楊鵬南

（秦皇島港股份有限公司，河北 秦皇島 066002）

摘要：為實(shí)現(xiàn)大型散雜貨露天堆場(chǎng)的視頻監(jiān)控，根據(jù)堆場(chǎng)地理環(huán)境及堆場(chǎng)內(nèi)作業(yè)設(shè)備情況，在合理選擇監(jiān)控設(shè)備類型和監(jiān)控點(diǎn)位的基礎(chǔ)上通過光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)內(nèi)垛位監(jiān)控視頻的采集、傳輸和匯聚。通過與管理系統(tǒng)的信息整合，在移動(dòng)終端上實(shí)現(xiàn)視頻信息與生產(chǎn)信息的智能應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：散雜貨；大型露天堆場(chǎng)；智能監(jiān)控；信息整合；移動(dòng)終端；港口

引 言

秦皇島港是以干散貨運(yùn)輸為主的港口，主要貨類為煤炭。煤碼頭貨物吞吐量大，堆場(chǎng)占地面積廣、堆場(chǎng)內(nèi)垛位多、垛形巨大。大型煤炭堆場(chǎng)內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)控點(diǎn)位選擇困難，難以實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)內(nèi)所有垛位的無死角監(jiān)控。從碼頭運(yùn)營(yíng)管理角度，實(shí)現(xiàn)煤五期堆場(chǎng)垛位無死角監(jiān)控對(duì)垛位盤點(diǎn)、著火煤監(jiān)控、堆取料作業(yè)等能夠起到人工難以替代的輔助作用，一直是碼頭運(yùn)營(yíng)管理部門的迫切需要。

1 現(xiàn)場(chǎng)條件

煤五期堆場(chǎng)東西長(zhǎng)1 100 m，南北寬900 m，是一個(gè)近似正方形的廣闊區(qū)域。堆場(chǎng)內(nèi)包含垛位 100個(gè)，垛位高度可達(dá)17 m。堆場(chǎng)內(nèi)有堆料機(jī)、取料機(jī)14臺(tái)，沿東西方向從南到北設(shè)有堆取料機(jī)行走軌道11條。受堆取料機(jī)行走范圍以及機(jī)械臂高度和回旋范圍的限制，在堆場(chǎng)內(nèi)部不具備架設(shè)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的條件。另外，因不能影響堆場(chǎng)地基承載力，堆場(chǎng)內(nèi)部也不能開挖電纜溝布設(shè)傳輸光纜。

2 監(jiān)控設(shè)備選型及傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

2.1 監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝點(diǎn)位選擇

根據(jù)煤炭堆場(chǎng)的實(shí)際條件，監(jiān)控?cái)z像機(jī)只能架設(shè)在堆場(chǎng)外側(cè)。在堆場(chǎng)東西兩側(cè)，各有 11個(gè)照明高桿。照明高桿設(shè)備欄距地面28 m，高于垛位高度和堆取料機(jī)高度，可滿足監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝高度的要求。選擇照明高桿設(shè)備欄作為監(jiān)控?cái)z像機(jī)的安裝點(diǎn)位，在能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)垛位監(jiān)控的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)堆場(chǎng)內(nèi)堆取料作業(yè)的監(jiān)控，從而擴(kuò)展了監(jiān)控系統(tǒng)的使用范圍。

2.2 前端監(jiān)控設(shè)備選型

前端設(shè)備指安裝在照明高桿上的監(jiān)控設(shè)備，主要包括支架、云臺(tái)、護(hù)罩、攝像機(jī)和鏡頭等。為確保監(jiān)控圖像的清晰度、便于信號(hào)傳輸和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，選擇第三代視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)，即 IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)。在云臺(tái)和護(hù)罩的選型方面，考慮到煤炭堆場(chǎng)高粉塵、高鹽堿、高濕度的環(huán)境特點(diǎn)，選擇一體化重型云臺(tái)，IP等級(jí)（防水防塵等級(jí)）達(dá)到67。

選擇堆場(chǎng)兩側(cè)照明高桿作為攝像機(jī)安裝點(diǎn)位，造成了堆場(chǎng)內(nèi)垛位與監(jiān)控?cái)z像機(jī)的距離差距很大。堆場(chǎng)東西兩側(cè)垛位與監(jiān)控?cái)z像機(jī)的距離在兩百米以內(nèi)，普通的監(jiān)控鏡頭就可以滿足需要。但因堆場(chǎng)東西跨度大約1 100 m，中間垛位最遠(yuǎn)距離監(jiān)控?cái)z像機(jī)可達(dá)500 m以上，為確保堆場(chǎng)中間垛位監(jiān)控圖像效果，需選擇長(zhǎng)焦鏡頭。

2.3 監(jiān)控?cái)z像機(jī)布放方案

按堆場(chǎng)內(nèi)垛位與高桿燈距離的遠(yuǎn)近，把堆場(chǎng)垛位分成30個(gè)監(jiān)控區(qū)域，每個(gè)監(jiān)控區(qū)域3～4個(gè)垛位。

堆場(chǎng)內(nèi)靠近高桿燈的區(qū)域用一個(gè)攝像機(jī)監(jiān)控，鏡頭選用普通鏡頭；堆場(chǎng)中間的垛位用兩個(gè)攝像機(jī)從不同角度監(jiān)視，鏡頭選用長(zhǎng)焦鏡頭，共使用監(jiān)控設(shè)備40套。按照監(jiān)控設(shè)備和監(jiān)控區(qū)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用監(jiān)控設(shè)備的守望功能，逐一設(shè)置并保存每套監(jiān)控設(shè)備中云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)位置、攝像機(jī)俯角和鏡頭焦距，以達(dá)到監(jiān)控設(shè)備在用戶調(diào)整監(jiān)控區(qū)域后，經(jīng)預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔自動(dòng)回歸預(yù)設(shè)位置。

2.4 桿上設(shè)備供電及視頻信號(hào)下傳

因照明高桿原有電纜為照明供電電纜，白天沒有供電，故無法從高桿上直接取電。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)高桿的位置，從最近的變配電室沿電纜橋架布放220 V低壓電纜到監(jiān)控控制箱，經(jīng)穩(wěn)壓降壓后為前端設(shè)備供電。監(jiān)控控制箱設(shè)置在高桿桿體下方。

桿上視頻信號(hào)的下傳使用超五類網(wǎng)線，上端連接攝像機(jī)IP端口，下端經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后與監(jiān)控控制箱內(nèi)的光釬收發(fā)器連接。

供電線與網(wǎng)線定制成為一根照明高桿內(nèi)部隨行線纜，每根隨行線纜內(nèi)包括網(wǎng)線兩條、2.5平方供電線一對(duì)。

2.5 卸車作業(yè)線原有監(jiān)控資源整合

因卸車作業(yè)與堆場(chǎng)作業(yè)關(guān)系密切，在實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)垛位實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，整合了卸車作業(yè)線已有的監(jiān)控視頻信號(hào)，與堆場(chǎng)監(jiān)控視頻信號(hào)一同存儲(chǔ)和使用。

卸車作業(yè)線原有視頻多為模擬視頻，整合過程中需完成從模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。具體的整合方案為在模擬視頻信號(hào)進(jìn)入原有的視頻矩陣前加裝視頻分配器，將原有信號(hào)一分為二，其中一路按照原有方式進(jìn)入視頻矩陣，不影響原有系統(tǒng)的使用；另外一路模擬信號(hào)經(jīng)視頻編碼器編碼后，形成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入智能監(jiān)控系統(tǒng)硬盤錄像機(jī)。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于不影響原有系統(tǒng)的性能，加裝設(shè)備簡(jiǎn)單、投入低廉。模擬監(jiān)控資源整合方案如圖1所示。

圖1 模擬監(jiān)控資源整合方案

2.6 視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

堆場(chǎng)附近網(wǎng)絡(luò)傳輸資源有限，無線傳輸因作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜無法使用。為確保監(jiān)控信號(hào)的傳輸，在堆場(chǎng)兩側(cè)鋪設(shè)了光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。具體方案為每個(gè)高桿布設(shè)一條4芯光纜，東西兩側(cè)各高桿的4芯光纜經(jīng)熔接后分別使用一條 48芯大對(duì)數(shù)光纜將視頻信號(hào)傳輸?shù)蕉褕?chǎng)附近的中央控制室。監(jiān)控信號(hào)在中央控制室的交換設(shè)備上匯接后，通過中央控制室與港口機(jī)房間的光纖通道傳送至機(jī)房硬盤陣列。

2.7 機(jī)房設(shè)備

機(jī)房設(shè)備主要包括與前端監(jiān)控設(shè)備配套的視頻存儲(chǔ)服務(wù)器、硬盤陣列、視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控平臺(tái)、視頻發(fā)布服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。其中硬盤陣列的容量應(yīng)能保證存儲(chǔ)各路監(jiān)控視頻3個(gè)月。

3 移動(dòng)終端下的智能監(jiān)控

通過堆場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的布放以及傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，采集到堆場(chǎng)內(nèi)各垛位的監(jiān)控視頻信息，但是單純的監(jiān)控視頻信息對(duì)生產(chǎn)的輔助作用并不大，因?yàn)橐曨l信息的使用者無法從視頻信號(hào)中獲取諸如貨主、煤種、堆存數(shù)量、作業(yè)類型等業(yè)務(wù)信息。為了更好的發(fā)揮監(jiān)控視頻對(duì)生產(chǎn)的輔助作用，就必須實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻信息與生產(chǎn)作業(yè)信息的匹配和同步，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控。

3.1 監(jiān)控視頻信息與生產(chǎn)作業(yè)信息的同步

以港口生產(chǎn)管理系統(tǒng)作為信息源，通過數(shù)據(jù)采集程序，實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。同時(shí)完成從以生產(chǎn)為中心的數(shù)據(jù)模型，向以智能監(jiān)控為中心的數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集程序時(shí)，通過技術(shù)手段確保采集程序和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的低耦合性，以防止采集程序?qū)ιa(chǎn)管理系統(tǒng)性能的影響。

監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)在統(tǒng)一時(shí)鐘服務(wù)器的授時(shí)服務(wù)下通過對(duì)鐘保持時(shí)間毫米級(jí)同步。以時(shí)間作為非結(jié)構(gòu)化視頻信息和結(jié)構(gòu)化作業(yè)信息同步的關(guān)鍵字。采集程序采集數(shù)據(jù)時(shí)為數(shù)據(jù)加蓋時(shí)間戳，用以記錄數(shù)據(jù)發(fā)生的時(shí)間。發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)，按監(jiān)控視頻的時(shí)間匹配到與之同步的作業(yè)信息，組合后加載到前臺(tái)頁(yè)面展示給用戶。

3.2 移動(dòng)終端下智能監(jiān)控信息的發(fā)布

智能監(jiān)控信息由視頻信息和數(shù)據(jù)信息組成，視頻信息經(jīng)壓縮后與數(shù)據(jù)信息組合，基于互聯(lián)網(wǎng)/移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向用戶發(fā)布。瀏覽器客戶端基于 ASP.NET開發(fā)，使用Visual Studio 2005開發(fā)環(huán)境。移動(dòng)端應(yīng)用基于iOS和Android開發(fā)，支持當(dāng)今流行的操作系統(tǒng)。用戶可以通過臺(tái)式電腦使用瀏覽器登錄系統(tǒng)，也可以使用移動(dòng)終端，如ipad、手機(jī)登錄。

4 移動(dòng)終端下智能監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

綜上所述，移動(dòng)終端下大型散雜貨露天堆場(chǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

智能監(jiān)控系統(tǒng)由四層結(jié)構(gòu)組成。第一層為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，由視頻監(jiān)控設(shè)備和視頻傳輸設(shè)備構(gòu)成；第二層為視頻監(jiān)控信號(hào)的匯聚層，完成攝像機(jī)視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換和匯集；第三層為系統(tǒng)管理服務(wù)層，由管理服務(wù)器、監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器以及與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的接口組成，完成智能監(jiān)控信息發(fā)布前數(shù)據(jù)和視頻的采集和同步；第四層為應(yīng)用層，通過互聯(lián)網(wǎng)/移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向系統(tǒng)用戶提供智能監(jiān)控信息服務(wù)。

5 系統(tǒng)特點(diǎn)

通過合理選擇監(jiān)控點(diǎn)位以及長(zhǎng)焦鏡頭和普通鏡頭的搭配使用，在不影響港口設(shè)備運(yùn)行的情況下，充分利用堆場(chǎng)條件，實(shí)現(xiàn)了廣闊面積內(nèi)、復(fù)雜作業(yè)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)無死角監(jiān)控。

以局域網(wǎng)絡(luò)中的統(tǒng)一授時(shí)服務(wù)為基礎(chǔ)，采用時(shí)間戳技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化視頻信息與結(jié)構(gòu)化生產(chǎn)作業(yè)信息的毫秒級(jí)同步，提升了監(jiān)控視頻信息的利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了智能監(jiān)控。

智能視頻信息可經(jīng)移動(dòng)終端發(fā)布，用戶可使用移動(dòng)終端隨時(shí)隨地檢索視頻信息，擴(kuò)展了監(jiān)控信息的使用范圍。

6 結(jié) 語(yǔ)

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息單一，除監(jiān)控畫面外難以同時(shí)顯示與畫面相關(guān)的環(huán)境、數(shù)據(jù)等信息，在視頻發(fā)布手段上也存在短板。這些缺點(diǎn)限制了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用范圍。隨著信息整合技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)/移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，基于移動(dòng)終端的智能監(jiān)控系統(tǒng)將在更廣闊的范圍內(nèi)得到應(yīng)用。

Application of Intelligent Monitoring System in Large Open Stockyard of Bulk & General Cargos

Yang Pengnan
(Qinhuangdao Port Co., Ltd., Qinhuangdao Hebei 066002, China)

Abstract:In order to realize video monitoring over large open stockyard of bulk and general cargos, according to the stockyard environment and the state of operation equipment, the monitoring videos are gathered, transmitted and kept together through fiber optic transmission network subject to the rational selection of monitoring equipment and monitoring point location. The combination of video monitoring and management system will support the intelligent application of video and production information based on mobile terminal.

Key words:bulk and general cargos; large open stockyard; intelligent monitoring; information integration; mobile terminal; harbor

中圖分類號(hào)：TP3；U653.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1004-9592（2017）04-0082-03

DOI： 10.16403/j.cnki.ggjs20170419

收稿日期：2017-03-20

作者簡(jiǎn)介：楊鵬南（1976-），男，高級(jí)工程師，主要從事港口信息化建設(shè)及技術(shù)管理工作。