化工厂视频监控联网系统应用案例

    【CPS中安网 cps.com.cn】随着中国经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，对能源的需求越来越旺盛，关注程度也越来越高，石油天然气等能源产业在国家经济中的地位越加显著，保障能源产业的安全生产已经成为能源行业的迫切要求。他们更需要先进技术、稳定可靠的安全防范系统来保障其正常运行、安全生产。而化工厂作为能源行业重要化工原料及能源物资的生产及储备场所，更显示出其重要性。

　　化工厂在生产过程中要注意三个方面的安全：一是工作设备本身的生产运营状况;二是监管化工厂原材料及成品装卸工程中的合规操作;三是周界防范报警系统，以防止非相关人员的侵入进行偷盗和破坏活动。

　　为了保障化工厂的正常运行、安全生产，需提供建立一个融合性的安全防范系统，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，为整个化工厂的安全生产和指挥调度提供准确及时的第一手资料。

　　项目概述

　　本项目建设的系统，主要包含视频监控及工业电视系统，是实现对化工厂进出车辆情况、装卸情况、设备运行情况以及化工厂工作人员工作情况进行实时监视。

　　该项目是化工厂安全生产监督管理应急指挥系统平台的关键子系统，是一个集日常生产管理、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综合动态安全视频监控系统。能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。

　　需求分析

　　在该化工厂本地建立视频监控/工业电视监控系统，实现本地视频音视频信息收集、存储及集中展示，在装置现场控制间/管理室及监控中心均能进行音视频的管理。在化工厂中心建立总的监控调度中心，并建设综合视频管理平台，实现全厂音视频数据的管理、存储及集中展示。

　　在上级化工厂监控中心，建设综合视频管理平台，并把辖区内多个化工厂视频图像、语音、报警信息一起通过广域网专线传输到上级化工厂监控中心。以达到建设成覆盖辖区内多个化工厂综合视频管理平台，可实现“纵向到化工厂，横向到管理局级平行单位”的视频共享功能。能实现对各化工厂及本地监控中心、重点区域图像接入和整合的功能，上级化工厂监控中心部署的视频综合管理平台，对所有接入的视频数据统一管理。

　　部署视频管理平台后，各应用系统都可以通过视频管理平台的接口调用视频。实现多级用户管理，满足监控中心的使用需要。实现视频共享，和集团总公司共享视频信息。预留接口，实现和省应急办、省安全生产管理局的信息共享。具有可扩展性，保障后期多家化工厂视频监控的接入。

 　　系统建设规划

　　本项目遵循系统集成“统一规划、分步实施”的基本原则。

　　1) 第一步

　　在该化工厂本地，建设视频监控/工业电视监控系统，并搭建一套网络视频与安防管理平台，满足本项目的基本需要。实现对图象、报警的集中监控、存储、对讲等管理功能。

　　2) 第二步

　　增加对化工厂周界入侵子报警系统、门禁系统、语音对讲子系统、环境监控子系统等的集成，将原有监控系统的范围进一步扩大。

　　3) 第三步

　　可以增加一些智能视频分析方面的应用，比如说车牌照识别、危险物体识别、轨迹识别等。

　　4) 第四步

　　将监控系统和办公自动化系统进行集成，集成的重点包括网管系统的整合和办公自动化系统对监控系统、报警实时历史数据的调阅。

　　5) 第五步

　　可在上级化工厂监控中心，建设综合视频管理平台，并把辖区内多个化工厂视频图像、语音、报警信息一起通过广域网专线传输到上级化工厂监控中心。以达到建设成覆盖辖区内多个化工厂综合视频管理平台的目的。

　　系统设计

　　1、 系统结构描述

　　系统整体架构拓扑图如下所示：

　　图表1 系统联网总体拓扑图

　　该联网系统共分成，化工厂视频监控系统层、化工厂上级监控中心层两个层次，化工厂上级监控中心暂未接入集团公司总部。

　　化工厂上级监控中心层如石化管理局，主要完成所辖区内所有化工厂监控中心视频监控系统的接入、存储、展示及集中控制。

　　单个化工厂视频监控系统，主要由安全电视监控系统、工业电视监控系统、报警系统、语音系统组成。化工厂都会设置一个本地化监控中心，实现本化工厂的监控系统接入、存储、展示及集中控制。

 　　2、 系统组成

　　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。

　　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。包括如下设备：嵌入式NVR、摄像机、报警输入输出设备、语音对讲设备等。

　　前端监控系统根据需求，采用多种网络高清模式。网络高清模式采用NVR网络存储设备存储。

　　如下图，展示网络高清方案拓扑图：

　　图表2化工厂视频监控系统结构图

　　图标3 工业电视视频监控系统结构图

　　图表4 安全电视视频监控系统结构图

　　本次项目视频监控的点位布置如下：

　　1) 化工厂进口的配置

　　化工厂进口配置1台高分辨率车牌抓拍摄像机，能有效抓拍进口车辆车牌及车辆信息，抑制进口车辆强光影响，广角监控到化工厂进口整体情况，包括：汽车车型，汽车驶入的行径路，行人走入的动作行为。

　　2) 化工厂出口的配置

　　化工厂出口配置1台高分辨率车牌抓拍摄像机，能有效抓拍进口车辆车牌及车辆信息，抑制出口车辆强光影响，广角监控到化工厂出口整体情况，包括：汽车车型，汽车驶出的行径路，行人走出的动作行为。

　　3) 公路装卸区的配置

　　每2个装卸设施一台130万防爆球机，以供化工厂控制中心和门卫人员监控汽车装卸的操作流程情况。

　　4) 铁路装卸区的配置

　　铁路装卸区进口处设置一台130万防爆球机，监控铁路火车进入情况及大门开关情况;根据装卸栈桥平台实际数量和长度设置2-4台枪机，对站桥面的人员操作情况进行监控。

　　5) 综合办公楼/化验室等室内办公区域的配置

　　在大楼出入口大厅设置一台高分辨率半球摄像机，应能全面监控到大楼出入口人员的情况。在大楼楼内的中心控制室设置一台高分辨率半球摄像机，对进入中心控制室人员、监控中心人员的操作情况进行监控。具体数量可根据实际情况选择。

 　6) 罐区的配置

　　根据罐区多少、罐容大小，在罐区防护提外侧(0区、1区、2区以外的区域)，配置一定数量防爆130万球机、一体机，能全面监控到罐区的工作人员操作情况、设备工作情况及罐区环境状况。

　　7) 灌区阀门间的配置

　　在灌区阀门间配置防爆枪式摄像机，以实现灌区阀门间阀门等设备的全面监控，保证设备正常运行。

　　8) 装置生产车间/操作间的配置

　　在装置生产车间/操作间各配置一台防爆枪式摄像机，以实现装置生产车间/操作间的设备的全面监控，保证设备正常运行。

　　9) 热水站/动力站/水处理设施等辅助设施的配置

　　在热水站/动力站/水处理设施等辅助设施各配置高清枪式摄像机，以实现辅助设施设备的全面监控，保证设备正常运行。

　　传输设计

　　本项目的传输设备由光纤收发器和网络交换机组成，光纤收发器主要为网络摄像机的光电信号转换使用。根据实际情况设置带千兆光纤上联接口的百兆接入交换机，用于视频数据上传至监控中心。

　　省监控中心设计

　　各个化工厂是最基层的接入单位，也是整个系统最主要的数据来源部分。

　　各化工厂监控的主要完成视频图像及报警信息的收集、报警处理输出、语音对讲、相关信息集中显示，主要设备包括：客户端、交换机、摄像机、周界红外、麦克风、音频扩音设备等设备。采用电脑客户端进行视频实时监控、录像回放、报警的输入及输出、语音对讲功能。

　　各监控点图像、报警、语音信息利用远端模块以VPN专网方式直接接入到所属辖区的化工厂上级监控中心系统。

　　化工厂接入平台NVR设备应设在化工厂控制中心，门卫值班室设有监视器。应满足化工厂全部接入图像同时显示，化工厂接入平台的报警图像应能以单画面全屏幕显示功能。化工厂的图像显示设备按本化工厂的接入图像数量及监控中心的面积大小，并按经济、实用、合理的原则确定数量及尺寸;10-16路的设置42寸显示器;16路以上的宜设置47寸显示器。

　　主要完成以下功能：

　　1) 对辖区内的监控点进行信息采集、汇集、存储、显示、控制和上传;

　　2) 对辖区内的报警联动进行信息输出和上传;

　　3) 在现场提供一个麦克风和一个音频扩音设备，利用现场客户端各化工厂与各级主管部门的音频对讲。

　　3、系统实现功能

　　在化工厂监控中心、上级化工厂监控中心建立起两级视频监控系统，以达到建设成覆盖辖区内多个化工厂综合视频管理平台，可实现“纵向到化工厂，横向到管理局级平行单位”的视频共享功能。能实现对各化工厂及本地监控中心、重点区域图像接入和整合的功能，上级化工厂监控中心部署的视频综合管理平台，对所有接入的视频数据统一管理。

　　视频管理平台实现重点现场监视、重点现场录像、录像检索回放、报警辅助处置、视频服务接口提供、视频后台管理和视频数据库管理等功能。

　　视频监控：监控中心根据需要可以随时查看辖区内任意一路或多路视频，并实现视频的录制、回放、抓拍等功能。

　　报警处理：对于化工厂各类报警源，如视频智能报警、报警按钮等发出的报警信息，监控中心端立即通过声光报警、语音报警等方式提示，并自动记录报警，打开现场监控信息。

　　远程控制：监控中心可远程控制站端视频处理单元实现手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测。

　　系统资源管理及监控：管理系统内的设备、系统功能、系统数据等基本信息和配置参数。

　　系统运行监控：对视频设备、服务器、系统软件、应用软件、用户操作进行远程监视与控制。

 　　4、系统优势

　　l 综合化的应用管理：

　　系统为化工厂提供视频、报警、语音等数据的接入、存储、分发、业务处理等综合性安全生产应急指挥应用平台，提供一站式应用解决方案。

　　l 优越的环境适应性：

　　采用防爆、防腐、防尘、防水工业化前端设备，满足化工厂易爆、高温、腐蚀等恶劣应用环境;

　　l 全面高清数字化应用：

　　全面实现高清图像的应用，从前端采集、编码传输、录像存储、解码回放等，各环节均实现高清化处理;采用全数字化架构方案，易部署、易管理、易维护;

　　l 高系统安全性：

　　系统提供用户接入认证、前端设备接入认证，完备的分级权限管理;信令采用TCP传输，子系统通讯SSL加密;接入认证采用三次握手登录验证方式，防止恶意的重放攻击;视频录像引入数字签名处理，防止数据篡改;

　　l 高数据安全性：

　　存储设备支持RAID 0、1、5等多种安全冗余格式，数据存储容量大，存储时间长，若硬盘坏掉后可直接启用热备盘，不会丢失录像数据，数据安全性高，真正实现7*24无间断工作;

　　结束语

　　一个完整的化工厂安防信息化工程，除了视频监控系统外，还包括诸多子系统如：周界入侵子报警系统、门禁管理子系统、语音对讲子系统、环境监控子系统、巡更系统等。随着设备技术的不断发展、系统信息化程度的不断提高，多个子系统之间会逐步相互融合，并协同工作实现数据共享，提供一个技术先进、稳定可靠的安全防范系统来保障化工厂正常运行、安全生产。

【作者单位：浙江大华技术股份有限公司】