视频监控与船闸PLC控制系统联动画面自动切换的探讨

摘 要：介绍利用网络数字视频监控，通过视频画面自动切换软件，实现监控视频与PLC控制系统联动，实现对船闸运行中重要部位影像实时针对性的浏览，有效提高了船闸运行的安全性。

关键词：视频监控画面；船闸PLC；自动切换

视频监控系统从技术角度出发，可划分为第一代模拟视频监控系统（CCTV），第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR），以及第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS）。

第三代视频监控与前两代系统相比具有巨大优势：1）前端视频图像采集：所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络，能够利用现有局域网基础设施。2）视频信号传输：可以使用5类网络缆或无线网络方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍（PTZ）控制命令（甚至可以直接通过以太网供）。3）视频存储和升级：一台标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统，可轻松添加更多摄像机，中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等。4）视频播放：任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机，也可通过服务器访问监视图像。另外在视频二次开发方面也具备巨大优势。

基于以上优势，沙集船闸在完成第三代视频监控系统改造后，通过监控画面自动转换系统软件，将视频监控与PLC控制系统联动，监控画面成组自动切换，实现船闸运行中对重要部位影像针对性的实时浏览。

一、系统设计和组成

（一）需求和目标

从保证船闸安全可靠运行，高效运营管理及调度管理、提升船闸对外服务水平等方面综合考虑，通过设置网络数字视频监视系统，利用数字视频监视设备，加强对船闸控制、船闸调度的监视力度，直观地反映船闸重要部位的现场情况，如实地显示和记录各个场所现场图像。系统结构简单，便于扩展，方便维护和检修。系统能实现省厅航道局+市航道处+闸管所的三级联网监控网络。

（二）方案及点位布设

采用基于网络的数字视频监控系统，摄像机采用IP网络型摄像机。其中，引航道、闸门、闸室等处室外摄像机采用可遥控网络高清摄像机，售票处、办公室、闸首机房等室内摄像机采用普通网络摄像机。其中室外网络高清遥控摄像机7套、室外网络标清遥控摄像机1套、室内网络标清摄像机13套，共计21套。监控点位平面布置示意图见下图。

（三）监控系统网络结构及数据传输方案

整个视频监控系统结构采用纯网络架构，其中，上左闸首机房附近各摄像机（7套）通过网线由三层千兆以太网交换机汇集后，经过光纤收发器转换为光信号传输至中心机房；下左闸首机房附近各摄像机（6套）通过网线由三层千兆以太网交换机汇集后，经过光纤收发器转换为光信号传输至中心机房；办公楼附近各攝像机（4套）通过网线由三层千兆以太网交换机汇集后，经过光纤收发器转换为光信号传输至中心机房；售票处各摄像机（4套）通过网线直接与中心机房的三层千兆以太网交换机相连接。在中心机房设置网络视频存储设备1套用于存储各摄像机的网络视频图像。在上、下闸首机房现地操作室设置视频监控主机，用于对图像的显示和浏览，并实现与控制系统的联动功能。在所长办公室设置视频监控主机1套用于对各实时图像的浏览。在办公楼三楼会议室设置视频监控主机1套和大屏监视器用于船闸应急指挥调度。视频系统可通过 VPN网络，实现网络内监控主机可以对船闸各视频监控点进行控制切换及浏览等功能。

（四）监控画面自动转换软件

监控画面自动转换软件由INFINOVA V2216网络视频监控软件、施耐德OPC服务器软件-OFS、现场PLC信号采集及事件报警触发软件——数据转发系统三个软件组成。

1）INFINOVA V2216网络视频监控软件由服务器（3个模块）与客户端（2个模块）组成，共包含以下5个模块：①CMS：中心管理服务器，负责整个监控系统的管理工作，包括用户管理、视频管理等，同时提供WEB服务器功能，以便通过IE浏览器可直接访问监控系统。②SMT：流媒体服务器，负责从编码设备获取音视频流，转发给NVR录像或给LMC/WEB客户端浏览实时视频。③NVR：网络视频录像机，对编码设备进行录像，存储录像文件，给LMC/WEB客户端回放录像或下载录像文件。④LMC：实时监控客戶端，通过浏览实时视频及视频控制等，对现场进行实时监控。⑤NCT：配置管理工具，用于配置监控系统的设备和用户，并将配置结果发送给CMS，CMS将配置结果保存到数据库，并根据配置结果对监控系统进行管理。

2）施耐德OPC服务器软件-OFS：施耐德OPC Factory Server（OFS）软件使用OPC标准，允许客户机软件应用访问PLC数据。该软件在本系统中用于连接控制系统PLC，采集PLC运行数据。

3）现场PLC信号采集及事件报警触发软件：该软件用于读取OFS采集到的PLC数据，同时根据采集到的数据发出不同的报警指令给V2216网络视频监控软件，用于触发视频信号与船闸运行的联动动作。

视频监控画面与船闸控制系统PLC联动工作流程见下图：

二、监控画面与PLC控制系统联动后系统的主要功能和优势

1）视频监控画面与船闸控制系统PLC联动，提高船闸运行安全系数。当操作员根据船闸运行情况，按下船闸控制系统PLC指令按钮后，监控终端的显示器上自动显示与控制指令相对应的成组视频画面。成组视频画面是根据各个运行指令有针对性预设的一组视频画面，如“关上游闸门”控制指令，显示闸室、上游闸门内侧、上游闸门外侧、下游闸门内侧、下左阀门、下右阀门6个与开上游闸门密切相关的危险点画面（见下图）。相较与未使用视频监控软件，逐个的点击选择画面，大大降低了操作员的工作强度，且更具有针对性。

2）通过摄像机多预置位设置，消除监控盲区。利用网络高清遥控摄像机可设置多个预置位的功能，对一台摄像机设置两个以上不同位置和焦距的预置位。如下游闸门内侧的摄像机设置了2个预置位，在开下游闸门时显示下游闸门内侧的画面，而在上游进闸时则显示闸室内的情况，方便操作员了解进闸船舶是否上足档位。摄像机多预置位的使用，实现了一机多用，扩展了监控范围，有效消除了监控盲区。

3）系统采用网络平台构架，方便设置管理。系统利用现有网络平台，通过网络分级控制、集中管理，IP摄像机实现最简单的连接和管理，利用智能分析功能，提高管理效率方便寻址和控制，可进行网络实时远程访问、参数配置及故障诊断。需要增加监控管理终端时，只要在网络内的计算机（闸管所、航道处、省局）上安装监控画面自动转换软件，分配用户按不同权限的登陆账号，即可对系统内每个摄像机画面调用和控制。增加摄像机也只需给新增摄像机分配IP地址，即可加入现监控系统。

三、结论

利用数字网络视频监视系统，通过监控画面自动转换软件，实现了同一屏幕内多画面成组切换与船闸控制系统PLC联动，直观实时地反映船闸各重点部位的现场情况，消除了监控盲区，符合船闸监控发展趋势，具有一定的推广价值。

作者简介：高治国（1978-），就职于江苏省沙集船闸管理所，工程师。