论文部分内容阅读
摘 要:以某新建大型原油储备库为例,介绍DCS与工业电视监控系统(CCTV)结合的设计方案,对于大屏幕组合显示系统在原油储备库生产领域中的应用提出了见解。
关键词:工业电视监控系统大屏幕组合显示系统电视墙分散型控制系统
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0053-02
在国内大型储备库中,工业电视监控系统(CCTV)作为工业生产的一种直观视觉监控手段,一直有着广泛的应用。其构成的一般模式:根据生产区的划分,现场安装若干台(防爆)摄像头,库区范圍内的电视监控信号通过光缆或电缆传输到中心控制室(简称中控室)内;中控室是全库电视监控系统的控制中心,室内设置若干电视监控台,分布于DCS操作站之间、或吊装于操作站上方,监控台上的监视器多采用普通CRT类型,自动循环或人工切换播放各现场摄像头传来的图像画面。随着平板电视技术的进步,近些年的项目中,陆续采用了大屏幕等离子或液晶显示器作为监视器,放置于中控室的墙上或其他位置,集中显示现场图像画面。其特点:作为视觉监控的CCTV系统与作为生产过程监控的DCS相互独立,二者之间没有图像或数据的传输,监视器不能显示DCS操作画面的内容,DCS操作站也不能显示现场视频图像。受到等离子或液晶屏幕制造尺寸及价格的限制,单屏尺寸还不够大,显示分辨率也有限,不利于整体宏观和个别图像的细致观察。中控室是集中监控、管理各个运行设备的核心部门,具有管理、控制功能集中、人员密集、信息数据量大、复杂程度高、处理突发事件和信息更新迅速等诸多特点。随着石化工业技术更新进程的加快,企业规模越来越大,监视和操作设备的技术和水平也不断提高,客观要求一种跨平台的信息集成显示系统,可以在有限的时空内获得更多的信息量,有利于提高生产管理的工作效率,便于操作、管理,特别是指挥和处理突发事件。而采用由多台大屏幕显示器组成、配备图像输入和图像处理设备的大屏幕组合显示系统,就是解决这些问题的一个行之有效的办法。
1 项目概况
该储备库库容量为30×104m3,是国家级的主要储备库之一,库区占地面积100万m2,围墙周长约4km,包括若干套生产装置和配套设施。控制系统由4台操作站、1台工程师站、可燃气体监测站(FGS)等网络设备组成,全库所有生产过程信号均集中在中控室内进行显示和操作。库区在不同位置总共设置了70多台摄像头,其图像信号均传送至中控室内进行监控。为了提高中控室监控水平,该储备库引入了大屏幕组合显示器技术,并将DCS与CCTV系统有机地结合在一起。
2 系统构成
2.1 大屏幕组合显示系统的结构
2.1.1 大屏幕组合显示系统的特点
大屏幕组合显示系统(电视墙)是近年发展起来的一种新技术,在各行各业都有着广泛的应用。显示画面很大,可以是普通监视器的十几到数十倍。信号来源多,可以接收显示任何一种形式的视频或计算机信号。显示模式灵活,可以任意拼接、拆分、组合各种画面信号。画面分辨率高,图像的亮度、色彩、均匀性、对比度等都具有很高水准。通过大屏幕组合显示系统,可以把多样的信息集中显示出来,便于操作人员选择需要的图像信息,提高图像利用率和综合处理能力,有助于更准确地下达指令,提高操作和指挥的效率。
2.1.2 大屏幕组合显示系统的组成
大屏幕组合显示系统由组合大屏幕、视频矩阵、RGB矩阵、图像处理器、大屏幕操作站等几个重要的部分组成。
2.1.2.1 组合大屏幕
组合大屏幕是由文字屏、信息屏、组合监视器和投影单元组成。
(1)文字屏。由发光二极管构成的点阵显示屏幕,位于电视墙上部,主要用来显示滚动文字信息。
(2)信息屏。由发光二极管构成的点阵显示屏幕,位于电视墙两侧,用来显示日常信息。
(3)组合监视器。采用8台液晶电视作为组合监视器。
(4)投影单元。
2.1.2.2 视频矩阵
视频矩阵的主要作用是接收由现场传来的多台摄像头视频(Video)信号,根据选定的地址,输出到各显示目的地,同时,接收各控制源发来的控制信号,向室外摄像头发出控制云台的控制指令(RS-485)。多数摄像头至视频矩阵之间距离较远,为避免信号衰减,采用光缆连接。
2.1.2.3 RGB矩阵
专门接收RGB信号的矩阵称为RGB
矩阵,其主要作用是采集各计算机显卡的输出信号,分别送至大屏幕和图象处理器。
2.1.2.4 图像处理器
图像处理器是一个多屏幕显示处理系统,主设备是一台计算机,配备多屏幕显
示控制软件。对网络而言,它相当于一个图形显示服务器。图象处理器的主要作用是利用专用的驱动程序,将多个图形画幅组合成一个图形画幅,输出到目的显示器。完成多个信号源在屏幕墙上的开窗、移动、缩放等各种方式的显示功能。
2.1.2.5 电视墙操作站
电视墙操作站是对组合大屏幕画面进行操作控制的计算机,其内部安装有专用软件,可对通过视频/RGB矩阵连接到组合大屏幕的各类Video,RGB等信号进行随意的调用和拼接组合。
2.2 DCS与CCTV结合的方式
作为全厂生产管理的核心,DCS的重要性不言而喻,其基本功能是过程控制、工艺操作和运行管理。CCTV系统的作用是直观地显示现场的情况。如果将二者的图像信息互传,按需要分别显示,优势和效果是显而易见的。该储备库采用了视频信号接口的方式。主要特点: CCTV信号不进行数字化,也不进入网络,现场摄像头输出的模拟信号全部连接到中控室内的视频矩阵,再经DCS操作站内部的视频信号接口卡(TV卡),直接进入操作站Windows系统。而DCS各操作站画面信号通过另外一个RGB矩阵接入大屏幕显示系统。视频输出为模拟信号,完全避免了数字信号解码等兼容性的问题。视频信号接口卡的应用分担了操作站的工作负荷,且费用低廉。DCS操作站通过以太网和视频信号接口卡两种独立的模式分别与DCS和CCTV相连,结构上完全独立,消除了互相间影响。
现以一台DCS操作站为例,对DCS与CCTV结合的方式进行简单说明。具体结构如图1所示。DCS操作站PCI插槽内安装一块视频信号接口卡(即TV卡)。现场模拟视频信号。
通过视频矩阵后,由该接口卡进入操作站。在经过DCS厂商许可并多次测试的情况下,CCTV厂商在操作站的Windows XP操作平台上安装一个视频显示/操作软件,其作用是打开一个视频窗口,显示视频信号接口卡传入的图像画面,同时通过鼠标切换并控制摄像头云台推、拉、摇、移。云台控制命令采用RS-485格式,通过操作站的COM1口,经串口分配器、视频矩阵输出到防爆摄像头。DCS操作站的显示画面直接由其显卡的第2输出端口接至RGB矩阵。
3 应用效果
(1)中控室内任意一组DCS操作站、工程师站、FGS站,都可以将电视墙(4.0×3.0 m)作为该站的虚拟屏来显示,既可以实现9幅图像的单屏显示,也可以实现跨屏组合显示,还可以设置显示预案。
(2)中控室内任意一台DCS操作站、工程师站、FGS站,都可以随时调用相关区域的摄像头图像,并对摄像机进行任意切换、控制。各区域内相关摄像头的操作权限由电视墙操作站组态定义实现,DCS操作站不能进行跨区调用。
(3)通过图像处理器,可以同时在电视墙上显示多达36个不同的视频信号窗口和多个网络计算机、工作站信号窗口的叠加。可以将相关一路或几路图象在电视墙上放大显示,同时通过视频切换/控制系统,对现场摄像机进行任意切换、控制。电视墙不仅可以全屏或分屏显示现场各摄像头动态图像,还可调用任意DCS的操作画面、工程师站组态画面、FGS操作站报警画面。
4结语
大屏幕组合显示系统有着许多独特的功能和作用,是目前中心控制室中的一种有效的辅助监视手段,DCS与采用这种技术的工业电视监控系统的结合也是一种新的应用模式。由于储备库生产工艺复杂,常规操作量很大,这种模式为操作人员和管理人员提供了方便、直接的观察工具,取得了很好的效果,用户也给予了肯定。虽然其应用方面还有一些局限性,但是,随着监视和操作设备技术水平的不断提高,在今后的生产中,这种应用会越来越广泛,应用方案也会更加新颖、完善。
参考文献
[1] 徐守本,浅谈工业电视监控系统,中国仪器仪表[J],2010.S1.
[2] 吕庆刚,涂兴子,基于网络的煤矿数字工业电视系统改造[J],中州煤炭,2005.02.
关键词:工业电视监控系统大屏幕组合显示系统电视墙分散型控制系统
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0053-02
在国内大型储备库中,工业电视监控系统(CCTV)作为工业生产的一种直观视觉监控手段,一直有着广泛的应用。其构成的一般模式:根据生产区的划分,现场安装若干台(防爆)摄像头,库区范圍内的电视监控信号通过光缆或电缆传输到中心控制室(简称中控室)内;中控室是全库电视监控系统的控制中心,室内设置若干电视监控台,分布于DCS操作站之间、或吊装于操作站上方,监控台上的监视器多采用普通CRT类型,自动循环或人工切换播放各现场摄像头传来的图像画面。随着平板电视技术的进步,近些年的项目中,陆续采用了大屏幕等离子或液晶显示器作为监视器,放置于中控室的墙上或其他位置,集中显示现场图像画面。其特点:作为视觉监控的CCTV系统与作为生产过程监控的DCS相互独立,二者之间没有图像或数据的传输,监视器不能显示DCS操作画面的内容,DCS操作站也不能显示现场视频图像。受到等离子或液晶屏幕制造尺寸及价格的限制,单屏尺寸还不够大,显示分辨率也有限,不利于整体宏观和个别图像的细致观察。中控室是集中监控、管理各个运行设备的核心部门,具有管理、控制功能集中、人员密集、信息数据量大、复杂程度高、处理突发事件和信息更新迅速等诸多特点。随着石化工业技术更新进程的加快,企业规模越来越大,监视和操作设备的技术和水平也不断提高,客观要求一种跨平台的信息集成显示系统,可以在有限的时空内获得更多的信息量,有利于提高生产管理的工作效率,便于操作、管理,特别是指挥和处理突发事件。而采用由多台大屏幕显示器组成、配备图像输入和图像处理设备的大屏幕组合显示系统,就是解决这些问题的一个行之有效的办法。
1 项目概况
该储备库库容量为30×104m3,是国家级的主要储备库之一,库区占地面积100万m2,围墙周长约4km,包括若干套生产装置和配套设施。控制系统由4台操作站、1台工程师站、可燃气体监测站(FGS)等网络设备组成,全库所有生产过程信号均集中在中控室内进行显示和操作。库区在不同位置总共设置了70多台摄像头,其图像信号均传送至中控室内进行监控。为了提高中控室监控水平,该储备库引入了大屏幕组合显示器技术,并将DCS与CCTV系统有机地结合在一起。
2 系统构成
2.1 大屏幕组合显示系统的结构
2.1.1 大屏幕组合显示系统的特点
大屏幕组合显示系统(电视墙)是近年发展起来的一种新技术,在各行各业都有着广泛的应用。显示画面很大,可以是普通监视器的十几到数十倍。信号来源多,可以接收显示任何一种形式的视频或计算机信号。显示模式灵活,可以任意拼接、拆分、组合各种画面信号。画面分辨率高,图像的亮度、色彩、均匀性、对比度等都具有很高水准。通过大屏幕组合显示系统,可以把多样的信息集中显示出来,便于操作人员选择需要的图像信息,提高图像利用率和综合处理能力,有助于更准确地下达指令,提高操作和指挥的效率。
2.1.2 大屏幕组合显示系统的组成
大屏幕组合显示系统由组合大屏幕、视频矩阵、RGB矩阵、图像处理器、大屏幕操作站等几个重要的部分组成。
2.1.2.1 组合大屏幕
组合大屏幕是由文字屏、信息屏、组合监视器和投影单元组成。
(1)文字屏。由发光二极管构成的点阵显示屏幕,位于电视墙上部,主要用来显示滚动文字信息。
(2)信息屏。由发光二极管构成的点阵显示屏幕,位于电视墙两侧,用来显示日常信息。
(3)组合监视器。采用8台液晶电视作为组合监视器。
(4)投影单元。
2.1.2.2 视频矩阵
视频矩阵的主要作用是接收由现场传来的多台摄像头视频(Video)信号,根据选定的地址,输出到各显示目的地,同时,接收各控制源发来的控制信号,向室外摄像头发出控制云台的控制指令(RS-485)。多数摄像头至视频矩阵之间距离较远,为避免信号衰减,采用光缆连接。
2.1.2.3 RGB矩阵
专门接收RGB信号的矩阵称为RGB
矩阵,其主要作用是采集各计算机显卡的输出信号,分别送至大屏幕和图象处理器。
2.1.2.4 图像处理器
图像处理器是一个多屏幕显示处理系统,主设备是一台计算机,配备多屏幕显
示控制软件。对网络而言,它相当于一个图形显示服务器。图象处理器的主要作用是利用专用的驱动程序,将多个图形画幅组合成一个图形画幅,输出到目的显示器。完成多个信号源在屏幕墙上的开窗、移动、缩放等各种方式的显示功能。
2.1.2.5 电视墙操作站
电视墙操作站是对组合大屏幕画面进行操作控制的计算机,其内部安装有专用软件,可对通过视频/RGB矩阵连接到组合大屏幕的各类Video,RGB等信号进行随意的调用和拼接组合。
2.2 DCS与CCTV结合的方式
作为全厂生产管理的核心,DCS的重要性不言而喻,其基本功能是过程控制、工艺操作和运行管理。CCTV系统的作用是直观地显示现场的情况。如果将二者的图像信息互传,按需要分别显示,优势和效果是显而易见的。该储备库采用了视频信号接口的方式。主要特点: CCTV信号不进行数字化,也不进入网络,现场摄像头输出的模拟信号全部连接到中控室内的视频矩阵,再经DCS操作站内部的视频信号接口卡(TV卡),直接进入操作站Windows系统。而DCS各操作站画面信号通过另外一个RGB矩阵接入大屏幕显示系统。视频输出为模拟信号,完全避免了数字信号解码等兼容性的问题。视频信号接口卡的应用分担了操作站的工作负荷,且费用低廉。DCS操作站通过以太网和视频信号接口卡两种独立的模式分别与DCS和CCTV相连,结构上完全独立,消除了互相间影响。
现以一台DCS操作站为例,对DCS与CCTV结合的方式进行简单说明。具体结构如图1所示。DCS操作站PCI插槽内安装一块视频信号接口卡(即TV卡)。现场模拟视频信号。
通过视频矩阵后,由该接口卡进入操作站。在经过DCS厂商许可并多次测试的情况下,CCTV厂商在操作站的Windows XP操作平台上安装一个视频显示/操作软件,其作用是打开一个视频窗口,显示视频信号接口卡传入的图像画面,同时通过鼠标切换并控制摄像头云台推、拉、摇、移。云台控制命令采用RS-485格式,通过操作站的COM1口,经串口分配器、视频矩阵输出到防爆摄像头。DCS操作站的显示画面直接由其显卡的第2输出端口接至RGB矩阵。
3 应用效果
(1)中控室内任意一组DCS操作站、工程师站、FGS站,都可以将电视墙(4.0×3.0 m)作为该站的虚拟屏来显示,既可以实现9幅图像的单屏显示,也可以实现跨屏组合显示,还可以设置显示预案。
(2)中控室内任意一台DCS操作站、工程师站、FGS站,都可以随时调用相关区域的摄像头图像,并对摄像机进行任意切换、控制。各区域内相关摄像头的操作权限由电视墙操作站组态定义实现,DCS操作站不能进行跨区调用。
(3)通过图像处理器,可以同时在电视墙上显示多达36个不同的视频信号窗口和多个网络计算机、工作站信号窗口的叠加。可以将相关一路或几路图象在电视墙上放大显示,同时通过视频切换/控制系统,对现场摄像机进行任意切换、控制。电视墙不仅可以全屏或分屏显示现场各摄像头动态图像,还可调用任意DCS的操作画面、工程师站组态画面、FGS操作站报警画面。
4结语
大屏幕组合显示系统有着许多独特的功能和作用,是目前中心控制室中的一种有效的辅助监视手段,DCS与采用这种技术的工业电视监控系统的结合也是一种新的应用模式。由于储备库生产工艺复杂,常规操作量很大,这种模式为操作人员和管理人员提供了方便、直接的观察工具,取得了很好的效果,用户也给予了肯定。虽然其应用方面还有一些局限性,但是,随着监视和操作设备技术水平的不断提高,在今后的生产中,这种应用会越来越广泛,应用方案也会更加新颖、完善。
参考文献
[1] 徐守本,浅谈工业电视监控系统,中国仪器仪表[J],2010.S1.
[2] 吕庆刚,涂兴子,基于网络的煤矿数字工业电视系统改造[J],中州煤炭,2005.02.