Системы промышленного телевидения

Применение промышленного телевидения возможно практически во всех областях хозяйственной деятельности, и всегда эта система будет полезна:

• На производственных объектах, в местах, где присутствие людей не желательно или невозможно (высокие температуры, запыленность, загазованность и т.п.), давая возможность контролировать диспетчеру работу на данных участках предприятия режиме реального времени;
• При проведении научных исследований, когда точно зафиксировать параметры процесса возможно только с помощью телекамер, к примеру, высокоскоростных, высоко- или низкотемпературных, подводных и т.п.;
• В медицине, при проведении удаленных роботизированных операций, или с целью демонстрации сложных операций в режиме онлайн для обучения студентов в удаленной аудитории;
• В метрополитене, для контроля пассажиропотока на эскалаторах и платформах, либо для контроля обстановки в поездах и тоннелях;
• Для контроля процесса производства пластиковых форм, или любое другое приложение.

Системы промышленного телевидения могут выступать как самостоятельные системы, но чаще они применяются в составе системы управления объектом или техпроцессом как дополнительный фактор верификации события. Простейший пример – визуальное подтверждение показаний, к примеру датчика, показывающего падение давления в трубопроводе.

Итак, внедрение системы промышленного телевидения позволяет:

• Контролировать технологические процессы (с возможностью снятия показаний контрольно-измерительной аппаратуры), при этом экономить человеческие ресурсы и получать информацию с нескольких участков на одном диспетчерском пункте;
• Своевременно выявлять аварийные ситуации и принять правильное решение по её ликвидации;
• Вести наблюдение в условиях сред, представляющих опасность для жизни и здоровья человека, на высотных мачтах, под водой и т.п.;
• Наблюдать состояние тяжёлых больных в реанимационных палатах лечебных учреждений;
• Удаленно контролировать работу отдельных технологических узлов, а так же действия ремонтного и эксплуатационного персонала;
• Транслировать отображение ситуации на производстве на уровень руководителей производства, в головной офис компании, в ситуационный центр. Это позволяет при необходимости принимать взвешенные решения, имея информацию об общем состоянии объекта;
• Вести круглосуточную видеозапись со всех точек наблюдения и формировать событийные видеоархивы.

Наиболее важным элементом систем промышленного телевидения являются телевизионные камеры (иногда защитные кожухи для телевизионных камер). Камеры выбираются в зависимости от условий работы и учета скорости проходящего техпроцесса, это основное условие получения изображения с заданными характеристиками (скорость, разрешение, освещенности) даже в сложных производственных условиях.

В настоящее время, промышленность выпускает камеры и защитные кожухи для широкого спектра применения: для работы в агрессивных средах, герметичные для работы под водой, радиационно-стойкие, с расширенным температурным диапазоном, для наблюдения сварки, со специальными параметрами растра (высокой четкости, линейки и др.), высокоскоростные.

Составные части системы

Система промышленного телевидения состоит из следующих узлов:

• Телевизионных камер;
• Защитных кожухов, обеспечивающих защиту оборудования от повреждений;
• Линий электропитания;
• Линий связи, передающих сигнал на воспроизводящее устройство;
• Оборудования отображения;
• Оборудования обработки и записи.

Защита телекамер – важная задача в системах промышленного телевидения

Оборудование, используемое на взрывоопасных объектах, в условиях высоких или низких температур, или в агрессивных средах, должно быть надёжно защищено от возможных повреждений.

В подобных случаях, стоимость самой камеры может быть существенно меньше стоимости ее защитного кожуха. В комплекте поставляются и устройства или системы охлаждения, защитной оболочки кожуха взрывонепроницаемо (герметичной или из спецматериалов), гермовводы для кабеля из опасной среды, поворотные устройства, кронштейны. При работе эти системы обеспечивают защиту и бесперебойную работу телекамеры.

Примеры интеграции систем промышленного телевидения в производственные процессы

Экономия достигается за счет таких факторов, как:

• Снижения нагрузки на операторов и сокращение числа их ошибок;
• Уменьшения брака;
• Роста производительности контрольных операций;
• Повышения эффективности контроля над действиями людей, а следовательно – дисциплины при одновременном сокращении штата контролеров;
• Корректного и компактного видеодокументирования событий производственной и складской логистики;
• Увеличения эффективности расследования причин брака, аварий, хищений, травм и других нештатных ситуаций.

Введем упрощенную классификацию. Интеграция системы промышленного видеонаблюдения в технологический процесс может быть выполнена на разных уровнях:

Интеграция в техпроцесс на уровне диспетчера (интеграция без интеграции). В этом случае, интеграция представляет собой простой вывод (в т.ч. запись архива) потока видео-информации на АРМ диспетчера. Все решения по управлению техпроцессом принимаются диспетчером (или оператором машинного отделения), функции анализа информации так же возложены на диспетчера. Основной недостаток таких систем – выгорание диспетчера, при больших информационных потоках. Поэтому в такой вид интеграции применяется либо в небольших системах, либо для удаленного управления оборудованием (краны, манипуляторы и т.п.) или процессом (погрузка-выгрузка, приемка и пр.).

Этот вид интеграции также широко применяется в обучении – трансляция сложных операций студентам медикам, в удаленной аудитории. Техническое решение находится на стыке систем промышленного телевидения и систем видеоконференцсвязи.

Интеграция на уровне автоматизированного управления системой отображения. Как уже было сказано, основной недостаток интеграции на уровне диспетчера – выгорание диспетчера и невозможность обработки им большого массива поступающих данных (в системах охранного телевидения существует аналогичная проблема). Поэтому для облегчения работы, система в автоматическом режиме производит мониторинг критически важных параметров процесса. Мониторинг производится чаще с помощью аппаратных средств, например, вывода сигнала с датчиков контроля тех процесса (или непосредственно с контроллера, управляющего механизмом) на сухие контакты телевизионной системы. В ряде случаев, для определения критической ситуации возможно применение системы видео-аналитики.

Интересный пример – контроль температуры на изоляторах опор линий электропередач с помощью тепловизоров. Очевидно, оператор ситуационного центра не в состоянии контролировать перегрев на контакте линий передачи электроэнергии, на всех опорах линии, но, система выдаст тревожный сигнал и покажет изображение с тепловизора, при возникновении такой ситуации.

Интеграция на уровне автоматизированного управления техпроцессом, работа совместно с АСУТП или АСУДЗ предприятия. В этом случае, для реализации обмена информацией между подсистемой АСУ и системой видеонаблюдения осуществляется обмен с помощью аппаратных компонентов и программного обеспечения. При этом варианте появляется возможность привязки изображения видеокамеры к мнемосхеме объекта и вызов его на экран по «клику» на оборудование, настройка определенных действий системы по событию (отображение, запись, скриншот и т.п.). Дополнительно оператор может обратиться к архиву изображений объекта наблюдения, а в случае, если подобная ситуация уже происходила – к опыту устранения.

При возникновении критической ситуации, система промышленного телевидения, как и при других видах интеграции не управляет техпроцессом, или мероприятиями по устранению аварии – эта работа пока ведется только оператором.

При интеграции на программно-аппаратном уровне, система промышленного телевидения может так же получать видеоряд от системы охранного телевидения объекта.

Такой вид интеграции выполнен на большинстве систем BMS (систем управления зданием, интеллектуальное здание). В этих системах как правило на аппаратно-программном уровне уже выполнена интеграция всех слаботочных систем, и, к примеру, при сработке датчика температуры (выход температуры притока за допустимые значения) оператор автоматически увидит помещение, где располагается установка приточной вентиляции или другие изображения, которые были назначена при программировании системы.

Разработка систем промышленного телевидения

Ниже – перечень важных вопросы, которые необходимо выяснить до начала проектирования:

• Определить, что именно, кому и в какой момент требуется увидеть, какие события выявлять и на какие реагировать;
• Разработать технические требования к качеству и ракурсу изображения;
• Определить условия работы оборудования, агрессивная или водная среда, электромагнитные помехи, не стабильная сеть, требования к бесперебойной работе и т.п.;
• Определить способ выявления места и момента события, в контексте которого требуется реакция: - срабатывание датчика – в составе установки или дополнительный, считывание идентификатора, определенное действие оператора, например GPS-позиционирование, видеоаналитика и т.д.
• Определить характер требуемой автоматизированной реакции системы на событие: - запуск, остановка, изменение какого-либо фрагмента технологического процесса, формирование и выдача сообщений, отображение на центральном мониторе, наведение механическое или электронное, вывод на определенные экраны изображения или сцены из группы изображений, сравнение (вывод эталонного изображения), видеозапись и т.д.

Все остальные этапы разработки – как для обычной системы видеонаблюдения:

• Разработка и согласования технического задания с заказчиком;
• Разработка и согласование основных проектных решений;
• Разработка стадии «Проект»;
• Экспертиза;
• Разработка стадии «Рабочая документация»;
• Разработка сметной документации;
• После этого осуществляется монтаж системы.

Наладка системы, тестирование, сдача в эксплуатацию и непосредственно эксплуатация.