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LoRa智慧安监及危化品 监控系统

发布时间:2019-05-20 23:32 来源:未知 编辑:admin

  本项目建设是以市级为建设范围,建立起整个市安监局监管范围内,动态综合安全监测预警及应急指挥救援系统。

  安全生产是关系人民群众生命财产安全的大事,是经济社会协调健康发展的标志,是党和政府对人民利益高度负责的要求。党中央、国务院历来高度重视安全生产工作。2016年12月18日《中共中央国务院关于推进安全生产领域改革发展的意见》印发。这是新中国成立以来第一个以党中央、国务院名义出台的安全生产工作的纲领性文件。意见明确提出,坚守“发展决不能以牺牲安全为代价”这条不可逾越的红线,规定了“党政同责、一岗双责、齐抓共管、失职追责”的安全生产责任体系,要求“管行业必须管安全,管业务必须管安全、管生产经营必须管安全”,要求建立企业落实安全生产主体责任的机制,建立事故暴露问题整改督办制度,建立安全生产监管执法人员依法履行法定职责制度,实行重大安全风险“一票否决”。

  2017年2月,经李克强总理签批,国务院办公厅印发《安全生产“十三五”规划》(以下简称《规划》),明确了“十三五”时期安全生产工作的指导思想、发展目标和主要任务,对全国安全生产工作进行全面部署。

  《规划》提出了安全生产工作七个方面主要任务。在构建更加严密的责任体系的情况下,要求“在煤矿、非煤矿山、危险化学品、烟花爆竹、工贸行业、道路交通、城市运行安全等17个重点领域、重点区域、重点部位、重点环节和重大危险源,采取有效的技术、工程和管理控制措施,加快构建风险等级管控、隐患排查治理两条防线”,以坚决遏制重特大事故频发势头。

  信息化是当今世界发展的大趋势、大潮流,是推动经济社会变革的重要力量,随着信息技术的快速发展以及两化融合的深入推进,信息技术正在逐步渗透到企业生产经营管理活动的各个环节,提高了企业安全管理的预测、预判和预控能力,推动了安全管理从静态管理向动态管理,从被动管理向主动管理、从程序管理向工序管理的转变,推动着安全管理模式的创新,有助于从根源上避免安全事故。

  因此,无论是从当前安全生产工作的需求,还是从“科技兴安”长远发展的要求来看,安全生产信息化建设在安全生产工作过程中,发挥着至关重要的保障和支撑作用。加快安全生产信息化建设步伐,建立高效运行、安全可靠、保障支撑有力的安全生产信息系统刻不容缓、势在必行。

  国家安全监管总局高度重视安全生产信息化建设工作。2016年3月,国家安全监管总局召开2016年第三次局长办公会议,专题研究部署安全生产信息化建设工作。强调加快推进信息技术与安全生产的深度融合,全力扎实做好安全生产信息化建设的顶层设计。为了落实总局领导相关指示,安监总局组织开展了安全生产信息化顶层设计,立足长远,“按照1年有起步、2年见成效、3年成体系的目标,利用3年左右时间建成纵向从总局到省、市、县级安全监管监察机构,横向到重点国务院安委会成员单位,前端到矿山、危化品等高危行业(领域)企业,涵盖全国安全监管监察执法、企业在线监测和预警防控等一体化的互联互通、资源共享的信息化体系。”

  2016年12月底,为加快推进全国安全生产信息化,提高信息化建设和应用水平,加强信息系统互联互通,促进跨地区、跨部门的信息共享和业务协同,安监总局编制并印发了《全国安全生产信息化总体建设方案》、《国家安全生产信息化通用基础设施专项设计》、《全国安全生产数据共享交换专项设计》、《全国安全生产信息化标准体系》、《安全生产信息化建设技术指导书(省级)》、《安全生产信息化建设技术指导书(市级)》、《安全生产信息化建设技术指导书(县级)》、《安全生产信息化建设技术指导书(企业)》等8项安全生产信息化技术文件。

  本项目建设是以市级为建设范围,建立起整个市安监局监管范围内,动态综合安全监测预警及应急指挥救援系统。包括范围如下:

  危化品各环节:生产、运输、仓储、使用等各个环节的物联网传感采集系统、视频系统建设。

  针对安监局危化品监控及安全生产应急系统的特点,为了保证系统的成功实施,我们制定系统设计原则:标准性、扩容性、系统性、正确性、完整性、可维护性、先进性、继承性和安全性。

  先进性原则:方案设计中,充分考虑到了安监局需要新建的是一套“综合安全监测及应急指挥系统”而不是“视频监控系统”,贴合安监局日常监管危险源以及重大事件紧急指挥的业务需求。平台已监控、指挥为主,以视频为辅。

  安全性原则:在信息共享系统中,充分利用主机、网络以及数据库管理系统提供的安全保障机制,确保整个系统的数据安全。操作人员的登录、操作有相应的登录、操作日志。传输中的数据流采用加密算法,防止数据在传输过程中被截取。同时,对系统重要数据提供可靠的备份和恢复机制,以确保整个系统的安全。

  经济性原则:在满足用户需求,保证系统功能完善、先进、可靠的基础上,尽量降低系统的成本和运行、维护费用。

  易用性原则:系统组网简单、功能强大,设计人性化,易于被普通用户掌握、操作和使用。

  易维护性原则:系统基本上可以处于免维护工作状态,且人工维护可在远程操作。维护简单,易于管理。

  国务院关于实施国家安全生产事故总体应急预案的决定,国发〔2005〕11号;

  化工厂、化学品仓库等区域存在大量挥发性、易燃性及有毒气体、粉尘及原材料,如聚乙烯、聚丙烯及原油原材料等,一旦泄露会对人体、周围环境产生重大影响;且此类区域为易燃易爆高危区域,如油气库、化工贮藏区,若发生火灾、爆炸事故,其所造成的后果都是不可估量的。

  虽然巡视员或维修工的定期巡查是不可或缺的,但随着信息化的飞速发展和生产数据的日积月累,传统的管理方式和数据手工记录模式已不能满足现代企业的发展要求,对危险源的实时监控、对生产信息的实时采集、数据统计和查询共享化已成为现代企业保证工作质量、提高工作效率、降低生产成本的必然管理方式。初期引入的安全防护体系的建设还比较简单,虽一定程度上减轻了工作人员的任务量,但是仍存在系统复杂、维护成本较高等弊端。结合现代化管理进程的加大,对于大型炼化厂、仓库等危险品区域的的安防体系建设与安防行业整体科学技术的进步并行发展,迫切需要实现现场数据和设备信息的实时采集和数据分析、指令的远程下达以及对设备的控制等功能,使分布广泛的现场生产数据实现网络化,提高应急反应处理能力和全面保护生产、员工及周边的安全,为整个危化品的安全生产、存储监控和应急指挥调度提供准确及时的第一手资料。

  对于此类高危区域的安防管理,主要是提升能源行业厂区在发生突发事件时的预警、处置以及厂区的日常安全防范管理能力。安防需求主要包含生产/贮存区域安全监控、人员车辆管控、事故预警以及应急处理等方面。

  工作设备本身的生产运营状况,如储存罐、阀门是否泄漏,天然气、煤油、石化传输等管线是否爆裂或遭到有意无意破坏;

  监管原材料及成品装卸工程中的合规操作,如监管进出的车辆、记录进出车辆的车牌号码,监督工作人员是否违规如抽烟、使用打火机等;

  监控企业是否按照规定,对于不同的危化品应严格按照隔离、隔开、分离的原则进行储存;

  通过视频智能分析、传感器报警采集等手段,当发生监测数据超标、人员、车辆异常等情况时,第一时间发出报警信号,并联动弹出现场视频图像,提醒相关人员,进而采集应急措施。

  当紧急事件发生时,各语音、视频、数据系统间进行协同联动,指挥中心接到报警信号后,可及时采取疏散、隔离、扑救等措施,尽可能减少事故损失,提升应急作业效率。

  在本项目中,充分考虑到安监局对于监测预警及应急救援的基本系统需求,设计了整个市安监局危化品、重大危险源监控及安全生产应急系统解决方案,系统结构图如下图所示:

  该联网系统纵向共分成三个层次,各个危化品生产企业、区县安监局监测预警及应急指挥中心、市安监局监测预警及应急指挥中心。

  各个危化品生产企业作为最下层受监管单位,每个单位内安装有安监主机,采集重点位置的视频点位、传感数据信息,并做本地汇集及存储,并通过专网/公网上传区县安监局。

  区县安监局监测预警及应急指挥中心作为本区县安全生产的综合监管中心,起到本区县所有有关安全生产及危化品的重点监管工作,能实时远程监看由安装在各个危化品企业内的安监主机上传来的重要视频点位、传感数据信息,一旦数据超值、报警产品,区县立即进行报警复核、并启动相关应急预案及应急救援工作;并与相关区县委办及相关单位进行协同应急工作。

  市安监局监测预警及应急指挥中心作为本市安全生产的综合监管中心,起到本市所有有关安全生产及危化品的重点监管工作,能实时远程监看由安装在各个危化品企业内的安监主机上传来的重要视频点位、传感数据信息,一旦数据超值、报警产品,市立即进行报警复核、并启动相关应急预案及应急救援工作;并与相关市委办及相关单位进行协同应急工作。

  作为安监局的重点监管对象,可将各个企业原有视频及传感系统利旧,与区县安监应急中心做对接;也可新增关键视频点位及相关视频系统、物联网传感数据系统,并与区县安监应急中心做对接。

  系统架构如图2所示,主要包括各类环境传感器、物联网安全监测主机CY-1C-11、 oRa控制终端CY- RW-102、企业内终端服务器等几个部分组成。其中物联网安全监测主机CY-1C-11连接各类环境传感器,对环境数据进行连续不间断监测与采集; oRa控制终端CY- RW-102与物联网安全监测主机CY-1C-11通过RS485线相连,与企业内终端服务器通过网线相连或利用 oRa技术进行信号无线传输,起到中转及信号无线传输作用;企业内终端服务器用于存储及管理所监测到的环境数据,将数据传到安监局。

  系统主要包括安全电视监控系统、工业电视监控系统,结合周界报警、语音对讲系统。各功能既能独立工作,又能有机结合,形成综合防护系统。考虑到各个危化品企业的重点点位环境恶劣及危险性极大、存在大量可燃性气体和粉尘,因此考虑工业电视监控系统的设计即可。

  现场监控系统负责完成前端的音视频信息、告警信息的采集、缓存、编码、存储及发送等功能,并可接受来自网络的控制指令通常包括如下设备:嵌入式DVR、NVR、摄像机、报警输入输出设备、语音对讲设备等。

  各个危化品生产企业的前端摄像机的作用是进行视频采集,利用光学成像原理,把连续的现实环境瞬间状态模拟成连续的二维静态图像,在显示设备顺序播放,在人的视觉感应下,就像是在现场观看一样。

  各个危化品生产企业的视频监控的点位布置包括,但不仅限于下列场所,设置视频采集设备,重点作用为监控各个危化品从开采、生产、仓储、运输及使用的各个环节中的重要点位流程。

  一般单个危化品生产企业点位控制在十个以内,具体以安监局的需求及各企业的重要程度为准。

  考虑到各个危化品企业的重点点位环境恶劣及危险性极大、存在大量可燃性气体和粉尘,因此对前端设备有较高的特殊要求。

  危化品具有易燃易爆的特性,包括在正常温度下,会挥发出大量易燃易爆蒸气,场区空气中的气体达到一定浓度遇明火都会引起爆炸。所以这一领域与其他领域的监控系统最大的区别就是前端系统和传输过程的防爆要求。国家规定天然气、石油、柴油、火药、炸药等100米 范围内不能有明火,而普通监控摄像机非防爆,且摄像机电路易短路,致使明火,因此不允许此环境使用。并且根据摄像机防爆级别不同,应严格依据等级配备,禁止低级别应用于高端场合。

  考虑到各个危化品企业的重点点位环境恶劣及危险性极大、存在大量可燃性气体和粉尘,因此建议选用智能化水平较高的前端设备,能通过一系列智能分析的手段如跨线监测、区域入侵报警等功能,实现重要点位及区域的入侵实时预警、提升区域安全性。

  由于防爆摄像机实行24小时监控,并用在室外,所以适合采用高清晰度、低照度、防水防尘的防爆枪机。

  工业级监控对摄像机的性能要求较高,以高度集成化完成24小时监控,部分产品要求图像自动侦测,自动报警。而且有些监控摄像机用于数据的读取,因此要求产品的清晰度高,具有高画质录像功能。

  安装于出入口及仓储区等区域的的摄像机,要求视野宽广、无障碍、监控范围大。另外,由于摄像机实行24小时监控,所以适合采用高清晰度、低照度的一体机。

  前端设备的避雷与接地直接影响整个工程的安全性和可靠性,避雷原则是所有设备都要安装在避雷针的保护范围之内。防雷设备分为微波系统防雷和电源防雷。微波系统防雷主要是在发射机和天线之间串接避雷器,以避免来自天线的雷击,起到保护微波发射机的目的。电源防雷主要是为了避免电源线引入的浪涌袭击。而野外监控和微波系统对于雷击最为薄弱的环节还是系统的电源,因此做好电源防雷是相当重要的。电源防雷的关键是做好接地,因此要根据具体地形,因地制宜。

  能清晰有效地采集到现场重要关键点位的图像。采集点本地图像达到四级或四级以上质量等级。

  人员处于正常作业状态时,在采集、传输和处理的图像画面中,可清晰辩识人员及车辆的图像效果。需监督作业人员作业情况时,能辨别作业行为。

  装卸区等难以达到上述要求的场所,同时布置两台或两台以上视频图像采集设备,确保提供全景和定点两种视场范围的视频图像。

  传统意义上的视频只能起到查看日常生产录像,时候问题追责的作用。并不能有效地达到预防突发安全事故发生的功能。视频监控系统的高清晰度,更智能的优势并不能完全满足安监局对于生产企业危险源的监控需求。为此我们针对该项目引入了热成像系统进行辅助,已达到对危险源的异常及时发现早作预防的目的。

  前端采集系统就是通过摄像机远程监管单位的安全生产,涉及到危险品的使用和仓储问题的地点,需要重点监管。同时,为了改变传统视频的只能看表面的现象,系统增加了部分热成像相机对危险品存储的设备温度进行监控。目的在于当危险品的温度过高时,及时报警将可能产生的危害降到最低。

  适用于强光、逆光、眩光等的监控场景之下,不受光线强弱的干扰,可以在任意光强的场景下实现有效的探测及识别。

  热成像网络摄像机通过探测不同温度物体发出的不同波长的红外热辐射,从而辨识物体表面的温度。

  热成像系统可设置多个点位及区域的温度阀值,最高温/最低温值,一旦探测到温度过高或过低,将实时进行预警及联动。

  针对某些危化品生产企业,如炼油与化工厂、油田等,一般区域范围较广,因此需要设置高空瞭望监控系统,对整体厂区总体情况进行宏观把控。

  高空瞭望,指在距离地50~100米或以上的位置布设高倍数监控及配套设施,以实现方圆数百米到数千米乃至更远范围的视频图像监控。

  环境数据采集统是指实现对危险源周边环境状态,如积水、配电情况及温湿度情况、烟雾发生、温度情况自动监测和告警功能。同时与视频监控及安防防范子系统结合实现智能联动、实时显示。

  可以将实时的动力环境数据与实时视频图像通过视频动环一体机做视频叠加,通过实时视频图像可以直观的观察到实时的动力环境数据。当动力环境数据超限报警时,可以根据设定的联动预案,在监控画面上自动弹出实时视频与数据。

  监测方案: 在危险品堆放处布设数字型温湿度传感器,可以全方位、即时的了解危险品的贮藏环境,通过即时了解重点区域的温度分布情况调整危险品贮藏环境(通风、遮阳、防潮等),避免因局部区域温湿度不满足贮藏要求使危险品温度过高导致的危险品爆炸或者变质情况。

  数字型温湿度传感器本身带有 CD面板可以通过面板观察温湿度数值。同时,通过数字型温湿度传感器的RS485接口采用总线方式将温湿度信号发送至现场视频动环主机通过平台软件实施即时监测。

  监测方案:在危险品贮藏处布设烟雾探测器对烟雾浓度进行采集监测。通过干接点信号接入视频动环一体机设备。

  建设方案: 通过在危险品贮藏地面区域敷设泄漏检测仪表对液体泄漏情况进行检测,将泄漏检测传感器检测到的液体泄漏信号,通过标准模拟量接口、RS485接口,将传感数据发送至现场物联网动环主机通过平台软件实施即时监测。

  建设方案: 通过在危险品贮藏区域、生产区域重要点位,敷设泄漏检测仪表传感器,对气体泄漏情况进行检测,将泄漏检测传感器检测到的液体泄漏信号通过标准模拟量接口、RS485接口,将传感数据发送至现场物联网动环主机通过平台软件实施即时监测。

  智能传感:物联网视频动环一体机可同时接入安防报警输入的开关量,4-20mA的模拟量、和RS485总线的各种动力环境传感器和探测器,并将接收的数据实时地通过光纤、IP网络和3G无线多种途径传输到服务器。

  数据视频融合:物联网视频动环一体机可同时接入高清视频以及动力环境数据,同时可把各种传感器采集的参数在前端叠加到视频中。

  易操作:综合监控环境管理平台提供友好的操作界面,并提供各种操作数据和统计列表,并可对一体机进行参数配置。

  易部署:视频动环一体机的宽电压输入和宽温设计,能很好地适应动力环境监控中的复杂条件,让部署更容易。

  除去已建系统外,如果安监局需要整合部分被监管企业的视频资源可以采用以下方案进行。所以我们通过以下两种方式做设备接入:

  被监管企业提供硬盘录像机或者网络摄像机SDK开发包,我们通过设备接入网关将前端视频信号接入进来,如下图所示:

  要求所有被监管企业的硬盘录像机或者网络摄像机支持国标GB28181协议或者Onvif 2.0以上协议,这样就不需要做二次开发就可直接将视频流接入到应急指挥中心管理平台。

  在满足视频接入的基础上,如果已建的系统中有报警信号需要接入到本系统中,可以依照浙江省报警通用协议DB33协议。

  针对于已有的系统,采用改造整合的方式进行资源整合,针对于这类改造项目建议采用HDCVI技术方案进行,对于此类改造具备如下优势:

  在不改变原有同轴电缆线路以及监控点位数量的情况下,可以将系统从标清升级为高清,具有“超距高清、便捷部署、低成本”等特点。

  方案的示意图如上图所示。前端摄像机更换为HDCVI摄像机,通过同轴电缆将视音频信号和控制信号,汇聚到编码存储设备;

  距离大于500米的前端点位,一般会使用光纤进行传输,因此线路上可以复用原有的光纤传输链路,只需将光端机替换为HDCVI光端机,即可实现监控信号的传输;

  距离小于500米的监控点位,使用原有的同轴电缆即可实现监控信号的传输;由于HDCVI技术可以实现信号的复合传输,包括视频信息、音频信号、报警信号、控制信号,因此音频、报警等信号可以直接接入到前端摄像机上而不需要单独拉线缆进行传输,降低了成本和施工复杂度。

  同时,由于危险品监管企业不宜因改造进行较大的工程动作,仅仅替换末端设备而不重新布线的HDCVI具大优势:

  线路复用。最大化地复用原有传输链路,包括同轴电缆、电源供给等。使用普通75-3同轴电缆即可实现高清监控;

  信号复合传输。在同轴电缆上,可以传输视频、音频、控制信号,实现音视频同步采集、终端控制、语音对讲等功能,因此在施工时可以减少布线;

  施工便捷。工程施工上,主要是替换前端摄像机和存储设备,施工技术门槛低,符合传统的施工方式;

  经验复用。工程的设计上,可以采用原有的设计方案;施工上,工人无需培训,直接复用模拟系统的建设施工经验;系统的使用上,原有业务人员日常工作无差异;系统维护上,业务经验和行政管理安排无需变更;

  高性价比。在方案选型、设备选型时,充分考虑改造成本、运维成本等,投资收益最大化;

  视频信号的传输是整个监控系统的链路层,链路层的建立事确保应急指挥中心能够实时看到现场环境并且及时下达指挥命令的重要环节。

  每个受监督厂区,重要监管区域点位数量,按各个安监局业务需求及企业业务不同而不同。

  纵向骨干网优先选择政务专网,专网覆盖不到的区域采用运营商网络;市级委办局、市与区县两级之间选用政务外网传输;区/县与各个监管厂区,采用运营商网络对接。

  被监管单位通过光缆直接与区安监局应急指挥中心链接,实现视频共享的效果,自建光缆采用千兆网络链路,保证了视频流的顺利上传至应急指挥中心大屏上显示。

  租用运营商链路,企业到安监局之间采用VPN专网的方式将视频流上传至应急指挥中心。考虑到运营商所提供的网络链路带宽是有限制的,所以我们需要根据所需要的监控的摄像机数量以及环境数据而定。

  如果常规高清视频采用1080P(分辨率:1920*1080像素)画质上传码流为4Mbps,热成像相机上传为720P画质为4Mbps码流

  所以需要考虑安监局需要真正同时观看企业摄像机路数,从而选择合适的链路带宽。

  针对于监管厂商内部新建系统的网络建设,建议采用有线和无线相结合的方式进行建设。对于一些可以布线的环境进行布线工作,铺设网线以及光纤。对于一些不宜动土施工的环境,可以采用点对点AP等传输系统进行。以下是无线传输系统的优势简述:

  成本低:无需布线,省去电缆成本、同时节省高额施工成本,如平安乡村监控(较有线)。

  施工简单,周期短:省去挖沟布线缆的工时,只需定位高点,一次性架设中心AP,监控节点可就地取材,简单带宽调试,15个节点以下项目,一般耗时(2天/人)即可完成实施;同时也避免因开挖带来的纠纷。

  维护简单,部署灵活,易于扩展:支持本地远程维护,实时查看运行状态;同时基于无线灵活性,可在带宽允许范围内,任意扩展。

  不易被人为破坏:有线因物理线路易于被人为破坏,如截断线缆;而无线采用微波传输,技术门槛较高,非专业人士,一般无法进行破坏。

  针对于安监系统中涉及到的视频数据、报警数据、业务及其他数据,有两种数据存储方式。第一种为通用的数据存储方案ESS存储方案;第二种方案为“更进一步”的云存储方案。

  通用型存储方案较为成熟且性价比较高,采用中心平台对数据进行流转分发和存储。存储单元采用先进的ESS存储磁盘阵列。该系统具备以下优势:

  当SRAID中正常工作的任意个磁盘误拔出,间隔任意长时间插回,磁盘都能回到原来的RAID组中,自动进行增量数据恢复。

  当磁盘坏块的数量达到一定的阈值后,SRAID可以自动选择专有热备磁盘或者全局热备磁盘进行数据迁移使用新盘替换坏盘。

  SRAID组内任意个磁盘中出现任意个磁盘坏块,只要磁盘不被拔出,都不会造成SRAID失效。

  SRAID在业务流量下,可以使用业务流量对重构功能进行加速处理,缩短RAID组硬盘在业务压力下的重构时间。

  以每个受监督厂区5个点位计算,其中每处按照4Mbps码流计算,存储一个月(根据设备选型,码流可能稍有出入)。

  编码能力:32路AHD同轴高清、32路模拟高清、32路网络高清1080P、16路3MP、8路5MP

  串口输入:RS232/RS422/RS485接口通过串口以协议转换方式接入

  技术文章:LoRa[0篇]智慧安监[0篇]安防[41篇]监控系统[34篇]

  成功案例:LoRa[0篇]智慧安监[0篇]安防[36篇]监控系统[31篇]

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