伴随经济发展而来的是城市流动人口增加、交通、治安等许多问题,建设平安城市,构建社会主义和谐社会是当前主要任务。随着计算机技术的发展和网络通信的广泛应用,视频监控远程控制系统已成为有效的解决方法。近几年物联网技术引起了人们的广泛关注,在今年两会上,“物联网”已成为代表们热烈讨论的热点话题,视频监控远程控制系统,基于物联网,利用OPC( OLE for Process Control)技术,实现图像压缩和传输,建立数字化、网络化和智能化的视频监控系统。
视频监控远程控制系统可以对远程设备进行及时有效的监控和追踪,本文以“物联网”(Internet of things)为基础,研究在视频监控远程控制系统中实现监控设备与平台、监控设备之间的信息交换和通信,能够更好地实现智能化定位、追踪和监控。
OPC技术
工业生产的不断发展,使得生产过程复杂度提高,更加细分化。不同的设备生产厂家拥有不同的驱动程序,由于协议不一致,导致设备之间的通信不兼容,OPC技术因此而产生。OPC技术是专门的OLE技术,在工业控制把对象链接与嵌入、组件对象模型(OLE/COM)和分布式组件对象模型(DCOM)作为应用程序,形成一系列通信标准。
OPC采用Client/Server模型,这种模型具有语言无关性、易于集成等优点,把硬件设备和应用软件分离开来,使得生产效率得到了很大的提高。OPC建立了一整套的工业接口规范,在这种规范下,OPC客户端与OPC服务器端可以很好地进行数据通信,硬件设备生产厂家不需要考虑应用软件的需求,客户服务器端可以对硬件设备与驱动程序进行整合,采集数据,与客户端进行数据通信,而软件开发商也不需要考虑了解硬件的结构和操作工程,其组成结构如图1所示。
图1 OPC结构示意图 [nextpage]
OPC服务器
服务器包括COM对象和I/O DLL,OPC通信标准规定了COM对象的接口功能,需要设计者具体实现。而I/O DLL根据不同厂家的硬件设备和设备驱动程序,编写了不同I/O接口的DLL,因为不同设备的现场通信网络协议和数据采集方式不同,所以造成接口DLL的不同。
视频监控远程控制系统要求实时监控,能够应对一些突发事件,并且能够处理多个事件,所以在OPC服务器中采用优先级和多线程来实现。服务器不但可以采集设备端的数据进行处理,而且可以采集上层数据库中的数据。
OPC 客户端
OPC客户端完成与服务器的数据交换,所以客户端应用程序的开发应可以实现对服务器的访问,客户端与服务器端通过接口实现双向通信。而OPC客户机和OPC服务器的操作过程,OPC客户端首先需要初始化COM库,并调用连接模块,使得OPC客户端和OPC服务器能够互相通信。然后OPC客户端调用显示模块显示客户端调用的结果后,OPC客户端通过调用OPC服务器端的接口函数完成所要求的功能,OPC服务器通过接收器模块主动和客户端通信,主要用于异步数据的读/写和产生回调的功能,调用序列化模块读和写文档。
物联网及视频监控远程控制方案
物联网是利用EPC、RFID(射频识别技术)、无线数据通信等技术,在Internet的基础上建立的一个物物相连的覆盖全球的网络。在这个概念下,任何设备与设备之间可以实现信息的交换和通信,无需人的操作。其可实现基于互联网的全球信息共享,包括单个产品与产品之间的连接和操作。物联网主要由射频识别器、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备组成,根据一定的协议,把任何设备与互联网联系起来,实现智能化识别和管理,其是各类传感器和现有的互联网相互衔接的一个新技术。
前面讨论了视频监控远程控制系统中OPC技术,为了适应物联网的环境,需要对现有的视频监控远程控制系统进行改造,结合我国目前视频监控的现状和物联网的要求,将OPC技术与物联网相结合的视频监控远程控制模式,成为新一代的监控模式。操作员可以对任何设备进行监控,能准确及时地了解设备运行状况,第一时间做出处理,其运行机构如图2所示。
图2 OPC技术与物联网相结合的视频监控远程控制模式结构图 [nextpage]
客户端
客户端包括应用程序和实时数据库,相当于现场设备控制的应用层,它主要完成两个功能:
· 通过标准接口连接服务器,接受服务器传输的数据,根据要求对数据进行处理,并存入实时数据库;
· 实时地从数据库中读取数据,对这些数据进行判断并处理,通过标准接口把数据传向服务器,服务器再将数据信息传递给现场控制设备。
服务器
OPC服务器端主要与底层的硬件设备相连,主要完成两个功能:
· 遵循OPC规范,从底层硬件设备采集数据,并把数据传输给客户端;
· 接受客户端的响应,接受从客户端传输来的数据,并发出命令给硬件设备。
为了实时地对远程监控设备进行控制,在监控系统中能够获得快捷、高效的用户监控信息,采用实时数据库,它能够提供监控系统中数据的管理、交换和共享的平台,为了实现不同监控设备生产厂商的设备之间的通信,采用OPC标准的实时数据库系统,整个实时数据库的设计分为内存和外存两个部分,内存数据库的存储形式采用顺序结构加索引的方式,通过保存一定容量的内存,存放数据;对于超过规定时间内的数据从内存中更新或清除写到外存关系数据库中,这样可以方便实现对历史数据的存储和管理。
基于物联网的远程视频监控系统的关键技术。
1、数据结构和内存分配
由于逻辑结构的层次性很明显,所以采用全关系数据模型,层与层之间通过表的关键字联系,且实时数据库规定在一定的时间段内完成操作,这样能够高速、按时地存取和处理数据,为了提高数据处理的可预见性和数据检索速度,采用顺序结构的存储方式和索引机制,同时运用静态数据结构,这样可以避免不必要的磁盘操作和不可预见的动态资源分配。
为了实现进程间平等的数据交换和数据共享,采用内存映射文件来完成这一功能,通过给各种数据在数据库内分配空间,方便访问内存中数据,可以通过位图执行的方法来完成内存分配。
2、优先级和多线程
通常情况下,总是多个硬件设备在同时运行,为了保证这种多设备能够正常的运行,并且服务器端采集正确的数据,视频监控远程控制系统必须采用多线程的处理方式。同时为保证系统的高性能,基于事件驱动,设置一些条件触发,能够处理一些紧急事件,系统引用优先级的概念,在系统出现突发事件时,能够及时快速地处理事故,并对服务器中数据库进行更新。
3、减少中间环节
物联网最终的目标是现实物品与物品相连,要求网络的层次和结构尽可能少,提高视频监控系统中信息传输的效率。同时,物联网又是覆盖整个监控系统的网络,网络的层次和结构与视频监控系统的设计息息相关,所以,要求在设计视频监控系统时,尽力简化结构,减少不必要的环节,使信息之间的交换和通信更加便捷。
结语
物联网是一项前沿的新兴技术,本文基于OPC技术,提出了在物联网的环境下对视频监控远程控制系统的设计方案,并对这种方案进行了讨论,随着OPC技术的不断完善和物联网的发展,以及用户要求的不断提高,这种模式的视频监控远程控制系统将成为主导趋势,也会越来越被工业领域所重视,进一步推动工业化与信息化的融合。