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1、GIS动态监控管理系统的研究与开发论文韩朝辉GIS-动态监控管理系统的研究与开发 班 级：电气113班、过化115班 过化112班姓 名： 康朝辉 齐 燕 季 飞指导老师： 李金明 李 泉 李长速 2012年9月 目录第1章 项目概况 11.1立论依据 11.1.1项目的研究意义 11.1.2国内外研究现状分析 2第二章 项目研究内容及技术路线 41.2 研究内容 41.2.1 研究目标、研究内容和解决的关键问题 42.考核目标 41.2.3研究进展 51.3研究基础 51.3.1现有的研究工作基础、条件 52技术路线 6第3章 重大危险源监控报警系统技术实现 72.1 系统架构 72.2 系

2、统技术实现 82.2.1系统登录入口 82.2.2用户登录逻辑 92.2.3监控主程序核心 112.2.4捕捉设备过程 222.2.5 ZigBee设备进程 232.2.6 MapGIS主程序 322.2.7录像设备模块 362.2.8系统日志记录 382.2.9用户管理模块 382.2.10客户端控制模块程序 错误！未定义书签。第4章 结论 50第1章 项目概况近年来，企业事故时有发生，丛事故统计分析来看， 70%以上是火灾、爆炸，中毒（含窒息）。尽管事故起因和影响不尽相同，但都有着共同的特征：都是失控的偶然事件，造成了人员的重大伤亡，或是造成巨大的财产损失或环境损害。因此，要有效控制事故，

3、保护环境，必须从防止隐患条件和激发条件产生入手，强化安全生产源头的监控、监督与管理。正是在这种背景下，提出了GIS 危险品动态监测及管理系统，有利于各部门实时掌握设备、设施和场所中存在易燃、易爆、有毒物质的信息，对落实预防为主，关口前移，重心下移等重大事故隐患治理发展到重大危险源监控意义重大，也为企业实现数字化管理奠定基础，并在石油、煤炭、交通等行业中推广应用，将会有广阔的市场前景。1.1立论依据1.1.1项目的研究意义企业作为一个有着近50年历史的石油、石化企业，装置种类多，装置原料和产品主要是液氯、苯系列物、酸碱、有机溶剂等易燃易爆、有毒有害的化学危险品，其中二级重大危险源4个区域、三级重

4、大危险源7个区域、四级重大危险源8个区域涉及133类物料，如下表所示：兰州化公石司危险化学品一览表单 位 名 称原 料中间产品副产品成 品宏达公司342有机厂105多经系统1528胶乳厂3兰州金利化工毛纺有限公司21助剂厂偏三甲苯装置121润滑脂厂2生活服务公司4石油树脂厂7131助剂厂甲乙酮车间4111物流分公司仓储中心14物流分公司液体化工原料配送中心7兰州红叶精细化工公司12124助剂厂顺酐车间221助剂厂正己烷装置211总计8811925在管理上主要是人工登记造册，这样在生产、存贮、运输、使用等过程中存在大量的安全、环保隐患。如2006年月，中石油兰州石化公司在检修后复产过程中发生液化

5、气泄漏起火，引发一台储气罐爆炸，爆炸伤及旁边的其他个储气罐，造成这个储气罐阀门松动，气体泄漏，并且造成人死亡，人受伤，直接经济损失100多万元。；2006年12月，兰州石化公司助剂厂新建2万吨/年顺酐装置在试运行停工检修期间发生闪爆事故，造成3人死亡，直接经济损失68万元。2007年2月，兰州石化公司合成橡胶厂碳四车间4.5万吨/年装置T-112A塔釜换热器H-125D切水过程中发生闪爆并着火，造成6人轻伤等事故。事实表明，造成重大工业事故的可能性和严重程度既与危险物品的固有性质有关，又与设备、设施或场所中实际存在的危险物品的数量有关。因此，要有效控制事故，保护环境，必须从隐患防止条件和激条发

6、件产生入手强化安全生产，源头的监控、监督与管理。正是在这种背景下，提出了GIS 危险品动态管理系统，它既提供了化学危险品实时信息采集，实现有害气体在线查询、测试，又提供了生产过程中对化学危险品实时采集数据的及时分析、统计、优化，对达到数量和性能安全临界状态的化学危险品提出警示。它对有害气体进行全方位管理和多角度有害气体状态跟踪、分析，在分析诸多参数后对化学危险品状况进行跟踪，实现化学危险品的动态管理，并结合物资、工具、人员等资源安排管理，以及物资采购管理等。是对化学危险品进行全生命周期管理的、数据充分共享的智能信息系统。对落实预防为主，关口前移，重心下移等重大事故隐患治理发展到重大危险源监控意

7、义重大，也为兰州石化城实现数字化管理奠定基础，并在中石油、煤炭、交通等行业中推广应用，将会有广阔的市场前景。1.1.2国内外研究现状分析地理信息系统目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了地理信息系统应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益. 兰州石化公司研究院于

8、2003年完成了大型石化企业地理信息系统的开发及应用项目研究工作，建立了以ARC-GIS为软件开发平台的地下管网动态管理系统，实现了地下管网图形数据和属性数据的计算机录入、修改；对管线及各种设施进行属性查询、空间定位以及定性、定量的统计、分析；对各类图形及统计分析报表显示和输出，基本实现了地下管网的动态信息化管理。第二章 项目研究内容及技术路线1.2 研究内容1.2.1 研究目标、研究内容和解决的关键问题1.主要研制开发内容1）建立安全及消防子系统:将企业重点安全目标(如危险品仓库、储罐、重要管线等)在地图上予以标注，并对其重要属性进行跟踪查询和监控,并将应急预案子系统与此系统建立链接,一旦发

9、生故障即可查询预案并实施紧急救援；2）建立重要装置管理子系统:将重点装置和设备的完好信息、大修及维护记录在地图上及时反映,如遇超时不维修即发出报警信息,使管理人员及时掌握设备维护状况,确保安全生产；3）建立环境监控子系统:环境保护是化工企业赖以生存的根本条件,为此三废的排放必须严格控制。环境监控子系统定时采集下属企业三废数据,发现问题及时反映,及时处置,有效地保证了环保措施的落实和三废的达标排放；4）建立应急预案子系统:针对化工生产容易产生易燃、易爆物质,安全要求高等特点,对化工生产的重点区域和重点装置都建立应急机制,并设有相应的预案。应急预案子系统将这些预案记录进系统,便于用户的查询和学习,

10、同时与关键设备及装置信息建立链接,一旦有事故发生,即可查询相应的预案,并根据预案进行应急指挥,提高了指挥的准确性和有效性5）建立系统维护子系统:提供了方便的用户管理,地图编辑等系统功能。6） 建立总动态监控系统。2.考核目标1）系统容量：系统可配接最大监控容量：64个监控分站： 2）信息传输：采用FSK移频键控两芯无极性传输，传输速率：1200bps或2400bps， 最大传输距离不小于15km； 3）传输性能可靠：信息传输采用FSK移频键控技术，接收、发射滤波技术等，抗干扰能力强，传输故障率低； 4）数据存储：数据处理误差要求为小于5，数据的存储期限：根据计算机硬盘的容量一般为20年左右；5

11、）化学危险品的确定及其风险分析符合以下标准：GB13690-1992常用危险化学品的分类及标志；GB18218-2000重大危险源辨识。1.2.3研究进展以下几个分步骤开展研究：序号研 究 内 容考核目标起止时间1明确课题，写出研究大纲，组建课题组，制定研究计划，初步进行总体方案设计研究计划和方案设计通过研究院主管部门审核2008年8月2完成化学危险品空间位置区域划分及数据采集工作产生化学危险品空间数据库2008年812月3完成化学危险品属性的数据收集与整理工作产生化学危险品属性数据库2009年15月4按照地理信息系统的数据格式，完成数据转接工作产生化学危险品管理层2009年6月5进行数据处理

12、系统、图形管理系统等各模块的功能设计完成基于地理信息系统的化学危险品管理系统系统功能设计报告2009年7月6主要完成系统运行环境的选择、用户界面设计、软件编程、调试完成基于地理信息系统的化学危险品监测与管理系统系统功能设计报告；软件运行后可以完成功能设计的各项要求，界面友好2009年82010年5月7数据库建立，系统软件的应用、调试。建立的基于地理信息系统的化学危险品管理系统得到相关部门的认可2010年57月8验收资料编写申请上级主管部门验收通过验收2010年8-12月1.3研究基础1.3.1现有的研究工作基础、条件1实施方式结合公司实际，参考成熟化学危险品动态管理技术方案并加以改进，利用新技

13、术，提出总体方案、建立高效数学模型、建立预警模型与方案，具体实施方式如下：2技术路线在本课题中，信息的采集、数据连接及存取、可视化用户界面以及动态监控系统的建立是最为重要的，对此我们提出的技术路线方案是：1） 对于属性信息，采用传感器技术、单片机技术进行属性信息的采集、转换、存贮、检索、分析和表达；而对于空间信息，直接采用视频监控系统转化为可视化图形图像信息。将这些信息直接输入计算机系统进行实时预警、监控、定时语音提示现场气体含量以及设备运行状态。2） 对于信息存取存贮器接口及存储器仲裁器采用两种方法研究，分别是微机编程和VHDL编程，利用CPLD进行仿真。3） 信息存取存贮器（USB）接口控

14、制器是USB设备的硬件核心，他负责USB设备和主机之间的数据通信。4） 建立可视化用户界面，以Mapinfo为软件开发平台，利用MAPBASIC/VC+/c+ 作为开发工具，开发不同用户的服务界面即：1.视频界面，2.Mapinfo界面，3 数据界面。为不同用户提供各自所需的信息服务。5） 建立动态监控中心，将各个分厂监控系统建立联接，并且提供定时语音提示系统，实时对整个企业现场气体的含量及设备的运行状态进行及时预报。第3章 重大危险源监控报警系统技术实现2.1 系统架构重大危险源监控报警系统具备清晰的系统实现结构，主要由硬件层作为系统环境基础支撑、网络层作为各系统的通讯链接层级、系统应用层为

15、具体实现相应系统应用的各类接口。其架构图由下图所示：重大危险源监控报警系统架构图2.2 系统技术实现2.2.1系统登录入口该系统采用 用户名 、密码 方式进行登录。主系统登陆界面如下：主系统登录界面执行这一过程的程序代码见附录1.1附录1.1unit Unit8;interfaceuses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, Buttons, WinSkinData, SkinCaption, ExtCtrls, DB, ADODB;type

16、TForm8 = class(TForm) grp1: TGroupBox; btn1: TBitBtn; lbl1: TLabel; lbl2: TLabel; edt1: TEdit; edt2: TEdit; btn2: TButton; img1: TImage; qry1: TADOQuery; skndt2: TSkinData; skncptn2: TSkinCaption; procedure btn1Click(Sender: TObject); procedure edt1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char); procedure

17、 FormCreate(Sender: TObject); private Private declarations public Public declarations end;var Form8: TForm8;implementationuses datamodule, Unit1;$R *.dfm2.2.2用户登录逻辑用户登录界面如下：只有输入事先设定的用户名称和密码，才能登录主系统。用户登录逻辑的程序代码见附录1.2附录1.2procedure TForm8.btn1Click(Sender: TObject);beginqry1.SQL.Text:=select * from yh

18、 where user=+edt1.Text+ and password=+ edt2.Text+; qry1.Open; if qry1.RecordCount1 then begin ShowMessage(用户名称与密码不相符,请检查!); end else beginDataModule4.LoginUser:=edt1.Text;self.Hide;MainForm.ShowModal;self.close;end;end;/按键判断procedure TForm8.edt1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);beginif key =

19、#13 then edt2.SetFocus;end;procedure TForm8.FormCreate(Sender: TObject);beginself.Caption:=Application.Title;end;end.2.2.3监控主程序核心正确登录后，屏幕显示监控主程序的窗口界面，没有连接视频设备、传感器时，显示如下：监控主程序的窗口界面连接视频设备，有信号输入后，监控主程序的窗口界面显示如下：监控主程序的窗口界面（监控中）监控主程序的窗口的程序代码见附录1.3连接温度、湿度、气体等等传感器后，系统在窗口下部的设备参数监控框，自动列表显示传感器信息；并在窗口右侧的Zigbee

20、网络拓扑结构框，自动显示当前的Zigbee网络结构，如下图：如果是第一次使用该系统，应进行必要的Zigbee设备设置。其方法是，点击主程序窗口的Zigbee，弹出一个下拉式菜单，如下：点击下拉菜单中的Zigbee设备管理选项，进入Zigbee设备参数设置，如下图该表是按监控位置来列出的，每一个监控位置的多个传感器的报警上下限列在其后，如电压上、下限，温度上、下限，湿度上、下限等等，将这些值按要求设定完后，点击“应用并退出”按钮，即完成Zigbee设备参数设置。监控主程序窗口即现场设备安全监控系统窗口的下拉菜单包括：系统、摄像机监控、短信报警、地图操作、Zigbee、关于等六项构成。其中系统下拉

21、菜单包含：查看日志、用户管理、记录Zigbee数据和退出等四个选项，点击“查看日志”选项，进入“系统日志”，如下图所示：该日志中记载了，系统的登录、退出，设备接收数据和报警信息，其中传感器报警信息包含报警地点、异常数据的种类和值等等。点击“用户管理”选项，进入“用户管理”，如下图所示：“用户管理”窗口列出了所有的用户名称及其登录密码。按窗口下部的+号，可以新增用户名及密码；按窗口下部的-号，可以删除所选的用户名及密码；按窗口下部的，可以修改所选的用户名及密码；按窗口下部的，确定前面的三个操作。点击“记录Zigbee数据”选项，则菜单下的工具条的“记录Zigbee数据”按钮按下，再次点击菜单的“

22、记录Zigbee数据”选项，按钮复原。如下图：摄像机监控下拉菜单包含：查看监控录像和设备设置两个选项。点击查看监控录像选项，弹出查看录像窗口，如下：先选中要查看的录像所在行，再按下该窗口下部的“查看录像”按钮，即可启动操作系统默认的播放器，播放相应录像，如报警录像等。如下图所示：点击设备设置选项，弹出录像设置窗口，如下：该设置包括录像的高度、宽度、帧率、视频方式、音频方式、压缩质量等等，使录像符合要求的规格。短信报警下拉菜单包含：短信设置和报警名单两个选项。要应用报警功能，首先要在联通、电信或移动公司开通短信业务(这里展示的例子为联通的短信业务)，然后连接GSM/GPRS MODEM(短信猫)

23、并插入sim卡，如下图点击短信设置选项，弹出录像设置窗口，如下：选择连接端口并输入短消息中心号码后单击确认即可。点击报警名单选项，弹出报警抄送对象窗口，如下：该框中列出所有的报警短信发送对象，并且只能增加用户，需要减少用户时要相应的权限并进行相应的数据库操作。增加用户时，先输入用户姓名和手机号码，如下图所示：然后点击“增加用户”按钮，即可增加一个新用户，即用户10，如下图：地图操作下拉菜单包含：放大、缩小、全国、漫游和选择等五个选项。其中前四个，即放大、缩小、全国和漫游是操作右上部“GIS地图”框的显示地点和缩放的；与GIS地图下部的按钮功能是类似的。当点击了选择选项后，主窗口的左上部的视频窗

24、口进入了“视频”与“地图”的切换状态。在这一状态下，点击“GIS地图”框的某一视频头标志，则主窗口的左上部的视频窗口显示该视频头标志附近的地图，并显示一个或几个真正的视频头位置。这时再点击真正的视频头位置，就可以显示该视频头的视频了。当然，视频的显示也可由右下部的“监控摄像机”框中的按钮来快速切换，这时也不需要GIS地图在选择状态了。下图即为GIS地图在选择状态时，视频窗口进入 “地图”的切换状态。Zigbee下拉菜单包含：Zigbee选项、Zigbee设备管理、Zigbee端口设定和Zigbee监控开启等五个选项。点击“Zigbee选项”选项，弹出Zigbee选项窗口，如下：包含了“Zigb

25、ee发送时间间隔”和“设备超时隐藏时间”两个设置项。时间间隔的单位是ms，隐藏时间精确到秒。下拉菜单中的Zigbee设备管理选项，前面已介绍。它是进行Zigbee设备初始化设置和报警上下限设置的。点击“Zigbee端口设定”选项，弹出Zigbee网关端口窗口，如下：下拉菜单中的Zigbee监控开启选项与工具条的Zigbee监控开启按钮功能是一致的。进行完Zigbee设备初始化、报警上下限和端口的相关设置后，开启Zigbee监控，则“Zigbee网络拓扑图”框才有Zigbee网络结构显示，设备参数监控框里才有无线连接的传感器的数据显示，以及数据记录框里的数据记录。如下图：当检测数据越限时，系统立

26、即启动该检测传感器相关的摄像机进行录像，同时设备参数监控也由绿色变为红色报警。同时，报警信号立即启动“警报窗口”。该窗口可以选择短信发送名单，短信内容是按报警自动给出的，短信报警按钮即可以手动，也可以自动。这里为手动，点击按钮后，发信的图如下：发信结束后，所选的手机可以立即接到报警信息，实现立即报警。附录1.3unit Unit1;interfaceuses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, ComCtrls, ToolWin, ImgList, ExtCtrl

27、s, Menus, esriControls_TLB, WinSkinData, WinSkinStore, OleCtrls, Buttons, SkinCaption, StdCtrls, VC404,StrUtils,ZigBeeClass,esriCarto_TLB,esriGeometry_TLB, esriSystemUI_TLB, ActnList, XPStyleActnCtrls, ActnMan, IdBaseComponent, IdComponent, IdUDPBase, IdUDPClient, SPComm, DB, ADODB, esriDisplay_TLB,

28、 esriGeoDatabase_TLB,esriSystem_TLB,IniFiles, datamodule, fAddVideoParm;2.2.4捕捉设备过程procedure TMainForm.CapDev(Dev:Integer); function GetDateTime:string; begin result:=AnsiReplaceStr(DateTimeToStr(Now),:,-); end;var sj:string;begin / ShowMessage(IntToStr(dev); /AddVideoParm.ShowModal; Device_Inf.dwCa

29、pHeight :=strtoint(AddVideoParm.Edit_Height.text); Device_Inf.dwCapWeight :=strtoint(AddVideoParm.Edit_width.Text ); Device_Inf.dwRealFrameRate :=strtoint(AddVideoParm.Edit_FrameRate.Text ); Device_Inf.dwBitRate :=strtoint(AddVideoParm.Edit_BPS.Text); Device_Inf.dwKeyFrmInterval :=strtoint(AddVideoP

30、arm.Edit_FrameIntervel.Text); Device_Inf.enVidCapModel :=AddVideoParm.ComboBox1.ItemIndex ; Device_Inf.enVidMpegModel :=AddVideoParm.ComboBox2.ItemIndex ; Device_Inf.enAudCapModel :=AddVideoParm.ComboBox3.ItemIndex ; Device_Inf.enAudMpegModel :=AddVideoParm.ComboBox4.ItemIndex ; Device_Inf.enCompessMode :=AddVideoParm.ComboBox5.ItemIndex ; Device_Inf.dwQuantizer :=strtoint(AddVideoParm.Edit_CompassQuat.Text);. /设置录像相关的参数：包括视频流大小、帧率、关键帧间隔、编码模式等 VCASe