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數位監控系統 化身工廠安全守門員

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製造業是安全監控的應用先驅,由於地域廣大、資產價值高,必須透過監控系統來保障其安全。DIGITIMES攝
製造業是安全監控的應用先驅,由於地域廣大、資產價值高,必須透過監控系統來保障其安全。DIGITIMES攝

製造業可說是安全監控應用的先驅之一,因為工廠的貨物量大,資產價值遠高於其他領域,因此多數製造現場在安全監控發展初期就已導入,而隨著安控技術的快步起飛,製造業的安控系統等級也隨之提升。

在警匪電影中,常可看到以下的畫面:為了找出闖入銀行金庫的竊賊,相關負責員警聚集在會議室內,前方投影螢幕則播放著剛錄下的監視畫面,運用停格、放大等功能,描繪出歹徒的輪廓、體型與衣著。其實,類似這種運用監視攝影機來辨識歹徒身分的視訊監控模式,早在很久之前,便已從電影走入真實世界中。

尤其是24小時不停工的製造工廠,更需要借助視訊監控系統來強化安全性。通常製造工廠佈建視訊監控系統目的有二,一為監視現場環境,若發生非法侵入或意外災害的狀況,才能在第一時間緊急處理,另一則是進行機器視覺,檢測生產線上產品狀況。

後者由於攝影機擔負品檢角色,高度重視畫面精細度,故仍以傳統類比系統為主,前者則伴隨資訊技術進步,系統架構逐漸從類比走向數位,近年來甚至出現IP網路化趨勢。

視訊監控系統進化史

早期的類比監控系統又稱為CCTV架構,類比攝影機經由同軸電纜線將類比影像傳送至後端中控室,透過矩陣處理主機分配訊號呈現模式,最後再存放於錄影帶中,由於類比監控系統屬於封閉式架構,難以整合其他安全設備,在資料儲存上也面臨極大挑戰,由於匣式錄影帶需要人力定期更換與龐大保存空間,搜尋歷史資料既困難且效率低。

90年代中期出現DVR架構,前端仍舊以同軸電纜線傳輸訊息,但後端儲存設備與控制主機皆不同,也就是說,類比訊號經由影像伺服器(Video Server)或DVR主機轉換成數位格式,並存放於硬碟中,不僅解決過往錄影帶儲存資料的問題,且影像數位化後也較容易與其他安全系統整合。

隨著網路技術成熟與穩定,IP網路化成為視訊監控發展趨勢,此時的監控系統完全架構在IP網路環境中,前端IP攝影機攝取影像後,經由有線?無線網路傳送至網路數位錄影機(Network DVR;NVR)或電腦,藉由網路方便性衍生出更多元應用模式,例如遠端控制、智慧分析等等。

綜觀現今製造業者的監控系統架構,大半為類比與IP攝影機混合應用的模式,就是因為製造業者在擴充監控點時,傾向選擇IP攝影機而非既有的類比攝影機,此外,完全使用IP攝影機進行監控的比重亦有一至二成左右,其中,科技製造業者應用程度又高於傳統製造業者,這是科技業者擴廠需求較大的緣故。

IP監控透過網路創造附加價值

如果從建置成本與功能等兩個層面來分析,IP監控系統在製造業的應用會較佔優勢,先就建置成本來看,以一座佈建16個監控點的工廠為例,估算視訊監控系統建置成本,類比CCTV監控建置成本為35,000美元,比IP監控系統(31,400元)高出3,600美元。

接下來則從功能面進行分析,IP監控雖然進入市場時間較短,不過在製造業的應用卻遠高於其他領域,主要原因於IP監控的4大特點在製造業有其優勢,包括:1.遠端監視與控制;2.畫面清晰;3.擴充性佳(結合網路與電源線);4.智慧分析。

在DVR監控系統架構下,只能提供遠端監看或下載資料的功能,任何與系統或攝影機相關的控制功能,例如:背光模式、錄影方式、系統參數設定等,還是得拉回監控中心才能進行,但是IP攝影機本身具備連網功能,管理者只要事先設定好權限,就能透過網路進行遠端控制,提升視訊監控彈性與方便性,舉例來說,華邦電子中科廠內並沒有規劃獨立中控室,但每一張辦公桌上皆放置電腦,管理者隨時可以透過網路取得監控資料。

就畫面清晰度而言,數位影像在解析度、顏色飽和度雖然不若類比影像,但目前網路攝影機市場上早已有百萬畫素(Mega-Pixel)等級的產品,高解析度意味著更好的影像品質,即便監控者將畫面局部放大,也能看得清楚其中的枝微末節,例如:車牌號碼、牆面文字等,不會出現鋸齒紋、模糊不清或失真的情況。

至於擴充性佳則指省去傳統同軸電纜的佈線過程,網路已經成為現代建築物的基本配備,牆面上幾乎都會預留數量不等的網路孔,而IP攝影機本身亦有乙太網路孔設計,因此,工廠建置時只要準備一條乙太網路線即可互相串連,不必重新拉線或改變空間規劃,再加上IP攝影機用電量小,可以運用乙太網路供電技術(Power over Ethernet;PoE),從網路線獲得運作所需電力,也就是說,網路線同時傳遞網路訊號及電源,既方便又節省空間。

監控智慧化  提升安全保障

智慧分析是近年來視訊監控產業最熱門的話題,目的是希望監控系統也能像人腦一般,在攝取畫面的同時進行分析,輔助監控者進行監控任務,舉例來說,攝影機如果架設在不應該擺放物品的工廠走道空間,在監視攝影時,還可以偵測該區域內是否有遺留物品,及該物品停留時間,若超過正常標準且沒有移動跡象,就要主動通知監控者處理。

智慧型影像監控常見的應用模式有下列幾種:車牌自動辨識、車道偏移、攝影機自我偵測、危險偵測、物件或位移偵測、人車行進方向偵測、臉部自動辨識等,在工廠應用時,則可用來做為防失竊偵測,當產線與倉庫的貨品在非營運時間短少,系統會馬上做出判斷並通知管理人員。

另外攝影機也可自我偵測為例,不法份子在進行非法行為前,可能先在鏡頭前罩上不明物體,或改變鏡頭原來攝影位置,好讓監視攝影機無法發揮作用,若結合攝影機自我偵測功能,一旦攝影機偵測到前述狀況,就會立即發出警訊通知監控者,不過智慧監控系統只能扮演輔助者角色,最終還是得由監控者來判斷該如何處理。

除了主動示警外,智慧監控在製造業應用的第二個好處是整合後端其他軟體,例如有心分子混入廠區時,但此時可以配合使用監視攝影機,透過臉部自動辨識系統去判讀人臉,並與後端資料庫串連,確認人員身分,若為外人或該人員並無權限進入該區,系統會即時通報管理人員進行處理,降低廠房風險。

節省硬碟儲存空間則是智慧監控軟體的第三個優勢,影像品質、解析度與資料封包量三者成正比關係,在追求影像品質的同時,解析度和資料封包量也隨之增加,相對拉高網路傳輸風險,所以越來越多人提出影像傳輸新觀念,就是不要把全部資料都傳送至後端主機存放,只傳送重要影像,一方面節省硬碟儲存空間,另一方面也降低資料封包量大帶來的傳輸風險。

視訊監控技術不停發展,從類比走到數位再推進至IP架構,目的都只有一個,就是要確保監控點的安全,而在跟隨技術前進的過程中,製造業者如何打造一個完善數位監控系統?首先要了解必須使用的硬體設備有哪些,再來則是數位視訊監控系統如何整合異質系統,才能獲得數位監控系統帶來的效益。