В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Владимир
ВладимирОхранное телевидение родилось из промышленного. Кратко напомним недавнюю историю этого процесса.
Телевидение начали применять в охранных целях на особо важных объектах, где в советское время государство могло позволить себе существенные расходы на обеспечение безопасности. Проекты и оборудование поставляли именно те организации, которые занимались промышленным телевидением. Изделия, которые раньше выполняли охранные функции, назывались промышленными телевизионными установками – их производило преимущественно Новгородское производственное объединение "Волна", закрытое позже в 2002 г. Затем пришла перестройка, следом – развал экономики, и промышленность замерла. Вслед за этим толчок к развитию получили торговая и финансовая сферы, и резко вырос спрос на решение охранных задач. Стали стремительно расти продажи охранного телевидения, в первую очередь – за счет импортного оборудования.
Инженеры, которым перестали платить за научные исследования, военные разработки, создание роботов и автоматизированных систем, переквалифицировались с промышленного телевидения на охранное. Они создали свои фирмы, сперва торговые и монтажные, потом и производственные. Многие из нынешних лидеров в области создания оборудования, проектирования и инсталляции систем охранного телевидения вышли из военно-промышленного комплекса.
Время шло, и постепенно начался обратный процесс. Промышленность стала подниматься – появились и деньги, и задачи. Появились и сложности, ведь на тот момент практически перестали производиться доступное оборудование и программные средства для промышленного телевидения. Зато оказалось много доступных технических средств охранного телевидения, которые можно было употребить в промышленности. Началось обратное заимствование. Оно происходит активно и сейчас в силу сходства задач.
Рассмотрим сходство и различие применения телевизионных систем для решения задач обеспечения безопасности и промышленной автоматизации.
Телевизионная автоматика – это совокупность технических решений, которые позволяют воздействовать на технологический процесс путем обработки телевизионного сигнала. Суть в том, чтобы обнаружить полезный сигнал и в ответ на него предпринять необходимое действие. Наиболее близкий аналог в охранных задачах – видеодетектор движения.
Простой пример. Охранная задача: в помещении не должно быть движения, если оно появляется, то необходимо подать сигнал тревоги. Задача автоматизации: идет технологический процесс – возникает некое событие, приводящее к движению в наблюдаемой зоне, например появление транспортируемого объекта на конвейерной ленте. Видеодетектор движения решает такую задачу абсолютно эквивалентным образом.
Индустрия систем безопасности накопила эффективные решения, потенциал которых не ограничивается охранным назначением. Применение в промышленности охранных телекамер и пультового оборудования малых охранных систем приобрело массовый характер.
Среди трендов сближения отметим активное применение в последние годы, как в системах промышленного телевидения, так и в телевизионных системах безопасности цифровых телекамер – IP-камер и камер машинного зрения. Более глубокая тенденция – разработка продвинутых сложно настраиваемых алгоритмов обработки изображения, как специализированных, так и универсальных, – для систем безопасности и заимствование этих технологий для видеоанализа в промышленности.
В классической автоматике средства охранного видеонаблюдения нередко оказываются избыточными, и серийно наработанные решения становятся экономически выгодными.
Определенная часть различий промышленных и охранных задач работает опять же в пользу заимствования охранных технологий в сферу промышленной автоматизации.
Условия охранного наблюдения, например, на улице зачастую намного сложнее, чем условия наблюдения в промышленности. Во-первых, когда речь идет о промышленной автоматизации, то для автоматизированных установок создается хорошее освещение, достаточное для получения качественного изображения и обнаружения событий. При охранных задачах возможностей повлиять на сцену наблюдения может не быть. Более того, охранное видеонаблюдение зачастую вовсе не должно привлекать к себе внимания.
В промышленном видеонаблюдении источники помех, характерные для уличных условий наблюдения, как правило, отсутствуют. В плане помехоустойчивости, а также приспособленности к сложным условиям освещения охранные системы, как правило, гораздо более чем в штатном применении, соответствуют требованиям промышленности.
Во-вторых, при автоматизации технологических процессов, во многих случаях не требуется контроль очень больших площадей, и, соответственно, требования к разрешающей способности могут быть ниже. Для задач макросъемки востребована четкость и большое увеличение, такие требования актуальны для дефектоскопии, но в классической автоматике такие требования часто излишни.
Существуют и экстремальные условия, например технологического наблюдения за сваркой. Сварочная ванна – раскаленный металл, который излучает и в видимой области, и в инфракрасной, перекрывая полезный сигнал от предметов вокруг. Сварочная дуга – это и колоссальный источник электромагнитных помех, и очень высокие контрасты изображения, которые может воспроизвести фотоэлектрический преобразователь далеко не каждой телекамеры. Осциллятор, возбуждающий дугу, создает высоковольтные импульсы, способные повредить любую электронику или вызвать сбои программ. Телекамера, следящая за процессом сварки, часто размещается на подвижной каретке – возникают дополнительные требования к массе, габаритам и механической прочности. Подобные специфические задачи выделяются в весьма узкий сегмент и решаются применением специализированного оборудования и специализированного ПО.
Посредством обработки изображения, в промышленности нередко решаются задачи, не уступающие по сложности охранным. Например, в НИКИМТе еще в советское время использовалась видеоаналитика при управлении электронно-лучевой сваркой, когда нужно было вести электронный луч по стыку или по линии, эквидистантной стыку, при многопроходной сварке. Для столь сложного технологического процесса не очевидно решение путем применения физического датчика. Была проведена серия разработок, позволившая управлять электронно-лучевой и аргонодуговой сваркой путем обработки видеосигнала. Аналоговыми или цифровыми средствами на дискретных элементах выделялся полезный сигнал, характеризующий расположение сварочной ванны, положение горелки или электронного луча, которые корректировали в зависимости от обнаруживаемого отклонения. Путем обработки видеосигнала также была достигнута возможность регулировать ток сварки и глубину провара.
Еще один большой класс задач, часто востребованных в промышлености, но недоступных напрямую в охранных системах, – это задачи измерения. В целях промышленной и медицинской диагностики измеряют геометрические размеры объектов, их частей, расстояния между объектами, вычисляют площадь, топологические, яркостные и спектральные характеристики. В этой области не приходится ожидать прямого сближения телевизионных систем промышленного и охранного назначения, кроме случаев отдельных удачных совпадений.
1. Решается задача обнаружения движения, когда сам факт движения является полезным сигналом.
2. Решается задача обнаружения появления/исчезновения объектов, что говорит о начале/завершении фрагмента технологического процесса, об обнаружении дефекта или полезного предмета. Решение можно получить с помощью slowdown-детекторов охранных систем видеонаблюдения.
В охранных целях – решается, в первую очередь, задача отделения человека от других движущихся объектов или автомобилей от других движущихся объектов. В промышленности – селекция по размеру объектов, которые нужно рассортировать, а также выделение объекта на фоне шумов или других движущихся деталей, например выбор транспортируемого предмета на ленточном транспортере.
В охранных целях – при охране периметра или помещений бывает важно отделять объекты, движущиеся в разрешенных и запрещенных направлениях. В промышленности – перемещение объекта в интересующем направлении может быть признаком для выделения полезного сигнала на фоне шумов или движений на заднем плане.
Одна из характерных и наиболее сложных задач промышленной автоматизации. Востребована в наблюдении тех производственных процессов, в которых требуется автоматически поддерживать наблюдение над перемещаемым объектом контроля, обрабатываемым предметом или рабочим органом. На сегодня с успехом решена в современных системах охранной видеоаналитики (задачи трекинга и сопровождения движущейся цели поворотными камерами). За последние пять лет данная функция появилась фактически во всех крупных программных продуктах.
В данном случае прямое заимствование пока проблематично. В охранных задачах это, в основном, идентификация лиц или автомобильных номеров. В промышленности идентификация номеров тоже востребована (порой необходимо идентифицировать номер элемента, единицы продукции), а вот идентификацию предметов с помощью алгоритмов идентификации лиц напрямую не решить.
Задачи видеоархивирования в охранном наблюдении и промышленной автоматизации тоже схожи. Характерным требованием является компактное сохранение наиболее полезной информации с возможностью ее быстрого анализа в случае необходимости. Охранные видеорегистраторы напрямую заимствуются в промышленных телевизионных системах. Видеоаналитика в архивах в ближайшем будущем станет типичным компонентом систем промышленного телевидения.
Один из ярких примеров применения охранной видеоаналитики в системах промышленной автоматизации – это использование охранных видеодетекторов движения и появления/исчезновения предметов при пузырьковом контроле герметичности.
Чтобы проверить герметичность барьера между двумя зонами, необходимо заполнить сосуд водой (или иной жидкостью). В воде к стенке сосудов (в контролируемой зоне) подводится присоска с телекамерой, внутри присоски создается разряжение. Если имеется течь, то в присоску начинают проникать пузырьки воздуха. Эти пузырьки могут быть визуально обнаружены посредством телевидения на расстоянии. Оператору физически тяжело в реальном времени контролировать герметичность при большом объеме сосуда (скажем, бассейн выдержки). Кроме того, не гарантирована достоверность такого контроля. Человек может упустить пузырек или маленькую строчку пузырьков. Видеодетектор позволяет существенно повысить достоверность контроля и снизить нагрузку на оператора.
Типичным способом визуального телевизионного контроля является наблюдение оператором "живого" видео, либо ранее сформированной видеозаписи. Если обработать видеосигнал таким образом, что появление дефекта будет событием, похожим на появление нарушителя в охраняемой зоне, то посредством видеодетектора можно реализовать автоматизацию обнаружения такого дефекта. Таким образом появляется возможность повышения производительности и достоверности контроля.
Задачи промышленной безопасности – обнаружить движение, появление частей тела человека в запрещенной или опасной зоне. Подобные задачи промышленной безопасности решаются таким же образом, как и в системах антикриминальной защиты.
Ниже приведен пример решения задачи контроля пересечения линии ограждения посредством видеодетектора.
Однако в связи с требованиями к сертификации таких систем они могут применяться пока лишь как дополнительные.
Главное преимущество использования охранной видеоаналитики для задач промышленной автоматизации заключается в том, что это готовые, серийно производимые решения. Зачастую они оказываются на порядок дешевле индивидуальных разработок. Конечно, иногда требуется применить их нестандартным образом, найти нехарактерные для охранных задач настройки, которые позволят обнаружить события должным образом или реализовать функцию автоматизированного управления. В случае адекватного применения охранная видеоаналитика обойдется дешевле разработки специализированной системы обработки изображения с нуля. Недостаток готовых программных пакетов, предназначенных для охранного телевидения, в их некоторой закрытости. Если в промышленной автоматике необходимо применить лишь отдельную функцию или функциональную группу, то "выдернуть" ее из целостного продукта часто оказывается проблемой, технической и коммерческой. Поэтому приходится искать разработчиков ПО, готовых сотрудничать в нехарактерном для них виде. Например, предоставлять SDK или отдельную подпрограмму/функцию, не привязывая к остальной части сервиса, который может быть совершенно не востребован. Здесь мы ожидаем активизации сотрудничества крупных производителей программных продуктов охранного назначения с разработчиками систем промышленной автоматизации.
Опубликовано: Спец.приложение "Video & Vision"-2014
Посещений: 7475
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
