仓库监控（精选8篇）
仓库监控 篇1
摘要：根据立体仓库控制要求,利用组态软件设计监控画面,实现了上位机对立体仓库的远程监控与管理。介绍了监控画面的设计方法。
关键词：PLC,通信,立体仓库,组态软件
0 引言
自动化立体仓库是以高层立体货架为主体,以成套搬运设备为基础,以计算机控制技术为主要手段组成的高效率物流,大容量贮藏系统。现代化的自动化立体仓库集起重运输机械、自动控制、计算机管理及遥感技术于一体,整个系统实行计算机分级管理,通常由管理级,监控级和操作级组成。各级之间需要远程通信,管理级、监控级应设有监控画面,操作人员通过监控画面实施各种控制与管理。
本设计基于一小型立体仓库模型,利用组态王软件设计监控画面,实现监控管理级与操作级间的远程通信及远程监控。
1 系统操作级的构成
操作级是直接操控被控对象的装置集成。包括立体仓库、PLC控制器及其外围设备。被控对象可在现场控制(利用现场操作台上的键盘、开关、显示器、指示灯等)。也可由监控上位机远程控制(利用监控画面)。
立体仓库模型采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构,电机采用步进电机和直流电机,其关键部分是堆垛机,它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成,其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成,伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层,上层为货台,可前后伸缩,低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时,伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入,当取到货物或货已送入,则铲叉向后缩回。整个系统需要三维的位置控制。
该系统可实现的功能有:
1)现场手动/自动控制可选;
2)取货;
3)送货;
4)整理。
PLC控制装置中PLC采用西门子-S7-200。输入信号主要有仓位、货台状态检测输入、各轴限位输入、键盘输入(用于现场控制)。输出信号主要有各轴运动输出、工作状态、仓位号显示输出(用于现场控制)。
当进行远程控制时,PLC与上级PC机间要有数据通信,二者之间传递的信息主要是操作命令、工作状态等。
2 系统监控级的设计
监控级监控画面设计采用了组态王软件。下面按组态王程序设计的步骤进行说明:
1)建立组态王新工程
在组态王中,设计者开发的每一个应用系统成为一个工程,所以第一步要建立组态王新工程。
2)定义I/O设备
作为上位机,组态王把那些需要与之交换数据的设备或程序都作为外部设备(I/O设备)。它们一般通过串行口和上位机交换数据。只有在定义了外部设备之后,组态王才能通过I/O变量和它们交换数据。本设计中使用S7-200 PLC和组态王进行通信。PLC连接在计算机的COM1口。
设备定义完成后,可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“plc200”。在定义数据库变量时,只要把I/O变量连结到这台设备上,它就可以和组态王交换数据了。
3)创建组态画面
按照控制要求,这一步主要创建几个画面:创建立体仓库监控画面,通过该画面实施监控;建立实时数据报表及历史数据报表画面,通过该画面实施管理。
4)构造数据库(定义变量)
数据库是组态王软件的核心部分,工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上,操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场,所有这一切都是以实时数据库为中介环节。所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchView运行时,它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义,定义时要指定变量名和变量类型。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”,数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。该系统变量的定义如图1所示。
5)建立动画连接
定义动画就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。这样,当工业现场的数据发生变化时,通过驱动程序,将引起实时数据库里的变量的变化。变量的值改变时,在画面上以图形对象的动画效果表示出来;或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值。
a)创建显示灯的动画连接
双击图形对象“就绪”灯,可弹出“动画连接”对话框。用鼠标单击“填充属性”按钮,在“变量名”处单击“?”,之后选择\本站点就绪灯,在“颜色设置”中定义正常色为绿色,定义报警色为灰色,其余属性目前不用更改。单击“确定”。同理,其运行状态显示灯变量也如此设置。对于误操作灯,由于需要在误操作时以闪烁的方式显示,填充颜色中定义正常色为红色,报警色为灰色,并且在点选“闪烁”后在表达式里填写表达式“\本站点误操作报警==1”。
b)创建货物画面的动画连接
对于画面中的货物,需要在没有货物的对应仓库中隐藏货物图形,使得画面与实际仓库保持状态一致。为此,需要设置货物的显示或者隐藏条件。双击相应的小车画面,在“动画连接”对话框里选中“隐藏”,弹出隐藏连接对话框。选择表达式为真时隐藏,表达式输入为“\本站点仓位?==0”(其中?为相应的仓库号)。
c)创建按钮画面的动画连接
对于控制面板,作为重要的远程操作输入画面,需要进行相应的设置连接才可以把控制面板的控制要求输入到PLC中,从而进行立体仓库的远程控制。
以“取”按钮为例,双击该按钮后出现“动画连接”对话框,单击命令语言中的“按下时”按钮,出现“命令语言”窗口,在编辑栏里输入以下命令:
\本站点键盘1位=1;
\本站点键盘2位=0;
\本站点键盘3位=1;
\本站点键盘4位=1;
单击命令语言中的“弹起时’按钮,出现命令语言”窗口,在编辑栏里输入命令,如图2所示。
同理可以创建其他按钮的动画连接。
对于“退出”按钮,双击之后在命令语言中单击“弹起时”按钮,在编辑栏里输入命令语言:exit(0)。双击“报表画面”后在命令语言中单击“弹起时”按钮,在编辑栏里输入命令语言:
6)编写命令语言
本系统程序如下:
为了初始化显示灯的状态,在“启动”时的选项框中输入程序:
3 结语
自动化立体仓库采用PLC系统进行自动控制,在上位机(PC机)上利用组态软件完成与PLC的实时远程通信,实现对立体仓库的远程控制和动态监控。还可利用历史数据记录仓库进出货物情况,实现更好的管理。
参考文献
[1]薛迎成,舒锋,王瑞臣.工业组态技术基础及应用[M].北京:中国电力出版社,2009.
仓库监控 篇2
大连海关保税仓库、出口监管仓库
视频监控系统框架标准
为规范大连关区保税仓库、出口监管仓库视频监控系统的设计安装和有效使用，提高海关利用视频监控系统实施监管的水平，强化海关对保税仓库、出口监管仓库的监管工作，根据《中华人民共和国海关法》、《中华人民共和国海关对保税仓库及所存货物的管理规定》、《中华人民共和国海关对出口监管仓库及所存货物的管理办法》以及《大连海关保税仓库、出口监管仓库布局规划（2009年—2013年）》（大连海关〔2009〕2号公告），结合大连关区保税监管场所的实际情况，特制定本框架标准。
一、保税仓库、出口监管仓库（以下简称“两仓”）应具备符合海关监管要求的视频监控设施。
二、两仓经营企业负责提供两仓视频监控系统仓库范围内的软硬件系统、布线、终端等方面的投资、建设和维护（包括主管海关驻库办公室监控终端），负责将视频监控信号通过电子口岸传输至主管海关。
三、两仓视频监控系统要保证实现对两仓内部及所有出入通道的全方位、24小时实时监控，并提供三个月内录像保存及回放功能。
库区照明条件不能满足夜间视频监控需要的，应加装视频红外监控装置。
四、两仓视频监控系统应具备不低于1小时供电的不间断后备电源，并可在发生可能影响视频监控的因素后立即通知主管海关。
五、两仓视频监控系统应具备以下功能。
（一）实时监控功能
操作人员可监控任意监视器，可实时监视同一或多个监控点的所有图像信息，可以同屏显示多路图像信息。多台监视器可同时监视某一点图像信息。
海关可远程控制任意监视器朝向，操作人员可根据实际监控需要远程控制某监视器朝向，使其移向海关需要的监控方向，并可手动调焦。
监视器可以轮巡监视多路实时图像信息，在设定的间隔时间内对系统内的所有监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同监控点的图像、同一监控点的不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，轮巡间隔时间可设置。
（二）语音控制功能
监控室与两仓作业区之间，提供配合视频监控的语音广播功能。
（三）录像功能
两仓视频监控系统录像功能应包括：实时录像、定时录像、运动检测预触发录像、报警预触发录像、录像检索回放功能。
（四）报警功能
报警种类可分为外围设备报警接入和监控系统内部报警两类。
外围报警包括：事故报警、设备状态变化及故障报警、消防报警、防盗报警、防火报警。
内部报警包括：视频信号中断报警、磁盘空间报警、线路故障、网络故障、设备故障等。
（五）接入功能
两仓视频监控系统的设计要有前瞻性，为系统升级、扩容、及资源整合预留充足空间，为海关预留高质量视频信号接口，保证能接入海关视频监控网络，并在接入海关视频监控网络时提供必要技术协助。
六、两仓视频监控系统的图像应达到以下标准。
（一）摄制图像
图像质量按五级损伤标准评定不低于四级，水平清晰度不低于480线，灰度不低于8级，信号电平值为1V±3db，信噪比不小于40db，无故障工作时间大于30000小时；
（二）显示图像
水平分辨率彩色模式480线，黑白模式570线，自动追踪/自动白平衡控制/手动R/B增益控制，48分贝信噪比，可以自动或手动切换彩色模式或黑白模式，F1.4时彩色模式0.14Lux，黑白模式0.01Lux；
（三）录制图像
多画面显示，可作单/四/九/十六/大小画面分割显示，手动/自动轮巡，现场抓拍、多种录像方式选择，压缩码率可根据现场状态自动调节，保证画面清晰度，杜绝马赛克现象，能保持长的记录时间，在检索录像、抓拍图片、系统日志和报警日志时刻随时进行备份处理，报警技术处理采用移动侦测技术，可以动态调整其分析精度，可根据连接的不同客户端带宽动态改变网络传输时的码流。
七、满足和配合主管海关实施视频监控的要求
（一）各保税仓库主管海关设专人负责辖区内两仓的视频监控，定期和不定期在主管海关办公楼或驻库办公室内对系统录制的历史图像进行检视，分析可疑图像内容。
（二）两仓的视频监控系统不能使用时，原则上应暂停其所有进出仓业务。如因特殊原因无法暂停其业务，两仓经营企业应向主管海关申请，并配合主管海关有针对性地增设临时监管手段或措施，以防范和弱化因视频监控系统不能正常工作所出现的监管风险。
仓库监控 篇3
关键词：数据仓库,数据挖掘,疾病监测预警,疾病防控
信息技术的飞速发展, 大力推动了疾病监测与防控领域的信息化程度。利用传统的关系数据库建设的数据采集和分析系统, 使得疾病监测的自动化水平与传染病控制干预的效果得到了很大程度的提高。然而, 随着数据自动采集手段的丰富和社会医疗卫生需求的不断提高, 疾病监测与防控相关数据的种类不断丰富, 数据容量也表现出爆炸式的增长趋势, 以传统的关系型数据库为核心建设的信息化系统已经不能满足海量数据的处理要求。同时, 人们在要求计算机系统高效处理海量数据的存储、管理等操作时, 也希望计算机系统能自动化地参与数据分析并提供决策支持, 保证疾病监测的及时性与准确性得到最大限度地满足, 并通过信息共享和信息融合等技术手段, 解决疾病监测与防控系统内因信息不对称导致的“信息孤岛”、数据冗余等难题。
一、疾病监控与数据仓库
疾病监测与防控离不开许多疾病防控机构相互之间的通力合作, 这即要求这些疾病防控机构之间实现充分的信息共享和信息集成。融合数据仓库技术、联机分析处理技术、数据挖掘技术、机器学习技术、统计分析技术、数据可视化技术等多种先进技术来建设海量数据存储和分析系统已成为新的趋势, 也是当前开发疾病防控信息系统的优选方案。作为疾病监测与防控的核心部门, 各级疾病预防控制中心通过自动采集技术和数据仓库技术来收集汇总全国或地方的疾病报告数据, 通过数据挖掘、机器学习、统计分析等多种技术对这些汇总数据进行清洗、抽取、分析、整理, 然后再将这些分析整理之后的数据和报告提供给疾病监测与防控的相关研究机构或者实验室。以医院为主的一些临床机构以数据仓库为核心来建设临床信息管理平台, 通过自动采集、汇总、整理和分析临床疾病数据, 提供分析与控制感染源、监测关键疾病指标、管理医疗流程等功能, 并且通过统一的数据接口将临床疾病报告数据上报给各级疾病预防控制中心[1]。
数据仓库已经发展成为了一种拥有理论、方法、应用并渗透到各类信息系统的新兴技术。数据仓库的概念最开始是美国著名的信息工程学家比尔•恩门 (Bill Inmon) 提出来的, 它指的是一种非易失性的数据集合, 具有面向主题、集成、动态变化的特征, 其功能是用于提供决策支持。在欧美等发达国家, 以数据仓库技术为核心的卫生信息管理系统已经在疾病监测与防控领域得到了成功的应用, 数据仓库技术也成为数据分析与管理的重要工具。国内对数据仓库技术的研究与应用也已经进入高速发展时期, 很多企业和研究单位都开展了相关研究, 并且有不少成功的应用案例。以数据仓库技术为核心的信息管理系统的一般体系结构如图1所示。
一方面, 针对现有的已经应用中的基于关系型数据库建设的医疗卫生信息系统, 通过数据接入、抽取、清洗、装载等过程, 将原来存储在关系型数据库中的数据导入到数据仓库中;另一方面, 自动对接外部数据源, 将采集或上报的外部数据直接接入到数据仓库中。这样即保证了现有应用的正常运行, 有保证数据的完整性, 实现热切换[2]。
数据仓库的主要功能是为海量数据提供存储和管理操作, 同时, 根据具体的业务需求, 将这些海量数据划分成多个数据子集。各业务部门以及各级疾病预防控制中心可以根据自己的业务需求, 将各类数据应用进行分解, 然后通过联机分析处理服务器来支持数据服务[3]。
数据仓库在这里起到了数据的转换, 存储及管理的功能, 并且可以向外部提供统一查询及读取接口。通过对存储结构及读取方式的优化, 使其更好的支持大规模、异构性数据的查询、分析。
二、疾病监测预警研究现状
Thacker等人在文献中将疾病监测定义为:“对所有用于规划、实施、评价一个公共卫生实践所必需的各种数据进行实施、系统地采集、汇总、整理、分析与解释, 并将这些数据及时发布给相关部门或公众”。从Thacker等人的定义我们能看出, 疾病监测需要对医疗卫生数据进行长期连续的收集、汇总、整理和分析。疾病监测数据对医疗卫生管理和疾病预防监控意义重大。不论健康状态评估、疾病起因及风险因素分析, 还是高效人工干预的开展、高效人工干预所需系统的实现等工作, 都须基于疾病监测数据开展。
数据仓库是一项新兴的、充满潜力的技术, 在国内受到业界广泛瞩目, 并于公共卫生信息系统领域得到大量应用。江苏大学的王晓兵等人研究了基于数据仓库来设计电子健康档案模型及对区域卫生数据的集成, 创新性地提出了电子健康档案的数据仓库模型, 能够提供一个集成区域内各个卫生信息系统的数据的统一平台, 以满足各级卫生部门和相关机构对于疾病管理和医疗服务管理的信息需求。中国疾病控制中心也正在加紧建设数据仓库, 意欲通过提供一个统一的信息化平台以实现全国的计划免疫、传染病等业务直报系统的数据存储、管理和分析。
我国针对疾病预防控制数据仓库的相关研究虽然起步晚, 但近年来发展迅速, 将数据仓库技术应用于疾病预防与控制领域的研究不断取得成果。研究人员在数据模型设计、数据挖掘算法优化、疾病关联性分析以及发病因素分析等方面进行了深入研究。例如沈金通过数据挖掘方法来分析不同疾病间的关联性, 取得了不错的效果[4]。
在欧美等发达国家, 以数据仓库技术为核心建设医疗卫生信息系统对疾病进行监测和管理已有很多成功案例。通过整合各级政府部门, 医院和研究机构, 建立起国家级、州级、医院级等不同层次的数据仓库, 构建起一个分层管理、信息共享的疾病监测管理体系, 可极大地提高疾病防控的监管能力和工作效率。
美国国家疾病控制中心与芝加哥市政府相关部门以及研究机构通过深入合作, 帮助各级卫生机构建立起以数据仓库为核心的医疗卫生信息化系统, 并通过这些系统来自动整合城市卫生信息。作为疾病监测与响应的信息化系统, 这些数据仓库系统主要负责采集、汇总和处理芝加哥市各医院以及相关实验室的传染病报告, 并将这些传染病报告上报至芝加哥公共卫生局的数据仓库, 对全市的疾病爆发信息进行长期地、持续地监测管理。从医院方面来看, 美国疾病控制中心与芝加哥相关政府部门、芝加哥拉什医学院等合作, 共同开发建设成了电子传染病临床数据仓库, 该系统的目标是让医院能够更好的开展传染病控制, 并且为芝加哥健康事件监测系统提供数据支持。电子传染病临床数据仓库在实际使用中, 一方面, 通过自动识别流行病微生物数据, 对潜在的传染疾病进行检测预警;另一方面, 通过对分类血液培养数据的深入分析, 监测血行感染的指标。通过对这些信息的收集分析, 进而更深入地干预医疗过程, 实现自动化地对医院内疾病进行监测与报告。
三、应用中的关键问题和解决思路
数据仓库技术已经引起了国内外学者的广泛关注, 同时该技术已经在很多行业都已经开始应用, 并取得了很好的效果。但目前来看, 数据仓库技术在疾病监测和防控领域的应用仍然面临许多的挑战。
3.1政策与管理问题。医疗卫生数据不仅仅关系到公民的个人隐私, 同时也会严重地影响社会的发展稳定。因此, 数据仓库在应用的过程中需要充分考虑公民的隐私保护和国家相关部门对医疗卫生数据的使用授权。在建设疾病监测与防控数据仓库的过程中, 必须充分考虑政策、规程, 全面地规划和设计安全架构和隐私保护机制。
3.2高质量数据的获取问题。基础数据的质量和数量决定了一个数据仓库的好坏。一方面, 只有数据的体量足够的大, 才能进行挖掘分析并预期得到有意义的结果;另一方面, 数据质量的好坏很大程度上决定了分析结果的可靠性和准确性。
3.3数据的管理与分析问题。首先, 是数据的筛选问题。根据业务的具体需求, 在基础数据的数量和质量得到充分保证的前提下, 数据仓库的设计人员应该有目的的在各个数据库中抽取数据。在实际的数据筛选过程中, 很有可能还会面对文档不准确或者内容缺失的问题, 这要求数据仓库的设计人员对各个数据库的数据字典、数据模型以及医疗相关知识具备比较全面的了解[5]。
其次, 是数据的分析问题。数据的存储和筛选是进行数据分析的前提和基础, 但要想通过分析来回答用户的问题, 则还需要数据仓库的设计人员综合运用数据挖掘、机器学习、统计分析、数据可视化等多种技术, 从多个不同的维度对数据进行分析和展示, 为不同的用户提供决策支持。显然, 这也要求数据仓库的设计者具备非常高的设计与分析技术。
3.4合作问题。建立疾病监测与防控数据仓库, 需要采集汇总的数据种类繁多, 数据源来自多个不同的部门, 这就要求各部门之间能够密切合作, 通过协商确定统一的数据共享机制和数据传输规则。
四、总结与展望
本文介绍了数据仓库技术在疾病检测与防控领域的应用现状和趋势。以数据仓库和数据挖掘为核心技术建设起来的医疗卫生信息系统, 实现疾病监测数据的自动化收集、汇总、清洗、处理、分析和展示, 提高疾病防控的工作效率, 极大地促进了社会卫生事业的发展与进步。同时, 我们也必须看到, 将数据仓库技术应用于疾病监测与防控领域仍然面临许多的问题与挑战, 并且这些问题在短期内将一直存在。尽管如此, 随着经济社会的发展和技术水平的提高, 数据仓库技术在疾病监测与防控体系中将越来越重要, 并将发挥巨大作用。
参考文献
[1]何彩升, 彭望清, 章向宏.基于数据仓库技术的医院管理决策支持系统的研究[J].现代医院, 2010, 7 (1) :2-15.
[2]王预.数据仓库与数据挖掘的关系及其安全性问题[J].计算机技术与发展, 2008, 5 (1) :5-10.
[3]闵建虎.基于数据仓库的决策支持系统设计研究[J].微型电脑应用, 2010, 3 (1) :4-20.
[4]商琳, 骆斌.一种基于数据仓库的数据挖掘系统的结构框架[J].计算机应用研究, 2000, 11 (1) :9-28.
仓库监控 篇4
1 系统总体结构
仓库安全监控报警系统的设计既对硬件技术有较高的要求, 对软件设计也有较高的要求。该系统各模块协同工作原理如下图1所示。
此次设计以单片机为核心展开的, AT89C52单片机好比一个桥梁, 联系着传感器和报警电路设备。传感器把被测的物理量作为输入参数, 转换为电量 (电流、电压、电阻等等) 输出。这些模拟量经过A/D转换变为数字信号, 单片机接收A/D芯片转换的结果数据当被测的参数达到预先设定的临界值后, 单片机就发出指令控制报警电路进行报警, 并通知相关人员对仓库进行检查。
2 系统硬件设计
本次硬件设计采用温度传感器为DS18B20, 湿度传感器采用直插式湿度变送器JCJ100D, 烟雾传感器选择NIS-09, 无线通信模块使用TC35I。
本硬件系统采用的单片机是Atmel公司的AT89C52, 该单片机具有高的灵敏性、使用方便、价格低廉等优点, 首先, 传感器将外部参数转换为模拟电压信号, 并接着将信号放大和线性化使得信号在A/D转换芯片的量程范围内, 在单片机的控制下, A/D转换芯片完成信号的转换, 然后将转换后的数字信号送入该微处理器内进行数据的比较和BCD码转换, 最后利用数码管对当前参数进行显示, 当参数超过其要求值时便报警。
系统上电复位后开始直接运行, 在运行过程中, 系统每隔3秒检测一次仓库内设定的参数, 同时将参数送往数码管进行显示。在检测过程中, 当各个参数超过上限值时系统会自动报警, 指示当前的某些参数过高, 此时通过无线通信模块通知管理员。同时将显示清零, 以准备进行下一次的数据采集、检测及显示。
该系统硬件电路主要有各个参数检测电路、报警电路及报警电路。
3 系统软件设计
单片机程序主要实现数据的采集、处理, LED显示, GSM短信息发送和报警, 本系统节点的设计程序选用C语言作为开发语言。与之对应, 选用Keil C51作为软件开发平台。
主程序是单片机程序的入口, 需要合理地设置单片机的特殊功能寄存器, 合理地初始化外围芯片以实现正确的数据采集、传输。同时, 由于本系统的单片机处理部分相对简单, 所以数据的采集、处理、显示以及发送均在主程序中调用子程序完成。主程序部分源码如下:
4 结语
经过系统的硬件与软件设计的研究与验证, 本次设计仓库安全监控报警系统可以很好地实现温度、湿度、烟雾浓度的检测, 并且能及时地报警, 能有效地消除仓库内的不安全因素。当然, 本系统也有一些缺点, 比如影响仓库安全的因素很多, 不只有温度、湿度、烟雾等。其次, 如果要精确监控仓库内的安全参数, 只有一个检测节点是不可靠的。但是, 总的来说, 本系统能实现基本的监控报警, 并且硬件上易于实现, 软件设计也相对简单。
参考文献
[1]谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[2]杨将新, 李华军.单片机程序设计及应用 (从基础到实践) [M].北京:电子工业出版社, 2006.
试析自动化立体仓库的管理与监控 篇5
1 自动化立体仓库的优势
自动化立体仓库采用了计算机、自动化等高科技技术, 使其在企业的仓储物流方面更加灵活、方便、实用。与传统的仓库模式相比, 自动化立体仓库主要优势在于:
1) 空间利用率更高。基于自动化立体仓库技术, 现代的仓库通常建设的非常高。这样, 在占地面积不变的情况下, 可以充分的利用仓库的高度空间, 存储更多的货物。2) 货物自动存取, 节省人力物力。自动化立体仓库由于是通过计算机系统进行控制的, 所以可以实现货物的自动存取, 无需浪费过多的人力和资金[1]。这样可以大大的节约人力资源, 降低人力成本, 且有助于提高工作效率。3) 利用计算机实现资源信息的整合。自动化立体仓库系统包括了货物的出入库、搬运、盘点等多个工作环节, 这些工作环节都具有一定复杂性, 如果这些环节之间相互掺杂和影响, 则可能使堆垛机陷入混乱。所以, 就要对整个系统的资源信息进行整合, 并统一管理, 以增强其稳定性和安全性。4) 利用计算机实现系统最优控制。计算机系统能够精确、快速、不间断的进行工作, 可以实现整个自动化立体仓库系统的正常运转。同时利用计算机完善的运算能力, 对整个仓库的空间进行充分的利用, 对仓库货物进行详细准确的盘点和清算, 有利于使企业节省不必要的开支, 促进了企业的资金周转[2]。
2 自动化立体仓库的管理系统
2.1 自动化立体仓库管理系统的特性
自动化立体仓库的管理系统需要为企业的各个部门准确的提供仓库内货物信息, 及时反映仓库内的真实情况, 为企业各部门计划和开展下一步的工作提供帮助。这就要求自动化立体仓库的管理系统需要具备以下特性:
1) 可靠性。自动化立体仓库的管理系统应当有可靠的不间断的电源供应, 并拥有强大的抗干扰的能力, 以此保证系统在进行数据处理的时候准确无误, 对于错误的数据信息要具备自我检查、修改和报警的能力。对于数据库中的一些重要数据信息, 应该存有备份, 以避免由于系统故障造成重要数据的丢失。2) 灵活性。由于我国的自动化立体仓库技术发展时间较短, 技术上和经验上有很多不足的地方。所以在建设自动化立体仓库的时候, 大多会采用分期建设的方式来进行[3]。这就要求自动化立体仓库的管理系统能够灵活的适应建设前期和后期仓库的外部变化, 不会受到影响。3) 简明性。自动化立体仓库的管理系统最终还是要由人来操作, 而由于其计算机管理系统的技术含量较高, 同时操作人员的技术水平有限。所以, 自动化立体仓库的管理系统应当尽量采用简洁明了、清晰易懂、操作方便的用户界面。4) 可维护性。自动化立体仓库的管理系统在正常运转工作的同时, 应该具有一定的自我维护及修复功能, 以最大限度的保证系统处于正确的运行状态之下。同时, 还应设置一个只有系统最高管理员掌握的二级密码, 以便其拥有系统的最高权限, 对系统进行管理和维护。
2.2 自动化立体仓库管理系统的功能
自动化立体仓库的管理系统是整个仓库的管理和维护者, 是仓库的核心中枢, 所以, 它需要具备以下功能:
1) 出入库作业。接收企业相关部门的货物出入库申请, 并根据现有的库存情况, 计算出存取货物的最佳位置, 并根据出入库所有货物的信息, 计算出最佳的行走路线。通过计算机管理系统, 使出入库的各种相关工作都处在最佳的状态上, 以提高工作效率。2) 数据管理。能够支持对现存所有货物信息的查询, 应提供多种查询方式, 如名称、型号、规格、入库时间等。同时支持一段时间内所有出入库信息的查询, 仓库货物存储量和空位的查询。并支持各种数据表单的查询与打印。最后还要能够对整个系统的数据库进行自我维护。3) 库存分析。结合当前的市场情况和客户需求, 对仓库现有库存进行分析。要根据企业的生产计划以及产品对原材料的需要, 统计和分析仓库内库存是否满足需求, 如果数量不够, 要及时的做出警告提示, 并且编制相应的缺少材料的表格。同时监控各类货物的数量, 如果超出或不足限定数量, 则及时发出警告。并通过对仓库现存货物信息的分析, 对货物周转和资金占用做出报告。
2.3 自动化立体仓库的监控系统
作为监控系统, 应当对自动化立体仓库起到有效的监控功能, 以保证仓库的良好状态和系统的稳定运行。其监控功能主要体现在以下几个方面:
1) 采集管理系统数据。自动化立体仓库的管理系统在执行每一次操作的时候都要发回报告, 报告内包括对当前命令的执行情况、操作设备的运行情况、以及故障情况等信息[4]。监控系统可根据报告内容对管理系统的运行状态进行掌握和管理。2) 实时监视运行状态。监控系统可以对管理系统发回来的状态报告进行分类归纳和整理, 并在屏幕上实时体现仓库各个设备以及管理系统的运行情况, 有利于使工作人员一目了然的掌握管理系统的运行状态。3) 处理异常情况。监控系统可以监测到管理系统运行状态中的一些不正常的信息, 并根据实际情况的不同, 有针对性的给出解决方案和建议, 以维护管理系统的正常运作。4) 人机交互。提供人机交互的功能, 使工作人员能够实时查询当前的管理系统运行状态、产品的生产计划、仓库的库存情况、仓库设备的运行状态等信息, 有助于工作人员直接对系统进行监控。
3 总结
为了能够适应现代化工业生产的发展要求, 自动化立体仓库的管理和监控系统必须能够稳定、高效的运行, 实现管控一体化。更加合理、高效的完成仓储和物流作业。而我国的自动化立体仓库技术还需要不断的开发和完善, 才能更好的为工业生产和仓储物流做出贡献。
参考文献
[1]常志明.生产物流管理[M].冶金工业出版社, 2011.
[2]丁立言.仓储规划与技术[M].清华大学出版社, 2012.
[3]朱宏辉.物流自动化系统设计及应用[M].化学工业出版社, 2009.
仓库监控 篇6
关键词：监控系统,雷电防护,电磁干扰,电磁反击
现代的安防监控产品均系微电子产品, 具有高密度, 高速度, 低电压和低功耗等特点, 但却有对各种过电压, 如雷电过电压, 电力系统操作过电压, 静电放电, 电磁辐射等电磁干扰非常敏感的特点, 使得监控系统设备极易遭受雷击过电压的损坏, 其后果是可能使安防监控系统部件损坏, 甚至导致整个监控系统运行失灵, 造成难以估计的经济和安全方面的损失。为了确保监控设备及网络系统稳定可靠运行以及保障机房工作人员有安全的工作环境, 除了架设良好的避雷针, 避雷带外, 还必须在各监控中心的机房、电源系统、天馈系统、信号采集传输系统等对雷电进行拦截、分流、均衡、屏蔽、接地、布线等六大方面作完整的多层次可靠有效的防护。随着的迅猛, 大规模集成电路和智能化在通信设备中的广泛应用, 使得各种先进通信设备对过电压的要求也就越来越高。由于雷电在电源线、信号线、天馈线等上感应的瞬间过电压造成的危害时常发生, 因此必须采取适当的保护措施以避免因过电压及其所产生的过电流对传输线路、通信设备和人员造成的危害。
雷电给人类带来了不少危害, 国际电工委员会已将雷电灾害称为“的一大公害”, 雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸首。从大量的通信设备雷击事例中, 专家们认为:由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲 (LEMP) 是通信设备损坏的主要原因。因此只有了解了它的形成过程, 寻求有效地防护措施才能减少雷电带来的损失。根据气象观测, 地球上每秒钟要出现大约100次左右的闪电雷击。按照电信专用房屋设计规范, 通信大楼一般都安装有避雷针、避雷网或避雷带, 并且均采取了联合接地的方式。从形式上看, 它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能, 然而通信设备为什么有时还会遭受过压过流而损坏呢?甚至还会对操作维护人员的人身构成威呢?这是由于当发生雷电时, 带电的云层会在通信设施的天线上产生感应电荷或雷电感应通过通信和电力线路侵入, 如果天线和通信线缆与大地之间直流通路不畅, 就会由于感应在天线和线缆与大地之间产生高电位而引起过电压, 致使通信设施无法承受强电流的侵入而损坏, 甚至会危及操作人员的人身安全。因此根据雷电引起瞬间过电压的危害的可能侵入的通道, 从电源线到数据通信线路都应该做到多级保护。本文以“整体防御、综合治理、多重保护”为防范原则, 对恩施烟花爆竹仓库的监控系统进行了综合防雷设计, 力争将其产生的危害降低到最低点。
一、现场勘测
湖北恩施市年平均气温16℃左右, 无霜期282天, 年日照时数1300小时, 相对湿度82%, 年降雨量1400~1500毫米, 其中66%以上集中于五至八月, 日降雨量极值达227.5毫米, 七月中旬至八月上旬常出现伏旱。恩施年平均雷爆日45~60天, 属多雷区。恩施烟花爆竹仓库目前正处改建施工阶段, 现在需要综合防雷设计, 此仓库共有四栋建筑物, 地处空旷区域, 且都是一层的平房, 建筑物分布位置较分散, 整个建筑物没有直接雷防护措施。而分布在建筑物上或周围的6个监控点较分散。有5个分布在室外, 室内1个。其中有5个监控摄像头, 1个一体机。在遇到雷雨天气时, 经常有室外监控设备被直接雷或雷电感应击坏。所以需整个系统进行全面系统的综合防雷措施。
通常监控系统由以下三部分组成:前端部分、传输部分、终端部分。前端部分主要由摄像枪、镜头、云台、防护罩、支架等组成。传输部分由同轴电缆、电源线、多芯控制线组成, 采取架空、地埋或沿墙等敷设方式传输视频, 音频或控制信号。终端部分主要由画面分割器、监视器、控制设备, 录像设备等组成。
二、防雷方案设计依据和原则
1) 设计依据。a.GB50057-94 (2000年版) 《建筑物防雷设计规范》;b.GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》;c.GB50348-2004《安全防范工程技术规范》;d.IECI312《雷电电磁脉冲的防护》;e.GB/750311-2000《建筑与建筑群落综合布线系统工程设计规范》。2) 防护原则。a.雷电防护必须坚持“预防为主, 安全第一”的方针。b.电子信息系统的防雷应认真的调查地理性质、土壤、气象、环境条件、雷电活动规律, 发生雷灾后果的严重程度的基础上分别采取相应的防护措施。c.应根据设备的所在地区的雷暴等级, 系统对雷电电磁脉冲的抗扰度等因素采取不同的综合措施。
三、防护方案
(一) 前端部分的雷电防护
1) 直击雷防护。经现场勘测, 有四栋建筑物, 分A、B两个库区, 分别对称。库长、宽、高分别为6m、4m、2.8m, 均为平屋面建筑, 每库区两库间距12米。该库区应架设单支独立避雷针作为接闪器, 装设于两库中间位置, 利用滚球法计算:计算参数:hr=30m;hx=2.8m;rx=11.7m。避雷针高度为:h=12.4m。2) 接地。同时该仓库土壤电阻率较高, 应做一组符合规范要求的专用地网。埋设于土壤中垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢, 水平接地体及避雷针至地网间的连接线宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm;扁钢截面不应小于100mm2, 其厚度不应小于4mm;角钢厚度不应小于4mm;钢管避厚不应小于3.5mm。前端设备必须安装在直击雷防护区内, 前端设备有室外和室内安装两种方式。安装在室内的设备一般不会遭受直接雷击, 但需要考虑防止雷电过电压对设备的侵害, 而室外的设备则需要同时考虑防止直接雷击和雷电过电压对设备的侵害。3) 前端监控摄像机过电压保护。摄像机端口的雷电浪涌防护器应以视频线的屏蔽层作为等电位汇集点, 在电源线和视频线上安装二合一标称放电电流不小于5k A的电涌防护器;解码器和摄像机分离且传输线未穿钢管屏蔽的应在解码器输入输出上安装相应的电涌保护器。4) 前端设备过电压保护。电源线路防雷:所有由室外引入到机箱电源线端口处安装电源电涌保护器, 以保护机箱内的设备。信号线路防雷:建在中雷区以上的监控站, 出入局监控系统的缆线, 若采用光缆传输信号, 无需采用SPD保护, 但为两端设备供电的电源芯线应对地加装标称工作电压大于供电电压最大值20%、标称放电电流为10kA的限压型SPD。
(二) 传输线路的防雷
监控系统传输线路的防雷主要是传输信号线和电源线的防护。室外摄像机的电源可从终端设备引入, 也可以从监控点附近的电源引入。传输部分的线路在城市郊区, 乡村敷设时, 可采用直埋敷设方式。当条件不允许时, 可采用通信管道或架空方式, 此时传输线缆与其他线路管道的最小间距以及其他线路共杆架设的最小垂直间距, 可参照相应的规范进行敷设。1) 直埋光缆。一般直埋光缆的埋设深度为0.8m。直埋光缆在接头坑内, 应将光缆接头盒内两侧光缆外护层及金属加强芯可靠接地, 并做好防水密封处理。2) 管道光缆。通信光缆线路在进入机房的前一个接头处, 宜将光缆中的金属加强芯、金属护层及金属铠装层等金属构件都电气断开, 并将断开的两端做如下处理:将该接头断开的同一侧的金属护套, 金属加强芯及金属铠装层都连接在一起, 并将该接头两侧分别接地, 其接地电阻不宜大于20Ω。出入站点的光缆或电缆, 应在进线室将金属铠装外护层做接地处理, 另外光缆应将揽内的金属构件, 在终端处接地。
(三) 各监控中心终端设备过电压保护
1) 电源线路防雷。a.由监控中心所在的建筑物的电源必须采取TN-S接地制式, 并利用金属封闭, 接地可靠的桥架敷设, 金属桥架保证电气连接可靠, 两端做好接地处理, 并在进入建筑的第一个隔离开关处设置第一级低压电源SPD保护。SPD的选择需要根据当地的雷暴数据以及计算得到的建筑物防雷等级, 选用通流量足够大的产品。一般可考虑选用不小于15k A开关型SPD, 或选用通流量在100k A以上的限压型SPD。b.在每个二级配电装置处设置电源二级SPD。一般通流量按标称40k A选用。UPS上安装的SPD可考虑适当降低通流量标称至20k A, 以降低工程成本。SPD的电压保护水平应尽量低, 一般以不高于2KV为宜。2) 信号线路防雷。信号线按其类型选用信号SPD产品做好过电压的防护。对于信号集中的硬盘录像机或视频矩阵, 可选用多个端口集成的机架式保护器。监控系统与专用传输网络系统间的通信线选用与传输速率、接口形式等参数相匹配的信号保护产品。
(四) 室外监控摄像机的接地
1) 室外单点监控摄像机要求有接地装置, 接地电阻R≤10Ω。如接地装置的接地电阻不满足要求, 应增加水平接地体和垂直接地体。2) 将埋设深度不小于0.5米的水平接地体采用-50X5的热镀锌扁钢, 引至摄像头支撑杆的3米高处, 焊上铜铁转换接头作为接地端子。3) 在扁钢埋设的路径上, 每间隔5米垂直埋设一根2.5m长的L50X5X2500热镀锌角钢。其搭接长度应符合GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中6.2接地装置的相关要求。4) 摄像机SPD的接地线采用BV-10mm2接地多股铜线, 接地线接到接地端子。5) 将摄像机外壳、避雷针引下线、SPD接地线与视频屏蔽层作为等电位连接, 接地汇集点通过铜铁接头与中心机房接地体作有效连接。
(五) 各监控中心接地系统
根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》要求, 监控中心接地系统宜采用联合公用接地方式, 当防雷接地与交流接地、直流接地、安全保护接地公用一组接地装置时, 接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。联合公用接地的优点就是尽可能减少雷击时相互连接设备间的电位差, 最大可能地实现等电位。监控室内地面设置静电地板, 在静电地板下设置等电位接地汇流排或汇集线, 并将静电地板金属支架、设备金属外壳等电位连接。汇流排或汇集线采用30mm X3mm紫铜带制作, 预留直径8mm的接地连接螺栓孔, 汇流排或汇集线上沿室内设备呈网状设置。接地装置采用大于35mm2的BVR多股铜芯导线穿管就近引入室内, 与汇流排或汇集线连接接地。监控中心内各种电缆的金属外皮、设备金属外壳和不带电的金属部分、各种金属管道、静电地板、避雷器接地等均应以最短的距离与环形接地母线相连。
四、结束语
通过以上实例, 烟花爆竹仓库防雷设计方法主要是直击雷防护与安防监控系统及接地装置三大部分, 应根据实际地埋情况, 依据规范中对一类防雷建筑物的要求, 选择保护范围满足要求的接闪器, 设计符合阻值要求的接地装置且满足地中距离, 方能达到安全的防雷效果。在现代通信系统中, 一个设计良好的防雷系统对设备的安全运行是至关重要的, 而不仅仅是针对安防监控系统而言, 只有严格按照综合防雷的原则, 从各个可能的雷击引入途径进行规划保护, 才能保证整个安防监控系统的安全运行。
参考文献
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[2]电力系统通信站防雷运行管理规程[S].北京:水利电力出版社, 1995.
仓库监控 篇7
自动立体仓库具有方便快捷、自动化控制以及节省空间的优点,广泛应用于各种大中小型仓储环境中,对于提高生产效率、降低成本、增加效益等具有重要意义。监控组态软件是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控软件,监控组态软件只需进行标准模块的软件组态和简单的编程,就可设计出标准化,可靠性高的人机界面监控程序,实时数据管理为自动立体仓库的运作提供良好的控制与管理,很好的适应现代社会生产发展的需要［1］。
1系统总体设计
自动立体仓库监控系统设计主要是硬件配置和软件设计,软件设计包括可编程控制器( 以下简称PLC) 的控制程序设计和组态软件设计两部分,该系统主要由上位机、控制器、位置检测系统、系统状态显示、故障报警及执行机构控制电路等部分组成,控制系统结构图如图1所示。
上位机: 以监控组态软件力控组态软件V6. 0为核心,是立体仓库的控制中心,实现监视、控制、出入库管理及报表打印等。通过监视界面,以动画方式显示各现场设备的运行状态、运行位置等实时信息［2］。
控制器: FX系列PLC,通过RS - 232C模块与上位机进行通信,组成完整的监控系统,完成数据的实时传送,同时通过PLC的I/O接口,实现执行机构的手动与自动控制,完成存货、取货和任意两个货仓之间的盘货等作业［3］。
位置检测系统: 自动立体仓库货仓位置检测依靠的是位于导轨上的传感器和位于立柱上的传感器。位于导轨上的传感器提供水平方向的识别定位,位于立柱上的传感器提供竖直方向的识别定位。当同时识别水平和竖直方向的传感器时,就能准确地找到指定的货仓位置。
系统状态和故障显示: 系统运行中手动与自动控制方式显示、仓库作业形式显示、各部分运行状态及系统故障显示等。
执行机构: 执行机构电机包括水平移动电机、升降移动电机、 伸缩移动电机、堆放滚动电机、输送进出电机及输送台皮带输送电机等［4］。
2 PLC程序设计
2. 1硬件配置
PLC选用的是三菱FX2N系列,其内部具有高速计数和中断处理功能,配置RS - 232C通信模块,实现与PC机的串行通信。 通信端口引脚信号如表1所示。
2. 2控制程序设计
PLC程序主要包括手动控制和自动控制两部分,手动控制是通过控制各电机点动或连续运行,使货物可以任意存取。这一部分既有单个设备运行操作功能,同时也具有测试功能,可以作为设备检修时分别测试各部分是否正常工作,只有在所有设备都能正常工作时,自动控制工作方式才能运行。自动控制工作方式是立体仓库运行的核心,通过编写自动控制程序实现仓库的任何货位的任意存取［5］。
PLC程序设计分为经验设计、逻辑设计、移植设计、顺序功能图等设计方法。对于手动控制,采用经验设计法进行程序设计。 自动控制程序采用顺序功能图设计法,按照生产工艺预先规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺序,使仓库运行过程中各个执行机构自动有序地进行工作［6］。手动控制和自动控制程序流程图如图2所示,包括存货、取货和任意两个货仓之间的盘货等作业的自动控制及手动控制程序。
3监控软件设计
3. 1串行通信设置
进入力控组态软件V6. 0开发环境,在工程项目栏中选择I/O设备组态,选择PLC/ MITSUBISHI( 三菱) /FX系列( 串口) ,确保与现场控制器PLC相匹配。串行通信的串口选择COM1,通信参数设置如图3所示,波特率为9600,奇偶校验为偶校验,数据位为7,停止位为1。
3. 2监控界面
运用力控组态软件V6. 0,共设计了6幅界面。其中基本信息界面中通过口令等方式来识别用户,并区分用户的使用权限。 总控界面为用户提供操作选择。分别是自动控制、手动控制、模拟仿真、数据报表、返回首页。单击可进入相应的操作界面。
如图4为自动控制界面。界面中提供了3种操作方式,单仓存货、单仓取货、双仓盘货。位于界面中间的是由仓位组成的矩阵。该矩阵的排列与立体仓库的货仓相对应。在单、双仓操作的货仓号码输入端口中,可以输入仓位号码选择作业仓位,也可以单击矩阵中的仓位号码进行仓位选择。
3. 2. 1货仓定位
在仓位选择定位中,采用的是位置传感器和PLC软元件M相结合的定位方法,使堆垛机识别指定货仓位置,表2为辅助继电器M对应仓位的横向与纵向位置,M100 - M109是横向位置的识别,M110 - M115是纵向位置的识别。只有当堆垛机横向与纵向相对应的位置传感器和表2中所对应的横向与纵向位置识别的辅助继电器同时动作时,才完成了货仓定位。
在单仓操作中只有一个货仓号码输入口,只需要一次货仓位置识别,横向和纵向的识别分别对应M100 - M109和M110 - M115。而双仓操作有两个货仓号码输入,一个是起始货仓号码, 另一个是终端货仓号码,所以需要两次货仓位置识别。货仓位置的二次识别所用的辅助继电器与一次识别所用的辅助继电器不可以相同,如果相同,系统将无法分辨起始货仓号码和终端货仓号码,使定位系统紊乱。所以在进行双仓操作时,起始货仓号码和单仓操作时的辅助继电器位置识别M设置相同,终端货仓号码横向和纵向的识别分别对应M116 - M125和M126 - M131。
3. 2. 2货仓号码输入
图4的自动控制界面中,在单仓操作的货仓号码输入端或双仓操作的两个货仓号码输入端,直接输入货仓号码,可以使每一个数值输入端口保持独立。若单击界面中间由仓位组成的矩阵选择货仓时,则会使3个号码输入端口的数值相互关联。为了避免这种情况的出现,在每一个号码输入端前加上了一个选择确定按钮( “货仓号码: ”、“起始货仓号码: ”、“终端货仓号码: ”) ,只有当选择了相对应的确定按钮动作后,后面的号码输入端口中的数据才有效,确保每个数据输入端口的货仓号码相互独立。
在力控组态软件V6. 0制作的自动控制界面中,“货仓号码: ”选择确定按钮对应实型中间变量a6,号码输入端口对应实型中间变量a1。在“货仓号码: ”的动画链接中左键动作脚本设置为a6 = 1; a2 = 0; a3 = 0,颜色的条件变化设置为a6 = = 1成立显示绿色,不成立显示红色。
“起始货仓号码: ”和“终端货仓号码: ”选择确定按钮以同样的方法进行设置。其中“起始货仓号码”按钮对应实型中间变量a2,数值输入端口对应实型中间变量a4。“终端货仓号码”按钮对应实型中间变量a3,数值输入端口对应实型中间变量a5。
为了确保每一个数值输入端口的数据独立,在对应于立体仓库的仓位矩阵中的每一个仓位号都设置了相应的脚本程序。01号仓位的动画连接脚本如下:
仓位矩阵中每一个仓位都对应一个输入显示数值和用于货仓位置识别的辅助继电器M设定值。其中a1,a4,a5的数值与货仓编号相同,辅助继电器M却随货仓位置改变。不管用何种方式选择作业仓位,在自动控制界面仓位矩阵中,运用动画连接进行颜色条件变化设置,用来显示被选中的货仓［7］。选择“单存”、“单取”、“启动”按钮,则启动相对应的控制程序,进行相应的仓库作业。
4结束语
通过数据库以及组态软件I/O设备驱动,与FX2NPLC通信连接,完成立体仓库系统的控制,实现对现场设备的实时监控。 立体仓库方便快捷的操作系统、实时数据的统计管理,极大的提高了生产效率,实现物流和信息流的一体化。
摘要：介绍了以PLC为控制器的立体仓库监控系统设计方案、系统的硬件组成和软件的设计。上位机采用Force control V6.0组态软件为开发平台,实现系统的实时监控,下位机采用三菱FX系列可编程控制器,完成堆垛机、输送机、提升机构及伸缩电机现场设备的手动与自动运行控制,实现立体仓库的存货、取货、盘货等多种作业及报表查询打印功能。具有操作简单、灵活通用、维护方便等特点。
仓库监控 篇8
关键词：ARMPXA255,Linux,视频监控,图像采集
传统的监控系统是将其前端设备与中心端设备用电缆简单的进行连接,或者利用传统无线通道传输。由于其系统庞大,因此软硬件资源得不到充分利用。随着多媒体技术、计算机和网络技术的发展和网络带宽的迅速扩大,同时人们对于安全、防盗和提高工作效率等方面意识的增强,出现了将数字视频监控技术与网络技术相结合的监控体系。本系统中所使用的摄像头为市面上常见的USB摄像头,价格便宜而且性能稳定。同时,这种监控方式传输可靠,使用方便,因此可以大范围使用在仓库等地点[1,2]。
嵌入式Linux操作系统同目前广泛应用的嵌入式操作系统WinCE,VxWorks等相比,具有可移植性好、网络功能强、完全开放源代码等优点。PXA255是因特尔公司开发的一款采用ARM结构,面向高性能、低功耗设备的嵌入式处理器,它的硬件结构使得其适合做图像采集与运算处理。
综合以上考虑,利用Intel PXA255的ARM+Linux组成的嵌入式视频监控系统具有现实意义和实用价值。
1 系统硬件平台
整个系统是在以Intel PXA255为核心的开发板上实现的。PXA255是一个32位处理器,它的主频可达400 MHz,工作电压为1.3 V,功耗小,节约电能,价格低。它内部集成了多种外设控制模块,在实际使用时可以根据需要进行裁减。开发板配备了丰富的硬件资源,以太网部分采用的是CS8900以太网控制器。USB部分采用专为嵌入式领域研制的CY67300作为USB主控制器,该芯片可作为主口控制,也可作为从口控制芯片,内嵌有8051微控制器和RAM,支持全速和高速两种模式。这样可以方便地使用USB摄像头来进行图像的采集。USB摄像头选用的是使用了OV511芯片的网眼V2000摄像头,它是Linux内核公开支持的摄像头芯片。
2 系统总体设计和Linux内核的配置
2.1 系统总体设计
仓库视频监控系统主要分为ARM(PXA255)、USB摄像头、远程PC监控电脑几部分,其结构框图如图1所示[3]。系统的整个工作流程如下:PXA255是整个系统的“大脑”,它通过Linux操作系统的调度,实现对系统的整体管理。远程的PC监控电脑若发出了启动监控的指令,PXA255通过网口解析收到的指令,并打开摄像头V2000开始进行视频监控,采集的图像通过以太网口传送到远程的PC监控电脑。PC监控电脑将图片文件保存起来,这些被保存起来的文件将有2个作用:可以供监控人员通过IE浏览器观察监控现场的图像;可以作为图像数据保存起来并在必要的时候在进行重新调用。
2.2 Linux内核的配置
在嵌入式Linux的版本方面,选用Linux2.4.18。由于Linux2.4.18已经能够很好的支持OV511系列的USB摄像头,在使用make menuconfig配置内核时,一定要加上内核对USB摄像头的支持。具体步骤为:在USB Support的USB Multimedia中选择USB OV511 Camera Support,在Multimedia devices中选择Video for Linux,内核被配置成支持Video4Linux,它使得可以使用Linux内核为视频采集设备提供的一系列编程接口[4,5]。
3 视频监控中的图像采集软件流程
系统在基于PXA255的ARM芯片和嵌入式Linux系统平台上采用Video4Linux编程来获取图像[6]。由于在截取到图像后将使用JPEG软件压缩,因此必须移植一个针对Linux环境的jpeg-6b的JPEG库压缩包,在进行了交叉编译以后,会生成JPEG库文件libjpeg.so.62,程序将会使用这个JPEG库文件和相应的头文件来完成JPEG压缩。Video4Linux是Linux中关于视频设备的内核驱动,它为针对视频设备的应用程序编程提供了一系列的接口函数,这些视频设备包括当今市场上流行的USB摄像头、TV卡和视频捕捉卡等。对于USB摄像头而言,其驱动程序中需要提供一些基本的I/O操作接口函数(如open,write,read,ioctl,close等)来实现与设备文件的“交流”,它们定义在struct file_operations中,这样当应用程序对设备文件进行诸如:open,write等操作时,Linux内核将通过file_operations结构访问驱动程序提供的函数。采集程序实现过程:调用函数fd=open()打开视频设备对应设备文件/dev/video0,接着分别调用VIDIOCGCAP,VIDIOCGPICT来获得设备相关信息、读取图像信息,然后利用VIDIOCSWIN和VIDIOCGMBUF分别设置图片的高、宽和申请后面需要使用的缓冲区,在完成了设备的初始化和mmap()设置内存映射区后,就可以进行帧采集[7]。在帧采集环节采用的方法是双帧轮流采集,当处理器对前一帧数据进行处理时,摄像头可以进行下一帧的采集,这样能大大提高采集效率。为了使用这种双帧采集的方法,在程序初始化时,必须设置变量frame来对frame_using[frame]进行前一帧与当前帧的标识,在每帧采集完成后,用buffer[frame]=vd.map + vd.mbuf.offsets[frame]计算帧数据的地址,通过frame=(frame+1)%2来控制双帧的顺序。每帧采集完成后调用JPEG库libjpeg.so.62,开始对其进行JPEG压缩,这样做的目的是减少图像在以太网的传输时间以及节省监控电脑一侧保存时所占用的空间大小,设置采集到的图片格式为240×320,经过压缩后的大小约为6 kB,采集帧的速度约24 f/s。最后数据被送入以太网,发送到PC监控电脑。摄像头图像采集流程如图2所示。
4 图像的以太网传输流程
图像的以太网传输是采用SOCKET编程来完成的。SOCKET接口是TCP/IP网络的API,SOCKET接口定义了许多函数或者例程,它可以被用来开发TCP/IP网络上的应用程序。传输程序采用的方式是服务器和客户协同工作模式,它们之间是面向连接的工作方式[8]。
服务器的工作流程[9,10]:首先使用socket函数创建一个流套接字,该套接字是指定给这个服务进程的一个开放的系统资源。调用bind函数以及之前创建的套接字使得其与本机地址以及一个本地端口号绑定起来,然后使用listen函数在之前创建的套接字上进行监听,它
为进入的连接创建一个连接队列。服务进程通过调用accept函数接收这些连接。如果accept函数收到一个连接服务请求后,将产生一个新的socket号,原有的socket号并没有被丢弃,可以做其他连接,而这个新的socket号将只用于和特定客户的通信。最后在读入客户端的数据请求后,将数据依次写入缓冲区。客户端的工作流程[9,10]:客户端的动作比服务器端要直观。客户进程通过调用socket创建一个套接字,将服务器进程的已命名套接字作为地址调用connect函数与服务器进程建立连接。一旦建立连接,客户端和服务器就可以像用普通文件描述字一样使用套接字进行双向通信。
参考文献
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