淺談視覺輔助工具在卷煙工廠中的應用

劉開合 張強 張瑞騰

摘 要：在卷煙工廠生產中，由于高處作業、狹窄區域和卷接包設備復雜、不易觀察等客觀條件的限制，在一些設備維修過程中存在較大安全隱患。視頻監控技術早已普及，在卷接包設備中也得到廣泛應用。本文旨在探討將云臺攝像裝置和內窺式視頻探頭等視覺輔助工具有效地應用到卷煙工廠的設備維修過程中，降低維修過程的安全隱患風險系數和提高維修的速度、質量。

關鍵詞：云臺攝像頭;內窺鏡;設備維修;安全

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.037

1 問題現狀

在卷煙工廠生產中，原輔材料庫、成品儲存庫等立庫區主要采用鋼結構形式，高處作業、狹窄區域、不易觀察等客觀條件的限制，在設備維修過程中存在較大安全隱患。如成品庫區高達幾十米，鋼柵結構和每層之間狹窄的空間不利于人員高空作業。一旦高層發生故障問題，維修工往往需要穿戴安全防護用具從梯子攀爬到故障區域位置，查找故障點并排除故障。長時間的高空作業，高空跌落風險較大。一旦發生意外，后果非常嚴重。根據安全風險系數評估Lec法，查閱相關文件資料，維修立庫區人員高空墜落的危險值D=126（D=L×E×C=3×6×7=126），屬于顯著風險。

同時，卷接包設備結構復雜，維修人員不能直觀觀察設備內部運動部件的異常變動，只能憑經驗進行維修，給維修工作帶來較大困難。維修時如何安全、直觀、高效觀察到設備故障點，跟蹤檢查設備的運行狀態，讓維修人員快速解決設備問題，是生產一線亟需解決的一大課題。視頻監控技術早已普及，在卷接包設備中也得到廣泛應用，如GDX2鋁紙折疊檢測、小盒外觀檢測等。如果能將視頻監控有效地應用到設備維修過程中，便能大大降低人員在高空維修時的安全風險系數，提高維修的速度和質量。

2 提出方案

目前，主流視頻監控技術主要是有線攝像頭，但隨著監控技術的發展，無線云臺攝像頭在越來越多的場合得到廣泛運用。通過對比兩種方案（如表1），無線云臺攝像技術更適合卷煙設備維修。

通過網上查閱資料，根據清晰度、穩定性和價格進行綜合對比，最終選擇某一品牌云平臺移動攝像頭和某品牌內窺式攝像頭，提供實時全方位的運行監控平臺，同時可以保存設備運行監控視頻，實現慢放功能，方便剖析故障原因。移動式攝像頭對電源要求為DC-24V，AC-220V，為保證其靈活性，只需連接24V常規的便攜式電源。

卷煙工廠在生產區域一般都架構有自己的無線AP網絡，用于AGV自動送料車等場景。以筆者單位為例，車間內TsPM的2.4G無線網絡全向覆蓋設備的主干網是1000M，多個AP無縫銜接，保證設備在移動中也保持信號良好（如AGV運行中觀察設備運行情況）。為節約投資，提高效率，系統可以使用車間內現有的無線AP網絡，確保使用中無信號死角，筆記本、WIFI相機均預設值網絡參數與無線網絡連接，即開即用。通過安裝有NVR軟件的PC或筆記本可對生產現場多個圖像同時瀏覽，同時可對前端攝像機進行PTZ控制，實現鏡頭的左右、上下轉動等。NVR軟件終端能實現視頻畫面的實時顯示和回放，可同時接收多路圖像，同時監控多個角度的視頻。支持4/9/16等等分屏瀏覽方式。

3 方案驗證

經試驗、在立庫區、設備內部驗證，能夠滿足設計之初的設想，如圖3所示。

從統計的數據分析來看，使用設備維修視覺輔助系統之前，維修成品立庫取故障平均每班72min/次，使用后降低到每班34min/次，立庫區維修提高效率η1=（72-34）/34=107%。維修人員在高空作業時間大大減少，人員高空跌落隱患源危險值D=63（D=L×E×C=3×3×7=63），風險降低至一般危險。

使用設備維修視覺輔助系統之前，維修包裝機煙包底部折疊不良故障平均每班20min/次，使用后降低到每班9min/次，維修提高效率η1=（20-9）/9=122%。