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打造最适化制造监控系统
审慎评估 因地制宜

【作者: 王明德】2015年08月27日 星期四

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制造业导入数位监控系统的目的在于强化安全性,包括产品防窃、机密保护(例如:技术、财物)、管制危险物质、监看危险环境等等,其实除了传统安全目的外,还可以提升作业效率,举例来说,生产线作业通常分成二班制,早晚班良率各为70%与80%,透过监控画面可以分析作业员行为、出席状况等等,辅助管理者找出影响良率的原因。


数位监控系统若要创造安全以外的加值效益,选择合适硬体设备为首要条件,从系统架构来看可约略分成3部份块:输入、储存与远端监看。

数位监控系统若要创造安全以外的加值效益,选择合适硬体设备为首要条件,从系统架构来看可约略分成3部份块:输入(Input)、储存(Storage)与远端监看( Remote Viewer),由于远端监看设备以PC、LCD萤幕或电视为主,此为日常所熟悉的硬体工具,故不再赘述,以下将讨论输入与储存等2大架构所需的硬体设备。



图1 : 数位监控系统若要创造安全以外的加值效益,选择合适硬体设备为首要条件。 (So​​urce:NUUO)
图1 : 数位监控系统若要创造安全以外的加值效益,选择合适硬体设备为首要条件。 (So​​urce:NUUO)

监视摄影机的选择

输入端所使用的硬体设备分成摄影机与影音伺服器(Video Server)二种,影音伺服器用来将类比讯号转换成数位格式,摄影机则负责摄取监视现场画面。


在摄影机讯号格式选择方面,从讯号格式来区分,摄影机分成类比与IP二种形式,IP摄影机的优势在于可以独立运作、彼此间也能互换讯息,但因为问市时间晚加上售价较高,过去使用比例低于类比摄影机,不过这两年情势已逐渐反转,就市场面来看,目前类比式与IP式仍是监控市场两大主流,制造业早期多以类比式为主,要过度到IP式时,基于成本考量,往往不会立即汰换使用中的类比摄影机,但若遇到扩充或更新需求时,则多半选择IP摄影机。


视监控点环境特性部份,在安装摄影机时,必需依据监控点环境特性做选择,可从摄影机的外观与功能来考量,就外观而言分成移动与固定式,移动式摄影机适合大范围、活动式搜寻,或与环境感测器连动,固定式摄影机则有长条状与半球型二种,前者适合没有天花板的开放式空间,例如生产厂房,后者较为美观多装设在一般办公室内。



图2 : 制造业导入视讯监控系统为时已久,生产现场所使用的监视设备以类比摄影机为主。 (So​​urce: Network Security Daily)
图2 : 制造业导入视讯监控系统为时已久,生产现场所使用的监视设备以类比摄影机为主。 (So​​urce: Network Security Daily)

至于功能选择,多为了因应监视现场光线变化而设计,以免其影响影像品质,这些特殊功能主要分成三种:日夜两用、红外线辅助及背光补偿(或称宽动态)。


如果监控点为户外且需24小时不停运作,就适合装置日夜两用型摄影机,当现场环境亮度不足时,自动由彩色转成黑白摄影,以维持影像清晰度。

如果监控点为户外且需24小时不停运作,就适合装置日夜两用型摄影机,当现场环境亮度不足时,自动由彩色转成黑白摄影,以维持影像清晰度;红外线辅助功能适合在户外或夜间摄影情境下使用。


至于宽动态则是指摄影机承受高低亮度变化的范围较大,通常适合架设在入门(口)处。举例来说,厂房通常会在入口处装置摄影机,由内往外拍摄进入者身影,如果遇到阳光强烈的时候,进入者面孔会因为背光缘故而变得黑暗,此时就需要宽动态功能让脸部轮廓变得清楚。


另外某些仓库因为面积大而独立于厂房存在,当大门一打开,室内光线瞬间由暗变亮,此时若再加上太阳西晒的影响,一般摄影机需要10分钟时间才能反应,就会形成监视死角,必需使用宽动态摄影机才能避开。


是否需要工业等级设备?

一般运用在工厂的硬体设备,多会强化其扺抗恶劣气候的能力,此原理是否适用于监视摄影机?业者认为未必如此,因为现代工厂光线充足、通风良好,除了油污粉尘比较多外,整体环境和一般办公室几无差异,并没有想像中如此恶劣,所以除非在太阳曝晒或冰天雪地等户外环境下,否则不太需要使用工业等级设备。


不过如果在特殊生产线,就必须考量环境因素,以印刷电路板的蚀刻制程为例,其乃利用硫酸及双氧水去蚀刻PCB板的铜面,留下已聚合部份,加工环境相当恶劣,若没有使用工规等级很容易损坏设备。


储存端使用的硬体设备为数位录影机(Digital Video Recorder;DVR)与网路数位录影机(Network DVR;NVR),主要用途为录影与存放档案。


NVR可说是DVR升级版,因为具备网路功能,可以直接与IP摄影机串连,至于DVR则分成单机式与PC-Based 2种,单机式DVR外观如同早期的VCR,属于封闭式系统,可串连摄影机数量有限,功能虽然较为简单,但具备价格低廉且稳定性高的优势。


PC-Based DVR又可粗略分成一般PC与工业电脑二种架构,两者皆是在电脑内加装影像撷取卡进行录制或储存影像等动作,由于一般PC遇到恶劣环境或长时间运作情形,容易出现当机或损坏状况,不适合运用在注重稳定的工厂中,故IPC架构DVR较受到制造业者青睐。


此外PC-Based DVR也具有弹性优势,由于系统架构在PC环境下,不仅操作介面较友善,还能透过软体(如:影像自动辨识、档案分类管理等)设计不同功能与应用,创造监控以外附加价值,以影像自动辨识软体为例,当萤幕上同时呈现多个监视画面,单凭肉眼很难在瞬间判断是否有异常状况,若使用影像自动辨识软体先过滤出可疑画面,再由监控人员判断该如何处理,就能强化安全保障。


使用DVR专属硬碟强化储存稳定性

在DVR之外,顺带要探讨的是储存设备稳定性问题,DVR内用来存放监视影像的设备通常是硬碟,其目的主要为不安全事故发生时,提供相关人员做为调查、举证之用,存放期间​​多半为1到2个月,因此储存设备稳定与否变得相当重要。



图3 : 在安装摄影机时,必需依据监控点环境特性做选择,可从摄影机的外观与功能来考量。
图3 : 在安装摄影机时,必需依据监控点环境特性做选择,可从摄影机的外观与功能来考量。

目前硬碟厂商都已针对DVR开发出专属硬碟,其特色为可长时间运作、低耗电与低坏轨率,一般硬碟测试环境为1天8小时、1周使用5天,而DVR专业型硬碟则是1天24小时、1年365天的工作环境,两者在设计阶段就有显著差异,反应在成本上自然高低有别,制造业者若因预算考量而选择一般型硬碟,就得承担硬碟寿命短缩及无预警损坏的风险。


制造业导入视讯监控系统为时已久,生产现场所使用的监视设备以类比摄影机为主,在既有设备未损坏情况下,不可能立即更换成IP摄影机,因此多采用数位、类比混合应用模式。

由于制造业导入视讯监控系统为时已久,生产现场所使用的监视设备以类比摄影机为主,在既有设备未损坏情况下,不可能立即更换成IP摄影机,因此多采用数位、类比混合应用模式,其整合方案分成以下三种:


第1是单单更换储存设备,也就是用DVR取代VCR,统筹管理前端类比摄影机影像,但因为DVR可串连的频道数有限、扩充不易,所以此方案仅适合监控范围小、摄影机需求数不多、远端监看需求低的场所。


第2则是兼顾类比与IP摄影机的解决方案,经由影音伺服器汇集类比摄影机影像,再由影音伺服器转换成数位格式,并上传至NVR主机存放,至于IP摄影机因为具备连网功能,可以跳过影音伺服器,直接连线至NVR主机。至于第三种使用的储存设备为Hybrid DVR,将类比与IP摄影机讯号同时汇集至Hybrid DVR,管理者则透过网路远端监看与备份。


台湾以OEM代工业务起家,硬体制造技术举世闻名,近年来有越来越多业者挟丰富经验转向ODM发展,无论在品质、规格及设计能力上,早就不亚于全球大厂,但受到品牌迷思限制,台湾硬体厂商要扩大内需市场并不容易,反而在国际市场上才能展露头角,因此,制造业者在采购硬体设备时,除了考量稳定性与成本外,还要小心避免自身落入品牌框架的思考逻辑中,才能选择到最符合需求的产品。


刊头(Source: Coreveillance)


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