数字视频监控系统在单晶提拉炉自动化生产管理中的应用

　　随着科学技术的快速发展，电子工业及精密仪器，光通讯，激光设备，光学元件等行业对于晶体的需求量与日俱增。由于成本和性能的原因，直拉法(CZ)晶体材料应用最广，产量最多。直拉法(CZ)晶体生产过程中用到的主要设备就是本文所重点讨论的单晶提拉炉。

　　行业概述

　　单晶提拉炉在生产过程中需要长时间观测活动，时刻了解籽晶的状态，密切关注晶体生长过程，随时对各种参数进行实时调整，确保生产活动的顺利进行。如果使用人眼进行观测，虽然可以确保对实时情况的把握，但是对人力造成了大量的浪费，无法实现大规模的自动化生产管理。同时，肉眼观测时，无法同时看到单晶提拉炉相关的其他参数，容易在关键时刻发生错漏。

　　数字视频监控的飞速发展，给单晶提拉炉的自动化生产管理带来了新的契机。前端的摄像机可以做到不间断的实时采集炉内视频，不会产生任何疲劳和不适，大大的减少了技术人员的体力消耗，技术人员只需要在控制台前面对屏幕，就可以轻松的监控任意单晶提拉炉的生产情况。通过网络进行传输的“佰沃”数字视频监控可以将多个单晶提拉炉的实时图像展示在一个显示平台上，将原本一炉一人的实地观测，变成一人多炉的远程观测，使人员使用成本大幅度下降。更重要的是，“佰沃”数字视频监控系统可以依据IP信息，提取原有电气控制系统控制软件的界面，将单晶炉的其他相关电气数据，集成显示在观测窗口中，技术人员可以同时观测实际生产情况和电气参数的变化，及时对可能发生的意外情况进行预防和处理。在现场实时观测的同时，“佰沃”数字视频监控系统还可以将所有的观测视频进行压缩存储，一旦发生意外情况，视频录像可以帮助技术人员对以前发生的现象进行回放，便于技术人员发现问题，解决问题，提高生产效率。

　　系统分析与设计

　　本项目的观测对象是单晶提拉炉的内部情况。单晶提拉炉在工作时会产生超高温度，并且发出极其耀眼的强光，人眼无法直接观测，因此，在观测窗口处，设置了专业的滤光玻璃。原本亮度非常高的光线，在经过滤光玻璃之后，被降低到人眼可以接受的地步，但是对于视频监控而言，所采集到的光线就变的比较微弱了。如果采用CMOS芯片作为采集设备，则会因为CMOS芯片本身感光性能上的缺陷，导致最终图像的画质受到很大的影响。因此，本项目适合采用以CCD为采集芯片的高线数模拟*式摄像机作为前端采集设备。

　　其次，本项目中的单晶提拉炉本身也有完整的电气参数监控体系，通过专业软件，可以实时监控运行状态，动力环境等各个方面的电气性能，并且根据反馈的数据，对于设备的运行状态进行调整。因此，必须要在满足视频监控需求的同时，兼顾电气数据的实时监控，将电气监控软件与视频监控平台无缝融合。根据以上要求，视频监控系统必须建立在数字监控的基础上，即使用编码器对模拟信号进行压缩编码，通过网络传输，最终通过监控软件平台，融合专业电气数据，集中显示。

　　综上所述，本系统采用数模结合的方式，前端采取高线数模拟CCD摄像机，并通过编码器进行压缩编码，进行网络传输，最终通过NVR及虚拟矩阵进行控制，显示与存储。

　　编码器作为本系统中的关键设备，担负着将模拟视频信号压缩编码，转变为网络数字信号的重要任务。因为单晶提拉炉内部在工作状态时处于不间断的转动状态，对于编码器的压缩编码工作而言，是最消耗资源的视频源，需要处理芯片不间断的高负荷工作。而由于大多数国产的芯片方案而言，更多是针对常规视频流而做的，长时间高负荷工作，会给芯片的处理能力带来超乎想象的压力。在实地测试的过程中，由于芯片处理压力过大，每隔约20-30分钟，会出现2,3秒的停顿。日常的视频监控需求，2,3秒的停顿完全不会造成任何不良影响，但是本项目是对于生产过程的全程实时监控，2,3秒的停顿也会造成技术人员的误判，严重影响生产工作的顺利进行，属于无法承受的技术漏洞。

　　针对实地测试中产生的问题，“佰沃”对于编码器的软硬件进行了突破性的改进，从根本性技术入手，为单晶提拉炉视频监控项目量身定制，提出了完全适应该特殊需求的解决方案，确保了项目的顺利实施。

　　结束语

　　单晶提拉炉仅仅是工业自动化生产管理系统中一个具体而微的实例，实际上，在目前的工业自动化生产管理过程当中，还存在很多类似或者各异的实例。视频监控行业已经渐渐脱离的纯粹的安防安保的范围，逐渐在其他领域里展现出应有的作用，原始的安防安保功能已经无法满足各行各业的特殊需求，这就要求视频监控行业的解决方案提供商更加灵活的解决现实存在的各种问题。在不久的将来，相信会有更多的行业提出具有各种行业特色的需求，而只有具备定制化服务的方案供应商，才能进入更大的市场区域。