Промышленное видеонаблюдение: снимаем технологические данные с камер и предсказываем аварийные ситуации

    Очень далеко за МКАДом, где бродят только геологи и редкие медведи (забегая вперёд — они те ещё токсикоманы), есть производственный комплекс. На вход приходит добытая руда, на выходе — концентрат, который позже может и жахнуть.


    Если при определённых условиях в эту зону зайдёт рабочий, его семье выплатят страховку

    На этом заводе, естественно, установлена куча датчиков, сообщающих об авариях. Тем не менее, нужен был второй контур подтверждения, потому что до начала проекта в цех или на точку обязательно прибегал человек и визуально подтверждал ситуацию. До этого принимать какие-то критичные меры было нельзя.


    Это цветной кадр с одной из камер. Всё, вообще всё покрыто серой пылью.

    В отличие от тёплых и прельстивых офисов и стерильных ЦОДов, на этом объекте постоянно нехило шарашит электромагнитное излучение от кабелей с ногу толщиной, помехи от пусков разного оборудования. И ещё тут отличная пыль, которая накапливается по сантиметру в сутки.

    Постановка задачи


    Итак, есть комплекс датчиков на заводе, который сигнализирует о тех или иных нештатных ситуациях диспетчеру. Поскольку датчики очень часто ведут себя странно, плюс дают далеко не полную картину масштаба ситуации и вообще характера её развития, для принятия серьёзного решения нужно отправить человека посмотреть, что происходит. Диспетчер по интеркому вызывает начцеха, а тот уже ищет бригадира и просит разобраться. Ответов бывает два: «Нет, компьютер гонит» и, куда реже, «Михалыч, тут ####, давай #### срочно!». Через несколько минут приходит словесное описание аварии. Если авария серьёзная — в очень сжатой, ёмкой и образной форме. Именно эта форма (запоздавшая на 4-5 минут) является причиной остановки конвейера, аварийного сброса давления на ряде агрегатов, поломки дорогого оборудования при экстренном отключении и других вещей, после которых компания обычно терпит финансовые убытки.

    С финансовыми убытками, конечно, мириться было нельзя.

    Изначально заказчик обратился к нам, чтобы рассчитать стоимость системы машинного зрения, позволяющую в автоматическом режиме отслеживать все проблемные точки. Был приложен список узлов и перечень возможных аварий. Например, в этом чане ничего не должно переливаться через край; этот узел не должен работать, пока рядом люди; сюда к трубопроводу из любопытства иногда заходят медведи; здесь бывает брешь в трубопроводе, а тут надо следить за тем, чтобы по конвейеру не поехал вдруг крупный кусок, мусор — или лента не порвалась.

    Забегая чуть вперёд, покажу кадр с линии, где, например, надо контролировать проезжающие ломы, палки и другой крупногабарит. На западе ещё контролируют размер фракции, но это уже куда дороже и из-за требований к картинке, освещению, и из-за особенностей кода:



    Для таких систем есть готовые промышленные решения, разрабатываемые для американских, немецких и японских производств. Их главная проблема в том, что каждый нестандартный детектор требует серьёзного объёма кода и тестов на распознавание. Мы говорили и с отечественными, и с западными разработчиками подобных систем, и посчитали первый бюджет. Главные проблемы — вот эти нестандартные детекторы и тяжелые для распознавания сюжеты как выше почти без контраста.

    Бюджет получился очень большой, поэтому заказчик ушёл думать дальше. По его подсчётам выходило, что куда дешевле в 10-летней перспективе поднять ещё диспетчерский пункт и посадить туда людей, которые знают производство как свои пять пальцев и отлично умеют распознавать нештатные ситуации. Плюс прикрутить базовую автоматизацию вроде фокуса на картинке по сработке датчика, базовому отслеживанию движения в зонах, где движения быть не должно и т.п. В общем, человек должен быть — как бабка на эскалаторе в метро.

    Итак, мы собирали систему на базе камер, простых датчиков и в программной части—базовых (библиотечных) детекторов.

    Технологическое зрение


    Правильно система называется «технологическое зрение». Технолог удаленно смотрит что у него там на заводе происходит и не заходит в агрессивную среду. Зато в этой агрессивной среде завода стоят наши камеры. Под понятие технологического зрения ещё подпадают такие решения как специализированная аналитика по узлу. Например, стоит такой станок, то задача — смешивать компоненты и получать на выходе пену определённого типа. Машинное зрение определяет размер ячейки пены — в зависимости от размера ячейки аналитика определяет, какого реагента добавить и сразу отдаёт команду на контроллер станка. Мы такое ещё не внедряли, но, в целом, это вполне реально. Другое дело, что, повторюсь, конкретно здесь из-за особых условий живой технолог получается экономичнее.

    Первой проблемой проекта было то, что нужно было составить конкретное проектное предложение. Если на обычном проекте это можно сделать за неделю сидения с планами и моделями и один выезд, то здесь так не получилось. Мы туда ездили несколько раз. Ходили по каждому цеху, общались с технологами, спрашивали каждого, что им нужно видеть и как бы они хотели, чтобы датчики были расположены.


    Вот картинка на телефон с обследования и очерченное поле зрения камеры

    Габариты завода огромные (десятки километров), не везде есть точные планировки, нет возможности на месте привязаться к чему-то, чтобы составить план для монтажников в будущем. В итоге мы просто снимали определённые места и на них отмечали точки под камеры и другую слаботочку. Примерно так:



    Смысл — снять не только точку монажа, но и сразу вместе с технологом то, что будет видеть камера. Чтобы обойтись без непоняток.

    Занимались мы этим примерно две недели. Обычно проектирование столько и идет, но здесь ушло 2 месяца на полный проект. Надо сказать, что по объекту я ходил со служебным ноутбуком, который за это время пару раз падал, разбивался, и на нём даже через полгода после сдачи системы ещё остались следы местной пыли.

    Сама по себе коммутация была относительно простой. На комплексе лежит кольцо оптики с ответвлениями, поэтому проблем с каналом для HD-картинки нет. Оптика там, кстати, потому, что медь просто не будет работать. Длинные переходы между цехами возможны только по существующим кабельным эстакадам. А там лежат силовые кабели с сечением жилы в несколько сантиметров. И жил таких там далеко не десяток. Медь была только от щитов до самих камер, причём в кабеле с несколькими уровнями экранирования.

    Щиты собирали сами — рассчитывали температурные режимы и ставили внутрь промышленные помехозащищенные коммутаторы. Как показала практика, это прекрасно работает, и узким местом ни в коей мере не становится. Проблема была в том, что камер как таковых для промышленного очень жёсткого использования нет. В смысле, чтобы у них ещё были соответствующие сертификаты. Поэтому, опять же, приходилось брать в специальные кожухи, делать заземление, прикручивать специальные «дворники» сверху, чтобы стряхивать пыль. Кожухи со стеклоочистителями нашлись у одного крупного вендора очень удачно и сразу встали как надо.

    Из 165 камер на пусконаладке отвалилось сразу 19. Перевозка это или заводской брак — неизвестно. Надо было проверить в Москве после прибытия, но заказчику нужно было как можно быстрее, поэтому мы отправили сразу на комплекс, не распаковывая.

    Когда монтировали свои трассы, узнали, что такое legacy-изоляция. На заводе лежит много линий, которые не используются ещё со времён СССР, потому что дублированы, заменены и не размонтированы и т.п. В большинстве случаев заказчик давал нам лотки, а мы монтировали на них. Но на ряде прогонов были консоли с большими расстояниями между опорами. Там прекрасно чувствовал себя толстенный самонесущий кабель, а всё остальное крепилось, фактически, на нём. Так вот, через 20 лет эксплуатации в условиях агрессивной среды, изоляция на таких кабелях превращается в труху. Пока стоишь и смотришь — всё нормально. Трогаешь оплётку — она ссыпается с тихим шелестом.


    В одном из legacy-цехов

    Итог


    Раньше прорыв трубопровода мог размыть насыпь у ближайшего озера за 15-20 минут. Сейчас время размытия не изменилось, но изменилось время реакции. Визуальное подтверждение можно получить сразу и сразу же принять решение. Ранее для этого требовалось попрыгать в вездеход и отправиться на другой конец территории, к примеру. Тут ещё надо добавить, что не страшно по этому озеру у комплекса ходить было только обе недели лета. Всё остальное время там устраивают горячие вечеринки мишки-токсикоманы. Эти звери обожают сильные необычные запахи — они у медведей как чтение Хабра у айтишников. Поэтому проверять датчик каждый раз было как-то не очень интересно. Нам ещё рассказывали байки про волков, но их мы не видели.

    Кроме уменьшения времени реакции, уменьшилась и длина простоя после аварии. Раньше большой проблемой после остановки было проконтролировать, чтобы с узла ушли все ремонтники. Это делалось по той же цепочке и с трудом. Теперь есть ещё визуальное подтверждение.

    Ссылки:


    КРОК
    131.78
    №1 по ИТ-услугам в России
    Share post

    Comments 15

      +11
      Габариты завода огромные (десятки километров), не везде есть точные планировки, нет возможности на месте привязаться к чему-то, чтобы составить план для монтажников в будущем. В итоге мы просто снимали определённые места и на них отмечали точки под камеры и другую слаботочку.

      Вот с этого места архитектура завода стала интересней, чем тема статьи:) Фоток бы побольше…
        +4
        Больше фоток не получится, потому что СБ заказчика не одобряет. А территория там, действительно, интересная и огромная.
        Завод состоит из цехов – это отдельные здания, в которых нет классического разграничения по этажам, поэтому внутреннее пространство надо рассматривать, как единое целое.
        Внутри цехов установлено промышленное оборудование, которое само может быть размером с небольшое здание. А еще цеха связаны друг с другом длинными переходами, в каждом осуществляется какой-то технологический процесс, таким образом можно пройти всю цепочку.
        Все это усложняет процесс проектирования и впоследствии понимания проектной документации.
        +6
        Какая красота! Вспоминаю первый Half-Life
          +3
          И ещё тут отличная пыль, которая накапливается по сантиметру в сутки.

          специальные «дворники» сверху, чтобы стряхивать пыль

          Если там так пыльно, то не превратят ли эти дворники в стекло на камере в матовое? Может стоило сжатым воздухом прочищать?
            +7
            В данном случае решили, что заменить стекло по необходимости дешевле, чем работать с компрессорами и фильтрами для сжатого воздуха.
              +3
              где вы будете брать чистый воздух для продувки стекол?
                0
                С одной стороны можно с улицы через фильтры (скорее всего на улице меньше пыли), но тут DmNikiforov уже пояснил, что «дворники» и замена стекла выходят дешевле в TCO.
              0
              А камера постоянно снимает, или раз в сколько-то минут делает кадр?
              Или по запросу делает снимки? Можно было бы закрывать стекла камер пылезащитными крышками, открывая их на момент съемки…
                +2
                С большим интересом прочел про схожую тематику, которой занимаюсь сам.
                Очень хотел узнать как вы решили проблему с пылью. Ан нет, дворники, к сожалению, не про нас…

                Еще не до конца понял:
                — система в итоге сигнализирует о наличие людей в запрещенных зонах? Как она понимает, что именно в данный момент в такой-то области людей быть не должно? По кнопке с пульта, нажатой человеком?
                — пенную фракцию в итоге измеряете?
                — система состоит только из камер, которые просматривает(ют) диспетчер(ы) и принимают решение, или же есть элемент анализа картинки автоматом?
                — камеры с GigE интерфейсом?
                — «питаетесь» через свои «упсы»?

                Хотя последние 2 вопроса, чисто специфические из проф. интереса.
                  0
                  — система в итоге сигнализирует о наличие людей в запрещенных зонах? Как она понимает, что именно в данный момент в такой-то области людей быть не должно? По кнопке с пульта, нажатой человеком?
                  тут достаточно обычных детекторов движения

                  — пенную фракцию в итоге измеряете?
                  в итоге только визуально

                  — система состоит только из камер, которые просматривает(ют) диспетчер(ы) и принимают решение, или же есть элемент анализа картинки автоматом?
                  система выполняет функцию визуального подтверждения, решение принимают операторы.

                  — камеры с GigE интерфейсом?
                  нет, 100мбит

                  — «питаетесь» через свои «упсы»?
                  по ряду причин используем только стабилизаторы
                  0
                  А какая-то аналитика на камерах всё таки есть?
                    0
                    Уже отвечали тут
                      0
                      т.е. теоретически и наш софт можно было бы в такое место поставить
                    0
                    круто!
                      0
                      Решил прочитать пост ради медведей-токсикоманов, а их ни на фотографиях, ни в тексте.

                      Only users with full accounts can post comments. Log in, please.