XXX化工厂防爆视频监控系统的应用与设计方案.docx

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XXX化工厂防爆视频监控系统的应用与设计方案

XX化工防爆视频监控系统设计方案

一、系统概述

化工是高危险行业,其在实验、生产、加工、运输和贮存的各过程中，经常可能泄漏和溢散出各种各样的易燃、易爆气体、液体和各种粉尘及纤维，这类物质与空气混合后，将变成易发生爆炸危险的混合物，它周围的场所也成了程度不同的爆炸危险场所。

当易爆物的浓度达到爆炸的临界点，一旦出现引爆源便会产生爆炸、火灾等严重事故，造成人员伤亡和财产损失。

随着防爆工业电视的蓬勃发展，用现代科技手段，实现数字化远程监控是工厂发展必然之举。

极大方便了工厂安全生产和调度，提高了安全管理运行机制，有效地降低了各种安全隐患。

本方案根据单位提供的相关文件，并根据单位的实际需求，参照有关国际标准和国家标准，将实现以下目标：

1、利用监视控制系统，实现部分现场巡检；

2、监控易燃易爆物的泄漏状态，以及时排除泄漏故障；

3、监控易燃易爆苗头的出现，以尽早尽快处置；

4、监控有关人员的操作状态，尽量防止误操作及其事故的发生；

5、监控某些工艺状态，判断工艺的稳定性，并尽早予以调控；

6、监控事故过程，以正确判断事故的发生和发展特点，正确指挥消灭和排除事故；

7、利用监控记录的已发事故过程，正确分析、处理事故善后工作。

二、系统设计

1、设计原则

本方案基于计算机网络的多媒体监控技术，将来自现场中易燃、易爆区域等地点的视频信号采集单元的监视、控制和管理全部纳入计算机网络统一管理，可方便地实现远程画面实时监控和录像，实现有关部门对现场的工业监控自动化。

在本方案中，主要遵循以下设计原则

1、先进性与适用性

　　系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本单位的特点。

该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。

同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。

1.2、经济性与实用性

　充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

1.3、可靠性与安全性

　　　系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

1.4、开放性

　　　以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。

1.5、可扩充性

　　系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。

并根据今后该单位工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

　　6、追求最优化的系统设备配置

　　在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。

　　7、保留足够的扩展容量

　　该单位设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

　　8、提高监管力度与综合管理水平

　　本单位系统设备控制需要高效率、准确及可靠。

本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。

闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。

2、设计依据

设计涉及的所有设备和材料，均按照下列标准规范进行设计、制造、检验和实验。

《爆炸性气体环境用电气设备》（GB3836-2000）

《防爆应用电视总技术条件》GB/T15411-1994

《隔爆型防爆应用电视设备防爆性能试验方法》GB/T13953-1992

《石油库电气安全规定》

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）

《建筑物防雷设计规范》（GBJ57-83）

《建筑及建筑群综合布线系统工程设计规范》CECS72-95

《民用闭路监控及报警电视系统工程技术规范》（国标GB50198-92）

《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94

《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T70-94

《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87

《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94

《工业企业通信设计规范》GBJ42-81

《建筑电气安装工程质量检验评定标准》GBJ303-88

《中国电器装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82

《工业自动化仪表工程施工及验收规范》FBJ93-86

《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90、92

《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92、GA/T74-94

3、设计要求

根据装置现场的特点，建设防爆监控系统，首先应该满足安全性的要求，即要彻底排除由于监控系统的运行引发易燃易爆物的燃爆；第二，要满足监视控制的基本功能要求，即视点准确、画面清晰；第三，要满足一些特殊功能的要求，如预置位功能等；第四，设备应该适应装置现场特定环境特点的要求；第五，要便于维护和维修。

4、设备选择原则

化工企业属于工业级监控系统，与普通的民用视频监控不同，依据其特殊的工作环境产品具有一下特点：

A、防爆性

化工企业生产的石油、天然气具有易燃易爆的特性,包括场区空气中的粉尘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,致使引发明火,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。

B、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。

另外高置位摄像机云台的选取要可靠、耐用、稳定性高、抗风能力强，减少远距离图像的抖动。

化工企业的摄像机通常安装在室外，所以产品配备雨刷设计，实现除尘功能，以避免粉尘油渍损坏摄像机。

C、监控范围大

安装于周界以及灌区的摄像机，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、低照度的日夜型一体机。

本项目实施采取前端工业防爆模拟摄像机接入，通过同轴视频电缆传输视频信号，传送至视频监控终端设备进行显示和录像，同时把DVR接入LAN/WAN实现远程实时图像的浏览和录像的调阅，从而实现管理的高效性。

爆炸物和爆炸性危险区域：

　　爆炸危险区域，是指存有爆炸危险性气体或（液体、蒸汽）与空气混合形成爆炸性气体混合物，当有引爆源时，即可产生爆炸或燃烧的区域（以下简称危险区域）。

　　爆炸性物质的状态划分为两种：

一种是气体、液体或液体蒸气与空气混合而形成爆炸性气体的危险区域，称为第一种区域。

另一种是爆炸性粉尘的危险区域，称为第二种区域。

　　爆炸性气体混合物的传爆能力，标志着其爆炸危险程度的高低，传爆能力越大，其危险性越高。

爆炸性混合物的传爆能力可用最大试验安全间隙表示。

同时，爆炸性气体、液体蒸气、薄雾被点燃的难易程度也标志着其爆炸危险程度的高低，它用最小点燃电流比表示。

II类隔爆型电气设备或本质安全型电气设备，按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比，进一步分为IIA、IIB和IIC类。

参见下表：

Ⅱ类可燃性气体、蒸气级别，温度组别

级别

气体、蒸气名称

温度组别

A

级

甲烷、乙烷、丙烷、环乙烷、环庚烷、苯乙烯、甲基苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、萘、动力苯、一氧化碳、二丙醚、庚醇、辛醇、壬醇、酚、甲酚、4—羟基—4—甲基戊酮（双丙酮醇）、聚乙醛、丙酮、丁酮、戊—2—酮、戊基甲基酮、醋酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、醋酸、氯甲烷、氯乙烷、溴乙烷、1—氯丙烷、二氯丙烷、氯苯、苄基氯、二氯苯、二氯乙烯、d.d.d—三氯甲苯、二氯甲烷、氨、氰甲烷、三乙胺、2—氨基乙醇（乙醇胺）、2—二乙胺基乙醇、苯胺、苯胺基丙烷、甲苯胺、氮（杂）苯

T1

丁烷、环戊烷、甲基环戊烷、丙烯、乙苯、异丙基苯、甲基异丙基苯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊—2、4—二酮、环乙酮、甲酸甲酯、甲酸乙酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、乙酰基乙酸乙酯、二氯乙烷、烯丙基氯、氯乙烯、氯乙醇、噻吩、硝基甲烷、硝基乙烷、甲胺、二甲胺、二乙胺、正丙胺、正丁胺、二氨基乙烷、NN—二甲基苯胺、

T2

戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、葵烷、环己烷、甲基环己烷、甲基环丁烷、乙基环丁烷、乙基环己烷、十氢化萘（萘烷）、松节油、石脑油、煤焦油石脑油、石油（包括汽油）、溶剂石油或洗净石油、燃料油、煤油、柴油、戊醇、己醇、环乙醇、甲基环乙醇、氯丁烷、溴丁烷、乙酰氯、乙硫醇、四氢噻吩、环乙胺、

T3

乙醛、三甲胺、

T4

亚硝酸乙酯、

T6

B级

丙炔（甲基乙炔）、环丙烷、丙烯睛、异丙基硝酸盐、氰化氢、

1，3二恶戊烷、羟基醋酸丁酯、焦炉煤气、

T1

乙烯、丁二烯—1，3、环氧乙烷、1，2—环氧丙烷、1，4—二氧杂环乙烷、1，3，5—三氧杂环乙烷、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、呋喃、1—氯—2，3环氧丙烷、

T2

二甲醚、甲氢化呋喃甲醇、丁烯醛、丙烯醛、四氢呋喃、乙硫醇

T3

乙基甲基醚、二乙醚、二丁醚、四氟乙烯、

T4

C

级

氢

T1

乙炔

T2

二硫化碳

T5

电气设备的最高表面温度与温度组别

　　爆炸性气体混合物的引燃温度是能被点燃的温度极限值。

电气设备按其最高表面温度分为T1～T6组，使得对应的T1～T6组的电气设备的最高表面温度不能超过对应的温度组别的允许值。

不同的爆炸性气体的引燃温度不同.温度组别为T1的气体引燃温度最高，而温度组别为T6的气体则最易被点燃。

标注为ⅡCT6的防爆摄像机防爆等级最高.

　　工程商选择产品注意事项：

　　产品选型必须符合使用场所的安全标准，如防爆类型和隔爆型的级别、组别。

当区域内存在两种或两种以上不同级、组的爆炸性混合物时，应按危险程度较高的级别和组别选用相适应的防爆类型。

　　一些石化厂的腐蚀性气体和液体较为严重，应选择不锈钢材质的防爆摄像机；

　　有安全隐患的防爆摄像机不可使用，如缺少紧固螺钉、电缆引入装置的密封圈无压紧装置或密封圈已丢失、隔爆面磨损、铭牌已严重腐蚀或丢失；

　　使用在户外的防爆摄像机必须具备较强的防水性能；

　　防爆产品具有标牌和标志，标牌（铭牌或警告牌）是采用金属制成。

标牌内容除产品型号、规格、制造厂名称、出厂日期或出厂编号之外，有“Ex”标志、防爆标志和防爆合格证编号。

　　从国外引进的防爆电气产品必须经过我国防爆质检机构检验认可。

5、系统组成

前端监视设备：

防爆红外定焦摄像仪、防爆全向一体化红外摄像仪、防爆高速球、高清枪机

防爆定焦红外摄像仪用于日夜都需要监控的定点区域，如汽车装卸站

防爆变焦红外摄像仪用于日夜需要监控，且某些时候需采集图像清晰度比较高的区域，如工艺装置区

防爆全向一体化红外摄像仪用于日夜都需要监控，需要预置巡航，对图像采集清晰度比较高的区域，如生产车间，液化烃灌区，油罐区等。

防爆高速球用于需要快速采集图像清晰度比较高的区域，如前后门，仓库，实验室

高清枪机主要用于辅助设施区，通道和生活区的图像采集

设备分布图

信号传输设备：

光端机，用于远距离信号传输，零损耗，抗干扰。

传输线路图

系统终端设备：

视频分配器、矩阵、硬盘录像机、控制台、监视器

视频分配器：

用于视频信号的放大和分配

矩阵：

用于视频信号的自由切换

硬盘录像机：

用于视频信号的压缩存储和解压回放

控制台：

用于控制云台，高速球

监视器：

用于图像显示

网络传输：

IP解析服务器，主要用于动态IP网络环境下的地址解析

终端和网络连接图

系统原理图

6、系统的主要性能及特点：

■前端防爆区域全部采用防爆监控设备。

■远程监控系统可对镜头和云台进行全方位操作。

■控制信号的传输采用RS-485（RS-422）协议，具有强抗干扰性、传输距离远，特别适合于环境恶劣的场所。

■采用现时流行的H.264视频编码技术，压缩比和帧率可调，网络用户实时共享。

■终端显示设备根据不同需要选配，若一对一显示或同时显示路数较多时可采用电视墙，也可进行画面分割后输出到大屏幕的等离子显示器或背投显示器；预算不充足时可选配视频切换器。

■智能化的远程网络管理。

系统提供支持TCP/IP协议的网络接口，充分满足局域网内用户对远端站点进行网络化的统一控制管理，并交互使用数据、图表、视频等多种信息。

■计算机视窗图形控制台可代替传统文字控制键盘。

操作人员只需鼠标点按即可控制系统的各种设备，操作形象、简单，无须记忆各个烦琐功能。

■网络视频解码器通过网络接收经过编码视频信号，再将视频还原成模拟信号，用普通监视器输出。

其优点是充分利用现有网络环境，省去布置大量视频线的繁琐，经济且易于维护。

■编码/解码器具有双向通讯功能。

编解码器具有独立的地址编码，采用数字化信号进行寻址。

■分布式计算机控制。

系统由中心计算机和各级子站组成，通过网络构成控制网。

控制子站独立完成某一区域的控制或实现某一控制功能，使用中只需增加控制子站和在子站上增挂监控点即可，所以监控点的多少几乎没有限制且不增加系统的复杂性，系统配置十分灵活，扩展性好，极易实现对较大区域的控制。

并且某一监控子站本身的设备故障不影响其他子站的正常工作，系统整体的可靠性。

7、监控系统产品介绍

1、防爆高速球

产品型号：

QMGT-Ex01

防爆标志

ExdⅡCT6

防护等级

IP66

白平衡

自动白平衡

成像器件

彩色1/4SONYSuperHADCCD

同步方式

电源同步

信号制式

PAL

电子快门

1/1s至1/10000s

解析度

480TVLin

自动增益（AGC）

自动

视频输出

1.0Vp-p（75Ω，复合视频）

AE控制

自动

日夜切换

自动（ICR自动切换）

EV补偿

-10.5至+10.5dC（1.5dB段）

水平速度

0.08°—300°/S

背光补偿（BLC）

开/关

垂直速度

0.08°—300°/S

镜头

18倍变焦f=4.1至73.8mm（F1.4至F3.0）

水平旋转范围

360°连续旋转

数字变倍

12x（216倍变焦）

倾斜旋转范围

0°—90°

行扫描/场扫描

15.625KHz/50Hz

预置位

220个

视场角

48°（广角）/2.8°（长焦）

预置位精度

±0.1°

供电电压

AC16～30V，推荐电压AC24V

自动巡航

4条

工作电流

＜2A

模式记录

4条，每条记录时间大于180秒

消耗功率

室内：

8VA，室外：

45VA

支持协议

PELCO－D、PELCO－P等多种常见协议

环境温度

室内安装方式：

-10℃～+50℃；室外安装方式：

-35℃～+50℃

区域设置

8个，支持区域内扫描

大气压力

80KPa～106KPa

通信接口

RS485

相对湿度

≤95%RH（+25℃

波特率

2400/4800/9600/19200BPS

产品材质

不锈钢

● 智能变速功能，云台转速随景深自动调整.

● 多种供电模式方便选择，AC220V/AC12V-24V/DC12V-36V（供电方式可定制）.

● 内置防雷保护，防雷击，防浪涌.

● 内置加热功能，可在低温环境下正常运行，球机内温度和环境温度显示.

● 外观优美，抗腐蚀。

● 无级变速，连续360°水平旋转，垂直180°自动翻转.

● 4条花样扫描，4条线扫，8个区域，8个隐私保护.

● 自动运行记忆，防掉电丢失.

● 下罩采用聚碳酸酯复合航空材料，硬化、防雾处理，具有足够的强度和优良的耐腐蚀性2、防爆全向一体化红外摄像机

产品型号：

QMPT-Ex01

红外距离

80m

防爆标志

ExdⅡCT6

白平衡

自动白平衡

防护等级

IP66

同步方式

内/外同步（V-Lock）

成像器件

彩色1/4"SONYSuperHADCCD

电子快门

1/1s至1/10000s

信号制式

PAL

自动增益（AGC）

自动

解析度

480TVLin

AE控制

自动

视频输出

1.0Vp-p（75Ω，复合视频）

EV补偿

-10.5至+10.5dC（1.5dB段）

日夜切换

自动（ICR自动切换）

背光补偿（BLC）

开/关

转动速度

6度/秒（水平）

镜头

18倍光学变焦,12倍电子放大

转动角度

水平350度，垂直±90度

行扫描/场扫描

15.625KHz/50Hz

通信接口

RS485

视场角

48°（广角）/2.8°（长焦）

波特率

2400/4800/9600

供电电压

AC220V

支持协议

PELCO－D、PELCO－P等多种常见协议

工作电流

＜2A

最低照度

彩色：

0.1LUX，黑白：

0.01LUX

环境温度

-25℃~+70℃

信噪比

≥50dB

大气压力

80KPa～106KPa

●采用Sony480原装机芯，产品稳定，画质清晰.

●彩色/黑白自动转换，自动背光补偿功能.

●具备红外夜视功能，日夜两用，照度过低自动开启红外照明，照射距离可达80米.

●内置高倍数字电动变倍自动光圈镜头，方便对远距离目标进行监控.

●集护罩、云台、解码器、摄像机一体化结构设计.

●进口无火花型轴封电机，极大提高了现场安全性能.

●现场全向位无死角监控，可自动巡航，定点巡航，最多51个预置点.

●多种供电模式方便选择.

●通用的RS-485通讯接口，兼容多种常用控制协议.

●视窗玻璃表面经纳米技术处理，光通率高，不粘水，不粘油，排斥灰尘.

●防水防尘设计，适合室内室外安装.

●不锈钢材质，防爆，防尘，防水，用于腐蚀性环境.

3、防爆定焦红外摄像机

产品型号

QMKB-Ex01

防爆标志

ExdⅡCT6

镜头选择

4mm/6mm/8mm/12mm/16mm/25mm固定光圈镜头（可选）

防护等级

IP66

红外距离

60m

成像器件

彩色1/3"SONYSuperHADCCD

红外开关

照度低于0Lux自动开启

信号制式

PAL

供电电压

DC12V/AC220V

解析度

700TVLin

工作电流

＜2A

视频输出

1.0Vp-p（75Ω，复合视频）

消耗功率

≤10W

日夜切换

自动（ICR自动切换）

环境温度

-25℃~+70℃

最低照度

彩色：

1.0Lux，黑白：

0LUX（红外灯开启）

大气压力

80KPa～106KPa

信噪比

≥50dB

相对湿度

≤95%RH（+25℃

白平衡

自动白平衡

产品材质

不锈钢

同步方式

内/外同步（V-Lock）

外形尺寸

￠168mm×303mm（长）

●采用Sony高清晰度CCD传感器，性能稳定，画质清晰.

●内置高亮度红外灯，具备红外夜视功能，可视距离达60米.

●镜头全部采用IR红外镜头，夜间焦点不偏移.

●日夜两用，照度过低自动开启红外照明.

●耗电低，功耗小，机身内部对流型散热设计，可长时间不间断工作.

●冕类氟磷酸盐防爆玻璃，光通率高于92%，完全消除红外灯光晕.

●不锈钢材质经氟碳喷涂处理，防爆，防尘，防水.用于腐蚀性环境

4、防爆变焦红外摄像机

产品型号

QMKB-Ex02

防爆标志

ExdⅡCT6

EV补偿

-10.5至+10.5dC（1.5dB段）

防护等级

IP66

背光补偿（BLC）

开/关

成像器件

彩色1/4"SONYSuperHADCCD

镜头

SONYFCB-CX480CP

信号制式

PAL

红外距离

80m

解析度

480TVLin

红外开关

照度低于0Lux自动开启

视频输出

1.0Vp-p（75Ω，复合视频）

供电电压

DC12V/AC220V

日夜切换

自动（ICR自动切换）

工作电流

＜2A

最低照度

彩色：

1.0Lux，黑白：

0LUX（红外灯开启）

消耗功率

≤10W

信噪比

≥50dB

环境温度

-25℃~+70℃

白平衡

自动白平衡

大气压力

80KPa～106KPa

同步方式

内/外同步（V-Lock）

相对湿度

≤95%RH（+25℃

●采用Sony高清晰度CCD传感器，性能稳定，画质清晰.

●彩色/黑白自动转换，自动背光补偿功能.

●内置高倍数字电动变倍自动光圈镜头，方便对远距离目标进行监控.

●内置高亮度红外灯，一体化机芯，夜视距离达80米.

●日夜两用，照度过低自动开启红外照明.

●镜头全部采用IR红外镜头，夜间焦点不偏移.

●视窗玻璃表面经纳米技术处理，光通率高，不粘水，不粘油，排斥灰尘.

●耗电低，功耗小，机身内部对流型散热设计，可长时间不间断工作.

●多种供电模式方便选择，AC220V/DC12V（若需要其他供电方式可以定做）.

●防水防尘设计，适合室内室外安装.

●冕类氟磷酸盐防爆玻璃，光通率高于92%，完全消除红外灯光晕.

●不锈钢材质经氟碳喷涂处理，防爆，防尘，防水，用于腐蚀性环境.

5、高清枪机

参数/型号

DH-CA-F581EP-A

图像传感器

1/3"SONYSuperHADCCDⅡ

视频制式

PAL

有效像素

PAL:

976（H）×582（V）

570Kpixels

分辨率

700TVL

宽动态范围

75dB

数字降噪

2D降噪/3D降噪

最低照度

彩色：

0.001Lux/F1.2，0.0001lux@（F1.2慢快门*512）

黑白：

0.0001Lux/F1.2，0.00001lux@（F1.2慢快门*512）

电子快门

自动：

1/50s~1/100,000s，10s~1/100,000s@（慢快门*512）

手动:

1/50s,1/120s,1/250s,1/500,1/1000s,1/2000s,

1/4000s,1/10,000s

光圈控制模式

自动光圈/手动光圈

镜头接口类型

CS、CMount可选

日夜转换模式

ICR红外滤片自动切换

视频输出

1Vp-pCompositeOutput（75欧姆/BNC）