LoRa智慧安监及危化品 监控系统

 

目录

1 项目概述................................... 3

1.1 建设背景................................ 3

1.2 建设范围 ................................5

1.3 设计原则和标准...................... 5

1.3.1 系统设计原则 .......................5

1.3.2 系统设计标准....................... 6

2 系统建设需求............................. 8

3 系统总体设计 ............................10

3.1 总体系统结构 .........................10

3.2 视频监控系统设计 ..................12

3.2.1 系统结构及组成 ...................12

3.2.2 点位布置 .............................13

3.2.3 设备选型原则...................... 14

3.2.4 前端视频预警系统 ................16

3.2.4 高空瞭望系统 .......................16

3.3 环境数据采集系统 ....................17

3.3.1 系统组成 ...............................17

3.3.2 系统优势 ...............................20

3.4 被监管企业资源整合 .................21

3.4.1 已建数字视频系统整合........... 21

3.4.2 已建模拟视频系统改造 ............21

3.5 网络传输系统设计...................... 24

3.5.1 受监管企业至安监局传输示意 ..24

3.5.2 监管厂商内部网络建设............. 25

3.6 中心数据存储系统 .......................26

3.6.1 通用型数据存储方案 .................27

3.6.2 “更进一步“的云存储系统............ 29

4 产品介绍 .........................................30

4.1 物联网安全监测主机CY-1C-11 .......30

        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：

       市安监局动态综合安全监测及应急指挥系统建设；

       区县安监局动态综合安全监测及应急指挥系统建设；

       各危化品生产企业的物联网传感采集系统、视频系统建设；

       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。

       标准性原则：整套系统的每一个环节符合国家视频监控系统相关设计要求，。

       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。

        Ø 中华人民共和国安全生产法；

        Ø 中华人民共和国突发事件应对法；

        Ø 国家安全生产事故总体应急预案；

        Ø 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；

        Ø 国家应急平台体系技术要求；

        Ø 全国安全生产应急救援体系总体规划方案；

        Ø 国务院关于全面加强应急管理工作的意见，国发〔2006］24号；

        Ø 工业电视系统工程设计规范GB50115-2009

        Ø 石油化工企业生产装置电信设计规范SHT 3028-2007

        Ø 石油化工企业电信设计规范SHT 3153-2007

        Ø 爆炸性环境用防爆电气设备 GB3836.1~15

        Ø 可燃性粉尘环境用防爆电气设备 GB12476.1-2000

        Ø 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

        Ø 《电子设备雷击保护导则》GB7450-87

        Ø 《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-96

        Ø 《安全防范工程技术规范》（GB50348－2004）

        Ø 《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367－2001）

        Ø 《安全防范系统验收规则》（GA308－2001）

        Ø 《防盗报警控制器通用技术条件》（GB12663－90）

        Ø 《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198－96）

        Ø 《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）

        Ø 《中国电器安装工程施工及验收规范》（GBJZ32－90－92）

        Ø 《信息技术客户通用电缆铺设要求》(ISO/IEC11801)

        Ø 《工业电视系统工程技术规范》(GBJ115-87)

        Ø 《视音频编解码标准——视听对象的编码（6部分）》（ISO/IEC14496）

        Ø 《工业企业扩音通信系统工程设计规程》（CECS62-94）

        Ø 《工业企业通信工程设计图形及文字符号标准》(ECS37-91)

        Ø 《广播传音电缆线路工程建设技术规范》(GY5053-94)

        Ø 《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74－2000）

        Ø 《城市地理空间框架数据标准》（CJJ103－2004）

        Ø 《测量、控制和试验室用设备的安全要求》(GB 4793.1-1995) 

        Ø 《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》(GB4943-1995) 

        Ø 《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94) 

        Ø 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168-92) 

        Ø 《计算机信息系统安全》(GA 216.1－1999)

        Ø 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》(GA 267－2000)

 

图1 化学品贮藏

       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。

         l 生产过程

         生产过程中要注意三个方面的安全：

         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；

         l 贮存区域

         贮存区域需关注以下几点：

         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；

         实时采集库房内环境数据，如库内有毒物浓度、温湿度是否超标，是否漏水等； 

         对于危化品生产及储存仓库周边水源，空气等进行监测。

         l 人员车辆管控

         防止非相关人员的侵入进行偷盗和破坏活动；

         对于进入园区的人员应严格进行身份的审核控制并记录；

         对于进出园区的运输车辆、普通车辆全程监控。

         l 事前预警

         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。

         l 应急处理

         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：

 

图2 系统联网总拓扑图

       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、LoRa控制终端CY-LRW-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；LoRa控制终端CY-LRW-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LoRa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。

 

图2 单个危化品企业系统网络拓扑图

       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。

       单个危化品生产企业的系统拓扑图，如下图所示：

 

图3 工业电视视频监控系统结构图

       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。

       Ø 危化品企业园区出入口

       Ø 危化品生产车间/操作车间区域

       Ø 危化品仓储（包括室内及室外）

       Ø 危化品装卸及运输区域

       Ø 危化品使用区域

       Ø 罐区的配置

       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。

       Ø 防爆性

       在0、1、2区域内，尽量不要安装前端设备，若需要，必须安装防爆设备。

       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。

       Ø 智能化

       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。

       Ø 防水防尘、日夜监控

       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。

       Ø 高性能和高清晰度

       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。

       Ø 监控范围大

       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。

       Ø 防雷型

       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。

       监控采集设备的视场角度、高度应以满足以上主要目的为原则布设。

       图像帧率不小于 25帧/秒。