智能监控系统在汽车生产线上的应用

2016-11-29叶爱萍席忠民王之恒

制造业自动化 2016年2期

关键词：远程监控数据库

叶爱萍，贾沛，席忠民，钟剑，王之恒

（1.北京机械工业自动化研究所，北京 100120；2.广州汽车集团乘用车有限公司，广州 511434）

分析与探讨

智能监控系统在汽车生产线上的应用

叶爱萍1，贾沛1，席忠民2，钟剑2，王之恒1

（1.北京机械工业自动化研究所，北京 100120；2.广州汽车集团乘用车有限公司，广州 511434）

主要研究广汽乘用车某冲压生产线上的智能监控系统，该系统包括生产线现场的设备参数监控子系统和生产线现场视频监控子系统，通过OPC技术实现了多个现场PLC数据的采集、处理及报警等功能，并采用SQL数据库实现现场数据的实时存取及处理；另外该系统采用ASP程序和B/S模式实现了现场设备数据和视频的远程实时访问，并采用VPN服务器保证了外部网络访问数据和视频的安全性。

智能监控；OPC技术；远程监控；VPN技术；ASP

0　引言

智能监控系统是通过对象信息采集系统、界面显示系统、分析处理系统和报警反馈系统等组成，智能监控系统包括智能视频监控系统和智能参数监控系统。智能视频监控系统是在原有的视频监控系统中添加智能视频分析模块，通过分析识别出是否有人员出入规定区域、判断监控画面中是否有异常情况等，并及时发出报警或触发其他动作。智能参数监控系统是将采集的数据显示，并分析处理给出判断是否报警等提示信息，同时触发相应的处理程序。远程监控系统是通过Intranet或Internet实现对现场监控的远程访问。

目前，智能监控系统在物业管理、生产管理、交通管理、军事管理等领域已经广泛应用[1]。本文主要针对汽车冲压线生产的零件数量大、种类多、过程复杂、对设备要求高等特点，研究了一套智能生产监控系统以及远程监控系统，该系统可以现场监视生产过程和现场设备的运行状态和各种参数，控制者也可远程监控，不必亲临现场，节省大量人力物力。管理人员可以监视远程生产运行情况，根据需要及时发出调度指令，制造商可以方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行故障诊断、系统升级等。

1　冲压线智能监控系统介绍

1.1组成架构

冲压线智能监控系统组织架构如图1所示，该系统包括视频监控系统和设备参数监控系统，并同时支持现场监控和远程监控。

图1　智能监控系统架构图

视频监控系统（如图2所示）是对冲压生产线现场分布于不同工位的设备采用高清摄像机，通过网络交换机和硬盘录像机显示到现场视频监视器，并通过内置的视频处理软件识别报警和视频资料的轮询播放，另外通过网络服务器可在远程客户浏览器上实时查看和检索视频。

图2　视频监控系统

设备参数监控系统（如图3所示）通过实时采集现场设备状态，并通过上位机软件实时显示并存储到本地数据库，供用户查询和远程访问。

图3　设备参数监控系统

1.2智能监控系统的实现

通过智能生产监控系统的研究，运用现场总线技术将分布于各个设备的传感器、监控设备等连接起来，然后各个管理站点的服务再用局域网连接起来，实现资源和信息共享，采用OPC技术实现不同设备的标准化数据采集，从而实现整个冲压车间生产设备状态的检测、故障信息的显示报警、冲压生产线实时的智能视频监控、生产线数据的实时采集、存储与智能分析，此外通过人性化的交互软件界面设计将有助于提高整个监控系统的可操作性和实用性。

智能视频监控系统采用海康威视的监控软件平台，该平台可以实现视频的点播、轮询、查询、回放、快进、远程访问等功能，界面如图4所示。

图4　视频监控系统界面

智能参数监控系统分为现场整线监控软件平台、远程网页监控平台和本地数据库平台。现场状态监控软件主界面如图5所示，包含用户登录、整线所有设备的部分关键数据和状态的实时显示、历史数据查询、日志查询、故障报警提示并记录等功能。远程网页监控平台的功能基本和现场状态监控软件的功能一致，界面设计也类似。

图5　设备参数监控系统主界面

2　关键技术

2.1OPC现场数据采集

OPC（OLE for Process Control），是一种以OLE技术为基础的接口标准，是应用程序和现场设备控制器之间的数据通讯的接口。自从有了这个标准，即使现场设备繁多，只要遵循同一个的OPC接口标准就可以很容易实现Windows应用程序和现场设备控制器的数据通讯。

OPC服务器可以通过自动化接口或者自定义的接口与上位机程序通讯，OLE三层接口关系如图6所示。

2.2数据库管理

本系统采用微软的SQLServer2008数据库，数据库的设计根据实用性设计了实时数据库、历史数据库、用户数据库、报警数据库和日志数据库。其中，实时数据库是将OPC采集来的实时更新的数据存入到表中，方便远程数据访问；历史数据库是将OPC采集到的所有更新的数据添加时间列存入表中，方便查询。本系统采用自动滚动存储，其中视频存储周期为2周，参数存储周期为半年。

2.3基于WEB的远程数据访问技术

远程参数监控系统采用B/S（浏览器/服务器）模式，并采用asp语言编程，可采用VBScript和JavaScript等简易的脚本语言编写，asp程序无需编译、易于生成、独立于浏览器，可通过ADO连接ODBC来访问服务器端的数据库表，对数据库中表进行增、删、改、查等操作[2]。

本系统中的远程监控包含用户登录、现场整线状态实时显示、部分关键设备参数实时显示、历史数据查询、现场视频实时监控和历史视频查询等功能。远程监控界面遵循和现场参数监控的界面一致，保证用户使用的方便性和无差异性。

2.4VPN数据加密技术

VPN（虚拟专用网络）属于远程访问技术，是在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯。实质就是利用加密技术在公网上封装出一个数据通信隧道。

本系统采用VPN服务器实现远程访问的数据加密，布置图如图7所示。该VPN服务器基于Windows 2000 Server操作系统，配备一个公用的IP地址，连接企业内部专用网络和公用Internet[3]。

图7　VPN专用网络示意图

2.5用户权限管理

远程监控系统支持用户权限管理，远程用户管理员为每个用户添加了权限等级，每个用户在登录系统时可以根据不同的用户等级拥有不同的访问权限。一级用户可以查看所有的实时视频、参数以及历史视频和参数，并且可以控制前端设备；二级用户可以查看所有的实时视频、参数，可远程控制某些设备；三级用户可以查看所有的实时视频和参数；四级用户可以查看部分授权视频和参数。