CN201489341U - 智能联动监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能联动监控系统，它包括PLC控制系统和图像监控系统，PLC控制系统实现对现场设备的电气控制操作，图像监控系统实现对现场设备的视频监控显示，图像监控系统具有视频切换控制矩阵以及若干前端摄像机，其特征在于：通过PLC控制系统的过程数据库SCADA服务器与图像的矩阵控制管理服务器通信连接，视频切换控制矩阵通过数据线与矩阵控制管理服务器通信连接，实现图像视频与PLC系统设备故障报警实时切换，实现图像跟踪报警。监控人员可以方便地查看和分析设备的运行状态，一旦发现异常现象便可以提前干预、及时处理，减少事故处理时间，从而做到防患于未然或大大减小事故范围和缩短故障时间。

Description

智能联动监控系统

技术领域

本实用新型涉及自动化控制监控技术与工业电视视频监控技术，尤其是电力输煤、煤炭港口输送带智能监控系统。

背景技术

燃煤输送及堆存区域在火力发电厂所占面积都是非常大，煤炭中转港口的区域更是设备分散、占地面积大，堆存310万吨燃煤的占地面积在1700亩左右。火电厂和煤炭中转港口的燃煤要经过诸如采购、计划、卸煤、运输、装煤、验收、配煤、储备等多个环节，最后才能送入火电厂锅炉燃烧或者装船出港，无论是对燃煤质量的控制还是在堆存和运输的各环节上都要落实到实处，对于港口来说，卸煤、装煤工作效率直接关系到企业效益，运煤货轮停港时间直接计入到燃煤的运输成本，配煤精度直接影响火力发电厂锅炉对燃煤的利用率，如果锅炉燃煤精度符合锅炉燃烧要求则锅炉燃烧稳定、效率高、机组带得起负荷，不仅能够减少燃料的消耗量，更有利于节约发电成本；如果锅炉燃煤精度偏离锅炉要求，则锅炉燃烧稳定性差，燃烧效率低，锅炉本体及其辅助设备损耗加大，对用煤企业是极其不利的，直接增加企业成本，浪费燃煤资源。涉外开放的港口对外交流比较多，港口的作业水平和作业效率在直接影响企业经济效益的同时还关系到港口企业在国际上的声誉，因此在对港口作业人员水平提高的同时，必须为作业人员配备先进的监控设备和方法，由于港口区域面积大，运输、堆存量非常大，设备非常先进而且昂贵，在港口中用到的主要设备有皮带输送机、卸船机、装船机、堆取料机、取料机、电液三通挡板、程控式除铁器、电子皮带秤、循环链码校验装置、湿式除尘器、液压皮带张紧装置等，这些设备任一个发生故障而不能得到快速处理，都会对港口的运煤系统造成巨大经济损失，因此提高对设备和区域的监控水平和事故的预防处理，具有显著的经济效益和社会效益。

目前对港口设备和作业的监控技术有如下缺点，

1)设备故障时只是简单地发出报警信号，还要靠人工巡视排查，故障不能有效及时处理，导致严重经济损失。

2)采用传统的小区域的图像监控与控制系统联动的方式无法实现大型港口超大范围、多区域、多达上百个甚至更多监控点的跟踪切换要求。

3)监控点设置数量与设备监控需求难以平衡。需要监控的设备数量众多，但是众多的监控点依靠作业人员手动查找切换根本无法实现。

4)传统的切换方式无法实现根据作业工艺流程的运行情况智能配置监控切换方案，对运行中的设备、区域安全难以实时掌握。

5)智能化程度低，不能及时发现故障隐患，做到防患于未然。设备在运行过程中，或是待运时间，任何故障发生前都会有一定的异常现象发生，作业监控人员若能及时了解和发现，往往能够避免故障的发生或大大减小经济损失，作业监控人员无法及时了解设备的运行状态和现场情况，或了解不够全面，因此不能在故障发生前或者是故障扩大之前及时解决问题

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种实时性好，自动化程度高的港口智能联动监控系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，

一种智能联动监控系统，它包括PLC控制系统和图像监控系统，PLC控制系统实现对现场设备的电气控制操作，图像监控系统实现对现场设备的视频监控显示，图像监控系统具有视频切换控制矩阵以及若干前端摄像机，其特征在于：通过PLC控制系统的过程数据库SCADA服务器与图像的矩阵控制管理服务器通信连接，视频切换控制矩阵通过数据线与矩阵控制管理服务器通信连接，实现图像视频与PLC系统设备故障报警实时切换，实现图像跟踪报警。

所述的SCADA服务器通过数据线分别与若干个HMI客户端、PLC控制系统通讯连接，视频切换控制矩阵还分别连接有视频输出终端和主控制键盘，视频切换控制矩阵接收主控制键盘的视频切换信号，PLC控制系统采集现场设备状态信息，供HMI客户端访问，并通过与SCADA服务器通讯，把故障信号传送给SCADA服务器，SCADA服务器把相应故障点作故障报警的同时存储报警记录，并将信号传送给矩阵控制管理服务器，矩阵控制管理服务器根据报警信号划分区域，查找对应前端摄像机，实时将报警信号对应的前端摄像机监控画面的输出调用命令和对应的视频输出终端标记号发给视频切换控制矩阵，视频切换控制矩阵将监控画面在与标记号对应的视频输出终端上显示监控画面。

所述前端摄像机将拍摄到的视频图像经多路视频光端机将模拟图像信号转换成数字图像信号后经光纤传输至光端机群，光端机群将数字图像信号恢复成模拟图像信号后，经过视频分配器，一路传输给视频切换控制矩阵，供矩阵控制管理服务器调用，另一路传送给DVR机群将图像存储，供视频客户端实时访问或历史查询。

所述的视频输出终端为是DLP大屏幕、工业电视监视器或LED显示屏幕。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

1)监控镜头切换方便、自动化程度高：PLC主机检测到现场设备故障或异常时，能自动报警，并把故障信号传送到矩阵控制服务器，然后矩阵控制服务器通过调用视频切换控制矩阵把现场故障或异常设备的现场监控画面显示在闭路监视器上，供有关人员进行查看和故障处理；如果同时有多处现场故障或异常设备报警，可以在预设的监视器上分别显示，一般情况下可预设1～3个监视器。

2)设备状态实时自动诊断，有效避免事故扩大，防患于未然；通过PLC控制系统实时采集各站开关量信号和模拟量信号，PLC控制系统可以判断各设备的实际运行状态，并把主要参数(如：设备启、停运行状态，设备位置状态、电机及故障显示等)传送给SCADA服务器，通过SCADA服务器，各设备电流的实时趋势曲线和历史曲线可以随时调出、打印和显示，方便对生产数据的分析和历史记录的查询。同时，SCADA服务器还具有操作记录查询功能，可以提供对于操作员操作记录的查询。有了上述功能，监控人员可以方便地查看和分析设备的运行状态，一旦发现异常现象便可以提前干预、及时处理，减少事故处理时间，从而做到防患于未然或大大减小事故范围和缩短故障时间。

3)人工干预，操作简单；主控制键盘同视频切换控制矩阵连接，监控人员可以人工向视频切换控制矩阵输入命令调用监控画面，监控人员还可以随时通过键盘调出任一现场监控画面显示在闭路监视器上进行查看。

4)解决大范围、多监控点区域传统方式难以满足的难题；对监控范围大，监控点多的区域，传统的硬接线实现的方式难以满足要求，传统的小区域的图像监控与控制系统联动的方式无法实现大型港口超大范围、多区域、多达上百个甚至更多监控点的跟踪切换要求。

附图说明

图1是本实用新型系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1，一种港口智能联动监控系统，它包括PLC控制系统和图像监控系统，PLC控制系统实现对现场设备的电气控制操作，图像监控系统实现对现场设备的视频监控显示，通过PLC控制系统的过程数据库SCADA服务器与图像的矩阵控制管理服务器通信连接，视频切换控制矩阵通过数据线与矩阵控制管理服务器通信连接，实现图像视频与PLC系统设备故障报警实时切换，实现图像跟踪报警。图像监控系统包括若干前端摄像机、多路视频光端机、光端机群、多路视频分配器、DVR机群、视频切换控制矩阵、视频输出终端、主控制键盘、矩阵控制管理服务器、视频客户端。视频切换控制矩阵通过数据线与矩阵控制管理服务器通讯连接，前端摄像机将拍摄到的视频图像经多路视频光端机将模拟图像信号转换成数字图像信号后经光纤传输至光端机群，光端机群将数字图像信号恢复成模拟图像信号后，经过视频分配器，一路传输给视频切换控制矩阵，供矩阵控制管理服务器调用，另一路传送给DVR机群将图像存储，供视频客户端实时访问或历史查询，视频切换控制矩阵还分别连接有视频输出终端和主控制键盘，通过主控制键盘对指定的前端设备进行控制。视频输出终端可以是DLP大屏幕、工业电视监视器、LED显示屏幕、普通电脑的显示器等多种形式。

矩阵控制管理服务器通过数据线与SCADA服务器通讯连接，SCADA服务器通过数据线分别与若干个HMI客户端、PLC控制系统通讯连接，PLC控制系统采集现场设备状态信息，采集到PLC控制系统的信号并供HMI客户端访问。HMI客户端上实时显示SCADA服务器通过PLC控制系统获取到的数据信号，同时也实现作业人员对现场设备的远程操控，并通过与SCADA服务器通讯，把故障信号传送给SCADA服务器，SCADA服务器把相应故障点作故障报警的同时存储报警记录，并将信号传送给矩阵控制管理服务器，同时在HMI客户端上实时显示报警，矩阵控制管理服务器根据报警信号划分区域，查找对应前端摄像机，实时将报警信号对应的前端摄像机监控画面的输出调用命令和视频输出终端标记号发给视频切换控制矩阵，根据信号对应的监控点调出监控画面，视频切换控制矩阵发送监控画面至对应标记号的视频输出终端，在视频输出终端显示监控画面。矩阵控制指管理服务器在未收到SCADA服务器发出的报警信号时，按照预设轮流切换规则，将监控画面在视频输出终端显示。

DVR机群与多路视频分配器相连，通过多路视频分配器可以将现场摄像机拍摄的图像分路存储到DVR机群。通过企业内部办公网络，企业的管理人员、技术人员在办公室通过视频客户端就就可以看到整个港区的监控画面、设备的运行情况及设备状况。不用去集控室就可以了解到整个监控系统的状态。

PLC控制系统：PLC控制系统包括数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块和PLC主机。通过数字量输入模块、模拟量输入，采集皮带输送机、卸船机、装船机、堆取料机、取料机、电液三通挡板、程控式除铁器、电子皮带秤、循环链码校验装置、湿式除尘器、液压皮带张紧装置等等设备的运行状态，设备位置状态、电流等重要参数，通过这些参数来分析和协调控制完成整个运输过程。PLC控制系统把采集到的设备的运行参数传送给SCADA服务器，供SCADA服务器进行加工和处理，监控人员通过SCADA服务器可以方便的查询、编辑和打印。

PLC控制系统发现异常信息时通过SCADA服务器把故障信号传送给矩阵控制管理服务器，矩阵控制管理服务器根据预设的对应表把相应的故障点对应的监控摄像头监控画面通过视频切换控制矩阵输出到指定的监视设备上，如果同时存在多处故障，可以根据预设的视频输出终端分别显示，报警视频输出终端可根据工艺需要预设1～3个。

SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition数据采集与监控系统)服务器是基于过程数据库的HMI(Human MachineInterface人机界面)后台，主要是将PLC控制系统的现场所有的信号采集到过程数据库，供HMI客户端的图形化界面显示读取。同时对HMI操作命令实时传输给PLC系统，供PLC逻辑运算后输出至输出模块，对于HMI的操作记录存储到过程数据库。SCADA服务器还具有对设备的运行状态，设备位置状态、电流等重要参数的查询功能，通过对这些参数的运行记录来分析设备的使用情况和协调控制完成整个运输过程。

视频切换控制矩阵的主要任务是实现对多路视频信号的选择和切换，并通过主控制键盘对指定的前端设备(云台、电动镜头、雨刷器等)进行控制。实现对所有摄像机监控输入信号根据视频输出终端的要求提供视频输出信号。主要视频输出终端有工业电视监视器、DLP(Digital Light Procession”的缩写，即为数字光处理)、等，同时视频切换控制矩阵接收主控制键盘的视频切换信号。

视频客户端：视频客户端采用基于数字图像处理与传输技术，通过访问DVR机群可以查看整个监控系统的运行状态。而且根据需要，通过光纤网络传输可以把需要显示的现场画面传送到远程的视频客户端显示，这样各地监控人员在办公室便可方便及时地了解和查看现场设备的运行状态。

HMI客户端：操作人员通过HMI客户端通过图形化监控软件，在HMI上通过鼠标点击即可实现对系统设备：皮带输送机、卸船机、装船机、堆取料机、取料机、电液三通挡板、程控式除铁器、电子皮带秤、循环链码校验装置、湿式除尘器、液压皮带张紧装置等的启动、停止控制。实现对设备运行状态的监视、设备历史运行数据的查询、分析、打印。系统所有报警显示、报警记录的查询；

动态显示工艺流程的作业情况，主要显示以下内容：

·工艺系统全貌显示

·皮带机系统的运行状态和故障显示

·皮带机的空载、重载显示

·各行走机械的行走位置、臂架旋转及俯仰角度显示

·各单机的运行状态和故障显示

·除尘器的运行状态和故障显示

·物料储存仓的状态显示

·皮带机电动三通的位置显示

·皮带机张紧装置状态显示

·刮水器装置的位置显示

·除铁器的运行状态和故障显示

·流程显示

·所有皮带秤的瞬时值和累计值显示、设定值显示

·堆场的堆存状况显示

·采制样系统运行和故障显示

·各类皮带机保护检测装置的显示

·卸堆作业时卸船量显示

·取装作业时装船量显示

·所有设备的故障报警显示(包括电源防雷的故障显示)

·各皮带机制动器限位开关状态显示

按照工艺操作的需要选择流程，并经流程确认后，按逆料流方向顺序启动流程设备，完成流程启动。当流程运行完成设定量后，流程设备按顺料流方向顺序停止流程设备。流程正常运行时，也可根据作业需要进行流程切换，在启动新的流程设备后，自动停止上一流程的设备。

报警处理：报警处理分为事故报警和预告报警。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限、计算机监控系统的软、硬件的状态异常等。系统应能提供所有报警和报警返回的记录，并将报警记录存在硬盘上。报警记录实现长期保存。

事故报警：事故状态方式时，公用事故报警立即发出音响报警，运行人员人机操作员站的HMI画面上用颜色改变并闪烁表示该设备变位，同时显示红色报警条文，报警条文可以选择随机打印或召唤打印；事故报警通过手动或自动方式确认，每次确认一次报警，自动确认时间可调。报警一旦确认，声音、闪光即停止，报警条文由红色变为黄色。报警条件消失后，报警条文颜色消失，声音、闪光停止，报警信息保存。

对应的监控摄像头拍摄到的现场视频画面显示到预设的视频输出终端，如果同时存在多处故障报警，则视频切换控制矩阵根据矩阵控制管理服务器预设的显示终端优先级编号显示每个故障现场画面。

对于不同的监控区域和港口，监控系统和PLC系统涉及的监控点数、摄像机数量和PLC控制点数会不同，但是智能联动监控系统的结构和特点完全适用于此类监控和控制一体化系统。

Claims (5)

1.一种智能联动监控系统，它包括PLC控制系统和图像监控系统，PLC控制系统实现对现场设备的电气控制操作，图像监控系统实现对现场设备的视频监控显示，图像监控系统具有视频切换控制矩阵以及若干前端摄像机，其特征在于：通过PLC控制系统的过程数据库SCADA服务器与图像的矩阵控制管理服务器通信连接，视频切换控制矩阵通过数据线与矩阵控制管理服务器通信连接，实现图像视频与PLC系统设备故障报警实时切换，实现图像跟踪报警。

2.如权利要求1所述的一种智能联动监控系统，其特征在于：所述的SCADA服务器通过数据线分别与若干个HMI客户端、PLC控制系统通讯连接，视频切换控制矩阵还分别连接有视频输出终端和主控制键盘，视频切换控制矩阵接收主控制键盘的视频切换信号，PLC控制系统采集现场设备状态信息，供HMI客户端访问，并通过与SCADA服务器通讯，把故障信号传送给SCADA服务器，SCADA服务器把相应故障点作故障报警的同时存储报警记录，并将信号传送给矩阵控制管理服务器，矩阵控制管理服务器根据报警信号划分区域，查找对应前端摄像机，实时将报警信号对应的前端摄像机监控画面的输出调用命令和对应的视频输出终端标记号发给视频切换控制矩阵，视频切换控制矩阵将监控画面在与标记号对应的视频输出终端上显示监控画面。

3.如权利要求1或2所述的一种智能联动监控系统，其特征在于：所述前端摄像机将拍摄到的视频图像经多路视频光端机将模拟图像信号转换成数字图像信号后经光纤传输至光端机群，光端机群将数字图像信号恢复成模拟图像信号后，经过视频分配器，一路传输给视频切换控制矩阵，供矩阵控制管理服务器调用，另一路传送给DVR机群将图像存储，供视频客户端实时访问或历史查询。

4.如权利要求2所述的一种智能联动监控系统，其特征在于：所述的视频输出终端为是DLP大屏幕、工业电视监视器或LED显示屏幕。

5.如权利要求2所述的一种智能联动监控系统，其特征在于：所述的视频输出终端数量为3个。

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