來源:CPS中安網 作者:王裕
人民生活水準的日益提高，對能源的需求越來越旺盛，關注程度也越來越高，石油天然氣等能源產業在經濟中的地位越加顯著，保障能源產業的安全生產已經成為能源行業的迫切要求。
他們更需要先進技術、穩定可靠的安全防範系統來保障其正常運行、安全生產。而化工廠作為能源行業重要化工原料及能源物資的生產及儲備場所，更顯示出其重要性。(本案例背景來自中國)
化工廠在生產過程中要注意三個方面的安全：一是工作設備本身的生產運營狀況;二是監管化工廠原材料及成品裝卸工程中的合規操作;三是周界防範報警系統，以防止非相關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，需提供建立一個融合性的安全防範系統，實現現場資料和設備資訊的即時採集和資料分析、指令的遠端下達以及對設備的控制等功能，使分佈廣泛的現場生產資料實現網路化，提高應急反應處理能力和全面保護生產、員工及周邊的安全，為整個化工廠的安全生產和指揮調度提供準確及時的第一手資料。
專案概述
本專案建設的系統，主要包含影像監控及工業電視系統，是實現對化工廠進出車輛情況、裝卸情況、設備運行情況，以及化工廠工作人員工作情況，進行即時監視。
該專案是化工廠安全生產監督管理應急指揮系統平臺的關鍵子系統，是一個集日常生產管理、安全防範、事故防範以及事故發生時，應急救援指揮為一體的綜合動態安全影像監控系統。
能提升危險源監測預警和事故隱憂排查、治理能力，把事故隱憂消滅在萌芽狀態，從而達到杜絕及防範事故的發生;同時為事故救援提供及時、準確的救援資訊，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影像監控/工業電視監控系統，實現本地影像音視訊資訊收集、儲存及集中展示，在裝置現場控制間/管理室及監控中心，均能進行音視訊的管理。在化工廠中心建立總的監控調度中心，並建設綜合影像管理平臺，實現全廠音影像資料的管理、儲存及集中展示。
在上級化工廠監控中心，建設綜合影像管理平臺，並把轄區內多個化工廠影像圖像、語音、報警資訊一起通過廣域網路專線傳輸到上級化工廠監控中心。以達到建設成覆蓋轄區內多個化工廠綜合影像管理平臺，可實現“縱向到化工廠，橫向到管理局級平行單位”的影像共用功能。
能實現對各化工廠及本地監控中心、重點區域圖像接入和整合的功能，上級化工廠監控中心部署的影像綜合管理平臺，對所有接入的影像資料統一管理。
佈署影像管理平臺後，各應用系統都可以通過影像管理平臺的介面調用影像。實現多級使用者管理，滿足監控中心的使用需要。實現影像共用，和集團總公司共用影像資訊。預留介面，實現和省應急辦、省安全生產管理局的資訊共用。具有可擴展性，保障後期多家化工廠視頻監控的接入。
系統建設規劃
本專案遵循系統集成“統一規劃、分步實施”的基本原則。
1)
第一步
在該化工廠本地，建設影像監控/工業電視監控系統，並搭建一套網路視頻與安防管理平臺，滿足本專案的基本需要。實現對圖像、報警的集中監控、儲存、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、門禁系統、語音對講子系統、環境監控子系統等的集成，將原有監控系統的範圍進一步擴大。
3)
第三步
可以增加一些智慧影像分析方面的應用，比如說車牌照辨識、危險物體辨識、軌跡辨識等。
4)
第四步
將監控系統和辦公自動化系統進行整合，整合的重點包括網管系統的整合和辦公自動化系統對監控系統、報警即時歷史資料的調閱。
5)
第五步
可在上級化工廠監控中心，建設綜合影像管理平臺，並把轄區內多個化工廠影像圖像、語音、報警資訊一起通過廣域網路專線傳輸到上級化工廠監控中心。以達到建設成覆蓋轄區內多個化工廠綜合影像管理平臺的目的。
系統設計
1、 系統結構描述
系統整體架構拓撲圖如下所示：
圖表1 系統聯網總體拓撲圖
該聯網系統共分成，化工廠影像監控系統層、化工廠上級監控中心層兩個層次，化工廠上級監控中心暫未接入集團公司總部。
化工廠上級監控中心層如石化管理局，主要完成所轄區內所有化工廠監控中心影像監控系統的接入、儲存、展示及集中控制。
單個化工廠視頻監控系統，主要由安全電視監控系統、工業電視監控系統、報警系統、語音系統組成。化工廠都會設置一個當地語系化監控中心，實現本化工廠的監控系統接入、儲存、展示及集中控制。
2、 系統組成
系統主要包括安全電視監控系統、工業電視監控系統，結合周界報警、語音對講系統。各功能既能獨立工作，又能有機結合，形成綜合防護系統。
現場監控系統負責完成前端的音視訊資訊、告警資訊的採集、緩存、編碼、儲存及發送等功能，並可接受來自網路的控制指令。包括如下設備：嵌入式NVR、攝影機、報警輸入輸出設備、語音對講設備等。
前端監控系統根據需求，採用多種網路高清模式。網路高清模式採用NVR網路存放裝置儲存。
如下圖，展示網路高清方案拓撲圖：
圖表2化工廠影像監控系統結構圖
圖示3 工業電視影像監控系統結構圖
圖表4 安全電視影像監控系統結構圖
本次專案影像監控的點位佈置如下：
1) 化工廠進口的配置
化工廠進口配置1台高解析度車牌抓拍攝影機，能有效抓拍進口車輛車牌及車輛資訊，抑制進口車輛強光影響，廣角監控到化工廠進口整體情況，包括：汽車車型，汽車駛入的行徑路，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台高解析度車牌抓拍攝影機，能有效拍攝入口車輛車牌及車輛資訊，抑制出口車輛強光影響，廣角監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) 公路裝卸區的配置
每2個裝卸設施一台130萬防爆Speed Dome，以供化工廠控制中心和門衛人員監控汽車裝卸的操作流程情況。
4) 鐵路裝卸區的配置
鐵路裝卸區入口處設置一台130萬防爆球機，監控鐵路火車進入情況及大門開關情況;根據裝卸棧橋平臺實際數量和長度設置2-4台槍機，對站橋面的人員操作情況進行監控。
5) 綜合辦公樓/化驗室等室內辦公區域的配置
在大樓出入口大廳設置一台高解析度半球攝影機，應能全面監控到大樓出入口人員的情況。在大樓樓內的中心控制室設置一台高解析度半球攝影機，對進入中心控制室人員、監控中心人員的操作情況進行監控。具體數量可根據實際情況選擇。
6) 罐區的配置
根據罐區多少、罐容大小，在罐區防護提外側(0區、1區、2區以外的區域)，配置一定數量防爆130萬球機、一體機，能全面監控到罐區的工作人員操作情況、設備工作情況及罐區環境狀況。
7) 灌區閥門間的配置
在灌區閥門間配置防爆槍式攝影機，以實現灌區閥門間閥門等設備的全面監控，保證設備正常運行。
8) 裝置生產車間/操作間的配置
在裝置生產車間/操作間各配置一台防爆槍式攝影機，以實現裝置生產車間/操作間的設備的全面監控，保證設備正常運行。
9) 熱水站/動力站/水處理設施等輔助設施的配置
在熱水站/動力站/水處理設施等輔助設施各配置高清槍式攝影機，以實現輔助設施設備的全面監控，保證設備正常運行。
傳輸設計
本專案的傳輸設備由光纖收發器和網路交換機組成，光纖收發器主要為網路攝影機的光電信號轉換使用。根據實際情況設置帶千兆光纖上聯介面的百兆接入交換機，用於影像資料上傳至監控中心。
省監控中心設計
各個化工廠是最基層的接入單位，也是整個系統最主要的資料來源部分。
各化工廠監控的主要完成影像圖像及報警資訊的收集、報警處理輸出、語音對講、相關資訊集中顯示，主要設備包括：用戶端、交換機、攝像機、周界紅外、麥克風、音訊擴音設備等設備。採用電腦用戶端進行影像即時監控、錄影重播、報警的輸入及輸出、語音對講功能。
各監控點圖像、報警、語音資訊利用遠端模組以VPN專網方式直接接入到所屬轄區的化工廠上級監控中心系統。
化工廠接入平臺NVR設備應設在化工廠控制中心，門衛值班室設有監視器。應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能以單畫面全螢幕顯示功能。化工廠的圖像顯示裝置按本化工廠的接入圖像數量及監控中心的面積大小，並按經濟、實用、合理的原則確定數量及尺寸;10-16路的設置42寸顯示器;16路以上的宜設置47寸顯示器。
主要完成以下功能：
1) 對轄區內的監控點進行資訊採集、彙集、儲存、顯示、控制和上傳;
2) 對轄區內的報警聯動進行資訊輸出和上傳;
3) 在現場提供一個麥克風和一個音訊擴音設備，利用現場用戶端各化工廠與各級主管部門的音訊對講。
3、系統實現功能
在化工廠監控中心、上級化工廠監控中心建立起兩級影像監控系統，以達到建設成覆蓋轄區內多個化工廠綜合影像管理平臺，可實現“縱向到化工廠，橫向到管理局級平行單位”的影像共用功能。能實現對各化工廠及本地監控中心、重點區域圖像接入和整合的功能，上級化工廠監控中心部署的影像綜合管理平臺，對所有接入的影像資料統一管理。
影像管理平臺實現重點現場監視、重點現場錄影、錄影檢索重播、報警輔助處置、影像服務介面提供、視頻後臺管理和影像資料庫管理等功能。
影像監控：監控中心根據需要可以隨時查看轄區內任意一路或多路影像，並實現影像的錄製、重播、抓攝等功能。
報警處理：對於化工廠各類報警源，如影像智慧報警、報警按鈕等發出的報警資訊，監控中心端立即通過聲光報警、語音報警等方式提示，並自動記錄報警，打開現場監控資訊。
遠程控制：監控中心可遠端控制站端影像處理單元實現手動錄影、定時錄影、報警觸發錄影、畫面異動檢測。
系統資源管理及監控：管理系統內的設備、系統功能、系統資料等基本資訊和配置參數。
系統運行監控：對視頻設備、伺服器、系統軟體、應用軟體、使用者操作進行遠端監視與控制。
4、系統優勢
l 綜合化的應用管理：
系統為化工廠提供影像、報警、語音等資料的接入、儲存、分發、業務處理等綜合性安全生產應急指揮應用平臺，提供一站式應用解決方案。
l 優越的環境適應性：
採用防爆、防腐、防塵、防水工業化前端設備，滿足化工廠易爆、高溫、腐蝕等惡劣應用環境;
l 全面高清數位化應用：
全面實現高清圖像的應用，從前端採集、編碼傳輸、錄影儲存、解碼重播等，各環節均實現高清化處理;採用全數位化架構方案，易部署、易管理、易維護;
l 高系統安全性：
系統提供使用者接入認證、前端設備接入認證，完備的分級許可權管理;信令採用TCP傳輸，子系統通訊SSL加密;接入認證採用三次握手登錄驗證方式，防止惡意的重放攻擊;視頻錄影引入數位簽章處理，防止資料篡改;
l 高資料安全性：
存放裝置支援RAID 0、1、5等多種安全冗餘格式，資料儲存容量大，儲存時間長，若硬碟壞掉後可直接啟用熱備盤，不會丟失錄影資料，資料安全性高，真正實現7*24無間斷工作;
結語
一個完整的化工廠安防資訊化工程，除了影像監控系統外，還包括諸多子系統如：周界入侵子報警系統、門禁管理子系統、語音對講子系統、環境監控子系統、巡更系統等。隨著設備技術的不斷發展、系統資訊化程度的不斷提高，多個子系統之間會逐步相互融合，並協同工作實現資料共用，提供一個技術先進、穩定可靠的安全防範系統來保障化工廠正常運行、安全生產。
【作者單位：中國浙江大華技術股份有限公司】
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