山鋼日照精品基地4300mm產(chǎn)線工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

劉鑫杰

摘 要：隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、多媒體技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)電視監(jiān)視畫面高清度提高，應(yīng)用成本逐步降低。工業(yè)電視監(jiān)控部分代替人工巡視能夠有效節(jié)約人力成本，有巨大的成本優(yōu)勢，工業(yè)電視系統(tǒng)在山鋼日照精品基地建設(shè)過程中大規(guī)模應(yīng)用經(jīng)驗具有重要的推廣意義。

關(guān)鍵詞：工業(yè)電視；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；板材生產(chǎn)線

1 概述

日照鋼鐵精品基地4300mm寬厚板項目以濟(jì)鋼4300mm寬厚板生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，通過對濟(jì)鋼4300mm寬厚板生產(chǎn)線的生產(chǎn)實踐總結(jié)，進(jìn)行重點提升改造，實現(xiàn)異地搬遷。板材生產(chǎn)具有產(chǎn)線長、工藝復(fù)雜等特點，工業(yè)電視系統(tǒng)在板材軋制、生產(chǎn)過程中能夠?qū)崟r、連續(xù)、真實、形象的監(jiān)控一些重要工藝段，便于操作員與調(diào)度人員掌握產(chǎn)線信息，利于生產(chǎn)操作、集中調(diào)度，對出現(xiàn)的異常情況能提前發(fā)現(xiàn)和糾正，能有效解決生產(chǎn)過程中發(fā)生的突發(fā)性狀況。

2 系統(tǒng)設(shè)計

4300mm產(chǎn)線工業(yè)電視監(jiān)視點的設(shè)計主要分為：加熱爐區(qū)域、軋機(jī)區(qū)域、冷床區(qū)域、1#剪切線區(qū)域、熱處理區(qū)域、2#剪切線區(qū)域、特厚板區(qū)域及液壓站、泵房、電氣室等區(qū)域。每個區(qū)域根據(jù)工藝特點再劃分為若干工藝段，各工藝段依托相對應(yīng)的操作室，采取區(qū)域集中的方式形成對應(yīng)各工藝段的子工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。每個子工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立，各子系統(tǒng)都根據(jù)工藝要求設(shè)置了一定數(shù)量前端監(jiān)視設(shè)備，與配套的圖像控制主機(jī)、高清解碼器及監(jiān)視器構(gòu)成了一個完整的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)視點信號通過高清解碼器處理后，按照圖像控制主機(jī)的設(shè)定，將工藝段實時畫面直接顯示在操作室內(nèi)的監(jiān)視器上。

4300mm產(chǎn)線在接入機(jī)房設(shè)置了萬兆核心交換機(jī)，在重點區(qū)域設(shè)置了千兆匯聚交換機(jī)、在各操作室設(shè)置了接入交換機(jī)。通過核心交換機(jī)、匯聚交換機(jī)、接入交換機(jī)的互聯(lián)互通，構(gòu)成完整的視頻監(jiān)控專用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

各監(jiān)視點網(wǎng)絡(luò)視頻信號通過接入交換機(jī)連接視頻專網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；圖像控制主機(jī)、高清解碼器及監(jiān)視器同樣接入視頻專網(wǎng)，獲取視頻圖像信息，進(jìn)行畫面顯示。工業(yè)電視設(shè)備組成復(fù)雜的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)動方式靈活，可以自定義監(jiān)視畫面，能夠滿足特殊、復(fù)雜的監(jiān)控要求。

2 前端設(shè)備

前端監(jiān)視設(shè)備主要為設(shè)置在各工藝段的攝像裝置，功能為采集現(xiàn)場圖像，并將圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行傳輸。主要包括：網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、自動光圈鏡頭、防護(hù)罩、安裝云臺，冷卻裝置等設(shè)備。4300mm產(chǎn)線工業(yè)電視按全天候使用要求設(shè)計，選用高解析度，低照度的紅外攝像機(jī)；配備自動光圈鏡頭，以適應(yīng)晝夜間環(huán)境照度變化大，滿足24h監(jiān)控的要求。

不同的監(jiān)視點，選用不同的攝像設(shè)備，按主要功能分為球機(jī)和槍機(jī)。泵房、電氣室監(jiān)視范圍較大，攝像機(jī)選用紅外球型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，電動云臺安裝，用以滿足區(qū)域巡視監(jiān)控的需要；工藝段設(shè)備監(jiān)控畫面固定，采用固定云臺安裝，由于系統(tǒng)環(huán)境較為惡劣，選用工業(yè)級槍式數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，同時配備風(fēng)冷防護(hù)罩，使用凈化壓縮空氣對攝像機(jī)進(jìn)行吹掃，實現(xiàn)降溫，除塵的目的。

3傳輸網(wǎng)絡(luò)

數(shù)字信號衰耗小、抗電磁干擾強(qiáng)，輸出圖像更加穩(wěn)定、清晰，4300mm產(chǎn)線全部采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，直接輸出數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻信號。

信號傳輸網(wǎng)絡(luò)主要根據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)近采用超五類雙絞線和光纖敷設(shè)。超五類雙絞線傳輸距離短，布線方便，短距離采用超五類雙絞線傳輸。超五類雙絞線有效傳輸距離一般為100米，由于板材產(chǎn)線電氣環(huán)境復(fù)雜，大型變頻器、電機(jī)使用較多，為減少不必要的干擾現(xiàn)象，距離超過70米時轉(zhuǎn)用光纖傳輸。光纖傳輸距離長，抗干擾能力更強(qiáng)，但需要做對視頻信號做光電轉(zhuǎn)換處理，短距離敷設(shè)，綜合成本較超五類雙絞線高，在超五類雙絞線不滿足距離要求時，再采用光纖傳輸。

視頻專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)考慮到板材廠復(fù)雜的電氣環(huán)境，采用層次化架構(gòu)設(shè)計，分為核心層、匯聚層和接入層。分層架構(gòu)的設(shè)計方式，經(jīng)過合理區(qū)域劃分，可以有效分散數(shù)據(jù)流量，綜合利用帶寬。核心層與匯聚層、匯聚層與接入層交換機(jī)之間采用環(huán)形冗余連接，保證了視頻專網(wǎng)鏈接安全性。

核心交換機(jī)是產(chǎn)線視頻監(jiān)控專用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，采用網(wǎng)管型交換機(jī)，與各匯聚層交換機(jī)實現(xiàn)2*1G（鏈路捆綁方式）高速互聯(lián)；通過雙萬兆上行，實現(xiàn)與基地云存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)對接。匯聚交換機(jī)主要分布在較為大操作室內(nèi)，共設(shè)計三個匯集交換機(jī)，每個匯聚層向上連接核心交換機(jī)，向下通過1G鏈路下聯(lián)至各操作室接入交換機(jī)。接入交換機(jī)采用下行百兆電口供各監(jiān)控點數(shù)據(jù)接入。

4 生產(chǎn)監(jiān)控

4300mm產(chǎn)線在各操作室配置了多組監(jiān)視顯示屏；在消防監(jiān)控室配置了視頻監(jiān)視大屏幕，在消防監(jiān)控室配置控制中心，可以對全產(chǎn)線的視頻畫面進(jìn)行管理。

合理的區(qū)域劃分，使得各操作室對應(yīng)的監(jiān)視點，滿足操作室日常監(jiān)控工作需求。監(jiān)視點網(wǎng)絡(luò)信號、圖像控制主機(jī)、高清解碼器通過接入交換機(jī)構(gòu)成局域網(wǎng)，視頻信號僅局域網(wǎng)內(nèi)傳輸，減少了數(shù)據(jù)延遲，保證了監(jiān)控畫面的實時性；減少了儲存壓縮環(huán)節(jié)，能達(dá)到極高的清晰度。

視頻圖像信號經(jīng)過硬件編碼壓縮處理后，通過視頻專網(wǎng)傳輸，將視頻信號輸送至云存儲設(shè)備及各監(jiān)控終端，再以軟件解壓重現(xiàn)壓縮后的視頻圖像，在接收端重現(xiàn)畫面。通過視頻專網(wǎng)，運行人員可以在任意一臺監(jiān)視器、大屏上查看任意一個區(qū)域的視頻畫面，并能根據(jù)權(quán)限對所有的圖像進(jìn)行控制、編組切換、多畫面分組巡視等操作。

5 存儲備份

4300mm產(chǎn)線工業(yè)電視系統(tǒng)通過視頻專網(wǎng)連接流媒體服務(wù)器，接入全廠視頻應(yīng)用管理平臺，在信息管控中心對全廠工業(yè)電視視頻信號進(jìn)行統(tǒng)一存儲。

整個存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)量較大，并隨著工程建設(shè)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，需要考慮需求發(fā)展，實現(xiàn)存儲系統(tǒng)科學(xué)、平滑升級。設(shè)計存儲系統(tǒng)時采用架構(gòu)存儲，選擇實用性強(qiáng)的產(chǎn)品，模塊化設(shè)計，具備動態(tài)擴(kuò)容能力，既滿足當(dāng)前需求，又可實現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。在保證不斷提高功能和性能提高的同時，在較長的時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定。

系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮數(shù)據(jù)高可靠性，選用具有高度可靠性的軟、硬件容錯機(jī)制，通過系統(tǒng)管理，有效的安全訪問控制，故障屏蔽，冗余重建等智能化措施，進(jìn)行有效的故障預(yù)警、定位。在較低冗余硬件的情況下，通過軟件算法實現(xiàn)高度容錯，即保證數(shù)據(jù)的可靠性，又保證較高磁盤利用率。大大節(jié)約了系統(tǒng)建設(shè)成本和維護(hù)成本。

6 結(jié)語

本文簡單描述了工業(yè)電視系統(tǒng)在4300mm產(chǎn)線應(yīng)用的設(shè)計方法。目前工業(yè)電視具有直觀、實時、信息共享、事故追朔等優(yōu)點，對生產(chǎn)區(qū)域、重點設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，可以代替人工巡視，有效節(jié)約人力資源，降低生產(chǎn)成本。隨著多媒體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，工業(yè)電視的應(yīng)用場景也會越來越廣闊。