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智慧視頻技術在現代化工廠中的應用


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視頻監控的概念介紹及其發展

視頻監控是安全防範系統的重要組成部分,英文Cameras andSurveillance。傳統的監控系統包括前端攝像機、傳輸線纜、視頻監控平臺。

攝像機可分為網絡數字攝像機和模擬攝像機,可作為前端視頻圖像信號的採集。它是一種防範能力較強的綜合系統。視頻監控以其直觀、準確、及時和信息內容豐富而廣泛應用於許多場合。近年來,隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發展,視頻監控技術也有了長足的發展。

視頻監控系統發展了短短二十幾年時間,從模擬監控到火熱數字監控再到方興未艾網絡視頻監控,發生了翻天覆地變化。

第一代視頻監控是傳統模擬閉路視頻監控系統(CCTV)

依賴攝像機、纜、錄像機和監視器等專用設備。例如,攝像機通過專用同軸纜輸出視頻信號。纜連接到專用模擬視頻設備,如視頻畫面分割器、矩陣、切換器、卡帶式錄像機(VCR)及視頻監視器等。

第二代視頻監控是當前“模擬-數字”監控系統(DVR):

模擬-數字”監控系統是以數字硬碟錄像機DVR為核心半模擬-半數字方案,從攝像機到DVR仍採用同軸纜輸出視頻信號,通過DVR同時支持錄像和回放,並可支持有限IP網絡訪問,由於DVR產品五花八門,沒有標準,所以這一代系統是非標準封閉系統

第三代視頻監控是未來完全IP視頻監控系統IPVS:

全IP視頻監控系統與前面兩種方案相比存在顯著區別。該系統優勢是攝像機內置Web服務器,並直接提供以太網端口。這些攝像機生成JPEG或MPEG4資料檔案,可供任何經授權客戶機從網絡中任何位置訪問、監視、記錄並打印,而不是生成連續模擬視頻信號形式圖像。

第四代視頻監控是基於雲計算的視頻監控

雲監控實現了視頻監控接入互聯網的飛躍,把視頻監控的價值充分發揮,應用更靈活。

 

智慧視頻監控的發展現狀

當前視頻監控已全面進入全數字化時代,即網絡化視頻監視系統,它基於標準的TCP/IP協議,所以又稱為IP監控系統,最早出現於2001年。數字化視頻監控的優點是剋服了模擬閉路電視監控的局限性:數字化視頻可以在計算機網絡上傳輸圖像資料,基本上不受距離限制,信號不易受干擾,可大幅度提高圖像品質和穩定性;數字視頻可利用計算機網絡聯網,網絡帶寬可復用,無須重覆佈線;數字化儲存成為可能,經過壓縮的視頻資料可儲存在磁盤陣列中或儲存在光盤中,查詢簡便快捷。在智慧化方面,當前視頻監控系統試圖利用計算機視覺技術對攝像機採集的視頻信息進行分析、理解和處理,將無關的信息濾除,只將提取出的有用的信息報告給監控人員進行處理,從而實現預警、防範和主動監測的功能,以達到代替人完成監控任務的目的。一種基本的智慧視頻系統結構如下圖所示。

智慧視頻監控基本結構

智慧視頻技術目前已在如下的幾個地方得到應用:

1.高級視頻移動偵測:在複雜的天氣環境中(例如雨雪、大霧、大風等)精確地偵測和識別單個物體或多個物體的運動情況,包括運動方向、運動特征等。

2.物體追蹤:偵測到移動物體之後,根據物體的運動情況,自動發送PTZ控制指令,使攝像機能夠自動跟蹤物體,在物體超出該攝像機監控範圍之後,自動通知物體所在區域的攝像機繼續進行追蹤。

3.人物面部識別:自動識別人物的臉部特征,並通過與資料庫檔案進行比較來識別或驗證人物的身份。此類應用又可以細分為“合作型”和“非合作型”兩大類。“合作型”應用需要被監控者在攝像機前停留一段時間,通常與門禁系統配合使用;“非合作型”則可以在人群中識別出特定的個體,此類應用可以在機場、火車站、體育場館等安防應用場景中發揮很大的作用。

4.車輛識別:識別車輛的形狀、顏色、車牌號碼等特征,並反饋給監控者。此類應用可以用在被盜車輛追蹤等場景中。

5.非法滯留:當一個物體(如箱子、包裹、車輛、人物等)在敏感區域停留的時間過長,或超過了預定義的時間長度就產生報警。典型應用場景包括機場、火車站、地鐵站等。

6.交通流量控制:用於在公路上監視交通情況,例如
統計通過的車數、平均車速、是否有非法停靠、是否有故障車輛等等。

就國內來說,隨著近十年的學習進步,出現了海康威視、大華等一些視頻監控產品提供商,並都已進入全球前十的行列,在這個領域做出了很大的貢獻。比如海康威視的智慧可控攝像機,運動過程中圖像平穩、預置定位精確,還實現了報警聯動、巡航掃描、花樣掃描、定時啟動、兩點掃描等功能,滿足了大多數場合的需要。但是,我們還是必須看到,國內的產品所使用的機芯大多仍是由SONY等國外提供是供應的,另外在智慧演算法方面缺乏專利權,同國外先進水平仍有相當的差距。

 

智慧視頻技術與現代化工廠

視頻監控只是安防行業的其中一個重要應用領域,以往並沒有融入系統、互聯這些概念。但是近年來,由於平安工程、電力變電站、銀行網點監控聯網、現代化工廠等對互聯網需求的不斷增長,打破了傳統視頻監控的狹窄領域,在物聯網的大背景下提出了新的應用需求。

1、生產信息檢測

在工廠中會有很多現場的信息操作人員需要第一時間獲取到,如火炬的燃燒與否,壓縮機、泵等動設備是否在轉動,貨物列車是否到位,包裝線是否運轉等等信息。這些信息可利用攝像機的最基礎功能加之現代過程控制系統的強大網絡通訊速度,可輕鬆實現操作人員在總控室就可以直觀的看到現場的實際狀況。

2、報警聯動功能

智慧視頻技術可設置行為分析規則,當物體觸發行為分析規則時,系統產生報警,並以預先設置的報警方式通知用戶。

  • 絆線入侵

在監控畫面中繪製絆線,絆線可以是直線,折線或者多邊形。如下圖:

人員或物體絆線可產生報警輸出。

可以設置過濾標的。當通過標的小於最小尺寸,或者大於最大尺寸時,將不產生報警。

  • 區域入侵

當檢測標的經過監控區域的邊緣,進入、離開或穿越監控區域時,系統執行報警聯動動作。

在監控畫面中繪製區域,如下圖:

設置區域入侵的方式,包括以下兩種:

  • 穿越:穿越括進入報警區域、離開報警區域和穿越報警區域三種狀態。

  • 出現:出現是指物品出現在報警指定區域內(例如從天而降)。和穿越的進報警區域的最大區別在於出現可以是未完全進入到報警指定區域。

設置區域有入侵時產生報警。

  • 物品搬移

當檢測標的被搬離監控區域的時間超過設定的持續時間時,系統執行報警聯動動作。

在監控畫面中繪製區域,如下圖:

設置區域內物品被移走產生報警。

設置之前須接好報警輸入與相應的報警輸出(例如燈光、警笛等)。包括本機報警、網絡輸入方式。

3參與控制

利用DCS上位機軟體,監控軟體的視頻監控集成功能,將視頻監控信息引入控制系統,參與系統內部控制。(以霍尼系統進行截屏描述)

  • 建立視頻監控信息接口:

  • 視頻監控信息進入系統報警畫面:

點擊相應的條目可查看相應視頻。

  • 編製腳本實現個性化需求:

本例實現功能為,固定攝像頭一檢測到有入侵者,將信息傳遞給360°球機,完成對入侵者的實時追蹤。

  • 參與系統內部組態,完成系統全方位聯動:


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