厂房监控系统软件的设计与实现

张聪 董玉德

合肥工业大学合肥制造业信息化生产力促进中心，合肥市 230001

厂房监控系统软件的设计与实现

张聪 董玉德

合肥工业大学合肥制造业信息化生产力促进中心，合肥市 230001

根据厂房安防监控的实际问题，提出现场、前台、后台三层架构的解决方案。在阐述方案总体结构和硬件平台的基础上，设计软件框架，设计实现了信息检索、移动侦测算法、广域网监控等关键技术。实验表明，移动侦测算法比常规的移动侦测算法稳定性好效率高，监控软件成本低、易于维护、运行稳定，具有推广应用价值。

信息检索 ；移动侦测算法； 广域网监控

引言

厂房监控系统，顾名思义就是通过网络监控技术对有关区域进行监视与控制的系统的合称。监视就是对感兴趣或需要安全保护的地点进行查看，而控制就是对某些设备进行必要的操作。监控系统从诞生之日起，就在国民经济的发展中起到了十分重要的作用。监控系统对确保人民生命财产的安全，确保生产过程自动化的安全

1.1 现场控制设备/检测设备

现场控制设备/检测设备是整个监控系统的硬件核心设备，采用亿维公司的网络摄像机作为硬件监控摄像头。主要由摄像机硬件实现三项功能：（1）音视频编解码：对音视频编解码即对现实世界中的模拟音视频采样、编码、压缩、解压缩，主要采用了H.261协议。（2）网络连接：网络摄像头自带网络接口，可以通过网线直接与交换机连接，从而连接上局域网，实现局域网内机器可以共享摄像头图像的硬件连接。（3）数据采集：网络摄像机把监控画面通过硬件方式转化为数字图像信息，通过TCP，UDP协议传输到电脑端，只要在PC端实现软件接口，即可实时查看监控信息。

1.2 后台服务器系统

后台服务器系统是由软件构成，服务器软件运行在性能较好，硬盘空间大的计算机上，主要实现3个功能：（1）存储视频录像文件。厂房监控要实时录像，录像文件要至少保存30天，一般计算机硬盘容量有限，因此必须用海量硬盘的计算机作为服务器。（2）查询功能：存储了录像文件后，还可以对文件进行查询，只要服务器给局域网内机器权限，那么局域网内的计算机可以通过网上邻居的方式查询服务器上录像文件。（3）IP多播功能：监控系统要允许大量相关人员，从不同地理位置，不同IP地址的计算机查看同一现场的监控画面，而且不能造成网络瘫痪中断，这就要求服务器系统有多播功能，实现对网络流量的控制。

1.3 前台客户端显示系统

前台客户端显示系统功能有：（1）分屏显示监控画面：要能根据实际监控情况和摄像机台数，选择分屏数，本软件可选1,4,6,8,9分屏显示模式。（2）录像和抓屏。能及时实现录像和抓拍功能，并存放在本机。（3）系统安全机制。设置系统登录页面，用户必须通过在此页面填入相应的登录信息，例如用户名和登录密码才能进入主操作页面，同时将相应的信息保运行等方面起到了很好的作用，且对生产管理也有重要意义。监控系统根据采用的技术大体上可分为模拟图像监控系统和数字图像监控系统两大类。数字图像监控系统就是应用现代计算机技术进行图像采集、编／解码、存储、传输并通过计算机控制有关设备的图像监控系统。由于多媒体技术的快速发展，现代的许多图像监控系统已具有多媒体功能，不仅能传输图像也能传输语音、文字等信息。随着近几年网络技术的快速发展，一些图像监控系统已发展成为具有多媒体网络功能的系统，这种系统不仅能传输图像、语音、文字等，还能在多个监控地点之间交互信息，而且中央控制室可随时查阅各个监控端的信息。研究数字图像监控技术意义重大，在实际生活领域，金融证券部门、企事业单位和家庭住宅等涉及钱、财、物的场所需要安全监控，因此市场潜力巨大，有广阔的开拓前景。

一套完整的厂房监控系统包括三大部分：现场控制设备/检测设备、后台服务器系统，前台客户端显示系统，融通信技术，数据压缩技术，网络技术，信息采集技术与一体，可实现生产和人员安全实时监控，历史文件查询，视频录像，图像抓屏，信息管理等功能。具有不同地点同时查看同一现场图像功能，发布监控命令，自动报警等功能。

1 监控系统结构和功能

图1 系统图

图2 监控画面

2 关键技术

2.1 调用亿维公司SDK开发包

亿维公司SDK开发包，是专门针对亿维的摄像机硬件研发的SDK开发包，本软件正是在此开发包的基础上进行二次开发的结果。该开发包提供了大量API函数可以直接使用，

2.2 局域网查询技术

实现局域网查询步骤如下：

（1）定义文件命名规则。本机监控程序实现本机视频录像格式为mp4文件，命名规则为“服务器名称_服务器号_日期”，例如：video server_01_20100207164056.mp4。在此前提下，可以实现查询本机录像文件的功能，即回放本机视频。

（2）存放视频文件的计算机，将存放的视频文件文件夹设置为局域网共享文件夹。

（3）建立索引文件，为每一个视频文件生成索引，输入文件所在主机IP地址，可以按照日期、仓库号限定条件或者模糊查询，程序自动按索引完成查询。

2.3 广域网监控技术

网络摄像机硬件中集成了海思3511芯片，内置WEB服务器，程序在实现时，利用了TCP的80端口作为WEB端口，3000作为数据传输起始端口，3001作为数据控制端口，3002远程回放端口，利用UDP的3002端口，同时多播端口为：端口号+通道号*2。这样相当于在摄像机硬件中建立了WEB主页，通过INTERNET网络访问该主页，从而实现了在公网上对硬件的远程监控。

2.4 移动侦测技术

目前代表性的移动侦测算法有图像相减方式侦测、颜色分量比较方式侦测、交叉扫描方式侦测、交错马赛克方格方式侦测[1-3]等。其中图像相减方式侦测可以去除一幅图像中不需要的加性图案，利用两幅图像的点对点进行减法运算，运算数学表达式为：C(x,y)=A(x,y)-B(x,y),其中A(x,y)和B(x,y)为输入图像，而C(x,y)为输出结果输出图像。图像相减方式可以根据两幅图像（原始图像和实时图像）的灰度值相减得到，算法稳定准确性高，

3 实验结果

图3 时监控画面

图3采用了八分屏的监控方式，本程序还可以一，四，六，九，十二分屏，监控方式灵活。

4 结束语

目前该系统运行在实际的生产车间里，有效地实现了厂房车间安全监控，信息查询，实现车间信息化自动化，提高了生产效率。

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Design And Implement Of Software On security And Supervisory Control Problems

Aiming at the security and supervisory control problems of factories, a schema which is composed of scene system, foreground system, background system is proposed. The overall construct and hardware architecture of the schema are described,software structure are designed. The design and implement of key technologies such as information retrieval, motion detection, and Internet supervisory control are analyzed. According to experimental data, motion detection arithmetic is steadier and more effective than previous motion detection arithmetic. The software is easy and steady to apply, and the cost is low, so it’s valuable to popularize.

information retrieval; motion detection arithmetic;Internet supervisory control

TP311

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.070

陶瓷生产过程数据采集、监控与管理信息系统开发，专题编号： 0903，广东省教育部产学研结合项目留在服务器中，在每个页面初始化的时候，都会检查服务器中有无对应的登录信息，如果没有则提示用户操作越权，要求进行登录操作，通过此方法可以防止用户直接输入相应功能页面直接访问。同时只有进入到系统中后才能修改用户名和密码。（4）公网传输功能：网络摄像监控不仅可以用于局域网，而且只要服务器拥有公网地址，也完全可以通过INTERNET进行公网监控。（5）移动侦测功能。设置好报警区域，则当画面有物体入侵的时候，就会相应弹出对话框，同时自动启动录像把侵入画面拍摄下来。

张聪，男，汉族，1986.04，安徽合肥，硕士，计算机网络与通信。