云臺故障快速檢測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

范強(qiáng)

【摘 要】 本論文針對云臺故障點(diǎn)檢測效率低、檢測方法盲目的現(xiàn)狀，通過深入研究云臺控制信號協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)快速檢測云臺故障的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括信號接收、信號整理、信號解析、信號記錄的保存以及清空接收區(qū)功能。該系統(tǒng)通過在控制鏈路上的節(jié)點(diǎn)收集信號、整理信號、解析信號，將解析出來的動作與測試操作動作對比，判斷出云臺的故障點(diǎn)。該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中提高云臺故障檢測效率、規(guī)范化云臺檢測方法、提升視頻維修水平，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對性。

【關(guān)鍵詞】 云臺故障 快速檢測 研究 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1 前言

目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路上有廣泛的應(yīng)用，并且應(yīng)用的范圍還在擴(kuò)大。云臺控制作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要子系統(tǒng)在視頻監(jiān)控中起著非常重要的作用。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)維修過程中，云臺控制的故障率非常高，并且故障起因也很復(fù)雜。傳統(tǒng)的憑經(jīng)驗(yàn)通過更換設(shè)備的做法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前維修效率。因此，有必要對云臺故障快速檢測系統(tǒng)進(jìn)行研究并實(shí)現(xiàn)，以快速查找故障點(diǎn)，提高維修效率。

2 檢測系統(tǒng)研究

云臺是一種安裝在攝像機(jī)和支撐物之間的工作臺，具有水平和垂直運(yùn)動的功能。云臺內(nèi)部解碼器可根據(jù)外部控制信號，完成指定速度的水平、垂直運(yùn)動，光圈、焦距調(diào)節(jié)，攝像機(jī)關(guān)閉、開啟等功能。外部的控制信號是由云臺控制協(xié)議確定的。不同的廠家，云臺控制協(xié)議也不盡相同。目前比較通用的控制協(xié)議是PELCO-D協(xié)議。

PELCO-D協(xié)議一般采用RS-485接口進(jìn)行傳輸，波特率一般在1200～9600bps之間。

數(shù)據(jù)格式：1位起始位，1位停止位，8位數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)位。其數(shù)據(jù)傳輸格式如表1所示。

命令格式：見表1、表2。

（1）該協(xié)議中所有數(shù)值都為十六進(jìn)制數(shù)，同步字節(jié)始終為FFH；

（2）地址碼為攝像機(jī)的邏輯地址號，地址范圍：00H FFH；

（3）數(shù)據(jù)碼1、2分別表示水平、垂直方向速度（00-3FH）；

（4）校驗(yàn)碼=MOD[（字節(jié)2+字節(jié)3+字節(jié)4+字節(jié)5+字節(jié)6/100H]；

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

（6）Sence碼與Bit4和Bit3有關(guān)。在Bit4和Bit3為1的情況下，如果Sence碼為1，則命令就是自動掃描和和攝像機(jī)打開；如果Sence碼為0，則命令就是手動掃描和攝像機(jī)關(guān)閉。如果Bit4或Bit3為0的話那命令就無效了。

在確定控制信號協(xié)議后，可以考慮在控制鏈路上收集控制信號并且解析為相應(yīng)的控制動作，這個(gè)動作和操作動作進(jìn)行對比，可以判斷信號傳輸是否正常，在控制鏈路的節(jié)點(diǎn)上依次檢測對比，就可以確定云臺故障點(diǎn)。云臺信號收集和解析可以通過連接筆記本電腦來實(shí)現(xiàn)，檢測系統(tǒng)也就可以通過編寫電腦軟件來實(shí)現(xiàn)。此系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境為Visual Studio工具，開發(fā)語言為C#。

3 檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)功能包括信號接收、信號整理、信號解析、信號記錄的保存以及清空接收區(qū)。系統(tǒng)運(yùn)行截圖如圖1所示。

3.1 信號接收功能實(shí)現(xiàn)

信號接收包括正確設(shè)置串口號、串口波特率，打開串口后，系統(tǒng)開始接收信號。信號接收核心代碼如下所示：

void comm_DataReceived（object sender， SerialDataReceivedEventArgs e）

{

//初始化代碼省略

this.Invoke（（EventHandler）（delegate

{

//判斷是否是顯示為16進(jìn)制

if （checkBoxHexView.Checked）

{

//依次的拼接出16進(jìn)制字符串

foreach （byte b in buf）

{

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

}

}

else

{

//直接按ASCII規(guī)則轉(zhuǎn)換成字符串

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

}

//后續(xù)處理代碼省略

}））；

}

3.2 信號整理功能實(shí)現(xiàn)

信號整理是將采集到的信號，根據(jù)信號協(xié)議規(guī)定的每條指令的個(gè)數(shù)整理為每條指令為一行，方便觀察。

3.3 信號解析功能實(shí)現(xiàn)

信號解析功能是將整理好的信號數(shù)據(jù)，根據(jù)信號協(xié)議規(guī)定的內(nèi)容解析為相應(yīng)的操作指示。核心代碼如下：

private void jieXiByPelcod（）

{

//初始化代碼省略

foreach （string xinHao in xinHaos）

{

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

//接收數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證和校驗(yàn)和驗(yàn)證省略，驗(yàn)證不通過退出

//以下是動作解析

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

{

jieXiJieGuo += "向上"；

}

// 解析其他動作的部分與此類似，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 信號保存記錄功能實(shí)現(xiàn)

信號保存記錄是將解析過的信號內(nèi)容存儲為文本文件，以備后續(xù)查詢。文本文件存儲在當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的目錄，命名按照日期加時(shí)間命名精確到秒。

3.5 清空接收區(qū)功能

清空接收區(qū)功能用于清空之前采集到的信號，重新采集信號。

4 檢測系統(tǒng)對故障點(diǎn)判斷方法

系統(tǒng)開發(fā)的主要目標(biāo)是快速查找云臺控制的故障點(diǎn)。一般監(jiān)控系統(tǒng)中云臺控制主要由硬盤錄像機(jī)、485分配器、線路、前端云臺構(gòu)成。將控制線路中，靠近硬盤錄像機(jī)的連接點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)1，485分配器的進(jìn)口接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)2，485分配器的出口接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)3，云臺相機(jī)的接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)4。

故障點(diǎn)判斷方法：

節(jié)點(diǎn)1連接測試電腦，運(yùn)行云臺信號解析系統(tǒng)，通過DVR操作云臺，觀察解析系統(tǒng)解析的內(nèi)容是否與操作相同。如果不相同DVR出現(xiàn)故障，如果相同，測試節(jié)點(diǎn)2。在節(jié)點(diǎn)2觀察解析內(nèi)容與操作是否一致，如果不一致說明這段線路有問題，如果一致說明這段線路沒問題，測試節(jié)點(diǎn)3，依次類推。

在實(shí)際云臺控制中，中間設(shè)備可能還要很多，有些設(shè)備的控制不是使用硬盤錄像機(jī)而是使用工控機(jī)進(jìn)行控制。但是不管結(jié)構(gòu)圖怎樣，檢測方法如同上述，一個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)測試，直到找到故障點(diǎn)。

5 云臺檢測方法對比

在沒有使用此系統(tǒng)之前，云臺出現(xiàn)故障后，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)猜測某個(gè)地方出現(xiàn)問題，然后更換某個(gè)設(shè)備，觀察是否解決故障，這就存在幾個(gè)方面的問題：

（1）云臺出現(xiàn)故障時(shí)，需要攜帶大量的備品，給維修人員帶來了很大的負(fù)擔(dān)；

（2）有些設(shè)備安裝空間非常小，隨意更換設(shè)備，可能導(dǎo)致設(shè)備出問題，增加新的故障點(diǎn)；

（3）由于故障的排查是通過猜測和更換大量設(shè)備來完成的，現(xiàn)場維修人員維修強(qiáng)度大。

由此可見傳統(tǒng)的云臺故障的檢測沒有固定的方法，具有很大的盲目性。使用本系統(tǒng)和本系統(tǒng)的檢測方法不僅能夠解決上述問題，而且能夠使云臺故障排查更加規(guī)范化。因此本系統(tǒng)能夠大大提高云臺故障檢測效率、規(guī)范化云臺檢測方法、提升視頻維修水平，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對性。

6 結(jié)語

云臺控制信號解析系統(tǒng)就是要在云臺控制線路節(jié)點(diǎn)上采集云臺控制信號，根據(jù)相關(guān)的協(xié)議將接收到信號解析為動作指示，判斷實(shí)際操作與動作指示是否一致，進(jìn)而能找到故障點(diǎn)。與傳統(tǒng)的云臺故障檢測方法相比，本系統(tǒng)能夠大大提高云臺故障檢測效率、規(guī)范化云臺檢測方法、提升視頻維修水平，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對性。

隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷應(yīng)用、視頻維修工作的進(jìn)一步深入，云臺故障快速檢測系統(tǒng)將在視頻維修中產(chǎn)生積極的影響，并在鐵路安全運(yùn)輸生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)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 信號保存記錄功能實(shí)現(xiàn)

信號保存記錄是將解析過的信號內(nèi)容存儲為文本文件，以備后續(xù)查詢。文本文件存儲在當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的目錄，命名按照日期加時(shí)間命名精確到秒。

3.5 清空接收區(qū)功能

清空接收區(qū)功能用于清空之前采集到的信號，重新采集信號。

4 檢測系統(tǒng)對故障點(diǎn)判斷方法

系統(tǒng)開發(fā)的主要目標(biāo)是快速查找云臺控制的故障點(diǎn)。一般監(jiān)控系統(tǒng)中云臺控制主要由硬盤錄像機(jī)、485分配器、線路、前端云臺構(gòu)成。將控制線路中，靠近硬盤錄像機(jī)的連接點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)1，485分配器的進(jìn)口接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)2，485分配器的出口接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)3，云臺相機(jī)的接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)4。

故障點(diǎn)判斷方法：

節(jié)點(diǎn)1連接測試電腦，運(yùn)行云臺信號解析系統(tǒng)，通過DVR操作云臺，觀察解析系統(tǒng)解析的內(nèi)容是否與操作相同。如果不相同DVR出現(xiàn)故障，如果相同，測試節(jié)點(diǎn)2。在節(jié)點(diǎn)2觀察解析內(nèi)容與操作是否一致，如果不一致說明這段線路有問題，如果一致說明這段線路沒問題，測試節(jié)點(diǎn)3，依次類推。

在實(shí)際云臺控制中，中間設(shè)備可能還要很多，有些設(shè)備的控制不是使用硬盤錄像機(jī)而是使用工控機(jī)進(jìn)行控制。但是不管結(jié)構(gòu)圖怎樣，檢測方法如同上述，一個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)測試，直到找到故障點(diǎn)。

5 云臺檢測方法對比

在沒有使用此系統(tǒng)之前，云臺出現(xiàn)故障后，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)猜測某個(gè)地方出現(xiàn)問題，然后更換某個(gè)設(shè)備，觀察是否解決故障，這就存在幾個(gè)方面的問題：

（1）云臺出現(xiàn)故障時(shí)，需要攜帶大量的備品，給維修人員帶來了很大的負(fù)擔(dān)；

（2）有些設(shè)備安裝空間非常小，隨意更換設(shè)備，可能導(dǎo)致設(shè)備出問題，增加新的故障點(diǎn)；

（3）由于故障的排查是通過猜測和更換大量設(shè)備來完成的，現(xiàn)場維修人員維修強(qiáng)度大。

由此可見傳統(tǒng)的云臺故障的檢測沒有固定的方法，具有很大的盲目性。使用本系統(tǒng)和本系統(tǒng)的檢測方法不僅能夠解決上述問題，而且能夠使云臺故障排查更加規(guī)范化。因此本系統(tǒng)能夠大大提高云臺故障檢測效率、規(guī)范化云臺檢測方法、提升視頻維修水平，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對性。

6 結(jié)語

云臺控制信號解析系統(tǒng)就是要在云臺控制線路節(jié)點(diǎn)上采集云臺控制信號，根據(jù)相關(guān)的協(xié)議將接收到信號解析為動作指示，判斷實(shí)際操作與動作指示是否一致，進(jìn)而能找到故障點(diǎn)。與傳統(tǒng)的云臺故障檢測方法相比，本系統(tǒng)能夠大大提高云臺故障檢測效率、規(guī)范化云臺檢測方法、提升視頻維修水平，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對性。

隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷應(yīng)用、視頻維修工作的進(jìn)一步深入，云臺故障快速檢測系統(tǒng)將在視頻維修中產(chǎn)生積極的影響，并在鐵路安全運(yùn)輸生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)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 信號保存記錄功能實(shí)現(xiàn)

信號保存記錄是將解析過的信號內(nèi)容存儲為文本文件，以備后續(xù)查詢。文本文件存儲在當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的目錄，命名按照日期加時(shí)間命名精確到秒。

3.5 清空接收區(qū)功能

清空接收區(qū)功能用于清空之前采集到的信號，重新采集信號。

4 檢測系統(tǒng)對故障點(diǎn)判斷方法

系統(tǒng)開發(fā)的主要目標(biāo)是快速查找云臺控制的故障點(diǎn)。一般監(jiān)控系統(tǒng)中云臺控制主要由硬盤錄像機(jī)、485分配器、線路、前端云臺構(gòu)成。將控制線路中，靠近硬盤錄像機(jī)的連接點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)1，485分配器的進(jìn)口接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)2，485分配器的出口接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)3，云臺相機(jī)的接線點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)4。

故障點(diǎn)判斷方法：

節(jié)點(diǎn)1連接測試電腦，運(yùn)行云臺信號解析系統(tǒng)，通過DVR操作云臺，觀察解析系統(tǒng)解析的內(nèi)容是否與操作相同。如果不相同DVR出現(xiàn)故障，如果相同，測試節(jié)點(diǎn)2。在節(jié)點(diǎn)2觀察解析內(nèi)容與操作是否一致，如果不一致說明這段線路有問題，如果一致說明這段線路沒問題，測試節(jié)點(diǎn)3，依次類推。

在實(shí)際云臺控制中，中間設(shè)備可能還要很多，有些設(shè)備的控制不是使用硬盤錄像機(jī)而是使用工控機(jī)進(jìn)行控制。但是不管結(jié)構(gòu)圖怎樣，檢測方法如同上述，一個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)測試，直到找到故障點(diǎn)。

5 云臺檢測方法對比

在沒有使用此系統(tǒng)之前，云臺出現(xiàn)故障后，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)猜測某個(gè)地方出現(xiàn)問題，然后更換某個(gè)設(shè)備，觀察是否解決故障，這就存在幾個(gè)方面的問題：

（1）云臺出現(xiàn)故障時(shí)，需要攜帶大量的備品，給維修人員帶來了很大的負(fù)擔(dān)；

（2）有些設(shè)備安裝空間非常小，隨意更換設(shè)備，可能導(dǎo)致設(shè)備出問題，增加新的故障點(diǎn)；

（3）由于故障的排查是通過猜測和更換大量設(shè)備來完成的，現(xiàn)場維修人員維修強(qiáng)度大。

由此可見傳統(tǒng)的云臺故障的檢測沒有固定的方法，具有很大的盲目性。使用本系統(tǒng)和本系統(tǒng)的檢測方法不僅能夠解決上述問題，而且能夠使云臺故障排查更加規(guī)范化。因此本系統(tǒng)能夠大大提高云臺故障檢測效率、規(guī)范化云臺檢測方法、提升視頻維修水平，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對性。

6 結(jié)語

云臺控制信號解析系統(tǒng)就是要在云臺控制線路節(jié)點(diǎn)上采集云臺控制信號，根據(jù)相關(guān)的協(xié)議將接收到信號解析為動作指示，判斷實(shí)際操作與動作指示是否一致，進(jìn)而能找到故障點(diǎn)。與傳統(tǒng)的云臺故障檢測方法相比，本系統(tǒng)能夠大大提高云臺故障檢測效率、規(guī)范化云臺檢測方法、提升視頻維修水平，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對性。

隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷應(yīng)用、視頻維修工作的進(jìn)一步深入，云臺故障快速檢測系統(tǒng)將在視頻維修中產(chǎn)生積極的影響，并在鐵路安全運(yùn)輸生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。endprint