化工廠視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用案例
【慧視智能化 yzhuishi.com】隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平的日益提高，對能源的需求越來越旺盛，關(guān)注程度也越來越高，石油天然氣等能源產(chǎn)業(yè)在國家經(jīng)濟中的地位越加顯著，保障能源產(chǎn)業(yè)的安全生產(chǎn)已經(jīng)成為能源行業(yè)的迫切要求。他們更需要先進技術(shù)、穩(wěn)定可靠的安全防范系統(tǒng)來保障其正常運行、安全生產(chǎn)。而化工廠作為能源行業(yè)重要化工原料及能源物資的生產(chǎn)及儲備場所，更顯示出其重要性。
化工廠在生產(chǎn)過程中要注意三個方面的安全：一是工作設(shè)備本身的生產(chǎn)運營狀況;二是監(jiān)管化工廠原材料及成品裝卸工程中的合規(guī)操作;三是周界防范報警系統(tǒng)，以防止非相關(guān)人員的侵入進行偷盜和破壞活動。
為了保障化工廠的正常運行、安全生產(chǎn)，需提供建立一個融合性的安全防范系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設(shè)備信息的實時采集和數(shù)據(jù)分析、指令的遠程下達以及對設(shè)備的控制等功能，使分布廣泛的現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，提高應(yīng)急反應(yīng)處理能力和全面保護生產(chǎn)、員工及周邊的安全，為整個化工廠的安全生產(chǎn)和指揮調(diào)度提供準(zhǔn)確及時的第一手資料。
項目概述
本項目建設(shè)的系統(tǒng)，主要包含視頻監(jiān)控及工業(yè)電視系統(tǒng)，是實現(xiàn)對化工廠進出車輛情況、裝卸情況、設(shè)備運行情況以及化工廠工作人員工作情況進行實時監(jiān)視。
該項目是化工廠安全生產(chǎn)監(jiān)督管理應(yīng)急指揮系統(tǒng)平臺的關(guān)鍵子系統(tǒng)，是一個集日常生產(chǎn)管理、安全防范、事故防范以及事故發(fā)生時應(yīng)急救援指揮為一體的綜合動態(tài)安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)。能提升危險源監(jiān)測預(yù)警和事故隱患排查、治理能力，把事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)，從而達到杜絕及防范事故的發(fā)生;同時為事故救援提供及時、準(zhǔn)確的救援信息，大大提升事故救援能力，最大限度的減少事故損失。
需求分析
在該化工廠本地建立視頻監(jiān)控/工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)本地視頻音視頻信息收集、存儲及集中展示，在裝置現(xiàn)場控制間/管理室及監(jiān)控中心均能進行音視頻的管理。在化工廠中心建立總的監(jiān)控調(diào)度中心，并建設(shè)綜合視頻管理平臺，實現(xiàn)全廠音視頻數(shù)據(jù)的管理、存儲及集中展示。
在上級化工廠監(jiān)控中心，建設(shè)綜合視頻管理平臺，并把轄區(qū)內(nèi)多個化工廠視頻圖像、語音、報警信息一起通過廣域網(wǎng)專線傳輸?shù)缴霞壔S監(jiān)控中心。以達到建設(shè)成覆蓋轄區(qū)內(nèi)多個化工廠綜合視頻管理平臺，可實現(xiàn)“縱向到化工廠，橫向到管理局級平行單位”的視頻共享功能。能實現(xiàn)對各化工廠及本地監(jiān)控中心、重點區(qū)域圖像接入和整合的功能，上級化工廠監(jiān)控中心部署的視頻綜合管理平臺，對所有接入的視頻數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。
部署視頻管理平臺后，各應(yīng)用系統(tǒng)都可以通過視頻管理平臺的接口調(diào)用視頻。實現(xiàn)多級用戶管理，滿足監(jiān)控中心的使用需要。實現(xiàn)視頻共享，和集團總公司共享視頻信息。預(yù)留接口，實現(xiàn)和省應(yīng)急辦、省安全生產(chǎn)管理局的信息共享。具有可擴展性，保障后期多家化工廠視頻監(jiān)控的接入。
本項目遵循系統(tǒng)集成“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施”的基本原則。
1) 第一步
在該化工廠本地，建設(shè)視頻監(jiān)控/工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，并搭建一套網(wǎng)絡(luò)視頻與安防管理平臺，滿足本項目的基本需要。實現(xiàn)對圖象、報警的集中監(jiān)控、存儲、對講等管理功能。
2) 第二步
增加對化工廠周界入侵子報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、語音對講子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)等的集成，將原有監(jiān)控系統(tǒng)的范圍進一步擴大。
3) 第三步
可以增加一些智能視頻分析方面的應(yīng)用，比如說車牌照識別、危險物體識別、軌跡識別等。
4) 第四步
將監(jiān)控系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)進行集成，集成的重點包括網(wǎng)管系統(tǒng)的整合和辦公自動化系統(tǒng)對監(jiān)控系統(tǒng)、報警實時歷史數(shù)據(jù)的調(diào)閱。
5) 第五步
可在上級化工廠監(jiān)控中心，建設(shè)綜合視頻管理平臺，并把轄區(qū)內(nèi)多個化工廠視頻圖像、語音、報警信息一起通過廣域網(wǎng)專線傳輸?shù)缴霞壔S監(jiān)控中心。以達到建設(shè)成覆蓋轄區(qū)內(nèi)多個化工廠綜合視頻管理平臺的目的。
系統(tǒng)設(shè)計
1、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
系統(tǒng)整體架構(gòu)拓撲圖如下所示：
圖表1 系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)總體拓撲圖
該聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)共分成，化工廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)層、化工廠上級監(jiān)控中心層兩個層次，化工廠上級監(jiān)控中心暫未接入集團公司總部。
化工廠上級監(jiān)控中心層如石化管理局，主要完成所轄區(qū)內(nèi)所有化工廠監(jiān)控中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接入、存儲、展示及集中控制。
單個化工廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要由安全電視監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、語音系統(tǒng)組成。化工廠都會設(shè)置一個本地化監(jiān)控中心，實現(xiàn)本化工廠的監(jiān)控系統(tǒng)接入、存儲、展示及集中控制。
系統(tǒng)主要包括安全電視監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合周界報警、語音對講系統(tǒng)。各功能既能獨立工作，又能有機結(jié)合，形成綜合防護系統(tǒng)。
現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)負責(zé)完成前端的音視頻信息、告警信息的采集、緩存、編碼、存儲及發(fā)送等功能，并可接受來自網(wǎng)絡(luò)的控制指令。包括如下設(shè)備：嵌入式NVR、攝像機、報警輸入輸出設(shè)備、語音對講設(shè)備等。
前端監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)需求，采用多種網(wǎng)絡(luò)高清模式。網(wǎng)絡(luò)高清模式采用NVR網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備存儲。
如下圖，展示網(wǎng)絡(luò)高清方案拓撲圖：
圖表2化工廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖標(biāo)3 工業(yè)電視視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖表4 安全電視視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
本次項目視頻監(jiān)控的點位布置如下：
1) 化工廠進口的配置
化工廠進口配置1臺高分辨率車牌抓拍攝像機，能有效抓拍進口車輛車牌及車輛信息，抑制進口車輛強光影響，廣角監(jiān)控到化工廠進口整體情況，包括：汽車車型，汽車駛?cè)氲男袕铰?，行人走入的動作行為?
2) 化工廠出口的配置
化工廠出口配置1臺高分辨率車牌抓拍攝像機，能有效抓拍進口車輛車牌及車輛信息，抑制出口車輛強光影響，廣角監(jiān)控到化工廠出口整體情況，包括：汽車車型，汽車駛出的行徑路，行人走出的動作行為。
3) 公路裝卸區(qū)的配置
每2個裝卸設(shè)施一臺130萬防爆球機，以供化工廠控制中心和門衛(wèi)人員監(jiān)控汽車裝卸的操作流程情況。
4) 鐵路裝卸區(qū)的配置
鐵路裝卸區(qū)進口處設(shè)置一臺130萬防爆球機，監(jiān)控鐵路火車進入情況及大門開關(guān)情況;根據(jù)裝卸棧橋平臺實際數(shù)量和長度設(shè)置2-4臺槍機，對站橋面的人員操作情況進行監(jiān)控。
5) 綜合辦公樓/化驗室等室內(nèi)辦公區(qū)域的配置
在大樓出入口大廳設(shè)置一臺高分辨率半球攝像機，應(yīng)能全面監(jiān)控到大樓出入口人員的情況。在大樓樓內(nèi)的中心控制室設(shè)置一臺高分辨率半球攝像機，對進入中心控制室人員、監(jiān)控中心人員的操作情況進行監(jiān)控。具體數(shù)量可根據(jù)實際情況選擇。
根據(jù)罐區(qū)多少、罐容大小，在罐區(qū)防護提外側(cè)(0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)以外的區(qū)域)，配置一定數(shù)量防爆130萬球機、一體機，能全面監(jiān)控到罐區(qū)的工作人員操作情況、設(shè)備工作情況及罐區(qū)環(huán)境狀況。
7) 灌區(qū)閥門間的配置
在灌區(qū)閥門間配置防爆槍式攝像機，以實現(xiàn)灌區(qū)閥門間閥門等設(shè)備的全面監(jiān)控，保證設(shè)備正常運行。
8) 裝置生產(chǎn)車間/操作間的配置
在裝置生產(chǎn)車間/操作間各配置一臺防爆槍式攝像機，以實現(xiàn)裝置生產(chǎn)車間/操作間的設(shè)備的全面監(jiān)控，保證設(shè)備正常運行。
9) 熱水站/動力站/水處理設(shè)施等輔助設(shè)施的配置
在熱水站/動力站/水處理設(shè)施等輔助設(shè)施各配置高清槍式攝像機，以實現(xiàn)輔助設(shè)施設(shè)備的全面監(jiān)控，保證設(shè)備正常運行。
傳輸設(shè)計
本項目的傳輸設(shè)備由光纖收發(fā)器和網(wǎng)絡(luò)交換機組成，光纖收發(fā)器主要為網(wǎng)絡(luò)攝像機的光電信號轉(zhuǎn)換使用。根據(jù)實際情況設(shè)置帶千兆光纖上聯(lián)接口的百兆接入交換機，用于視頻數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心。
省監(jiān)控中心設(shè)計
各個化工廠是最基層的接入單位，也是整個系統(tǒng)最主要的數(shù)據(jù)來源部分。
各化工廠監(jiān)控的主要完成視頻圖像及報警信息的收集、報警處理輸出、語音對講、相關(guān)信息集中顯示，主要設(shè)備包括：客戶端、交換機、攝像機、周界紅外、麥克風(fēng)、音頻擴音設(shè)備等設(shè)備。采用電腦客戶端進行視頻實時監(jiān)控、錄像回放、報警的輸入及輸出、語音對講功能。
各監(jiān)控點圖像、報警、語音信息利用遠端模塊以VPN專網(wǎng)方式直接接入到所屬轄區(qū)的化工廠上級監(jiān)控中心系統(tǒng)。
化工廠接入平臺NVR設(shè)備應(yīng)設(shè)在化工廠控制中心，門衛(wèi)值班室設(shè)有監(jiān)視器。應(yīng)滿足化工廠全部接入圖像同時顯示，化工廠接入平臺的報警圖像應(yīng)能以單畫面全屏幕顯示功能。化工廠的圖像顯示設(shè)備按本化工廠的接入圖像數(shù)量及監(jiān)控中心的面積大小，并按經(jīng)濟、實用、合理的原則確定數(shù)量及尺寸;10-16路的設(shè)置42寸顯示器;16路以上的宜設(shè)置47寸顯示器。
主要完成以下功能：
1) 對轄區(qū)內(nèi)的監(jiān)控點進行信息采集、匯集、存儲、顯示、控制和上傳;
2) 對轄區(qū)內(nèi)的報警聯(lián)動進行信息輸出和上傳;
3) 在現(xiàn)場提供一個麥克風(fēng)和一個音頻擴音設(shè)備，利用現(xiàn)場客戶端各化工廠與各級主管部門的音頻對講。
3、系統(tǒng)實現(xiàn)功能
在化工廠監(jiān)控中心、上級化工廠監(jiān)控中心建立起兩級視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以達到建設(shè)成覆蓋轄區(qū)內(nèi)多個化工廠綜合視頻管理平臺，可實現(xiàn)“縱向到化工廠，橫向到管理局級平行單位”的視頻共享功能。能實現(xiàn)對各化工廠及本地監(jiān)控中心、重點區(qū)域圖像接入和整合的功能，上級化工廠監(jiān)控中心部署的視頻綜合管理平臺，對所有接入的視頻數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。
視頻管理平臺實現(xiàn)重點現(xiàn)場監(jiān)視、重點現(xiàn)場錄像、錄像檢索回放、報警輔助處置、視頻服務(wù)接口提供、視頻后臺管理和視頻數(shù)據(jù)庫管理等功能。
視頻監(jiān)控：監(jiān)控中心根據(jù)需要可以隨時查看轄區(qū)內(nèi)任意一路或多路視頻，并實現(xiàn)視頻的錄制、回放、抓拍等功能。
報警處理：對于化工廠各類報警源，如視頻智能報警、報警按鈕等發(fā)出的報警信息，監(jiān)控中心端立即通過聲光報警、語音報警等方式提示，并自動記錄報警，打開現(xiàn)場監(jiān)控信息。
遠程控制：監(jiān)控中心可遠程控制站端視頻處理單元實現(xiàn)手動錄像、定時錄像、報警觸發(fā)錄像、畫面異動檢測。
系統(tǒng)資源管理及監(jiān)控：管理系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)數(shù)據(jù)等基本信息和配置參數(shù)。
系統(tǒng)運行監(jiān)控：對視頻設(shè)備、服務(wù)器、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、用戶操作進行遠程監(jiān)視與控制。
l 綜合化的應(yīng)用管理：
系統(tǒng)為化工廠提供視頻、報警、語音等數(shù)據(jù)的接入、存儲、分發(fā)、業(yè)務(wù)處理等綜合性安全生產(chǎn)應(yīng)急指揮應(yīng)用平臺，提供一站式應(yīng)用解決方案。
l 優(yōu)越的環(huán)境適應(yīng)性：
采用防爆、防腐、防塵、防水工業(yè)化前端設(shè)備，滿足化工廠易爆、高溫、腐蝕等惡劣應(yīng)用環(huán)境;
l 全面高清數(shù)字化應(yīng)用：
全面實現(xiàn)高清圖像的應(yīng)用，從前端采集、編碼傳輸、錄像存儲、解碼回放等，各環(huán)節(jié)均實現(xiàn)高清化處理;采用全數(shù)字化架構(gòu)方案，易部署、易管理、易維護;
l 高系統(tǒng)安全性：
系統(tǒng)提供用戶接入認(rèn)證、前端設(shè)備接入認(rèn)證，完備的分級權(quán)限管理;信令采用TCP傳輸，子系統(tǒng)通訊SSL加密;接入認(rèn)證采用三次握手登錄驗證方式，防止惡意的重放攻擊;視頻錄像引入數(shù)字簽名處理，防止數(shù)據(jù)篡改;
l 高數(shù)據(jù)安全性：
存儲設(shè)備支持RAID 0、1、5等多種安全冗余格式，數(shù)據(jù)存儲容量大，存儲時間長，若硬盤壞掉后可直接啟用熱備盤，不會丟失錄像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)安全性高，真正實現(xiàn)7*24無間斷工作;
結(jié)束語
一個完整的化工廠安防信息化工程，除了視頻監(jiān)控系統(tǒng)外，還包括諸多子系統(tǒng)如：周界入侵子報警系統(tǒng)、門禁管理子系統(tǒng)、語音對講子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、巡更系統(tǒng)等。隨著設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展、系統(tǒng)信息化程度的不斷提高，多個子系統(tǒng)之間會逐步相互融合，并協(xié)同工作實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提供一個技術(shù)先進、穩(wěn)定可靠的安全防范系統(tǒng)來保障化工廠正常運行、安全生產(chǎn)。
【作者單位：浙江大華技術(shù)股份有限公司】
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