智慧安监及危化品监控.docx

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智慧安监及危化品监控

Lastrevisionon21December2020

安监及危化品

综合监管及应急解决方案

第一章•项目概述

1.1建设背景

2015年8月12曰晚11时许，天津滨海新区一处集装箱码头发生爆炸。

爆炸喷发火球，同时引发周边企业二次爆炸，方圆数公里有强烈震感。

据悉，发生爆炸的是集装箱内的易燃易爆物品。

天津事故现场图片（来源网络）

此次塘沽大爆炸事故的发生再次引起大家对天津这座一线城市“化工围城"的高度关注，从安防的角度来讲，如何利用安防手段最大化减少此类事故造成的损失以及避免事故的再次发生成为安防界共同思考的问题！

采取技术先进、稳定可靠的安全防范系统来保障危化品的安全生产、稳定运行、安全储存已经成为行业乃至社会安全的迫切需求。

大华股份基于危化品生产、储存、运输及使用等各个环节的综合安防管理需求，提出了一套完整的高可用性解决方案，旨在建设一个集曰常生产管理、安全防范、事故防范以及事故发生时应急救援指挥为一体的动态综合安全监测及应急指挥救援系统，有效提升危险源监测预警和事故隐患排查、治理能力，把事故隐患消灭在萌芽状态，从而达到杜绝及防范事故的发生；同时为事故救援提供及时、准确的救援信息，大大提升事故救援能力，最大限度的减少事故损失。

1-2建设氾围

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：

1、市安监局动态综合安全监测及应急指挥救援系统的软硕件系统建设；

2、区县安监局动态综合安全监测及应急指挥救援系统的软硬件系统建设；

3、各危化品生产企业的物联网传感采集系统、视频系统的软硬件系统建

设；

4、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、视频系统的软硬件系统建设；

1.3设计原则和标准

1.3.1系统设计原则

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，控制协议、传输协议、接口协议、视音频编解码、视音频文件格式等均符合相应国家标准或行业标准的规定。

针对于安监行业的特殊性，系统接口中应充分考虑与其他系统的对接问题，在保证系统数据能够相互调用的前提下，采用通用接口进行开发。

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”,在充分发挥大华视频监控的技术优势的同时，贴合安监局曰常监管危险源以及重大事件紧急指挥的业务需求。

平台已指挥为主，以视频为辅。

可靠性原则:

在系统架构上采用集中管理系统采用国际流行技术和架构进行设计，采用诸多故障处理机制、容错机制、备份机制、以及结构化、分布式的结构提高系统的可靠性。

在硬件上选择高品质的硬件设备，系统的控制主机可选采用双机热备份来进行工作，当其中的一台主机发生故障时，另一台可以继续工作。

对此，我们尽量使操作功能软件化，减少故障点；我们还采用完整的备份系统和系统安全包对系统数据进行保护，把故障率降到最低点。

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、操作曰志。

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。

可扩展性原则:

系统采用模块化设计，分布式架构，保证新功能、模块添加的方便。

系统采用标准化接口、协议及流媒体技术，在系统设计时充分考虑到将来系统扩充的可行性，系统中预留了为后期进行扩展的大量接口。

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±,通过利用分布式网络监控系统的远程控制管理功能，尽量降低系统的成本和运行、维护费用。

易用性原则:

系统功能强大、界面友好。

软件设计人性化，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。

1.3.2系统设计标准

＞中华人民共和国安全生产法；

＞中华人民共和国突发事件应对法；

＞国家安全生产事故总体应急预案；

＞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；

＞国家应急平台体系技术要求；

＞全国安全生产应急救援体系总体规划方案；

＞国务院关于全面加强应急管理工作的意见，国发（2006]24号；

＞工业电视系统工程设汁规范GB50115-2009

＞石油化工企业生产装置电信设计规范SHT3028-2007

＞石油化工企业电信设计规范SHT3153-2007

＞爆炸性环境用防爆电气设备~15

＞可燃性粉尘环境用防爆电气设备

＞《建筑物防雷设汁规范》GB50057-94

＞《电子设备雷击保护导则》GB7450-87

＞《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-96

＞《安全防范工程技术规范》（GB50348—2004）

＞《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367—2001）

＞《安全防范系统验收规则》（GA308—2001）

＞《防盗报警控制器通用技术条件》（GB12663—90）

＞《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198—96）

《建筑物防雷设汁规范》（GB50057—94）

《中国电器安装工程施工及验收规范》（GBJZ32—90—92）

《信息技术客户通用电缆铺设要求》（IS0/IEC11801）

《工业电视系统工程技术规范》（GBJ115-87）

《视音频编解码标准一一视听对象的编码（6部分）》（IS0/IEC14496）

《工业企业扩音通信系统工程设计规程》（CECS62-94）

《工业企业通信工程设汁图形及文字符号标准》（ECS37-91）

《广播传音电缆线路工程建设技术规范》（GY5053-94）

《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74—2000）

《城市地理空间框架数据标准》（CJJ103—2004）

《测量、控制和试验室用设备的安全要求》（GB

《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》（GB4943-1995）

《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）

《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168-92）

《计算机信息系统安全》（GA-1999）

《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》（GA267-2000）

第二章•系统建设需求

图1化学品贮藏（来源网络）

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曰积月累，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。

•生产过程

生产过程中要注意三个方面的安全：

1）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：

2）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；

•贮存区域

贮存区域需关注以下儿点：

3）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；

4）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；

1）对于危化品生产及储存仓库周边水源，空气等进行监测。

•人员车辆管控

1）防止非相关人员的侵入进行偷盗和破坏活动；

2）对于进入园区的人员应严格进行身份的审核控制并记录；

3）对于进出园区的运输车辆、普通车辆全程监控。

•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。

•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。

第三章•系统建设目标

建设目标概括为“监测预警、应急救援”，为市/区县安监局建设一套动态综合安全监测预警及应急指挥救援系统；

1）满足安监局日常监管业务的需要；

2）安监局危化品、重大危险源预警，通过对温度、湿度等环境温度的探测做到事前预警；

3）加强安监局对企业的监管力度、频度和透明度；

4）增强安全生产企业和安监局的日常沟通；

5）明确安全生产企业和安监局的责任和职责；

6）在突发事件发生时，迅速处置，将损失降到最低；

第四章•系统总体设计

4・1总体系统结构

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，大华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：

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，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，能实时远程监看各个危化品企业的重要视频点位、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，能实时远程监看各个危化品企业的重要视频点位、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。

单个危化品企业安防系统，主要由安全电视监控系统、工业电视监控系统、周界报警系统、火灾报警系统、门禁系统、动环采集系统、出入口车辆控制系统、停车场管理系统、电子巡更系统、程控调度电话/扩音广播系统组成。

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。

系统组成如下图所示：

单个危化品企业系统网络拓扑图

4.2视频监控系统设计

4.2.1系统结构及组成

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：

工业电视视频监控系统结构图

4.2.2点位布置

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。

＞危化品企业园区出入口

＞危化品生产车间/操作车间区域

＞危化品仓储（包括室内及室外）

＞危化品装卸及运输区域

＞危化品使用区域

＞罐区的配置

—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。

4.2.3设备选型原则

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。

4.2.3.1前端摄像机

＞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—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。

＞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。

＞防水防尘、曰夜监控

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。

＞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。

＞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。

＞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。

4.2.3.2图像效果

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C

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。

4.2.4前端视频预警系统

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c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，系统増加了部分热成像相机对危险品存储的设备温度进行监控c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。

4.2.4.1探测能力强

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。

普通相机强光下效果

热成像相机相机磊光下效果

适用于烟、碧、雨、雪、沙尘、眩光等视野受阻的恶劣环境之下

4.2.4.2温度检测

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。

人目标为华氏度，约为25弋

4.2.5高空了望系统

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，因此需要设置高空了望监控系统，对整体厂区总体情况进行宏观把控C

高空了望，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。

4.3环境数据采集系统

4.3.1系统组成

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。

物联网数据采集预客圭统

4.3.1.1温湿度监测子系统

监测内容：

危险品贮藏环境温湿度

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LCD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。

4.3.1.2烟雾监测子系统

监控内容：

危险品贮藏烟雾浓度。

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匚

4.3.1.3漏水监测

监控对像：

危险品室内贮藏区域（遇水反应类贮藏）

监测内容：

液体泄漏

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。

4.3.1.4气体泄漏监测

监控对像：

危险品贮藏区域、生产区域

监测内容：

气体泄漏

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。

4.3.1.5环境数据叠加

•完善的视频监控功能，支持高清全系列摄像机接入、控制

•支持三维定位、守望功能控制等摄像机高级控制

•支持视频解码器控制及切换，与大屏幕完美结合

•支持按时间段执行多种轮询预案

•支持视频叠加远程动力环境数据

•支持报警自动联动视频图像

4.3.2系统优势

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。

智能预警：

可在主机上设备传感器阀值，一旦数据超标，立即应急联动报警；

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。

4.4被监管企业资源整合

4.4.1已建数字视频系统整合

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。

目前大华平台与海康、宇视、科达、天地伟业等多个厂商完成平台对接工作。

4.4.2已建模拟视频系统改造

针对于已有的系统，采用改造整合的方式进行资源整合，大华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。

复用已有同轴电缆的HDCVI高清监控系统

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；

旧有的编码存储设备‘需要替换为HDCVR硬盘录像机（HCVR）；

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；

•超距传输。

传输距离在500米以内时，无需光端机等中继设备；

•架构不变。

尽量不改变现有监控系统体系，利用原有的业务系统、电视墙等；

•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，施匸技术