解决方案

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重大危险源监测监控系统

 

 

1.1.1 建设目标

    重大危险源监测监控系统的核心建设目标是为各级安监部门落实和加强对企业危险源监控主体责任落实的技术手段,而不是让政府部门作为企业值班室替代企业来“看住”危险源。因此，建设重大危险源监测监控系统不是简单解决如何把企业视频信号和数据信号接入各级安监单位实现信号查看功能，而关键所在是解决各级安监部门如何利用本系统来实现对企业的重大危险源、值班室、重大危险源仪器仪表状态、物理化参数等动态监管及结合危险源分级预警技术体系来实现分级预警处置、数据趋势分析与违规行为记录等功能。

平台建成后将实现对全市危险源安全状态等情况的图像、数据监视，同时对图像数据、安全报警情况进行存储，以备查证。

 

1.1.2 系统总体设计

1.     重大危险源监测监控系统将采取“统一建设，逐级转发，属地管理”的建设模式，由管委会统一建设。
2. (1)实现对重大危险源企业的动态、实时监控管理，及时掌握重大危险源的安全状态的变化，及时自动报警，对不同级别的事故提供对应的应急预案。
3. (2)通过建设重大危险源监控网络，实现安监、重大危险源企业两级实时传输视频图像和危险源动态数据监控功能要求。
4. (3) 整合安监系统内部资源、深化业务应用，重点解决了数据质量参差不齐，数据错误、数据冗余等问题。实现市-县区-企业三级重大危险源监控平台的纵向的互联互通，并逐步完善和实现市-县区-企业三级平台的互联互通，以及逐步实现与应急指挥平台的对接联动。
5. (4)实现两级数据存储的要求。企业应存储监控数据和视频图像，保存一定的周期，监管平台可随时调阅。企业基本信息和应急预案等数据集中存储在监管平台。
6.     平台建成后，将实现如下功能：
7. （1）企业监测监控系统状态监测分析

    系统通过对企业的仪器仪表等监控设备的断电、关闭、故障等状态进行监测分析，并对温度、湿度、压力、液位、有毒气体浓度等的异常状态设定阈值，当异常状态达到阈值范围以上时，系统会自动对企业进行提醒，，通过短信平台将相关信息推送到相关安全监管责任人，从而使企业真正落实主体责任，确保自身的监测监控系统始终处于良好的运行状态。

   （2）企业监控值守情况监管

    接入企业监测监控值班室或调度室的视频监控图像，并实现视频智能分析功能，对超时无人值守等情况进行监管，系统可在一定限值范围内对企业负责人自动提醒，或对严重违规行为保存记录作为行政处罚的依据。

   （3）重大危险源监控分析

    对于重点领域的重点企业以及重大危险源，可根据实际监管需求接入部分监控图像，对企业的重大危险源进行在线监控，如出现事故，可对事故现场进行录像，并作为执法处罚的依据。

    重大危险源监测监控系统是一个庞大、复杂的系统，针对企业环境的复杂性需要建立全方位的动态数据监控。整个系统的建设包括了采集、传输、存储、控制、显示五部分：

（1）数据采集

    针对企业重大危险源的视频画面通过前端物联网采集主机进行采集，并形成统一编码上传云计算中心管理平台。

（2）数据传输

    企业危险源数据通过监测监控系统主机设备经专线接入到云计算中心。

（3）中心控制

    在管委会部署重大危险源动态监测监控系统，配置一定数量的流媒体服务器实现全网资源的统一管理与调配。

（4）中心存储

    在应急指挥中心部署一台IPSAN磁盘阵列，负责对视频、数据存储。

（5）图像显示

    重大危险源监测监控系统通过与控制软件配合，能够实现企业数据的在信息显示屏上的投放工作。

 

1.1.3  传输网络建设方案

    为考虑到网络的安全稳定，拟采用部署专线到需要监管的重大危险源企业监控中心，与管委会通过专线构成重大危险源监测监控专线网络，用于传输企业重大危险源监测监控图像及相关数据。重大危险源专线在企业应安置在监控中心机房内，与企业视频监控系统硬盘录像机、视频服务平台及生产系统数据库服务器同机房，方便连接部署。

    重大危险源监测监控专线主要带宽流量被视频数据传输占用，根据分析不同的视频格式占用的带宽不同：

• CIF视频格式

    每路摄像头的比特率为512Kbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为512Kbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：

    512Kbps(视频格式比特率)×10(摄像机路数)≈5120Kbps=5Mbps(上行带宽)

    即：采用CIF视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为5Mbps;

• D1视频格式

    每路摄像头的比特率为1.5Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为1.5Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：

    1.5Mbps(视频格式比特率)×10(摄像机路数)=15Mbps(上行带宽)

    即：采用D1视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为15Mbps;

• 720P(100万像素)

    视频格式每路摄像头的比特率为2Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为2Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：

    2Mbps(视频格式比特率)×10(摄像机路数)=20Mbps(上行带宽)

    即：采用720P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为20Mbps;

    为了充分考虑企业后期增加视频设备的可能，本次按720P的格式计算企业视频数据需要的带宽，在考虑企业端视频数量的冗余，本次设计为企业部署上传带宽为50M的专线，由管委会与市经信委统一协商解决。   

    管委会应急指挥中心因为涉及到企业危险源数据的解析，特别是企业视频数据的解码功能，根据企业前端的信号类判断应急指挥中心需要配置带宽容量，按照同时解码30路的数量计算；

    720P(100万像素)的视频格式的所需带宽：

    2Mbps(视频格式的比特率)×30(监控点的摄像机的总路数之和)=60Mbps(下行带宽)

    即：采用720P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少60Mbps

考虑其他应用系统的业务应用，本次设计为应急指挥中心部署100M的专线宽带。

 

1.1.4  企业前端建设方案

    作为独立于生产过程自动化系统的企业端重大危险源管控一体化专用系统, 具有模拟量、开关量、累计量采集、存储、显示、预警处理和传输等功能, 可监测记录来自于传感器或仪器仪表装置的各种可能直接产生重大事故的生产及环境关键安全预警参数信号(液位、温度、湿度、压力、流量、阀位、火焰、可燃或有毒气体浓度、风向和风速、火灾保警信号等),并实现区域联网预警功能, 为重大事故区域联防提供实时监测数据,同时为事故追忆分析,落实安全责任提供原始数据。

1.1.4.1 系统组成

    企业端重大危险源管控一体化系统由重大危险源管控一体化软件系统、重大危险源监测监控主机、安全防护网关等硬件设备组成，同时需配合企业自建的企业安全生产监控软件、装备紧急停车系统系统、安全仪表等系统组成，侧重在企业现场危险源监测和事故信息远程上报，特色在于安全信息的自动采集、分析以及故障诊断与事故预警。

1.1.4.2 系统功能设计

    企业端重大危险源管控一体化系统应能实现企业重大危险源集中监控以及企业安全生产基础管理工作需要，同时系统可以快速实现企业的企业安防、生产监控、设备监控、安全监控、环境监控、消防监控等工作需要，可以便捷的接入视频、传感器等采集设备，低成本、快捷的建立起企业综合监控系统，让企业轻松跨入物联网时代。

1.1.4.3 企业重大危险源监测监控应用功能要求

1.1.4.3.1 监测预警的对象

    对于储罐区（储罐）、库区（库）、生产场所三类重大危险源，因监控对象不同，所需要的安全监控预警参数略有不同，系统监测预警的对象应具备：

•     储罐以及生产装置内的温度、压力、液位、流量、阀位等直接安全参数。
•     当易燃易爆及有毒物质为气态或气液两相时，应监测现场的可燃/有毒气体浓度。
•     气温、湿度、风速、风向等环境参数。
•     音视频信号和人员出入情况。
•     明火和烟气。
•     避雷针、防静电装置的接地电阻以及供电状况。

1.储罐区（储罐）

    罐区监测预警参数主要根据储存介质特性和储罐的结构形式的不同进行选择。

    根据对罐区危险及有害因素的分析，罐区的监测预警参数主要有罐内介质的液位、温度、压力，罐区内可燃/有毒气体浓度、明火、环境参数以及音视频信号等。主要的预警和报警指标包括高低液位超限、高温、高压、流量限速、浓度超高、明火源和高风速等。

2.库区（库）

    库区（库）监测预警参数主要根据储存介质特性以及包装物和容器的结构形式的不同进行选择。

    根据库区（库）危险及有害因素的分析，其监测预警参数主要有库区室内的温度、湿度、烟气以及室内外的可燃/有毒气体浓度、明火、音视频信号以及人员出入情况等。主要的预警和报警指标包括温湿度超限、浓度超高、明火源和烟气等。

3.生产场所

    生产场所监测预警参数主要根据物料特性、工艺条件以及生产设备的结构形式的不同进行选择。

    根据生产场所危险及有害因素的分析，其监测预警参数主要有温度、压力、液位、阀位、流量以及可燃/有毒气体浓度、明火和音视频信号等。主要的预警和报警指标包括液位和流量超限、温度和压力异常、浓度超高和明火源等。

1.1.4.3.2监测数据采集功能

1. 系统应具有温度、压力、液位和可燃/有毒气体浓度等模拟量以及火焰、烟气、阀门等开关量信号的采集功能。
2. 监测数据采集的信号接口应采用防雷保护措施,信号通道间应采用光电隔离或变压器隔离保护措施并保证隔离耐压不小于1500伏,以防止现场信号间的干扰影响、提高系统可靠性和降低强电流造成整个系统损毁的可能性,如安装在危险场所的传感器选用本质安全型,则所关联的隔离部件还须符合GB3836.4的规定。
3. 监测数据采集应能满足以下要求:  
4. 模拟量输入信号类型：

         0-5Vdc /4 -20mAdc/热电阻/热电偶；

•     开关量输入信号类型： 干接点
•     开关量输出信号类型：继电器
•     通讯输入输出接口：具有不少于1个以太网接口和2个串行接口（通道间隔离），支持多种标准通讯协议以接收其他仪表控制装置输出的通讯数据。
•     数据采集时间间隔:≤1S 。
•     视频信号
•     模拟视频信号接入；
•     网络视频信号接入；
•          VGA输出;
• 1.1.4.3.3数据记录存储
             1. 数据本地存储：具有可靠的掉电保护功能，并采取必要的数据加密技术进行存储，以避免数据被篡改,保证数据的真实可靠性，数据存储文件可通过网络传送或通过本地USB主结构接口用U盘等读取, 存储器或存储器关联模组应采用特殊的保护措施以保证在事故后继续可读, 从而为事故分析鉴定提供原始数据。
•     2.接入平台本地存储的所有数据应附带时间信息,存储数据包括:
•     以分钟为记录间隔单位的常规历史数据:至少包括每分钟平均值、最高值、最低值和最新值;
•     以秒为记录间隔单位的事故追忆数据: 报警或事故前5分钟直至报警或事故后5分钟期间各相关监测信号的秒级测量记录数据;
•     事件记录:包括电源记录、报警记录、操作记录、通讯记录、系统故障与恢复记录等。
•  

1.1.4.3.4 报警

 

    系统应具有根据设定的报警条件进行分级报警提示的功能。

•     当出现模拟量超限、开关量状态改变以及其他异常情况时实时实现多种方式的联动报警，包括报警点声光报警以及必要时可选短信报警等。在事故现场设置有监控摄影头的情况时应可触发视频联动处理机制。
•     报警设置，应支持多种报警条件的组态。每个模拟量点应有两种以上报警级别。任一开关量点的状态均可报警。应支持不同报警级别的分级处置，包括报警方式的设定以及数据上报等；还应支持设置报警延时启动时间值。
•     当有复杂的报警预警策略情况下,报警装置应按照IEC61131-3标准来建立并执行预警逻辑策略。
•     系统应可以区分仪表监测预警和设备故障预警。

 1.1.4.3.5 查询显示

    数据预警记录与传输单元应具有显示和查询操作功能, 提供中文菜单具有人机对话功能。

    对实时和历史数据的查询,查询信息包括：

•       模拟量实时监测值及其历史变化趋势曲线查询显示；
•       开关量状态及变化时刻；
•       报警及警报解除记录信息表；
•       系统操作日志包括电源记录,操作记录,通讯记录及系统故障与恢复记录等。

1.1.4.3.6 数据接入及传输方式

    数据传输用于现场数据预警记录传输单元和政府监管部门之间的实时、定时或事件触发型的双向通讯，能够和管委会重大危险源监测监控系统进行对接，将采集到的危险源动态数据进行转发、上传，以便于应急救援平台进行联动。

1. 数据传输应具有主动自动上传功能和被叫回复打包传输功能。
2. 视频部分

•     数字视频接入：在企业增加一个安全网关，将企业视频监控硬盘录像机与监测监控主机进行物理通信线路联通，通过IP地址映射功能实现企业网络摄像机与专线信息互通，实现数字视频统一编码上传。
•     模拟视频接入：如企业无数字视频接入能力，则通过视频分配器，将企业原有视频信号一分为二，一路接入企业原有DVR设备，一路接入到监测监控主机设备BNC口，实现模拟视频的统一编码上传。

3. 物理化参数部分

    考虑到企业数据安全，主要采取企业主动推送相关监测点位实时数据，监测监控主机提供中间库ACCESS或SQL数据库，企业工业数据库和中间数据库之间建立数据导出连接，企业将相关点位数据实时写入到监测监控主机的中间数据库，监测监控主机嵌入软件通过读取该中间数据库中对应的相关点位值从而获取到现场的实时数据，在此过程中增加中间数据库计算机以及相关的安全网关设备，这样就实现了信息化管理平台与企业数据的有效隔离，并保证系统之间的独立性和安全性，有效的避免的安全隐患问题的发生。

4. 信号传输协议

•     数字视频支持软件集成的开放式API，支持标准ONVIF、PSIA协议，支持CGI协议；
•     模拟视频BNC接口（电平：1.0Vp-p,阻抗：75Ω），PAL/NTSC自适应，协议支持H.264、MPEG4等；
•     模拟量传输采用0-5V电压或4-20m电流信号，或标准工控通讯协议(Modbus、OPC等)。

 

1.1.5 政府端建设内容

    政府端建设统一的监测监控平台软件系统，对所有重大危险进行集中的管理和监控，另外，政府端配备相应的数据存储系统，用于企业端视频、参数数据的报警数据的存储。

    政府端重大危险源监测监控系统由监控计算机、解码器及网络设备、图像控制计算机、通信设备等硬件装备及政府安全生产监控软件系统组成。其中监控计算机配以专门进行安全状况监控预警、工业组态参数监控、视频监控和视频报警联动的软件系统，可实时显示前端设备及环境参数和各路视频信号的变化，并以图表或其它形式动态表现出来，可记录并保持参数的历史纪录。出现异常情况时，由监测预警主机触发报警，在监控中心实时显示报警联动图像、纪录保存报警历史信息。

1.1.5.1  重大危险源监测监控系统

    重大危险源监测监控系统可以实现在线实时监查，能够实时反馈危险源的运行状态。通过电子数据提取的手段，得到危险源状态参数的实时呈现；通过视频监测手段，获取危险源直观的实时情形展示及周边环境状态展示；并可以对指标和视频进行回溯查询。

    危险源的实时动态监控是加强安全监管的技术手段，以达到预防和控制重特大事故的目的。

    监测监控系统需要提供监控信息的使用、管理、维护、查询、删除等功能。并拥有用户及权限管理，管理人员可方便地进行用户信息维护、授权管理及其它相关的维护工作。监测到的危险源正常运行情况下，电子数据的保存和检索时间不少于30天，视频数据的保存和检索时间不少于7天。

1.1.5.1.1 基础信息管理

    基础信息管理模块包括对重大危险源所属企业的基础信息管理和重大危险源信息管理。

    重大危险源所属企业信息包括企业名称、地址、法人、机构代码、工商注册号、企业规模、企业类型、从业人数等相关信息。进一步扩展包含企业的特种作业人员、企业应急资源及预案、企业应急组织机构等。此项内容需与隐患排查系统对接，完成企业基本信息的采集，并在可以在GIS系统中进行显示。

1.1.5.1.2  监控点管理

    监控点管理是维护各重大危险源的监控点的位置、监测因子、监控设备状态、监控设备型号规格、监控设备管理责任人、监控对象等信息。

1.1.5.1.3  视频在线监控

    系统B/S 网络视频监控技术实现，满足分布式的视频监控和管理需要。

•   实时图像监控

    能够远程接入和调阅企业现场的视频信号，并且能够方便的切换任一路指定的视频信号，能够对视频信号进行图像抓拍或录制保存（录制时间可灵活设置）。

•   图像监控轮巡

    能够对所有接入的企业现场进行视频自动轮巡，满足政府对企业现场的网上远程巡查工作需要，巡查模式可以设置为手工模式和自动模式，巡查频率可以设置，对巡查过程中发现的现场隐患可以自动保存现场视频信息用于执法依据。

•   自动图像存储

    能够根据工作需要，灵活设置对企业现场的任一路视频信号进行图像存储，存储方式及时间可以灵活设置，并且能够对存储图像进行灵活检索及回放。

•   视频移动侦测模块

    能够实现对指定的企业现场或所有接入企业进行视频移动侦测，能够实现对生产场所及存储场所在规定时间内人员、车辆或物体的移动进行自动侦测并报警，对现场图像自动录制。

•   参数报警与摄像机联动控制模块

    能够实现企业现场的参数传感器报警级别达到政府响应的条件时，能够自动将企业现场的视频信号强制上传到对应的政府监测中心端，并能够自动在政府端的危险源监控信息系统上跳出软件界面，对报警的现场自动视频定位，并能够自动录制现场信号。

•   电视墙控制功能模块

    能够将接入的现场视频信号按照要求的模式和方式输出到电视墙或其它显示设备上，并能够对显示的信号顺序进行自由的切换和控制。

•   镜头分组功能模块

    能够使用户根据视频监控摄像机的实际用途进行分组，从而能够让用户方便的找到相应镜头，也比较好进行用户对相关镜头的权限设置。 只有将摄像机等设备归属某个组，再将镜头组归属某个用户后，该用户才能对此设备进行操作。在镜头分组界面中，用户可以根据需要及监控现场的实际情况将镜头进行分组管理，镜头组的名称可以按照监控现场的位置或其它简便易懂的名称设置。对于镜头组的添加、修改或删除也可以在此界面中完成。镜头分组设置完成后，还需要在用户管理界面中为用户分配镜头组。

1.1.5.1.4  数据在线监控

    系统采用B/S架构的工业组态软件技术（能够实现和企业已有DCS、ESD、SIS、PLC等系统无缝对接，实现数据采集，而不增加企业硬件重复投入）实现，能够支持企业节点的自由接入。

    具体功能设计如下：

•   实时趋势

    系统提供实时趋势显示模板以实时显示数据趋势图。

•   历史趋势

    系统提供历史趋势显示模板以显示数据记录趋势图，用户能够自由切换扫描时间（天、时、分）。

•   报警管理功能

    报警管理为用户或操作员提示过程控制或设备状态。用户无需创建额外的监控界面、无需创建额外的点，只需在设定点时选择报警且非零报警优先级即可，参数监测软件 提供最高、高、低、最低、改变速率、偏差、状态等报警类型。

•   报警联动

    系统能够实现报警摘要、报警记录等显示，并且带有语音提示报警，同时联动报警点位的相关视频画面。

    实时监控模块将接收到的前端监测信息实时展示，包括前端的视频监控信息、传感器监控数据（如温度、压力、溶度等数据），数据叠加在系统中融合展示。

    系统提供1路、2路、4路、8路、16路等信息融合在一个平面内显示；支持轮询可以自动切换各重大危险源的监控信号。

1.1.5.1.5 视频远程巡查

    通过调用基本功能块中的视频、参数数据的监测、存储等功能，达到通过网络随时进行危险源安全状况的日常远程巡查工作，并能做到对巡查工作的提醒、监督功能。

    远程巡查功能包括以下子功能：

1. 在线视频巡查

    根据设定的巡查周期，系统可以自动提醒相关工作人员需要进行某企业的现场视频巡查，对发现的隐患可以进行视频抓拍或自动录象。

2. 巡查工作监督

    巡查的工作情况记录在系统内，上级单位、上级管理人员能够通过系统检查巡查工作的开展情况。

3. 企业端设备监管

    要求实现对企业的监控主机设备、摄像机、传感器等关键设备的日常运行状态进行自动检查，对设备故障或处于非正常状态等情况能够自动提醒并记录保存，便于政府及时对企业进行监督管理，使企业自身的危险源监控系统始终处于良好的运行状态。

 

1.1.5.1.6  事故监测预警

    能够根据预先设定的预警条件，实现企业监控室和政府监控中心的联动报警功能（支持自动声光报警、自动语音多媒体报警、手机短信群发报警等多种报警形式），报警时，自动显示事故现场的视频图像和参数数据，并自动存储、记录事故相关信息。

    危险源的监控、报警按照“属地管理、分级负责”的原则来进行，正常情况下，市、县各级安监局各自管理辖区内的危险源。对于有可能发生特别 事故、特大事故的危险源报警处理，允许市级安监部门直接跨级管理。

    监测预警包括以下子功能：

1. 报警条件设定

    可以根据危险源的生产特征，设定各传感器的参数数据和预警条件。

2. 报警与摄像机联动控制

    当企业现场采集的参数数据达到报警响应条件时，能够自动将企业现场的视频信号强制上传到对应的政府监测中心端，并能够自动在政府端的危险源监控信息系统上跳出软件界面，对报警的现场自动定位。

3. 报警信息记录管理

    能够实现安监部门对各自辖区内的危险源报警信息进行记录和管理，包括对上报的报警记录、事故报告单的查看、查询、统计等功能，为监管危险源提供信息支持。可查看该企业已经报告上来的报警记录和填写完成的事故报告单，查看报警记录，即可查看该报告单所包含的报警记录。

 

1.1.5.1.7 事故应急处理

    能够在危险源发生事故的情况下，能实现政府端监测中心的联动报警，并自动显示事故现场的视频图像和参数数据，并自动存储相关数据。

 

1.1.5.1.8 预警分析和管理

    设置各监控因子的报警分析规则，主要包括阀值报警、状态报警、波型报警、多参数报警等。

    阀值报警即设置各监测因子报警的上下限阀值，监测值大于上限值、小于下限值都将报警；

    状态报警即设置监测设备网络断开时间报警、设备异常状态报警等设备及网络相关状态的报警；

    波形报警即连续多次监测值形成一定波形将触发报警，如连续多个值的增长率达到一定值将触发报警；

    多参数报警即对多个监测因子综合考虑进行报警，如溶度值与温度值的关联报警等；

    设置报警通知发生：如系统弹屏、短信通知等；

    设置报警通知人：为每个重大危险源关联上报警通知对象，包括企业的重大危险源监管负责人、政府对该重大危险源的监管负责人等。前端自动监控系统识别的各项异常报警及时上报通知到系统，并通知到各责任人，由企业责任人跟踪落实一般异常报警，对于可能是重大异常报警（或事故时）将触发应急救援程序。

    报警处置模块跟踪由企业填报异常报警原因、异常报警处理情况，监管部门对异常处理进行跟踪、督办或进行检查执法。

 

1.1.5.1.9 设备运行状态监管及显示

    要求实现对企业的监控主机设备、重大危险源监控摄像机、传感器等关键设备的日常运行状态进行自动实时检查，对设备故障或处于非正常状态等情况能够自动提醒并记录保存，便于政府及时对企业进行监督管理，使企业自身的危险源监控系统始终处于良好的运行状态。

 

1.1.5.1.10 分级联动报警

    能够通过WEB方式，根据工作的需要随时可以远程调阅企业危险源监控系统，能够调阅出以下数据信息：监测参数的实时数据、厂区平面图、厂区消防物资分布、报警现场处置方案、装置工艺图、历史数据记录、历史数据曲线。

    系统实现根据企业现场设定的报警条件，能够实现政府监测中心的分级联动报警功能，能够支持自动声光报警、自动语音多媒体报警、定手机短信群发报警等多种报警形式。