智能监控在冶金行业中的应用
董成茂
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董成茂,. 智能监控在冶金行业中的应用[J]. 冶金技术,2021.1. DOI:10.12721/ccn.2021.157002.
摘要:
随着社会经济的发展和工业化进程的加快,制造业已经站在工业4.0的新时代。随着工业的不断发展,生产过程和各种业务管理将不可避免地走向高度的协调,整个生产系统将变得更加复杂和管理将变得更加困难,和传统的监控模式不再能满足时代需求的智能。本文就智能监控在冶金行业中的应用进行了分析和探讨。
关键词: 智能监控冶金行业应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157002
基金资助:

1智能监控系统建设思路

在目标定位上,通过建设全厂监控系统“一张网”,实现前端视频全自动、全天候实时覆盖全区域,后端服务器即时智能分析、快速定位事件现场、准确判断异常情况,按照“分级、分职授权”的原则,及时把异常情况上传到厂领导、职能部门及相关车间以供决策,为智能制造提供“实时监控、超限报警、智能分析、决策千里”的支撑,在加强及规范管理、减少工作失误、堵塞各种漏洞、提高工作效率、指导安全生产、提供决策参考、加强外界联系等方面发挥重要作用。

在设计思路上,以“经济实用、适当超前”为原则,坚持“高起点布局、高密度聚合、高效能运转”为导向,以满足“生产管控、过程管理、治安防范、综合治理”需求为前提,在原有可视化监控的基础上,运用各种新兴的现代化视频监控技术和智能视频分析技术,通过保留、调整、新增监控点位,建设“环保、消防、交通、安防、管理、指挥”六大智能应用平台,分期实现视频探头由模拟标清逐步向数字高清,硬件系统由分散零乱向集约高端,综合运用由信息孤岛向联运高效,管理方式由事后追溯向全程把控的“四大转变”。

在系统布局上,遵从网格化管理理念对监控点位合理布局,依据责任区域、区域面积、区域结构、监控密度和单位分布等要素,按照“圈、块、格、点”的基本框架,即以厂区围墙外圈形成相对闭合的圈,监控进出厂区和边界的人、车、物。圈内按各单位区域划分形成相对独立的块,块与块之间通过公共监控点位形成无缝连接。块内依据目标功能分成网格,格内依照车间需求布点,最大程度地减少监控死角和盲区。

在平台应用上,建立厂部综合监控管理中心,统一数据库、统一管理界面、统一授权、统一管理各类业务流程,整合各类不同来源、不同格式的图像资源,实现各类视频信息整合和管理,最大限度实现跨区域、跨部门的视频监控资源共享和互联互通互控,通过网络、手机APP向厂领导和相关职能部门、车间直供,辅助决策和业务流程优化。

2智能监控系统架构应用分析

2.1前端智能设备需求分析及选择

传统监控仅用于对发生的实时信息进行记录,主要以震慑违章人员和事后取证为主,过分依赖操作人员的责任心,不能对移动目标进行实时监控、行为区分及智能跟踪,稳定性、可靠性不高。

前端设备的选型,首先考虑设备是否具有自动识别、报警和跟踪功能,当现场发生异常报警后,前端设备能联动通知相关方,降低人员的劳动强度,提高监控的可靠性。其次考虑前端设备是否具有智能分析功能,能否对复杂目标进行有效识别、特征提取和跟踪抓拍,解决过度依靠监控人员能力的问题和分析取证的难点。三是考虑前端设备应对复杂场景的能力,主要是看能否在强光、逆光、无光、雨雪雾、弱酸等恶劣环境中依然能准确过滤干扰源,获取清晰的图像,实现全天候的智能监控。四是适当考虑大场景、360°无死角的捕捉能力,主要应用于需要大范围实施抓捕或者监控的场景,解决传统监控依靠“接力”进行监控造成的盲区、死角,是对所有单个小场景监控的必要补充,也是形成监控全覆盖的基本条件之一。

基于以上考虑,在传统监控的基础上和充分调研的前提下,主要采用的设备种类有:360度高清全景摄像机(用于大场景联动)、热成像枪球联动摄像机(用于周界入侵治安防范)、热成像双光谱网络枪机(用于重点防火部位消防)、测速抓拍卡口摄像机(用于交通管理)、700万像素高清镜头(用于生产管控)、双镜头人脸抓拍摄像机(用于交通管理和治安防范)、黑光高清红外全彩网络球机(用于环保管理和治安防范)等。

2.2主干传输网络

该部分是智能监控的重要组成部分,是整个智能监控的神经传导,也是保障前端设备能够安全、高效、准确传输到后端的核心环节,由核心交换机、接入层、汇聚层、核心层组成。

为确保传输网络的可靠性、安全性,网络链路带宽利用率最高约80%,其中20%作为包头数据的开销。为使数据传输安全、高效,接入层设备需求百兆带宽,上联带宽不低于千兆带宽;核心交换机交换容量大于等于所有数据流量总和的4倍,使之具有足够强大的峰值数据交换能力和留有足够的系统扩充空间。

2.2.1核心交换机设计及应用

核心层是整个监控网络的中心,是网络纵向建设和横向建设的关键,监控网络所有接入层交换机大多数的数据包都通过核心设备来转发,为此,核心交换机在选型上首先要考虑所需带宽,在计算核心交换机所需带宽时,必须考虑有多少个接入交换机,以多少带宽接入到核心交换。实际上所需带宽是被接入层交换机分担,无论用户多寡,如果接入层到核心层交换只有一根光纤,那么他们到核心层最大的速度也就是1000M,全双工为2000M。

最重要的,是必须要做好核心层可靠性设计。核心层的设备是整个网的基础,大多数数据包都通过核心设备来转发,从冗余性和可靠性的要求出发,核心层设计应采用双机方式,也就是说核心交换机应当用双机热备模式。

智能监控运用VRRP协议(VirtualRouterRedundancyProtocol,虚拟路由器冗余协议),VRRP将局域网内的一组交换机划分在一起,称为一个备份组。当备份组内承担网关功能的Master交换机发生故障时,其余的交换机将取代它继续履行网关职责,从而保证网络内的主机不间断地与外部网络进行通信,局域网内的主机只需将虚拟路由器配置为缺省网关,有效避免单一链路发生故障后网络中断的问题。

核心交换机作为整个传输网络的中心节点,通过在核心层设备上启用VRRP协议的支持,有效的发挥双物理核心交换机的冗余特性,为终端提供网关级的冗余,提高了传输网络容灾能力。

2.2.2汇聚层设计及应用

考虑到监控点位分布面较广,点位分散的特点,在适当的区域增加汇聚层设计,可以有效的利用链路资源。使用分布式存储,在项目规划上把特定区域的监控数据集中存储在本级区域传输网络节点上,可以分散中心组网的流量压力,高效利用传输网络。汇聚层的设备处在核心与前端接入之间,承载了网络流量,在设备选型上要考虑到端口密度规格,硬件冗余设计(电源、主控、风扇),二层协议的选择等。

厂区监控点位分散,区域较多,汇聚交换机与前端接入交换机距离有远有近(以UTP5E网线传输距离100m作为参考),对于100m内选择使用普通6类网线连接前端接入交换机,对于多数超过100m的前端接入交换机,则使用光纤来互连。汇聚层承载了全部的接入层的数据流量,汇聚与核心互连的设计上我们需要着重考虑链路带宽,汇聚上行到核心的链路带宽通常设置在50%以内,在规划时预留50%的带宽,应对各种二层协议流量开销以及IPC突发流量等。

结束语

智能监测系统是一套人事管理、生产控制、公共安全、防火装置预测、交通管理、环境监测、于一体的智能监控系统,和最大的区别传统的监测,是依赖的关键设备自动化、智能前端处理,解放了监视人员依赖于发现问题的责任感,提高劳动生产率,实现了不同专业人员、现场之间的集中监控、调度和指挥,为维护良好的秩序和环境提供了技术支持。

参考文献

[1]GB50174—2008,电子信息系统机房设计规范[S].

[2]李琰,王斌.智能分析技术在视频监控系统中的集成应用[J].电子技术与软件工程,2018(2):98.

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