TRACE MODE在分布式可视信息处理自动控制系统中的应用 本世纪末的最后几年，多媒体数据传输和处理的数字技术得到了迅猛的发展，广泛应用于生产生活当中。通过TCP/IP网络的视频通讯在商业中得到推广。工业和科学试验领域利用的是基于视频技术系统的不稳定的物理测量方法。安全技术领域正逐渐放弃使用低智能的模拟视频音频记录手段。在各个企业中，工业用电视综合设备也被广泛用于直接观察工艺流程。 与此同时，大多数自动控制系统的现代化开发手段不直接支持综合数据形式功能。总的来说，这是可以理解的。因为，对处理多媒体图象的算法库部分提出的要求相互矛盾，无法完成各种类型的任务。通常，此类数据的处理都是通过插入行的形式来实现，或者依靠根据公司内部传输协议与SCADA系统（即数据库接口和操作系统手段）进行结构化数据交换的独立模块 § 当然，存在一系列专门的应用程序，用于开发控制系统，进行与图形处理和传输相关的测量和控制。其中，我们可以举出一些例子： § 比如说，某些视频技术系统――Videolab (Pulsotronic)。被用于测量二维或者三维对象的几何特性，特别是在生产中的详细数据； § 在权限控制系统中，使用Milestone Surveillance软件，它开发的基于TCP/IP网络的数字记录和监视系统完全符合要求。 但是，大多数现有软件仍然有以下不足： § 使用相当封闭的编程方法； § 项目复制和规模化能力差； § 与之相对应的输入变换器的类型受到严格限制； § 采用非标准的外界交互协议； § 不利于开发数据处理的网络技术。 在开发“智能大厦”工程的个别片断的过程中，曾经尝试部分解决上述问题。智能大厦是住房与办公用房自动控制集成系统。INSINET设计的智能大厦子系统包括： 1. 遥控网络。用于控制家用电器，供电控制，参数传感器测量（温度等）； 2. 基于混合通道或者纯数字通道的家庭视频网络。它可以与采用H.323标准的设备兼容； 3. 权限控制设备。多点数字监视系统是其不可分割的一部分。 开发智能大厦上游（或操作层）所使用的基础软件是Trace Mode系统。之所以选择这一系统，是由于需要一个统一的用户图形界面。而且，TRACE MODE系统是一种开发具有常规网络结构的典型工程所使用的操作性强，直观的开发工具。这一特点也是开发智能大厦工程所必需的。 上述前两个子系统不必采用具有多媒体数据传输功能的SCADA系统。但是，如果在工程中嵌入多点数字监视系统组件，则会出现另外的情况。 多点数字监视系统完成的是以下任务： § 接收来自各种类型的模拟和（或）数字图象信息源的信息； § 通过数字通讯通道（专线或者通用线路）交换和传送信息，以便实时直接显示这些信息； § 通过数字媒介指定信息记录，以根据时间，地点和情况类别进行下一步的查找； § 手动或者自动远程控制图象信息源； § 从接收的信息中提取重要的对象特征，测量图象的客观特点，以跟踪特定类型的情况。 通常，用于接收，处理和记录图象的计算机系统是根据集中原则建立起来的。图1a是此类计算机系统的草图。通过专门的通讯通道，图象以模拟形式或者数字形式由“非智能”图象信息源传输到视频加工系统。接下来，信息由相关的应用软件接收并分析。该应用软件通过特殊驱动器组经由界面控制器或者捕捉板与信息源进行交互作用。应用软件通常使用自己的用户界面（其灵活程度不同）显示信息。而这种用户界面无法随意与所开发的操作员交互电路集成。 下图是与信息源，信息分析工具和信息显示工具相独立的模块图。 在SCADA系统中，图象信息源是指具有某些预先处理的功能，不使用外部驱动器就可以被控制，通过自由物理通讯通道传输数据的装置。信息源与工程的用户界面的直接交互借助于内置于工程中的ActiveX组件来实现。而参数的控制和传送则通过统一的命令组，借助于OPC和相应类型的内置数据通道。 与自动控制系统进行交互信息源可以是一般的摄像机，也可以是对象空间指标的参数传感器： § 光栅图象输入的信息源根据H.323协议，以H.261格式传送图象，或者通过HTTP或FTP以JPEG连续镜头传送。摄像机与通道的连接是通过某种高速界面Ethernet或者USB，在极端的情况下，使用稳定的非同步调制解调器连接。 § 有时，在操作员层面上，无需传送光栅图象--如果系统的任务只是测量对象的亮度、几何参数或者动态参数。在这种情况下，预先加工的功能可能要由信息源本身来完成。信息源与视频加工系统根据ModBus协议，通过某种低速物理连接（如，RS485界面）进行交互。 目前，所使用的基本信息源是IP摄像机和基于RISC-CPU ETRAX100的AXIS服务器。这些设备建立在开放式技术ThinServer基础上，利用内置的通用操作系统Linux。这使设备的编程符合工艺要求，可以适应于现有的通讯接口。在多点数字监视系统中应用数字录像设备LGIC NetDVR的问题正在研究。 系统的结构要求分三个阶段加工视频数据，这可以利用网络的所有优势： 1. 在预加工阶段，进行图象的过滤和分解。在必要时，进行一系列相似变换，区分出某些基本特征。预加工由信息源本身或者外置程序模块进行。外置程序模块通过OPC与SCADA系统进行交互。对于登录控制系统来说，预加工模块实现确定移动数量和移动对象尺寸的功能。 2. 加工过的光栅信息输出，信息源机构、图象数据库记录加工的控制，都由相应的ActiveX组件来完成。 3. 对预加工后得到的参数信息的分析，通过SCADA系统标准工具，借助于所说的“测量模块”来进行。这是多点数字监视系统的主要优点。在这一阶段，还计算集成特征，比较对象特征数据库，决定其归属于哪个类别。 截至目前，工程算法部分的主要目的是： § 二维半色调图象特性的分析程序的标准组合适应于Trace Mode工程所连接的模块形式； § 创建适用于基于ThinServer结构的设备装载的预加工统一模块； § 扩展组件的标准组合，以控制记录加工和视频列索引。 这里所描述的多点数字监视系统建立技术正处于试验设计阶段。然而，一系列的实用软件和组件已经在现实中被主动的全部或部分采用。比如，目前，在一些银行机构中，正在准备应用一系列基于AXIS和LGI&C设备的多点数字监视系统工程。 这里所建议的框架，大部分原则不仅可以应用于保护技术领域。在一系列俄罗斯公司的合作下，正在开展冶金生产自动控制系统模块的研究工作。 所应用的技术，设备和采用的解决方案的详细信息可以在INSINET公司的网址上获得：http:// www.insynet.ru.