DCS結合工業電視監控系統在某大型原油儲備庫的應用

摘 要:以某新建大型原油儲備庫為例，介紹DCS與工業電視監控系統(CCTV)結合的設計方案，對于大屏幕組合顯示系統在原油儲備庫生產領域中的應用提出了見解。

關鍵詞:工業電視監控系統大屏幕組合顯示系統電視墻分散型控制系統

中圖分類號:TP273文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0053-02

在國內大型儲備庫中，工業電視監控系統(CCTV)作為工業生產的一種直觀視覺監控手段，一直有著廣泛的應用。其構成的一般模式:根據生產區的劃分，現場安裝若干臺(防爆)攝像頭，庫區范圍內的電視監控信號通過光纜或電纜傳輸到中心控制室(簡稱中控室)內;中控室是全庫電視監控系統的控制中心，室內設置若干電視監控臺，分布于DCS操作站之間、或吊裝于操作站上方，監控臺上的監視器多采用普通CRT類型，自動循環或人工切換播放各現場攝像頭傳來的圖像畫面。隨著平板電視技術的進步，近些年的項目中，陸續采用了大屏幕等離子或液晶顯示器作為監視器，放置于中控室的墻上或其他位置，集中顯示現場圖像畫面。其特點:作為視覺監控的CCTV系統與作為生產過程監控的DCS相互獨立，二者之間沒有圖像或數據的傳輸，監視器不能顯示DCS操作畫面的內容，DCS操作站也不能顯示現場視頻圖像。受到等離子或液晶屏幕制造尺寸及價格的限制，單屏尺寸還不夠大，顯示分辨率也有限，不利于整體宏觀和個別圖像的細致觀察。中控室是集中監控、管理各個運行設備的核心部門，具有管理、控制功能集中、人員密集、信息數據量大、復雜程度高、處理突發事件和信息更新迅速等諸多特點。隨著石化工業技術更新進程的加快，企業規模越來越大，監視和操作設備的技術和水平也不斷提高，客觀要求一種跨平臺的信息集成顯示系統，可以在有限的時空內獲得更多的信息量，有利于提高生產管理的工作效率，便于操作、管理，特別是指揮和處理突發事件。而采用由多臺大屏幕顯示器組成、配備圖像輸入和圖像處理設備的大屏幕組合顯示系統，就是解決這些問題的一個行之有效的辦法。

1 項目概況

該儲備庫庫容量為30×104m3，是國家級的主要儲備庫之一，庫區占地面積100萬m2，圍墻周長約4km，包括若干套生產裝置和配套設施。控制系統由4臺操作站、1臺工程師站、可燃氣體監測站(FGS)等網絡設備組成，全庫所有生產過程信號均集中在中控室內進行顯示和操作。庫區在不同位置總共設置了70多臺攝像頭，其圖像信號均傳送至中控室內進行監控。為了提高中控室監控水平，該儲備庫引入了大屏幕組合顯示器技術，并將DCS與CCTV系統有機地結合在一起。

2 系統構成

2.1 大屏幕組合顯示系統的結構

2.1.1 大屏幕組合顯示系統的特點

大屏幕組合顯示系統(電視墻)是近年發展起來的一種新技術，在各行各業都有著廣泛的應用。顯示畫面很大，可以是普通監視器的十幾到數十倍。信號來源多，可以接收顯示任何一種形式的視頻或計算機信號。顯示模式靈活，可以任意拼接、拆分、組合各種畫面信號。畫面分辨率高，圖像的亮度、色彩、均勻性、對比度等都具有很高水準。通過大屏幕組合顯示系統，可以把多樣的信息集中顯示出來，便于操作人員選擇需要的圖像信息，提高圖像利用率和綜合處理能力，有助于更準確地下達指令，提高操作和指揮的效率。

2.1.2 大屏幕組合顯示系統的組成

大屏幕組合顯示系統由組合大屏幕、視頻矩陣、RGB矩陣、圖像處理器、大屏幕操作站等幾個重要的部分組成。

2.1.2.1 組合大屏幕

組合大屏幕是由文字屏、信息屏、組合監視器和投影單元組成。

(1)文字屏。由發光二極管構成的點陣顯示屏幕，位于電視墻上部，主要用來顯示滾動文字信息。

(2)信息屏。由發光二極管構成的點陣顯示屏幕，位于電視墻兩側，用來顯示日常信息。

(3)組合監視器。采用8臺液晶電視作為組合監視器。

(4)投影單元。

2.1.2.2 視頻矩陣

視頻矩陣的主要作用是接收由現場傳來的多臺攝像頭視頻(Video)信號，根據選定的地址，輸出到各顯示目的地，同時，接收各控制源發來的控制信號，向室外攝像頭發出控制云臺的控制指令(RS-485)。多數攝像頭至視頻矩陣之間距離較遠，為避免信號衰減，采用光纜連接。

2.1.2.3 RGB矩陣

專門接收RGB信號的矩陣稱為RGB

矩陣，其主要作用是采集各計算機顯卡的輸出信號，分別送至大屏幕和圖象處理器。

2.1.2.4 圖像處理器

圖像處理器是一個多屏幕顯示處理系統，主設備是一臺計算機，配備多屏幕顯

示控制軟件。對網絡而言，它相當于一個圖形顯示服務器。圖象處理器的主要作用是利用專用的驅動程序，將多個圖形畫幅組合成一個圖形畫幅，輸出到目的顯示器。完成多個信號源在屏幕墻上的開窗、移動、縮放等各種方式的顯示功能。

2.1.2.5 電視墻操作站

電視墻操作站是對組合大屏幕畫面進行操作控制的計算機，其內部安裝有專用軟件，可對通過視頻/RGB矩陣連接到組合大屏幕的各類Video，RGB等信號進行隨意的調用和拼接組合。

2.2 DCS與CCTV結合的方式

作為全廠生產管理的核心，DCS的重要性不言而喻，其基本功能是過程控制、工藝操作和運行管理。CCTV系統的作用是直觀地顯示現場的情況。如果將二者的圖像信息互傳，按需要分別顯示，優勢和效果是顯而易見的。該儲備庫采用了視頻信號接口的方式。主要特點: CCTV信號不進行數字化，也不進入網絡，現場攝像頭輸出的模擬信號全部連接到中控室內的視頻矩陣，再經DCS操作站內部的視頻信號接口卡(TV卡)，直接進入操作站Windows系統。而DCS各操作站畫面信號通過另外一個RGB矩陣接入大屏幕顯示系統。視頻輸出為模擬信號，完全避免了數字信號解碼等兼容性的問題。視頻信號接口卡的應用分擔了操作站的工作負荷，且費用低廉。DCS操作站通過以太網和視頻信號接口卡兩種獨立的模式分別與DCS和CCTV相連，結構上完全獨立，消除了互相間影響。

現以一臺DCS操作站為例，對DCS與CCTV結合的方式進行簡單說明。具體結構如圖1所示。DCS操作站PCI插槽內安裝一塊視頻信號接口卡(即TV卡)。現場模擬視頻信號。

通過視頻矩陣后，由該接口卡進入操作站。在經過DCS廠商許可并多次測試的情況下，CCTV廠商在操作站的Windows XP操作平臺上安裝一個視頻顯示/操作軟件，其作用是打開一個視頻窗口，顯示視頻信號接口卡傳入的圖像畫面，同時通過鼠標切換并控制攝像頭云臺推、拉、搖、移。云臺控制命令采用RS-485格式，通過操作站的COM1口，經串口分配器、視頻矩陣輸出到防爆攝像頭。DCS操作站的顯示畫面直接由其顯卡的第2輸出端口接至RGB矩陣。

3 應用效果

(1)中控室內任意一組DCS操作站、工程師站、FGS站，都可以將電視墻(4.0×3.0 m)作為該站的虛擬屏來顯示，既可以實現9幅圖像的單屏顯示，也可以實現跨屏組合顯示，還可以設置顯示預案。

(2)中控室內任意一臺DCS操作站、工程師站、FGS站，都可以隨時調用相關區域的攝像頭圖像，并對攝像機進行任意切換、控制。各區域內相關攝像頭的操作權限由電視墻操作站組態定義實現，DCS操作站不能進行跨區調用。

(3)通過圖像處理器，可以同時在電視墻上顯示多達36個不同的視頻信號窗口和多個網絡計算機、工作站信號窗口的疊加。可以將相關一路或幾路圖象在電視墻上放大顯示，同時通過視頻切換/控制系統，對現場攝像機進行任意切換、控制。電視墻不僅可以全屏或分屏顯示現場各攝像頭動態圖像，還可調用任意DCS的操作畫面、工程師站組態畫面、FGS操作站報警畫面。

4結語

大屏幕組合顯示系統有著許多獨特的功能和作用，是目前中心控制室中的一種有效的輔助監視手段，DCS與采用這種技術的工業電視監控系統的結合也是一種新的應用模式。由于儲備庫生產工藝復雜，常規操作量很大，這種模式為操作人員和管理人員提供了方便、直接的觀察工具，取得了很好的效果，用戶也給予了肯定。雖然其應用方面還有一些局限性，但是，隨著監視和操作設備技術水平的不斷提高，在今后的生產中，這種應用會越來越廣泛，應用方案也會更加新穎、完善。

參考文獻

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[2]呂慶剛，涂興子，基于網絡的煤礦數字工業電視系統改造[J]，中州煤炭，2005.02.