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第37章 物流信息技术(6)

1.本地目标集中式视频监控

本地目标的集中式监控系统主要是模拟式电视监控系统,也被称为CCTV(Closed Circuit Television)视频监控系统,它集成了预防、监视、控制取证和管理等功能,从逻辑上可分为前端、传输、后端三大部分。

前端部分由摄像机、镜头、防护罩、安装支架、云台、解码器等组成,主要用于对公共区域、重点区域进行摄像,并将视频信号传送到后端进行处理。

传输部分包括由视频同轴电缆、光缆或双绞线构成的有限传输方式以及由发射机、接收机组成的无线传输信道,此外还包括电源线、控制线等,用于将前端信号传至后端,并为前端摄像机和解码器提供电源和控制信号。

后端部分由视频画面处理器、录像机、矩阵切换主机、控制键盘、监视器(或大屏幕投影系统)等组成,对前端传送的视频信号进行分割、处理、记录和控制,完成监视、控制、记录等防范和管理功能。

系统的主要特点是技术非常成熟,价格低廉,安装使用及维护非常方便。

2.较大区域分散目标的视频监控系统

主要是大范围设计且非利用公共电信线路等传输的视频监控系统。一般可以采用的技术方案为:光纤传输监控系统、微波传输监控系统、基于现场总线的监控系统。

光纤传输监控系统是由发射机和接收机组成一对光端机,通过光缆传输视频图像、音频声音及控制命令,以组成视频监控系统。光纤传输监控系统的传输覆盖范围可以达到上百千米,如果加上中继器等,还可以进一步将监控范围扩大。

微波传输监控系统是利用微波传输视频信号的视频监控系统。微波传输要求视距传输,在传输中不能有物体遮挡,为了在高楼林立的城区远距离传送图像,需要使用中继设备,组成不同的微波传输监控系统。现场图像传输系统由现场摄像发射机、中继设备、终端接收设备组成。

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络,用于实现低层现场设备的互联。基于现场总线的分布式监控系统采用低成本、两层网结构,上层局域网采用快速以太网,图像数据库、文件服务器、网络控制器、工作站等之间可以实现高速通信,并可以通过标准拨号电话线或网关与异地通信,实现多媒体数据远传。下层网采用现场总线控制系统,实现视频切换、前端控制、显示选择、报警出入、声音监听、灯光控制等。

3.远程视频监控系统

远程视频监控系统实现的功能:一是将远端摄像机的图像传送到监控中心;二是能从监控中心向远端的摄像机发送诸如旋转云台、改变预置位、镜头变倍等控制命令。

远程监控目前大多仍采用性能价格比高的模拟式监控系统,它的首要目标则是实现监控系统视频图像的数字化远程传输,利用传输媒体信道可有PSTN、ISDN、ADSL、LAN、WAN等,这样就构成由传输信道之前的模拟式监控系统和由传输信道开始的数字化传输网络系统组成的混合式系统。系统的特点是:兼容模拟系统;远程数字化传输;控制能力强,可以在本地及远端的计算机上通过鼠标控制云台、镜头、视频移动报警及相应连动控制;以计算机为核心,图像可直接直观地显示在计算机屏幕上;有对图像和声音的处理能力,能对存储的数字图像进行处理,对于图像与声音的记录,可利用数据库功能进行检索。

其中基于PC机的远程监控系统可依照TCP/IP协议透过网络版的图形用户界面软件来满足监控要求,即监控中心CSC的CCTV矩阵切换控制器和报警接口单元,通过RS232与局域网LAN或广域网WAN相应的工作站相连,工作站通过网络版图形用户界面软件来实现远端监视端TSS的视频切换、控制云台和镜头等监控动作,视频输出经过编码始能在LAN/WAN上共用,各工作站利用视频解码器或软件解码的网络浏览器来观察视频信号。

随着对监控系统的稳定性及扩展能力需求的增加,更灵活、可靠、经济的解决方案是采用纯硬联网监控网络,十分适合无人值守环境的需求。纯硬联网监控网络由网络节点和节点间的链接组成。所谓节点就是CPU、控制键盘、报警接口及相关外设的矩阵切换控制系统,在网络上没有主、从节点之分,各个节点通过地址码来区分和定址。节点间的链接包括视频通道和数据通道(RS232/RS485),视频通道就是相邻节点间的视频组,可以是单向的,也可以是双向的。各网络节点之间采用金属线缆、数字接入系统、光纤传输系统、微波通信系统或通过RS232数据的LAN/WAN传输设备进行通信链接,组成多级联网监控网络。

数字视频监控系统将多画面的分割和混合、远程访问、视频图像记录等全部集成在数字视频服务器中,这样,普通模拟摄像机只需要直接连接到数字视频服务器的接口即可以进入网络,比模拟系统需要安装多个设备和通过电缆互连进行配置要容易很多。特别是,数字视频监控系统提供远程访问能力,这意味着从世界上任何有通信线路的地方,用户能够通过一个网络连接到他们的数字视频服务器,就能在他们选择的PC计算机上观看到所需的视频图像,连接的网络既可以是局域网也可以是广域网,也可以是一个通过电话线的拨号网络。

当前还出现了基于互联网的IP数字监控系统。IP网络摄像机是内置有数字视频和音频压缩处理DSP芯片及符合网络传输协议的接口芯片,因而可以将视频和音频信号以数据流的形式直接输出到网上的摄像机。简而言之,即内置有IP服务器、可以直接连接网络上的摄像机,是把视频服务器集成到摄像机外罩内的一种形式。使用IP摄像机可以在现有的以太网上传输视频和音频,在指定IP地址后,也可以在网络上任何一个位置通过浏览器在本地或远程网络上调阅图像,多个用户可以同时调阅同一图像,图像传输速度可以达到25帧/秒,调阅的图像既可以显示在电脑屏幕上,也可以显示在常规监视器上。IP网关实现了低成本的音视频以及报警信号的传输,发射和接收采用多播方式在以太网上传输双向音视频。IP网关通过配置,可以当作编码器或解码器使用,可以将模拟视频信号同时上网,并可以直接在电脑上查看图像,另一方面,还可以将数字视频信号转换成模拟视频信号,在普通的监视器上显示图像。

4.3.3 汽车牌照自动识别系统

汽车牌照自动识别系统是以汽车牌照为特定目标的专用计算机视觉系统,是计算机视觉和模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一,它可广泛应用于交通流量检测,交通控制与诱导,机场、港口、小区的车辆管理,物流监控、不停车自动收费,闯红灯等违章车辆监控以及车辆安全防盗等领域,具有广阔的应用前景。

牌照识别系统的硬件类似于视频监控系统,它的关键技术主要包括车辆图像采集、车牌定位、字符分割、光学字符识别、输出识别结果五个部分。车牌识别系统运行时,光学系统要经过事先调整,使到达指定位置的车牌成像最清晰且成像大小、方位符合要求。

触发模块负责在车辆到达合适位置时,给出触发信号,控制抓拍。辅助光源提供辅助照明,保证系统在不同的光照条件下都能拍摄到高质量的图像。图像预处理程序对抓拍的图像进行处理,去除噪声,并进行参数调整,然后通过车牌定位、字符识别,最后将识别结果输出。

汽车牌照识别系统的主要工作原理是:当车辆通过时,车辆检测装置受到触发,启动图像采集设备获取车辆的正面或反面图像,并将图像传至计算机,由车牌定位模块提取车牌,字符分割模块对车牌上的字符进行切分,最后由字符识别模块进行字符识别并将识别结果送至监控中心或物流监控系统数据库。

汽车牌照识别系统的性能指标主要有识别率、识别速度和后台管理系统三项。一个汽车牌照识别系统是否实用,最重要的指标是识别率。识别率是正确识别的车牌数量和总车牌数量的比值,可以投入实际应用的汽车牌照识别系统的识别率一般要求在90%以上。识别速度决定了一个车牌识别系统是否能够满足实时实际应用的要求。一个识别率很高的系统,如果需要几秒钟,甚至几分钟才能识别出结果(能否给一个通常情况下的识别速度数值加以比较),那么这个系统就会因为满足不了实际应用中的实时要求而毫无实用意义。一个汽车牌照识别系统的后台管理体系,决定了这个车牌识别系统是否好用。必须清楚地认识到重要的一点是汽车牌照识别系统的识别率达到100%是不可能的,因为车牌照污损、模糊、遮挡,或者天气因素都会影响正确识别。这时就需要后台管理体系进行相应的处理,比如数据存储、比对查询、实时通信等。

4.3.4 电子关锁

现行海关转关直通货物监管主要采用传统的一次性铅封方式,以人工操作、肉眼识别等方式对集装箱进行机械施封、验封、解封,运行成本高、安全性低、运行效率低,远远不能满足海关大密度、高强度业务流量的监管要求。

使用电子关锁系统代替传统的铅制封条对转关集装箱进行电子监控管理,可以实现海关转关或直通货物的实货放行,在货物转关或直通运输途中实时记录集装箱货物非法出箱时间和出箱次数,并与GPS联动实时报警,防止了犯罪分子途中卸货、换货的可能性,打击了走私、骗税、骗汇等违法行为,同时减轻了海关查验工作量,提高了通关效率,缩短了进出口货物的在港停留时间,提高了查验的全面性和完整性。

根据业务模式的不同,电子关锁又分备案点名式(主动模式)和卡口自动采集关联式(被动模式)两种。备案点名模式俗称为主动式关锁模式,要求每车对应固定的关锁,事先必须进行车、锁、箱的对应,在转关前进行预录入。卡口自动采集关联式俗称被动关锁模式,可多车共用一锁,在启运地卡口通过定向采集的方式自动进行车、箱、锁的关联施封。目前电子关锁经过多年的技术积累和研制开发试点试用,已形成完整的产品链,支持多种业务模式,并在多个领域得到成功的应用。

4.3.5 物流检测技术概述

在生产制造以及相关的物流活动中,为了了解和掌握其运作过程的状态以及最终结果,经常需要对各种环境情况、工作状态、技术参数等进行检查和测量,以获得生产作业系统或管理决策系统所需要的各种信息和数据。为了实现上述信息获得和数据采集所使用的机械、电子、通信、计算机及工程管理的各项技术称之为检测技术。

1.检测技术的应用

现代检测技术主要应用在以下这些领域。

(1)检测技术是产品检测和质量控制的重要手段

检测技术在生产制造领域使用得十分广泛,但传统的检测方法只能将产品区分为合格品和废品,起到产品验收和废品剔除的作用。这种被动检测的方法,对次品和废品的出现并没有预先防止的能力。目前,在传统的被动检测技术的基础上,又逐渐发展出主动检测技术(又称为在线检测技术)。主动检测技术在生产加工过程中同步进行,及时地将检测结果反馈给生产过程,并根据检测结果对生产过程进行实时调整,这样就能够主动地对生产过程的质量状况进行控制。这样的质量控制方法,比单纯的检测产品质量前进了一步,大大提高了产品质量的控制能力。在这样一个产品质量控制体系中,检测技术是其中最重要的环节之一。

(2)检测技术在大型设备安全经济运行监测中也有广泛的应用

很多大型设备必须在高温、高压、高速和大功率的条件下不间断地长期运行,一旦设备出现故障,可能会带来不可预计的结果和巨大的损失。为了保证这些产品的安全运行,必须要对设备的温度、压力、流量、转速、振动和噪声等多种参数进行长期动态监测,以便及时发现异常情况,加强故障预防,这样做一方面可以避免突发事故,保证设备和人员安全,另一方面,即使发生了运行错误或事故,也可以从监测数据中找出故障原因。而且,一般长期连续对设备的监测可以及时发现设备故障前兆,通过计算机分析这些检测数据,可以预警设备故障。

(3)检测技术还是自动化系统中不可缺少的组成部分

为了实现自动化控制的目标,必须让控制系统获得详细有效的状态信息反馈,而现代检测技术正是自动化系统获取反馈信息的重要环节。先进的检测技术能够帮助自动化系统精确及时地将被控对象的各项参数检测出来并转换成易于传送和处理的信号,保证自动化系统高效无误地运行。

全球化的供应链运作中,对各个环节的物流运作提出了很高的要求,不但要求物流运作快速、准确、高效,还要求对物流过程的所有细节进行动态的跟踪和调整。在这种情况下,仍按照传统方法对货物的购销和运输进行结算和盘点,无疑难以满足要求。只有将现代检测技术应用到物流运作的各个环节,通过监测物料的位置、状态、环境、数量等参数,并将结果动态反馈到物流管理系统中去,才能大大提高物流系统的敏捷性和操作能力。

2.物流检测技术与工业检测技术的比较

物流系统中对检测技术的应用,与传统的工业检测有本质的区别,并不能把传统工业检测的设备和模式照搬到物流领域中来,总体来说两者的侧重点有一些差异。

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