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浅谈视觉辅助工具在卷烟工厂中的应用

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刘开合张强张瑞腾

摘要：在卷烟工厂生产中，由于高处作业、狭窄区域和卷接包设备复杂、不易观察等客观条件的限制，在一些设备维修过程中存在较大安全隐患。视频监控技术早已普及，在卷接包设备中也得到广泛应用。本文旨在探讨将云台摄像装置和内窥式视频探头等视觉辅助工具有效地应用到卷烟工厂的设备维修过程中，降低维修过程的安全隐患风险系数和提高维修的速度、质量。

关键词：云台摄像头;内窥镜;设备维修;安全

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.037

1 问题现状

在卷烟工厂生产中，原辅材料库、成品储存库等立库区主要采用钢结构形式，高处作业、狭窄区域、不易观察等客观条件的限制，在设备维修过程中存在较大安全隐患。如成品库区高达几十米，钢栅结构和每层之间狭窄的空间不利于人员高空作业。一旦高层发生故障问题，维修工往往需要穿戴安全防护用具從梯子攀爬到故障区域位置，查找故障点并排除故障。长时间的高空作业，高空跌落风险较大。一旦发生意外，后果非常严重。根据安全风险系数评估Lec法，查阅相关文件资料，维修立库区人员高空坠落的危险值D=126（D=L×E×C=3×6×7=126），属于显著风险。

同时，卷接包设备结构复杂，维修人员不能直观观察设备内部运动部件的异常变动，只能凭经验进行维修，给维修工作带来较大困难。维修时如何安全、直观、高效观察到设备故障点，跟踪检查设备的运行状态，让维修人员快速解决设备问题，是生产一线亟需解决的一大课题。视频监控技术早已普及，在卷接包设备中也得到广泛应用，如GDX2铝纸折叠检测、小盒外观检测等。如果能将视频监控有效地应用到设备维修过程中，便能大大降低人员在高空维修时的安全风险系数，提高维修的速度和质量。

2 提出方案

目前，主流视频监控技术主要是有线摄像头，但随着监控技术的发展，无线云台摄像头在越来越多的场合得到广泛运用。通过对比两种方案（如表1），无线云台摄像技术更适合卷烟设备维修。

通过网上查阅资料，根据清晰度、稳定性和价格进行综合对比，最终选择某一品牌云平台移动摄像头和某品牌内窥式摄像头，提供实时全方位的运行监控平台，同时可以保存设备运行监控视频，实现慢放功能，方便剖析故障原因。移动式摄像头对电源要求为DC-24V，AC-220V，为保证其灵活性，只需连接24V常规的便携式电源。

卷烟工厂在生产区域一般都架构有自己的无线AP网络，用于AGV自动送料车等场景。以笔者单位为例，车间内TsPM的2.4G无线网络全向覆盖设备的主干网是1000M，多个AP无缝衔接，保证设备在移动中也保持信号良好（如AGV运行中观察设备运行情况）。为节约投资，提高效率，系统可以使用车间内现有的无线AP网络，确保使用中无信号死角，笔记本、WIFI相机均预设值网络参数与无线网络连接，即开即用。通过安装有NVR软件的PC或笔记本可对生产现场多个图像同时浏览，同时可对前端摄像机进行PTZ控制，实现镜头的左右、上下转动等。NVR软件终端能实现视频画面的实时显示和回放，可同时接收多路图像，同时监控多个角度的视频。支持4/9/16等等分屏浏览方式。

3 方案验证

经试验、在立库区、设备内部验证，能够满足设计之初的设想，如图3所示。

从统计的数据分析来看，使用设备维修视觉辅助系统之前，维修成品立库取故障平均每班72min/次，使用后降低到每班34min/次，立库区维修提高效率η1=（72-34）/34=107%。维修人员在高空作业时间大大减少，人员高空跌落隐患源危险值D=63（D=L×E×C=3×3×7=63），风险降低至一般危险。

使用设备维修视觉辅助系统之前，维修包装机烟包底部折叠不良故障平均每班20min/次，使用后降低到每班9min/次，维修提高效率η1=（20-9）/9=122%。

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