出云台的故障点。该系统在实际运行中提高云台故障检测效率、规范化云台检测方法、提升视频维修水平，具有很强的实用性和针对性。

【关键词】 云台故障 快速检测 研究 系统实现

1 前言

目前，视频监控系统在铁路上有广泛的应用，并且应用的范围还在扩大。云台控制作为视频监控系统的一个重要子系统在视频监控中起着非常重要的作用。在视频监控系统维修过程中，云台控制的故障率非常高，并且故障起因也很复杂。传统的凭经验通过更换设备的做法已经远远不能满足目前维修效率。因此，有必要对云台故障快速检测系统进行研究并实现，以快速查找故障点，提高维修效率。

2 检测系统研究

云台是一种安装在摄像机和支撑物之间的工作台，具有水平和垂直运动的功能。云台内部解码器可根据外部控制信号，完成指定速度的水平、垂直运动，光圈、焦距调节，摄像机关闭、开启等功能。外部的控制信号是由云台控制协议确定的。不同的厂家，云台控制协议也不尽相同。目前比较通用的控制协议是PELCO-D协议。

PELCO-D协议一般采用RS-485接口进行传输，波特率一般在1200～9600bps之间。

数据格式：1位起始位，1位停止位，8位数据位，无校验位。其数据传输格式如表1所示。

命令格式：见表1、表2。

（1）该协议中所有数值都为十六进制数，同步字节始终为FFH；

（2）地址码为摄像机的逻辑地址号，地址范围：00H FFH；

（3）数据码1、2分别表示水平、垂直方向速度（00-3FH）；

（4）校验码=MOD[（字节2+字节3+字节4+字节5+字节6/100H]；

（5）{0xff，0x01，0x00，0x00，0x00，0x00，0x01}//停命令

（6）Sence码与Bit4和Bit3有关。在Bit4和Bit3为1的情况下，如果Sence码为1，则命令就是自动扫描和和摄像机打开；如果Sence码为0，则命令就是手动扫描和摄像机关闭。如果Bit4或Bit3为0的话那命令就无效了。

在确定控制信号协议后，可以考虑在控制链路上收集控制信号并且解析为相应的控制动作，这个动作和操作动作进行对比，可以判断信号传输是否正常，在控制链路的节点上依次检测对比，就可以确定云台故障点。云台信号收集和解析可以通过连接笔记本电脑来实现，检测系统也就可以通过编写电脑软件来实现。此系统软件开发环境为Visual Studio工具，开发语言为C#。

3 检测系统实现

系统功能包括信号接收、信号整理、信号解析、信号记录的保存以及清空接收区。系统运行截图如图1所示。

3.1 信号接收功能实现

信号接收包括正确设置串口号、串口波特率，打开串口后，系统开始接收信号。信号接收核心代码如下所示：

void comm_DataReceived（object sender， SerialDataReceivedEventArgs e）

{

//初始化代码省略

this.Invoke（（EventHandler）（delegate

{

//判断是否是显示为16进制

if （checkBoxHexView.Checked）

{

//依次的拼接出16进制字符串

foreach （byte b in buf）

{

builder.Append（b.ToString（"X2"） + " "）；

}

}

else

{

//直接按ASCII规则转换成字符串

builder.Append（Encoding.ASCII.GetString（buf））；

}

//后续处理代码省略

}））；

}

3.2 信号整理功能实现

信号整理是将采集到的信号，根据信号协议规定的每条指令的个数整理为每条指令为一行，方便观察。

3.3 信号解析功能实现

信号解析功能是将整理好的信号数据，根据信号协议规定的内容解析为相应的操作指示。核心代码如下：

private void jieXiByPelcod（）

{

//初始化代码省略

foreach （string xinHao in xinHaos）

{

string[] byteStrings = xinHao.Split（new Char[1] { ' ' }）；

//接收数据有效性验证和校验和验证省略，验证不通过退出

//以下是动作解析

if （"0008".Equals（byteStrings[2]+byteStrings[3]））

{

jieXiJieGuo += "向上"；

}

// 解析其他动作的部分与此类似，在此省略

//速度解析

int shuiPingSuDu =int.Parse（byteStrings[4]， NumberStyles.AllowHexSpecifier）；endprint

jieXiJieGuo += "，水平速度" + shuiPingSuDu；

int chuiZhiSuDu = int.Parse（byteStrings[5]， NumberStyles.AllowHexSpecifier）；

jieXiJieGuo += "，垂直速度" + chuiZhiSuDu；

txGet.Text += xinHao + jieXiJieGuo + "＼r＼n"；

}

}

3.4 信号保存记录功能实现

信号保存记录是将解析过的信号内容存储为文本文件，以备后续查询。文本文件存储在当前系统运行的目录，命名按照日期加时间命名精确到秒。

3.5 清空接收区功能

清空接收区功能用于清空之前采集到的信号，重新采集信号。

4 检测系统对故障点判断方法

系统开发的主要目标是快速查找云台控制的故障点。一般监控系统中云台控制主要由硬盘录像机、485分配器、线路、前端云台构成。将控制线路中，靠近硬盘录像机的连接点定义为节点1，485分配器的进口接线点定义为节点2，485分配器的出口接线点定义为节点3，云台相机的接线点定义为节点4。

故障点判断方法：

节点1连接测试电脑，运行云台信号解析系统，通过DVR操作云台，观察解析系统解析的内容是否与操作相同。如果不相同DVR出现故障，如果相同，测试节点2。在节点2观察解析内容与操作是否一致，如果不一致说明这段线路有问题，如果一致说明这段线路没问题，测试节点3，依次类推。

在实际云台控制中，中间设备可能还要很多，有些设备的控制不是使用硬盘录像机而是使用工控机进行控制。但是不管结构图怎样，检测方法如同上述，一个节点一个节点测试，直到找到故障点。

5 云台检测方法对比

在没有使用此系统之前，云台出现故障后，只能根据经验猜测某个地方出现问题，然后更换某个设备，观察是否解决故障，这就存在几个方面的问题：

（1）云台出现故障时，需要携带大量的备品，给维修人员带来了很大的负担；

（2）有些设备安装空间非常小，随意更换设备，可能导致设备出问题，增加新的故障点；

（3）由于故障的排查是通过猜测和更换大量设备来完成的，现场维修人员维修强度大。

由此可见传统的云台故障的检测没有固定的方法，具有很大的盲目性。使用本系统和本系统的检测方法不仅能够解决上述问题，而且能够使云台故障排查更加规范化。因此本系统能够大大提高云台故障检测效率、规范化云台检测方法、提升视频维修水平，具有很强的实用性和针对性。

6 结语

云台控制信号解析系统就是要在云台控制线路节点上采集云台控制信号，根据相关的协议将接收到信号解析为动作指示，判断实际操作与动作指示是否一致，进而能找到故障点。与传统的云台故障检测方法相比，本系统能够大大提高云台故障检测效率、规范化云台检测方法、提升视频维修水平，具有很强的实用性和针对性。

随着视频监控系统的不断应用、视频维修工作的进一步深入，云台故障快速检测系统将在视频维修中产生积极的影响，并在铁路安全运输生产中发挥重要的作用，具有良好的社会和经济效益。endprint

jieXiJieGuo += "，水平速度" + shuiPingSuDu；

int chuiZhiSuDu = int.Parse（byteStrings[5]， NumberStyles.AllowHexSpecifier）；

jieXiJieGuo += "，垂直速度" + chuiZhiSuDu；

txGet.Text += xinHao + jieXiJieGuo + "＼r＼n"；

}

}

3.4 信号保存记录功能实现

信号保存记录是将解析过的信号内容存储为文本文件，以备后续查询。文本文件存储在当前系统运行的目录，命名按照日期加时间命名精确到秒。

3.5 清空接收区功能

清空接收区功能用于清空之前采集到的信号，重新采集信号。

4 检测系统对故障点判断方法

系统开发的主要目标是快速查找云台控制的故障点。一般监控系统中云台控制主要由硬盘录像机、485分配器、线路、前端云台构成。将控制线路中，靠近硬盘录像机的连接点定义为节点1，485分配器的进口接线点定义为节点2，485分配器的出口接线点定义为节点3，云台相机的接线点定义为节点4。

故障点判断方法：

节点1连接测试电脑，运行云台信号解析系统，通过DVR操作云台，观察解析系统解析的内容是否与操作相同。如果不相同DVR出现故障，如果相同，测试节点2。在节点2观察解析内容与操作是否一致，如果不一致说明这段线路有问题，如果一致说明这段线路没问题，测试节点3，依次类推。

在实际云台控制中，中间设备可能还要很多，有些设备的控制不是使用硬盘录像机而是使用工控机进行控制。但是不管结构图怎样，检测方法如同上述，一个节点一个节点测试，直到找到故障点。

5 云台检测方法对比

在没有使用此系统之前，云台出现故障后，只能根据经验猜测某个地方出现问题，然后更换某个设备，观察是否解决故障，这就存在几个方面的问题：

（1）云台出现故障时，需要携带大量的备品，给维修人员带来了很大的负担；

（2）有些设备安装空间非常小，随意更换设备，可能导致设备出问题，增加新的故障点；

（3）由于故障的排查是通过猜测和更换大量设备来完成的，现场维修人员维修强度大。

由此可见传统的云台故障的检测没有固定的方法，具有很大的盲目性。使用本系统和本系统的检测方法不仅能够解决上述问题，而且能够使云台故障排查更加规范化。因此本系统能够大大提高云台故障检测效率、规范化云台检测方法、提升视频维修水平，具有很强的实用性和针对性。

6 结语

云台控制信号解析系统就是要在云台控制线路节点上采集云台控制信号，根据相关的协议将接收到信号解析为动作指示，判断实际操作与动作指示是否一致，进而能找到故障点。与传统的云台故障检测方法相比，本系统能够大大提高云台故障检测效率、规范化云台检测方法、提升视频维修水平，具有很强的实用性和针对性。

随着视频监控系统的不断应用、视频维修工作的进一步深入，云台故障快速检测系统将在视频维修中产生积极的影响，并在铁路安全运输生产中发挥重要的作用，具有良好的社会和经济效益。endprint

jieXiJieGuo += "，水平速度" + shuiPingSuDu；

int chuiZhiSuDu = int.Parse（byteStrings[5]， NumberStyles.AllowHexSpecifier）；

jieXiJieGuo += "，垂直速度" + chuiZhiSuDu；

txGet.Text += xinHao + jieXiJieGuo + "＼r＼n"；

}

}

3.4 信号保存记录功能实现

信号保存记录是将解析过的信号内容存储为文本文件，以备后续查询。文本文件存储在当前系统运行的目录，命名按照日期加时间命名精确到秒。

3.5 清空接收区功能

清空接收区功能用于清空之前采集到的信号，重新采集信号。

4 检测系统对故障点判断方法

系统开发的主要目标是快速查找云台控制的故障点。一般监控系统中云台控制主要由硬盘录像机、485分配器、线路、前端云台构成。将控制线路中，靠近硬盘录像机的连接点定义为节点1，485分配器的进口接线点定义为节点2，485分配器的出口接线点定义为节点3，云台相机的接线点定义为节点4。

故障点判断方法：

节点1连接测试电脑，运行云台信号解析系统，通过DVR操作云台，观察解析系统解析的内容是否与操作相同。如果不相同DVR出现故障，如果相同，测试节点2。在节点2观察解析内容与操作是否一致，如果不一致说明这段线路有问题，如果一致说明这段线路没问题，测试节点3，依次类推。

在实际云台控制中，中间设备可能还要很多，有些设备的控制不是使用硬盘录像机而是使用工控机进行控制。但是不管结构图怎样，检测方法如同上述，一个节点一个节点测试，直到找到故障点。

5 云台检测方法对比

在没有使用此系统之前，云台出现故障后，只能根据经验猜测某个地方出现问题，然后更换某个设备，观察是否解决故障，这就存在几个方面的问题：

（1）云台出现故障时，需要携带大量的备品，给维修人员带来了很大的负担；

（2）有些设备安装空间非常小，随意更换设备，可能导致设备出问题，增加新的故障点；

（3）由于故障的排查是通过猜测和更换大量设备来完成的，现场维修人员维修强度大。

由此可见传统的云台故障的检测没有固定的方法，具有很大的盲目性。使用本系统和本系统的检测方法不仅能够解决上述问题，而且能够使云台故障排查更加规范化。因此本系统能够大大提高云台故障检测效率、规范化云台检测方法、提升视频维修水平，具有很强的实用性和针对性。

6 结语

云台控制信号解析系统就是要在云台控制线路节点上采集云台控制信号，根据相关的协议将接收到信号解析为动作指示，判断实际操作与动作指示是否一致，进而能找到故障点。与传统的云台故障检测方法相比，本系统能够大大提高云台故障检测效率、规范化云台检测方法、提升视频维修水平，具有很强的实用性和针对性。

随着视频监控系统的不断应用、视频维修工作的进一步深入，云台故障快速检测系统将在视频维修中产生积极的影响，并在铁路安全运输生产中发挥重要的作用，具有良好的社会和经济效益。endprint