1,、前言
近幾年來(lái)在礦山開采,、油氣儲(chǔ)輸,、高壓電網(wǎng)傳送中不安全的事件時(shí)有發(fā)生,，嚴(yán)重的威脅著人們的生命安全，而現(xiàn)階段對(duì)危險(xiǎn)地點(diǎn)（包括油庫(kù),、鍋爐,、化工生產(chǎn)場(chǎng)所、煤礦,、爆炸物等）重大危險(xiǎn)源企業(yè),、重大危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)區(qū)域等場(chǎng)所的管理有地域性和時(shí)間性的限制，容易造成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況估量不足,、調(diào)度不及時(shí),、甚至出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度混亂的局面。采用新的檢測(cè)技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),，通過(guò)利用重大危險(xiǎn)源現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)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(chǎng)實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù),、實(shí)時(shí)視頻和報(bào)警服務(wù),，便于對(duì)重大危險(xiǎn)源企業(yè)的突發(fā)事故進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處置和綜合協(xié)調(diào),，大大提高了政府和企業(yè)對(duì)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(shí)產(chǎn)權(quán)的SCADA軟件，結(jié)合GIS系統(tǒng),、視頻系統(tǒng),、GPRS/CDMA無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控重大危險(xiǎn)源。
本文以力控監(jiān)控組態(tài)軟件FoceControl為例,，簡(jiǎn)述力控SCADA軟件結(jié)合先進(jìn)的傳感技術(shù),、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)視和記錄某沿海城市加油站進(jìn)出車輛情況,、收費(fèi)情況,、設(shè)備運(yùn)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(jí)防火單位,，是安全防范的重點(diǎn)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(guó)家和人民的財(cái)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(shí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)就顯得尤為重要,。同時(shí)，加油站地理位置分散,，網(wǎng)點(diǎn)眾多,，如何對(duì)這些網(wǎng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和信息化的管理，快速,、便捷地掌握各網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀況,，提高管理質(zhì)量和效益，正成為一個(gè)日益突出的問題,。
2.2,、需求分析
結(jié)合以上實(shí)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(wú)疑是合理的選擇。該系統(tǒng)不僅僅可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的音視頻監(jiān)控和記錄功能,，對(duì)加油站進(jìn)出車輛情況,、收費(fèi)情況,、設(shè)備運(yùn)行情況以及加油站工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)采集處理加油站內(nèi)部及周邊的動(dòng)環(huán)數(shù)據(jù),，并根據(jù)警情設(shè)定自動(dòng)做出相應(yīng)的應(yīng)急動(dòng)作,，如打開消防裝置、聲光報(bào)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(cè)量?jī)x表作為信息采集單元，經(jīng)過(guò)智能化處理,，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線分散采集,、集中顯示系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各加油站內(nèi)各油庫(kù)油量,、油的甲醇含量,、溫度、濕度,、油機(jī),、流量計(jì)、設(shè)備接地等經(jīng)營(yíng),、安全數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和集中統(tǒng)一管理,。力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl負(fù)責(zé)對(duì)采集的信息進(jìn)行分析，可通過(guò)油量的變化分析儲(chǔ)罐是否發(fā)生泄露,，實(shí)時(shí)顯示并可打印加油站的相關(guān)數(shù)據(jù),、圖表等。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析,，發(fā)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)管理中的問題,，提高管理能力，降低運(yùn)營(yíng)成本,。
4,、方案設(shè)計(jì)
4.1、設(shè)計(jì)內(nèi)容
◆ 加油站內(nèi)各成品油庫(kù)的油量監(jiān)測(cè),；
◆ 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加油站內(nèi)主要地方甲醇的含量,，達(dá)到一定濃度時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)警；
◆ 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各成品油庫(kù)的煙感,、溫度,、濕度、接地?cái)?shù)據(jù),，保證油庫(kù)的安全,；
◆ 通過(guò)CCTV系統(tǒng)監(jiān)控中心實(shí)時(shí)觀看油庫(kù)的現(xiàn)場(chǎng)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(shí)時(shí)記錄以上各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中管理,；
◆ 通過(guò)聲光報(bào)警,、電子郵件、手機(jī)短信,、電話語(yǔ)音,、表格打印、LED屏幕顯示等多種方式發(fā)出報(bào)警信息,，及時(shí)告知維護(hù)管理責(zé)任人,；
◆ 對(duì)歷史數(shù)據(jù)的自動(dòng)分類整理。
4.2,、設(shè)計(jì)原則
可擴(kuò)展性——系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上一方面要全面滿足當(dāng)前環(huán)境下的需求及未來(lái)一段時(shí)間的應(yīng)用需求,，另一方面也要能方便地進(jìn)行功能擴(kuò)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(lái)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(jì)算機(jī)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(chǎng)所環(huán)境氣體檢測(cè)報(bào)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(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》；
GB50156-2002《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)和施工規(guī)范》,。
5,、硬件設(shè)計(jì)
考慮到監(jiān)控對(duì)象的安全特性、監(jiān)控空間和功能需求,，每個(gè)加油站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為集中監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng),，即多個(gè)區(qū)域系統(tǒng)與上位機(jī)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(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控預(yù)警主機(jī),、報(bào)警裝置、多屏監(jiān)控臺(tái),、數(shù)據(jù)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,、傳感器和攝像機(jī)等組成。
1) 監(jiān)控預(yù)警主機(jī)
監(jiān)控預(yù)警主機(jī)設(shè)備進(jìn)行前端實(shí)時(shí)信號(hào)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(dòng)報(bào)警功能,，還將作為監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊和業(yè)務(wù)管理軟件系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)。
監(jiān)控預(yù)警主機(jī)通過(guò)MODBUS總線/RS485通信進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理,，將各類數(shù)據(jù)和報(bào)警信息采集匯總,，并在事故現(xiàn)場(chǎng)和報(bào)警點(diǎn)根據(jù)設(shè)定的監(jiān)測(cè)報(bào)警條件自動(dòng)報(bào)警提示,；監(jiān)控預(yù)警主機(jī)通過(guò)Internet與上級(jí)主管單位的監(jiān)控中心通訊，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和事故報(bào)警信息上傳,；在各加油站監(jiān)控中心系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像,，輔之以聲光報(bào)警，并同時(shí)進(jìn)行事故現(xiàn)場(chǎng)錄像,。
該監(jiān)控預(yù)警主機(jī)兼容視頻服務(wù)器NVS與數(shù)字硬盤錄像機(jī)DVR的功能,，采用國(guó)際先進(jìn)的H.264(MPEG－4/part10)視頻壓縮技術(shù)，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)1－32路視頻信號(hào)和音頻信號(hào)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(yǔ)音輸出，支持音視頻同步,。即插即看,，用戶可以直接通過(guò)Internet實(shí)時(shí)觀看和收聽視頻服務(wù)器發(fā)送來(lái)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(bào)警裝置
按照設(shè)計(jì)的報(bào)警條件，當(dāng)某個(gè)參數(shù)達(dá)到或超過(guò)預(yù)定的報(bào)警閾值時(shí),，以閃燈,、燈光、警號(hào)等方式進(jìn)行本地報(bào)警,，為操作人員對(duì)報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)作出應(yīng)急措施提供依據(jù),；根據(jù)各級(jí)報(bào)警閾值，可將報(bào)警信號(hào)實(shí)時(shí)傳遞到上級(jí)監(jiān)控中心,，實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警,。
3)多屏監(jiān)控臺(tái)
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(chǎng)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(kù)存儲(chǔ)等業(yè)務(wù),，監(jiān)控預(yù)警主機(jī)可以同時(shí)作為數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器?，F(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)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(chǎng)監(jiān)測(cè)的安全問題，可設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)單向傳遞,，即服務(wù)器僅接收現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及參數(shù),，而不會(huì)下達(dá)任何控制指令或運(yùn)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(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)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(cè)距離,、安裝要求和加油站空間等因素決定,。按照國(guó)家有關(guān)危險(xiǎn)場(chǎng)所探測(cè)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(shí)優(yōu)先采用數(shù)字式智能探測(cè)器,。對(duì)于只有模擬量信號(hào)(4－20 MA)輸出的傳感器，需要通過(guò)智能防爆接線盒變換成數(shù)字信號(hào)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(xiǎn)場(chǎng)所電路的本安特性,，安裝在非本安電路側(cè)。在現(xiàn)場(chǎng)氣體容易泄露的地點(diǎn),，特別是油罐,，加油機(jī)等處選擇合理（適合人體安裝、調(diào)試,、維修）的位置固定探測(cè)器,，從探測(cè)器內(nèi)連接好3根線（+24V、24V 地,、4~20 mA信號(hào)線）并引出后,，全部穿鋼管，走電纜溝,，引至控制室,，接進(jìn)報(bào)警控制器內(nèi)的相應(yīng)接線端子上，不同的信號(hào)線以不同顏色表示,。報(bào)警控制器實(shí)時(shí)顯示氣體濃度，報(bào)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(cè)器工作電源,，無(wú)需單獨(dú)配置其他電源。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在工控機(jī)上,，通過(guò)監(jiān)測(cè)軟件,，客戶可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的管理、處理,。整套報(bào)警系統(tǒng)采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，性能優(yōu)良，信號(hào)傳輸可靠,，結(jié)構(gòu)緊湊,，運(yùn)輸、安裝,、接線施工方便,。
6) 攝像機(jī)
根據(jù)加油站現(xiàn)場(chǎng)條件，設(shè)置室內(nèi)和室外視頻監(jiān)視設(shè)備,，攝像機(jī)可選用固定角度及云臺(tái)式視野可控型,，另外室內(nèi)攝像機(jī)具備良好的微光/無(wú)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(yùn)行,。
6,、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
軟件采用力控科技自主開發(fā)并有自主知識(shí)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(jí)別的用戶分別訪問不同的頁(yè)面,。分為加油站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心兩個(gè)部分。
6.1加油站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控
1)視頻監(jiān)控：對(duì)進(jìn)出各加油站的車輛情況,、各加油站財(cái)務(wù)室的收費(fèi)情況,、各加油站業(yè)務(wù)室的員工工作情況、進(jìn)出各加油站商店等場(chǎng)所的流動(dòng)人員狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,。
2)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐狀態(tài)：液位高度,、界位高度、單點(diǎn)溫度,、平均溫度,、被測(cè)介質(zhì)密度，分區(qū)管理和顯示儲(chǔ)罐狀態(tài),。
3)報(bào)警設(shè)置,、顯示與查詢：對(duì)各類監(jiān)控參數(shù)分別設(shè)置不同的預(yù)警閾值和報(bào)警閾值，并可對(duì)各報(bào)警事件采用從新到舊的倒序方式進(jìn)行顯示與查詢,。高,、低液位預(yù)報(bào)警與報(bào)警、水位超高預(yù)報(bào)警及報(bào)警、溫度超限報(bào)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(cè)參數(shù)隨時(shí)間變化的曲線,，同時(shí)對(duì)最大最小值及平均值進(jìn)行顯示。實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示油庫(kù)油品存量,，用棒圖和數(shù)據(jù)表顯示所有油品的即時(shí)存量和空容量,、體積、質(zhì)量,。在無(wú)進(jìn)出油品的狀態(tài)下,，可判斷油罐有無(wú)泄漏。
5)數(shù)據(jù)綜合報(bào)表與顯示：可對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)和歷史監(jiān)測(cè)參數(shù)等以數(shù)據(jù)報(bào)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(cè),、修改、刪除,、口令修改,、操作權(quán)限管理。
7)緊急事件報(bào)警：當(dāng)發(fā)生事故或搶劫等緊急事件時(shí),，按下緊急報(bào)警設(shè)備發(fā)出報(bào)警,，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把報(bào)警信號(hào)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(jìn)行本地的監(jiān)控和分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ),；另一方面可以通過(guò)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(chǔ)功能,，在區(qū)域分公司監(jiān)控中心無(wú)須再設(shè)立存儲(chǔ)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(wú)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(shí)時(shí)情況，完成對(duì)整個(gè)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(tái)的城市加油站監(jiān)控系統(tǒng),，結(jié)合先進(jìn)的傳感技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、視頻技術(shù),，實(shí)時(shí)監(jiān)視和記錄加油站進(jìn)出車輛情況、收費(fèi)情況,、設(shè)備運(yùn)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)。
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