淺談智能視頻監(jiān)控在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

宋偉平　陳振峰

摘 要：智能視頻監(jiān)控設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用大大提高了設(shè)備自動(dòng)化控制效果，對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及周?chē)h(huán)境實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)穩(wěn)定的監(jiān)控，極大推動(dòng)了工業(yè)化進(jìn)程的加快。

關(guān)鍵詞：智能視頻監(jiān)控；工業(yè)生產(chǎn)

前言：近年來(lái)，隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像信號(hào)的數(shù)字化處理變得比較普遍，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控都已成為現(xiàn)實(shí)，而且具有相當(dāng)高的靈敏度和可靠性。

一、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

1.1模擬監(jiān)視系統(tǒng)

隨著黑白攝像機(jī)、黑白電視機(jī)的出現(xiàn)，初期的黑像電視監(jiān)控系統(tǒng)也誕生了。最早的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，也稱閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）。主要由攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等組成，由視頻電纜、控制電纜等連接。監(jiān)視系統(tǒng)以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠(yuǎn)，主要應(yīng)用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。最簡(jiǎn)單的是將圖像信息直接送入視頻傳輸電纜進(jìn)行傳送，它應(yīng)用于安保、生產(chǎn)管理等現(xiàn)場(chǎng)。盡管當(dāng)時(shí)圖像質(zhì)量低，控制功能少，但其直觀方便，還是被人們所接受，之后投入了大量的人力物力，不斷提高性能、完善功能，很快地由最初的單點(diǎn)、單線制模式變成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)監(jiān)視和多點(diǎn)順序控制系統(tǒng)?？刂撇糠植捎媚M電路與中、小規(guī)模數(shù)字集成電路制成的控制器，以直接控制、間接控制、頻率分割控制的方法通過(guò)手動(dòng)方式對(duì)云臺(tái)、攝像鏡頭進(jìn)行各種控制，此種控制方式功能簡(jiǎn)單，可靠性差，易受干擾，系統(tǒng)壽命短。但由于投資少，易操作，這種模式的監(jiān)控系統(tǒng)目前還在個(gè)別部門(mén)使用著。總的來(lái)說(shuō)，由于中國(guó)視頻監(jiān)控市場(chǎng)龐大的需求以及不均衡的發(fā)展進(jìn)程，如果沒(méi)有產(chǎn)生在成本上可以完全替代模擬監(jiān)控的新技術(shù)，模擬監(jiān)控市場(chǎng)仍將長(zhǎng)期存在。

1.2數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)處理能力提高和視頻技術(shù)的發(fā)展，人們利用計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行視頻的采集和處理，利用顯示器的高分辨率實(shí)現(xiàn)圖像的多畫(huà)面顯示，從而大大提高了圖像質(zhì)量，這種基于PC機(jī)的多媒體主控臺(tái)系統(tǒng)稱為數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字式視頻監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬式視頻監(jiān)控系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以利用計(jì)算機(jī)圖像處理的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化。數(shù)字監(jiān)控作為繼模擬監(jiān)控之后的第二代監(jiān)控技術(shù)，無(wú)論在圖像質(zhì)量、保存時(shí)間以及可靠性上均有大幅度的提升，為用戶提供了高性價(jià)比的監(jiān)控解決方案。當(dāng)前，數(shù)字監(jiān)控已成為主導(dǎo)整體視頻監(jiān)控市場(chǎng)的視頻監(jiān)控解決方案，并成熟應(yīng)用于金融、商業(yè)等行業(yè)之中。但是由于數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)不是基于計(jì)算機(jī)，而是基于傳統(tǒng)模式，只是在原有的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，計(jì)算機(jī)只是充當(dāng)一個(gè)外部監(jiān)視器的作用。且傳統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)固有的弊端并沒(méi)有克服，通信協(xié)議的多樣化與專用化很難統(tǒng)一，導(dǎo)致已有的計(jì)算機(jī)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了多種設(shè)備的要求。另外計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度較低，而數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量又很大，這樣就限制了利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)處理視頻信息、音頻信息、文字、圖表、數(shù)據(jù)等信息的能力，因此很難組建大型監(jiān)控系統(tǒng)。

1.3 網(wǎng)絡(luò)化多媒體監(jiān)控系統(tǒng)

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，微處理器技術(shù)的快速發(fā)展，以及各種實(shí)用視頻處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控逐漸從本地監(jiān)控向遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展，出現(xiàn)了以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器為代表的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器解決了視頻流在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸問(wèn)題，從圖像采集開(kāi)始進(jìn)行數(shù)字化處理、傳輸，這樣使得傳輸線路的選擇更加多樣性，只要有網(wǎng)絡(luò)的地方，就提供了圖像傳輸?shù)目赡?。并且，隨著數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的日益成熟，為多媒體信息的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，新的監(jiān)控技術(shù)完全打破了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，依靠功能日益強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，不僅可以處理文本、數(shù)據(jù)、圖形等信息，還可以處理視頻圖像、聲音等信息，再加上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)各種媒體信息的應(yīng)用趨向綜合化、交互化?，F(xiàn)在的各種通信網(wǎng)如公用電話網(wǎng)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、各種類(lèi)型的LAN＼WAN以及發(fā)展迅猛的因特網(wǎng)遍布全球的各個(gè)角落，將全球連成一體，使您在任何地方都能以任何方式與地球上其它任何地方交流與傳遞您所希望的任何信息。監(jiān)控系統(tǒng)涉及的區(qū)域范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，從局域到城域到廣域，從一個(gè)城市到另一個(gè)城市，從一個(gè)國(guó)家到另一個(gè)國(guó)家，都能完成在現(xiàn)場(chǎng)所能完成的一切任務(wù)，將建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)。

二、智能視頻監(jiān)控的應(yīng)用

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要用來(lái)采集、分析視頻圖像的內(nèi)容，將攝像頭等前端采集設(shè)備捕捉到的報(bào)警畫(huà)面轉(zhuǎn)換成報(bào)警信息，并傳遞給下一部分進(jìn)行處理。智能視頻監(jiān)控部分的基本結(jié)構(gòu)組成一般為：

2.1 現(xiàn)場(chǎng)攝像頭，用來(lái)采集、傳輸圖像；

2.2 智能視頻處理器，這種設(shè)備可以通過(guò)區(qū)分視頻中監(jiān)控對(duì)象的外形、動(dòng)作和位移等特征，做到主動(dòng)收集、分析數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件執(zhí)行報(bào)警、記錄、分析等動(dòng)作，這也是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心；

2.3 智能視頻管理器，負(fù)責(zé)設(shè)置智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像屬性、報(bào)警規(guī)則，觸發(fā)報(bào)警后對(duì)其進(jìn)行分析、處理，顯示、記錄報(bào)警畫(huà)面、錄像等工作。智能視頻監(jiān)控部分的圖像采集設(shè)備多采用普通CCD攝像頭。井下大功率機(jī)電設(shè)備較多，空間狹小，電磁環(huán)境較為惡劣，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸圖像一般采用同軸電纜，傳輸距離短，易受干擾，所以傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用抗干擾能力較強(qiáng)的黑白攝像頭作為圖像前端采集設(shè)備，隨著光纖技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，井下圖像傳輸時(shí)也開(kāi)始采用光纖或工業(yè)以太網(wǎng)，抗干擾能力增強(qiáng)了，工業(yè)生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始采用彩色攝像頭所謂圖像前端采集設(shè)備。

2.4 中央控制系統(tǒng)：中央控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)和工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生的各種報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)聯(lián)動(dòng)協(xié)議執(zhí)行聯(lián)動(dòng)方案，這一部分對(duì)應(yīng)于工業(yè)生產(chǎn)智能視頻監(jiān)控與聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)框架的報(bào)警前期處理部分，中央控制系統(tǒng)具有對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的最高權(quán)限。工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)：包括工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)管理服務(wù)器和自動(dòng)化子系統(tǒng)兩個(gè)部分。工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)管理服務(wù)器即工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化集中控制管理系統(tǒng)運(yùn)行的服務(wù)器，負(fù)責(zé)采集各自動(dòng)化子系統(tǒng)的運(yùn)行工況，控制各自動(dòng)化子系統(tǒng)的運(yùn)行。工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)接收中央控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，控制相應(yīng)的自動(dòng)化子系統(tǒng)執(zhí)行措施。

三、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向

3.1 智能化

智能化是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的比較高級(jí)的層次。隨著技術(shù)的發(fā)展，全智能的監(jiān)控系統(tǒng)將能夠在事發(fā)前識(shí)別并作出正確的判斷，為人們提供最為有效、及時(shí)的快速反應(yīng)措施。其應(yīng)用包括物體追蹤、物體識(shí)別、數(shù)量統(tǒng)計(jì)、異常識(shí)別等。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

企業(yè)工廠遠(yuǎn)程視頻管理是發(fā)展的趨勢(shì)，特別是含有國(guó)有資源的管理。在生產(chǎn)管理過(guò)程中，采用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)前端、監(jiān)控中心、監(jiān)控工作站的數(shù)字化處理，是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3.3 人性化

視頻監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)朝著更為人性化的方向發(fā)展，為滿足不同客戶的需求，增加各種其他功能，比如根據(jù)不同的生產(chǎn)車(chē)間，配合合適的溫度、濕度等感應(yīng)報(bào)警器裝置，增加監(jiān)控異常后的處理功能。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，智能視頻監(jiān)控設(shè)備是現(xiàn)代技術(shù)的標(biāo)志，隨著科技水平的發(fā)展，智能視頻監(jiān)控技術(shù)也將不斷進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 郭衛(wèi)華.模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)之過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)[J].中國(guó)安防，2016（17）：21.

作者簡(jiǎn)介：

宋偉平（1982年-）、性別：女、民族：漢族、籍貫：遼寧省葫蘆島市、學(xué)歷：本科、研究方向：工業(yè)智能化、現(xiàn)從事工作：研發(fā)工程師。