實時監(jiān)控,提前預(yù)警可能存在的風(fēng)險-力控重大危險源監(jiān)測SCADA軟件

1、前言

　　近幾年來在礦山開采、油氣儲輸、高壓電網(wǎng)傳送中不安全的事件時有發(fā)生，嚴(yán)重的威脅著人們的生命安全，而現(xiàn)階段對危險地點（包括油庫、鍋爐、化工生產(chǎn)場所、煤礦、爆炸物等）重大危險源企業(yè)、重大危險源和危險區(qū)域等場所的管理有地域性和時間性的限制，容易造成對現(xiàn)場情況估量不足、調(diào)度不及時、甚至出現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)度混亂的局面。采用新的檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)，通過利用重大危險源現(xiàn)場的監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備（如視頻設(shè)備和液位、溫度、濃度、壓力、流量等傳感設(shè)備）采集現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)（包括壓力、濃度、溫度等）和視頻圖像，為安全生產(chǎn)相關(guān)部門提供實時數(shù)據(jù)、實時視頻和報警服務(wù)，便于對重大危險源企業(yè)的突發(fā)事故進行現(xiàn)場處置和綜合協(xié)調(diào)，大大提高了政府和企業(yè)對安全生產(chǎn)事故的預(yù)防、預(yù)警、響應(yīng)和應(yīng)急救援水平。力控科技采用自主知識產(chǎn)權(quán)的SCADA軟件，結(jié)合GIS系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、GPRS/CDMA無線傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了實時監(jiān)控重大危險源。

本文以力控監(jiān)控組態(tài)軟件FoceControl為例，簡述力控SCADA軟件結(jié)合先進的傳感技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻技術(shù)實時監(jiān)視和記錄某沿海城市加油站進出車輛情況、收費情況、設(shè)備運行情況以及加油站工作情況，保證了城市加油站的安全生產(chǎn)。

2、行業(yè)背景
2.1、現(xiàn)狀
　　加油站作為一級防火單位，是安全防范的重點部門。由于預(yù)防措施不到位或者人為原因造成的加油站事故屢見不鮮，往往給國家和人民的財產(chǎn)造成重大損失。因此，采取高科技手段，為加油站建立全方位二十四小時綜合監(jiān)控系統(tǒng)就顯得尤為重要。同時，加油站地理位置分散，網(wǎng)點眾多，如何對這些網(wǎng)點實現(xiàn)現(xiàn)代化和信息化的管理，快速、便捷地掌握各網(wǎng)點的實時狀況，提高管理質(zhì)量和效益，正成為一個日益突出的問題。

2.2、需求分析
　　結(jié)合以上實際需求，采用特別適合于分散監(jiān)控、集中管理、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)無疑是合理的選擇。該系統(tǒng)不僅僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的音視頻監(jiān)控和記錄功能，對加油站進出車輛情況、收費情況、設(shè)備運行情況以及加油站工作情況進行實時監(jiān)視和記錄;還可以利用嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備的處理能力和透明通道技術(shù)，實時采集處理加油站內(nèi)部及周邊的動環(huán)數(shù)據(jù)，并根據(jù)警情設(shè)定自動做出相應(yīng)的應(yīng)急動作，如打開消防裝置、聲光報警等。

3、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

本監(jiān)控系統(tǒng)以基本測量儀表作為信息采集單元，經(jīng)過智能化處理，通過現(xiàn)場總線分散采集、集中顯示系統(tǒng)，可實現(xiàn)對各加油站內(nèi)各油庫油量、油的甲醇含量、溫度、濕度、油機、流量計、設(shè)備接地等經(jīng)營、安全數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和集中統(tǒng)一管理。力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl負(fù)責(zé)對采集的信息進行分析，可通過油量的變化分析儲罐是否發(fā)生泄露，實時顯示并可打印加油站的相關(guān)數(shù)據(jù)、圖表等。通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)營管理中的問題，提高管理能力，降低運營成本。

4、方案設(shè)計
4.1、設(shè)計內(nèi)容
　　◆ 加油站內(nèi)各成品油庫的油量監(jiān)測；
　　◆ 實時監(jiān)測加油站內(nèi)主要地方甲醇的含量，達到一定濃度時實時報警；
　　◆ 實時監(jiān)測各成品油庫的煙感、溫度、濕度、接地數(shù)據(jù)，保證油庫的安全；
　　◆ 通過CCTV系統(tǒng)監(jiān)控中心實時觀看油庫的現(xiàn)場情況；
　　◆ 管理軟件提供事件查詢、告警配置和查詢、環(huán)境參數(shù)瀏覽；
　　◆ 在監(jiān)控中心實時記錄以上各監(jiān)測數(shù)據(jù)，可對數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中管理；
　　◆ 通過聲光報警、電子郵件、手機短信、電話語音、表格打印、LED屏幕顯示等多種方式發(fā)出報警信息，及時告知維護管理責(zé)任人；
　　◆ 對歷史數(shù)據(jù)的自動分類整理。

4.2、設(shè)計原則
　　可擴展性——系統(tǒng)的設(shè)計上一方面要全面滿足當(dāng)前環(huán)境下的需求及未來一段時間的應(yīng)用需求，另一方面也要能方便地進行功能擴展，可靈活增添刪減功能模塊。
    可集成性——從技術(shù)發(fā)展角度和用戶需求來看，軟件結(jié)構(gòu)本身應(yīng)能與其它應(yīng)用系統(tǒng)集成，做到信息共享和資源共享。

4.3、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
　　GB8566-88《計算機軟件開發(fā)規(guī)范》；
　　GB4890《電氣設(shè)備抗干擾特性》；
　　GB12358-2006《GB 12358-2006 作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報警儀 通用技術(shù)要求》；
　　SH3063《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》；
　　GB50156-2002《汽車加油加氣站設(shè)計和施工規(guī)范》。

5、硬件設(shè)計
　　考慮到監(jiān)控對象的安全特性、監(jiān)控空間和功能需求，每個加油站現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計為集中監(jiān)控報警系統(tǒng)，即多個區(qū)域系統(tǒng)與上位機聯(lián)網(wǎng)形成功能豐富的安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。加油站現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控預(yù)警主機、報警裝置、多屏監(jiān)控臺、數(shù)據(jù)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、傳感器和攝像機等組成。

　　1) 監(jiān)控預(yù)警主機
　　監(jiān)控預(yù)警主機設(shè)備進行前端實時信號采集(視頻的采集編碼以及各類開關(guān)量、模擬量的采集)兼有聯(lián)動報警功能，還將作為監(jiān)測預(yù)警模塊和業(yè)務(wù)管理軟件系統(tǒng)的運行平臺。
　　監(jiān)控預(yù)警主機通過MODBUS總線/RS485通信進行監(jiān)控數(shù)據(jù)處理，將各類數(shù)據(jù)和報警信息采集匯總，并在事故現(xiàn)場和報警點根據(jù)設(shè)定的監(jiān)測報警條件自動報警提示；監(jiān)控預(yù)警主機通過Internet與上級主管單位的監(jiān)控中心通訊，將現(xiàn)場信號和事故報警信息上傳；在各加油站監(jiān)控中心系統(tǒng)會自動彈出報警現(xiàn)場的視頻圖像，輔之以聲光報警，并同時進行事故現(xiàn)場錄像。
　　該監(jiān)控預(yù)警主機兼容視頻服務(wù)器NVS與數(shù)字硬盤錄像機DVR的功能，采用國際先進的H.264(MPEG－4/part10)視頻壓縮技術(shù)，能同時實現(xiàn)1－32路視頻信號和音頻信號的同步壓縮，支持多路CD音質(zhì)立體聲或單聲道話音輸入，支持音頻/語音輸出，支持音視頻同步。即插即看，用戶可以直接通過Internet實時觀看和收聽視頻服務(wù)器發(fā)送來的圖像和聲音。
　　根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件，可以配置分割器，提供從CIF到D1分辨率的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程瀏覽，圖像質(zhì)量好，壓縮比極高，352×288(或352×240)分辨率，25(或30)幀/秒，還能夠?qū)⒁曨l輸出到模擬監(jiān)視器、電視墻、大屏幕，為網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化視頻監(jiān)控提供完整解決方案。

　　2)報警裝置
　　按照設(shè)計的報警條件，當(dāng)某個參數(shù)達到或超過預(yù)定的報警閾值時，以閃燈、燈光、警號等方式進行本地報警，為操作人員對報警現(xiàn)場及時作出應(yīng)急措施提供依據(jù)；根據(jù)各級報警閾值，可將報警信號實時傳遞到上級監(jiān)控中心，實現(xiàn)分級報警。

　　3)多屏監(jiān)控臺
　　采用3屏聯(lián)立的方式為加油站監(jiān)控中心的管理人員提供界面友好、信息豐富的操作工位，分別顯示視頻監(jiān)控信息和現(xiàn)場參數(shù)數(shù)據(jù)等。

　　4)數(shù)據(jù)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
　　在加油站的安全監(jiān)控管理中心配置服務(wù)器，分別執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、數(shù)據(jù)庫存儲等業(yè)務(wù)，監(jiān)控預(yù)警主機可以同時作為數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器?，F(xiàn)場的監(jiān)測系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，考慮到現(xiàn)場監(jiān)測的安全問題，可設(shè)計成數(shù)據(jù)單向傳遞，即服務(wù)器僅接收現(xiàn)場實時運行數(shù)據(jù)及參數(shù)，而不會下達任何控制指令或運行參數(shù)，避免了由于誤操作、系統(tǒng)故障、網(wǎng)絡(luò)故障而影響監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行。

　　5)傳感器
　　在加油站標(biāo)配安裝的傳感器有液位、溫度、流量及可燃?xì)怏w等類型，具體數(shù)量和安裝位置由各類傳感器的探測距離、安裝要求和加油站空間等因素決定。按照國家有關(guān)危險場所探測儀器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求，統(tǒng)一采用隔爆型或本安型傳感器，同時優(yōu)先采用數(shù)字式智能探測器。對于只有模擬量信號(4－20 MA)輸出的傳感器，需要通過智能防爆接線盒變換成數(shù)字信號再與Profibus/Rs485總線直接相連。本安型傳感器另配安全柵確保危險場所電路的本安特性，安裝在非本安電路側(cè)。在現(xiàn)場氣體容易泄露的地點，特別是油罐，加油機等處選擇合理（適合人體安裝、調(diào)試、維修）的位置固定探測器，從探測器內(nèi)連接好3根線（+24V、24V 地、4~20 mA信號線）并引出后，全部穿鋼管，走電纜溝，引至控制室，接進報警控制器內(nèi)的相應(yīng)接線端子上，不同的信號線以不同顏色表示。報警控制器實時顯示氣體濃度，報警狀態(tài)。相應(yīng)的接線全部接在接線端子上，控制器本身提供探測器工作電源，無需單獨配置其他電源。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在工控機上，通過監(jiān)測軟件，客戶可以對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的管理、處理。整套報警系統(tǒng)采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，性能優(yōu)良，信號傳輸可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，運輸、安裝、接線施工方便。

　　6) 攝像機
　　根據(jù)加油站現(xiàn)場條件，設(shè)置室內(nèi)和室外視頻監(jiān)視設(shè)備，攝像機可選用固定角度及云臺式視野可控型，另外室內(nèi)攝像機具備良好的微光/無光條件下攝像功能，可保障在加油站特殊工況條件下安全運行。

6、系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)
　　軟件采用力控科技自主開發(fā)并有自主知識產(chǎn)權(quán)的監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl，軟件面向角色和工作流程的縱橫權(quán)限管理，不同級別的用戶分別訪問不同的頁面。分為加油站現(xiàn)場監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心兩個部分。

6.1加油站現(xiàn)場監(jiān)控
　　1)視頻監(jiān)控：對進出各加油站的車輛情況、各加油站財務(wù)室的收費情況、各加油站業(yè)務(wù)室的員工工作情況、進出各加油站商店等場所的流動人員狀況進行實時監(jiān)控。

　　2)實時監(jiān)測儲罐狀態(tài)：液位高度、界位高度、單點溫度、平均溫度、被測介質(zhì)密度，分區(qū)管理和顯示儲罐狀態(tài)。

　　3)報警設(shè)置、顯示與查詢：對各類監(jiān)控參數(shù)分別設(shè)置不同的預(yù)警閾值和報警閾值，并可對各報警事件采用從新到舊的倒序方式進行顯示與查詢。高、低液位預(yù)報警與報警、水位超高預(yù)報警及報警、溫度超限報警。

　　4)歷史數(shù)據(jù)查詢與管理：可以曲線的形式顯示各監(jiān)測參數(shù)隨時間變化的曲線，同時對最大最小值及平均值進行顯示。實時計算和顯示油庫油品存量，用棒圖和數(shù)據(jù)表顯示所有油品的即時存量和空容量、體積、質(zhì)量。在無進出油品的狀態(tài)下，可判斷油罐有無泄漏。

　　5)數(shù)據(jù)綜合報表與顯示：可對實時監(jiān)測參數(shù)和歷史監(jiān)測參數(shù)等以數(shù)據(jù)報表的形式查詢與顯示。 

　　6)軟件系統(tǒng)操作權(quán)限管理：用戶注冊、修改、刪除、口令修改、操作權(quán)限管理。

　　7)緊急事件報警：當(dāng)發(fā)生事故或搶劫等緊急事件時，按下緊急報警設(shè)備發(fā)出報警，同時通過網(wǎng)絡(luò)把報警信號傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心或“110”接警中心(在聯(lián)網(wǎng)的情況下)。

6.2遠(yuǎn)程監(jiān)控中心
　　利用用力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl的Web Server組件，前端加油站的數(shù)據(jù)一方面可以利用本地局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)在加油站監(jiān)控中心進行本地的監(jiān)控和分布式數(shù)據(jù)存儲；另一方面可以通過城域網(wǎng)或者石油系統(tǒng)專網(wǎng)(WAN)接入各區(qū)域分公司的監(jiān)控中心，完成綜合監(jiān)控、管理和集中式數(shù)據(jù)存儲功能，在區(qū)域分公司監(jiān)控中心無須再設(shè)立存儲設(shè)備，直接利用軟件系統(tǒng)的WEB功能遠(yuǎn)程的領(lǐng)導(dǎo)用戶或管理用戶，無須安裝任何客戶端，直接利用lE瀏覽器訪問該WEB服務(wù)器即可迅速了解加油站的實時情況，完成對整個系統(tǒng)的巡視和管理。

7．小結(jié)
　　以力控監(jiān)控組態(tài)軟件FoceControl為系統(tǒng)平臺的城市加油站監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合先進的傳感技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻技術(shù)，實時監(jiān)視和記錄加油站進出車輛情況、收費情況、設(shè)備運行情況以及加油站工作情況，保證了城市加油站安全生產(chǎn)。