（电气工程专业论文）工厂安全传感器信息监测管理系统设计和实现.pdf

d e p a r t m e n t ：s c h o o lo fe l e c t r i c a le n g i n e e r i n g , 。一一 一 s o u t h e a s tu n i v e r s i t y m a j o r ：e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g 。o o 。o 。 o 。1 。， m a s t e rc a n d i d a t e ：c h u n h u aj i a o s u p e r v i s o rp r o f e s s o r ：m i n g y a ol i n n a n ji n g ，p r c h i n a o c t o b e r , 2 0 0 9 1 8脚8 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交 学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论 文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内 容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签 导师躲删期：加7 m 妙 摘要 摘要 程中存在大量火药、炸药、汽油、酒精等易燃易爆危险 作人员直接对危险品进行操作。由于火工品生产存在较 围的生产环境和操作规程要求十分严格和苛刻，如环境 措施、通风要求、监控要求等等，一旦某个环节管理不 可能造成危险品燃烧、爆炸等危险，给人员和国家财产 造成不可估量的损失。 随着计算机网络技术、信息技术的广泛应用，开发基于网络化的安全传 感器信息监测管理系统实现安全生产的自动监测，以达到本质安全的目的， 是十分重要和必要的。 本文在分析安全传感器信息监测管理系统功能的基础上，提出系统的总 体结构，从硬件和软件两方面进行系统的详细设计过程。硬件方面，采用 a f p 一4 0 0 系统实现消防子系统的设计，并对原有的视频监视子系统进行适应 性改进。软件方面，按照安全传感器信息采集和信息管理两方面分别进行设 计和实现，并通过数据库实现信息共享。 在软件设计与实现过程中，使用u m l 类图和序列图实现对系统的静态和 动态建模，采用微软企业级开发平台m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o n e t 框架， 完成信息采集软件的开发；结合当前先进的b s 模式，提出了本系统的结 构3 层b s 体系结构，采用j 2 e e 开发平台实现了信息管理软件的开 发。 最后，对软件进行了较全面的测试。测试及实际使用的结果表明，本系 统运行可靠，能够很好地满足安全传感器信息监测管理系统功能的需要。 关键词：安全传感器；信息监测；b s 模式；j 2 e e ； a b s w a c t a b s t r a c t t h e r ea r el o t so fp o w d e r , d y n a m i t e ，g a s o l i n e ，a l c o h o la n ds i m i l a rf l a m m a b l e o re x p l o s i v em a t e r i a ld u r i n gs p a c ew e a p o nm a n u f a c t u r i n gp r o c e s s ，s o m es t a t i o n s e v e nn e e dd i r e c tm a n u a lo p e r a t i o no nt h e s ee x p l o s i v e s d u et ot h ea m m u n i t i o n p r o d u c t i o ni sq u i t er i s k ya n dh a sv e r ys t r i c tr e q u i r e m e n to nt h ee n v i r o n m e n t a n d t h eo p e r a t i o nr e g u l a t i o ns u c h 嬲t h et e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y , a n t i s t a t i t i ca c t i o n ， v e n t i l a t i o na n dm o n i t o r i n ge t c ，i n t h ec a s es o m em i s t a k e sh a p p e n o n m a n a g e m e n to ro p e r a t i o n ，i ti sp o s s i b l e t ob r i n go ni n f l a m m a t i o no fh a z a r d m a t e r i a l ，d e t o n a t i o ne v e ne x p l o s i o n ，r e s u l t i n g i ni n c a l c u l a b l el o s so ns t a t e p r o p e r t ya n dl i f e a l o n gw i t ht h e w i d ea p p l i c a t i o no fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g ya n d i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t h ef a c t o r ys a f e t ym o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e m t h r o u g hs a f e t ys e n s o rb a s e do nn e t w o r kp l a t f o r mf o ra u t o m a t i cs a f e t ym o n i t o r i n g d u r i n gp r o d u c t i o ni sd e v e l o p e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ，w i t ht h ep u r p o s e t og e ts a f e t y f r o mv e r yb e g i n n i n g o nt h eb a s i so ft h ef u n c t i o na n a l y s i so ff a c t o r ys a f e t ym o n i t o r i n ga n d m a n a g e m e n ts y s t e mt h r o u g ht h es a f e t ys e n s o r , i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h es y s t e m g e n e r a ls t r u c t u r ei sb r o u g h tf o r w a r d ，a n dt h es y s t e mi sd e s i g n e d ，i n c l u d i n gb o t h t h eh a r d w a r ea n dt h es o f t w a r e f o rt h eh a r d w a r e ，f i r ec o n t r o ls u b s y s t e mb ya f p 一 4 0 0i sd e s i g n e d ，a n de x i s t i n gs u b s y s t e mo fv e d i om o n i t o r i n go na d a p t a b i l i t yi s o p t i m i z e f o rt h es o f t w a r e ，t h ed a t ac o l l e c t i o na n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to f s a f e t ys e n s o ra r ed e s i g na n di m p l e m e n t e d ，a n dt h ei n f o r m a t i o ni s a l s os h a r e d t h r o u g ht h ed a t ab a s e d u r i n gs o f t w a r ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n ，u m lc h a r ta n ds e q u e n c ec h a r t h a sb e e nu s e df o rs y s t e ms t a t i ca n dd y n a m i cm o d e l i n g ，m i c r o s o f tv i s u a l s t u d i o n e t , m i c r o s o f te n t e r p r i s ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，i sa d o p t e d f o rd a t a c o l l e c t i o n c o n b i n i n gw i t ha d v a n c e db sm o d e l ，t h es y s t e ms t r u c t u r e 一3 l e v e l s b ss v s t e ms t r u c t u r ei sc r e a t e d ，t h e ni n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts o f t w a r ei sb u i l t b yj 2 e ep l a t f o r m f i n a l l y , t h eg e n e r a lt e s tt os o f t w a r ei sl a u n c h e dw h i c hs h o w s t h es o f t w a r ei s r e l i a b l ea n dm e e t st h es y s t e mr e q u i r e m e n tf o rf a c t o r ys a f e t ym o n i t o r i n ga n d m a n a g e m e n t k e y w o r d s ：s a f e t ys e n s o r ；i n f o r m a t i o nm o n i t o r i n g ；b sm o d e l ；j 2 e e 目录 目录 摘j 1 9 e i a b s t r a c t i i 目录i i i 第一章绪论l 1 1 课题的背景1 l2 课题的目的及意义2 1 3 国内外研究现状3 1 3 1 国外相关技术发展现状及分析3 1 3 2 国内相关技术发展现状及分析3 1 4 课题来源及主要研究内容4 1 5 本文结构5 第二章总体方案一6 2 1 系统功能分析6 2 1 1 安全信息采集6 2 1 2 安全信息共享6 2 1 3 事前预警7 2 1 4 事中监管7 2 1 5 事后查询统计分析7 2 1 6 应急指挥调度7 2 1 7 网络运行管理8 2 1 8 信息安全保障8 2 2 系统总体结构8 2 3 硬件总体方案1o 2 4 软件总体方案1 1 2 5 本章小结。1 2 第三章硬件方案1 3 3 1 门禁子系统硬件设计1 3 3 2 视频监视子系统硬件设计1 4 3 3 消防子系统硬件设计1 5 3 4 本章小结1 6 第四章软件方案1 7 4 1 信息采集软件设计。1 7 4 1 1 需求分析1 7 4 1 2 软件静态结构设计18 4 1 3 软件动态模型设计。2 0 i l l 东南大学工程硕士学位论文 4 1 4 数据采集节点的构造2 2 4 1 5 数据分发节点的构造2 3 4 2 信息管理软件设计2 4 4 2 1 需求分析2 4 4 2 2 技术架构2 6 4 2 3 网络架构2 7 4 2 4 功能框架设计2 8 4 2 5 业务功能设计2 9 4 2 6 系统功能设计3 0 4 2 7 集成功能设计3 1 4 2 8 信息流程设计3 l 4 2 9 软件界面设计3 2 4 3 数据库设计3 6 4 4 本章小结41 第五章系统测试4 2 5 1 测试技术4 2 5 2 测试过程一4 4 5 2 1 温湿度信息采集端工程编辑测试4 4 5 2 2 火警信息采集端工程编辑测试4 5 5 2 3 服务器端工程编辑测试4 6 5 2 4 监视器端工程编辑测试4 7 5 2 5 系统运行测试4 9 5 3 测试结论一5 0 5 4 本章小结5 0 第六章结论51 致 射5 2 参考文献5 3 攻读学位期间发表的论文5 6 i v 生产、 求新的 控制。 程控制 端控 制。例如电信行业对各程控机房的集中监控要求；电力系统对各变电所运行 状态的集中监控；水利系统对各水情监测站的远程控制等等。在火灾消防监 控系统中，也希望能够对火灾消防监控设备的运行状态保持连续的监控，对 可能的火灾预警信息能够提前准确的获知以采取相应的措施。这些都要求通 过网络进行远程监控心1 。 远程监控是指远端的监控系统通过通信系统对现场的系统进行监测与控 制，其目的在于突破地域和环境上的限制，实现集中和高层监控，最终实现 生产资源和社会资源的优化配置。现代远程监控技术是计算机技术、通信技 术、网络技术和监控技术的结合，是信息技术与控制技术的集成口1 。 在很多行业和部门中，远程监控的应用实现都有着非同寻常的意义。首 先，远程监控的应用可以实现现场运行数据的实时采集与快速集中，为整个 系统的协调、调度提供可靠的依据，从而有力的保障整个系统的协调h 1 。其 次，在重要的应用场合采用远程监控，可以取代传统的工作人员轮流值守， 以维护设备正常运转的运营方式，从而可以有效的减少值守工作人员，最终 实现远端的无人或少人值守，同时还可以提高整个系统的运行效率，达到减 员增效的目的。第三，随着近年来科技的发展和新技术的广泛应用，传统的 东南大学工程硕士学位论文 分散看守、维护运行方式已经越来越不能适应当前的需求，迫切需要对远端 的工作状态进行集中监控，从而推动整个系统向自动化、综合化、集中化、 智能化的方向发展，适应整个社会的发展趋势嵋1 。第四，作为大型企业，借 助于远程监控可以实现对生产、运营状况的随时掌控，把生产运营状况同企 业的经营管理策略紧密结合，从而有力的提高企业在市场经济条件下的竞 争、生存能力。第五，采用远程监控可以做到分散控制，集中监控，既保证 各监控远端的正常运行，又能及时发现问题解决问题，还能保证上层控制中 心的信息实时性，有利的提高系统的运行效率。正因为如此远程监控在当今 社会显得越来越重要。 1 2 课题的目的及意义 航天武器生产过程中存在大量火药、炸药、汽油、酒精等易燃易爆危险 品，有些工序需要人员直接对危险品进行操作。由于火工品生产存在较大的 危险性，且对周围的生产环境和操作规程要求十分严格和苛刻，如环境温湿 度要求、防静电措施、通风要求、监控要求等等，一旦某个环节管理不当或 操作不当，就有可能造成危险品燃烧、爆轰甚至爆炸等危险，给国家财产和 人员造成不可估量的损失嘲m 安全传感器信息监测管理系统的设计和应用可以实现对武器生产过程中 环境及有关特殊参数的自动检测，实现安全生产的自动检测和本质安全，意 义非常重大。 现有的安全管理手段较为落后。关键设备安检记录、产品接地记录等业 务多以手工处理为主，其保存的介质主要为纸质文件或一些零星存储的电子 文件；环境温湿度采集、消防报警、工房视频监控和工房门禁分属于不同系 统，各系统所采集和保存数据不能集中存放。这不仅使得工厂安全管理的工 作极其繁重，也不利于安全事故责任快速追溯及安全生产警示，更无法实现 工厂安全异地远程管理。开发安全传感器信息监测管理系统，将先进的计算 2 第一章绪论 机管理手段、数据库技术应用于工厂安全管理，用于生产现场的生产安全管 理，实现工厂安全信息集中存储和统一管理，从而加速设备安检记录、产品 接地记录、现场温湿度、消防报警记录、违规视频、工房人员等安全信息的 传递和共享，提高安全管理效率，为安全生产警示和安全事故责任追踪提供 依据，并为工厂安全异地远程管理提供有效的现代化和信息化手段。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外相关技术发展现状及分析 国外一些较发达的国家，具有比较完善的安全信息监测体系。政府每 年都要拨出大笔资金用于安全信息监测设备更新、人员培训以及安全信息监 测设施维护。德国、日本、美国等国家就采用计算机与用户终端的传感器或 者用户终端信号采集器相连，对火灾自动报警设备实时监控以及故障远程传 输。例如：美国、加拿大、英国、澳大利亚、日本等国家在建设和应用城市 火灾自动报警监控系统方面均有可供借鉴的成功经验。他们将自动火灾报警 作为公共报警手段接入监控系统，并有效运行多年，使消防指挥中心能够快 速准确判断火灾地点、火灾类型，并调度消防部队迅速到达现场，自动报警 监控系统在此起到了很大的作用。此外，这些国家在监控系统管理方面比较 规范，专门成立一个监控服务机构，该机构的责任是保证火灾报警数据通信 畅通，为用户服务，对用户负责，同时向消防部队传送可靠的火灾报警信 息，而消防部门的主要责任是对此类服务机构进行资质审查及监督管理。这 种管理运作方式已经取得了良好的效果碡1 。 1 3 2 国内相关技术发展现状及分析 随着计算机技术的不断发展，特别是计算机网络技术、信息技术的广泛 应用，网络化、信息化时代已经来临，2 1 世纪已经进入了信息社会和知识 经济的新纪元。c a d c a m 、c r m 、e r p 等信息系统在国外大中型企业已普遍使 3 东南大学工程硕士学位论文 用，国内在党中央“以信息化带动工业化 方针的指引下，企业信息化建设 也取得了很大的成效，办公自动化、财务管理、进销存管理已开始在大型企 业推广。 在火灾报警监控方面，我国火灾报警系统起步较发达国家晚几十年，从 上世纪7 0 年代我国才开始研制生产火灾报警系统产品归1 。进入8 0 年代 后，国内主要厂家也多是模仿国外产品，或是引进国外技术进行生产，没有 真正意义上的核心技术，并且市场也刚刚开始发育。火灾报警产品真正发展 是在9 0 年代以后。随着政府逐渐开放国门，国外企业开始大量进入中国消 防市场，带来先进技术的同时也促进了市场的成熟。这时期，我国生产火灾 报警产品的企业也得到了快速发展，部分企业进行了合资生产、技术合作， 取得了不菲的成绩，也造就了现今市场上许多有实力的商家，部分技术已接 近或赶上了国际水平n 0 1 。 1 4 课题来源及主要研究内容 课题来源于本单位承担的航天科工集团安全传感器建设工程研究项目。 南京晨光集团有限责任公司( 简称晨光集团公司) 系中国航天科工集团公司直 属综合性大型机械制造集团公司，国家一级企业。晨光集团公司前身系清朝 洋务运动中创办的金陵机器制造局，诞生于1 8 6 5 年，是中国近代民族工业 的摇篮之一。本单位目前是国家重点军工企业之一，承担着国防建设重任。 本课题依据该工程项目可行性方案论证及生产需求，研究的目的是探讨将安 全传感器应用安全生产管理可能性及可行性，实现安全生产管理的自动化和 及时化，实现安全生产的本质安全度。 本课题主要研究内容是确定安全传感器信息监测管理系统的实施项目， 进行安全传感器信息监测管理系统方案设计，进行硬件选型和实现。对安全 传感器信息监测管理系统系统进行总体构架，确定信息系统的网络拓朴结 构，进行运行系统软件设计和数据库的设计，实现的监控和管理的自动化和 4 5 信息监 禁系统 信息管 东南大学工程硕士学位论文 2 1 系统功能分析 第二章总体方案 2 1 1 安全信息采集 工厂安全传感器信息监测管理系统首先要完成对工厂内各危险点和危险 源的安全信息的采集，采集的方式有自动数据采集、视频采集和人工采集三 种方式n 。 自动数据采集主要是通过各种现场传感器实时连续进行采集和记录，内 容包括现场工作人员人数、特种作业或重要岗位人员姓名、火工品当量、现 场环境温湿度、通风条件、无线通信信号、静电测试数据、火光烟雾、易燃 易爆气体浓度和有害气体浓度等。 视频采集是通过现场的视频监控系统，对现场的人员和操作过程进行全 程监控和记录，供生产监管人员远程监管现场的生产组织状况，并提供视频 回放和查询手段。 人工采集主要是现场安全检查人员根据各类传感器和视频监控系统提供 的信息，或者现场检查时发现的各类问题，通过管理界面，以人工录入的方 式，将各种安全信息录入到安全生产监管中心数据库内，作为安全生产管理 信息的一部分。 三种采集方式相互协调，互为补充，确保安全生产信息能够全面系统地 采集。 2 1 2 安全信息共享 在各安全生产管理信息网络节点设置安全信息数据库，网络上的所有节 点可以根据各自的权限，调用相关的安全信息，进行实时监控、信息查询和 统计分析，实现集团范围内的安全生产信息的互通共享n 羽。 6 第二章总体方案 晨光集团安全信息中心设置安全生产全局数据库，收集和统计全集团内 的所有安全生产信息，并进行存贮、统计、分析、处理和发布。 安全生产现场信息中心负责对本现场的视频监视系统的图像信息进行全 面存储和管理，并根据权限设定，为其他网络节点提供视频图像的实时调用 或和历史资料回放服务。 2 1 3 事前预警 通过对以往同类关键工序或生产工艺的统计分析，建立安全生产预警机 制，提示生产组织管理人员或操作人员，应该注意的特别事项，做到事前预 螫 目0 2 1 4 事中监管 通过对最前沿生产车间和班组作业现场的环境条件和人员实时监测，在 环境条件、工作人员数量达到极限状态，或者现场出现违规违章操作时，发 现问题及时纠正，提醒安全生产管理人员采取相关的措施，减少和避免安全 事故的发生。 2 15 事后查询统计分析 通过对信息系统中的数据记录、视频资料和归档信息进行查询和统计分 析，可以针对具体案例和事件分析根源，划分责任，并作为教材对后续生产 人员进行教育培训，以便进行整改提高，避免类似事件的再次发生。 2 1 6 应急指挥调度 在出现安全事故或危险情况的时候，通过信息系统提供应急处理预案， 并通过应急指挥系统调动集团内部相关资源，进行紧急处置。应急指挥人员 可以通过系统观察现场态势，调用现场的视频图像、现场资源信息、集团内 部相关资源信息、历史数据资料、统计信息、应急预案等各种资料，通过信 息网络系统发布指挥命令，实施远程指挥调度。 7 运行状态管 军工产品生 全。因此， 本系统由视频管理、门禁管理、数据采集、语音处理、安全管理、辨识 系统、统计分析、应急预案等八部分组成，它们彼此之间相互关联。图2 1 为安全信息检测系统网络拓扑结构图。 图2 1 安全传感器信息检测管理系统网络拓扑结构图 1 ) 视频管理系统 。 视频管理系统将生产过程的现场图像同时送至工房控制室、车间办公 室、厂生产指挥中心、安全管理部门。 图像送至本地的目标是让操作人员在完成工作后就可自我检查在作业过 程中出现的各种不安全行为，同时由车间一级对其进一步管理，这样在基层 单位从一开始就对安全操作进行有效管理。 8 第二章总体方案 图像同时还送厂部及安全管理部门，目的是从工厂一级对生产作业过程 中出现的各类安全违章现象进行辩识统计，在对生产车间进行管理的同时， 也对全厂内的各类安全违章事件进行统计分析，做到心中有数，提前防范。 2 ) 门禁管理系统 由于公司各类危险工房在生产时均有定员要求，因此建立门禁系统对进 出人员进行管理。 公司的门禁系统考虑采用光通路+ 身份识别并用的方案，这样不仅可以 有效地对工房定员进行有效管理，同时也为应急处理提供了可靠的撤离通 厶 遁o 3 ) 数据采集系统 数据采集包括各类信号的采集，重点是危险信号的采集( 如火光、烟雾 等) ，当系统采集到危险信号后，会在第一时间启动应急系统，并由语音系 统自动通知工房内的人员迅速撤离，同时系统还会自动将危险事件的信号发 送给厂内的各级控制室及指挥中心，当接值班人员确认后，即可启动工房内 的雨淋系统进行喷淋。 4 ) 语音处理系统 语音处理系统在工作现场完成各类预防性提示信息的播报，同时语音系 统也可作应急系统的紧急播报装置。 5 ) 信息管理系统 信息管理系统负责对各类安全事件进行分类、划级及定义，通过信息管 理系统使各类各级人员清楚了解在进行生产作业时，哪类情况属于违章作业 及其进行危险级别确认。 6 ) 辩识处理系统 辩识处理系统由厂生产安全管理部门使用，安全监管人员通过生产视频 的实时监控及过程回放，对各类生产过程中在作业现场发现的安全违章事件 进行记录，各生产单位可以通过企业信息网随时查询到由厂安全管理部门给 9 东南大学_ t 程硕士学位论文 予本单位开出的违章记录，并对重复性、习惯性的违章事件进行重点处理。 7 ) 统计分析系统 统计分析系统可对厂内的各类安全违章事件及安全事故进行录入、汇 总、统计、分析及上传，它可以帮助安全管理人员有效分析各类违章及事故 的分布情况，了解某时段内各类安全事故及隐患的发生情况，并通过各类趋 势图分析对下一步安全工作进行提前布置，做到心中有数，防患未然。 8 ) 应急预案系统 应急预案系统是一个联动系统，在出现紧急事件时立即自行启动，它不 仅可以自动指导人员疏散撤离、快速传递事件信息，还可立即从预先设计好 的各类预案导出相关处理程序，帮助各类人员对安全事件进行正确处置，最 大限度地减少因灾害带来的损失。 2 3 硬件总体方案 由于本项目涵盖的内容较多，包括门禁、消防、环境测控、视频监控、 火工品当量控制、手机检测、释放静电检测等分系统，建设覆盖面较广，需 要完成新区一二期七个工库房的建设。传统监控系统的各分系统一般独立 建设，到上层监控中心才进行综合。如按传统方式进行建设，势必会造成布 线繁琐、维护难度大、升级困难、成本增加，而且可能导致系统稳定性不 高、处理突发事件能力不强。针对这一现状，论文提出基于监控基站的系统 总体结构如图2 2 所示。整个系统可以分为两个部分：上层的监控中心和下 层的监控基站。监控中心和监控基站通过以太网连接起来。监控基站由 r s 4 8 5 总线连接前端的温湿度测量设备、r f i d 读卡器；烟雾传感器一般是干 接点输出形式，可以挂到基站的开关量接口。 此种体系结构具有良好的扩展性，可以根据实际情况增加或减少基站的 数量，且对上层监控中心影响不大，实现了监控的层次化、网络化和分布化 【1 3 】 1 0 第二章总体方案 图2 2 安全传感器信息监测管理系统总体结构图 2 4 软件总体方案 安全传感器信息监测管理系统软件主要由两部分组成，即信息采集软件 与信息管理软件。信息采集软件主要负责采集各工厂车间的实时温度信息及 消防报警信息，进行分布式显示和存储；信息管理软件对信息采集软件采集 的数据信息进行统一管理，提供基于网络的数据信息查看和管理功能。信息 采集软件和信息管理软件通过共享数据库实现数据共享。图2 3 为安全信息 检测系统软件总体结构图。 l 信息管理系统 l ( 信息数据库 ) i l 信息采集系统 图2 3 安全信息检测系统软件总体结构图 1 2 息监测管理系统的总 总体方案。 第三章硬件方案 第三章硬件方案 安全传感器信息监测管理系统硬件由门禁子系统、视频监视子系统、环 境监控子系统、消防报警子系统、静电测试报警子系统、无线电设备检测子 系统、吊车使用控制子系统、现场火工品当量控制子系统等部分组成，各部 分都是具有独立功能的硬件实体。限于篇幅，本章主要介绍门禁、视频监视 和消防报警三个子系统的硬件结构。 3 1 门禁子系统硬件设计 在工房入口处，建立由拉带构成的双通道，分别定义为入口通道和出口 通道，在两个通道结合的中间部位安装共用指纹采集器( 或摄像机) 和扬声器 装置。在每个通道中，同时在指纹采集器的两侧各安装一套光电管，其中第 一只光电管负责完成对进出人员的计数，第二只光电管与指纹系统及静电释 放装置配合完成对人身静电释放及身份确认的工作n 4 1 。 _ - - - - - - _ 图3 1 门禁系统硬件结构示意图 当进入人员计数超出系统中原来设定的工房定员时，系统发出告警并同 时对事件进行记录；当进入人员通过第一道光栏后，必须通过指纹识别、静 东南大学工程硕士学位论文 电释放( 压簧开关传感器) 以及手机检测，否则在通过第二道光栏时，系统 报警。当外部人员获准进入时，可跳过指纹识别步骤。 同时在工房入口的外侧，加装信息显示装置，动态显示进入的人员数 量、人员姓名、操作质资及其他相关信息。 3 2 视频监视子系统硬件设计 改造前视频监控系统为模拟系统，不具备建设要求的智能判断识别功 能。视频信号可以通过硬盘录像机接入网络，实现远程调用。但不能实现对 云台的控制。 彦 ， 。 一l l ( 疋 =+ 一“i | m 碱涿伏控制器分配器 咣妞冰攀讥 图3 2 改造前视频监控系统硬件结构示意图 在保留现有视频监控中心的基础上可以在摄像仪与视频控制器分配器 之间串接智能图像处理器设备。智能图像处理器能够将模拟视频信号数字化 后进行智能识别。目前较成熟的识别功能有：周界保护及入侵检测、p t z 自 动跟踪目标、拌线检测、运动目标逆行检测、人体倒地检测、人体异常速度 检测、人体徘徊检测、车辆逆行检测、车辆急停检测、车辆越线检测、非法 停车检测、物品被盗或移动检测、物品遗留检测、火焰检测、烟雾检测等。 图3 3 为改造后视频监控系统硬件结构示意图n 5 1 。 图3 3 改造后的视频监控系统硬件结构示意图 1 4 图3 4a f p 一4 0 0 内部结构图 a f p 一4 0 0 系统是具有自身监测和报告能力的智能系统，不具有与外部系 统的通用数据接1 3 ，而安全传感器信息检测系统要求所有消防信息能实现全 网络内的数据共享，因而需要设计a f p - 4 0 0 与消防子系统数据采集基站的数 据交互接口。 本系统利用a f p 一4 0 0 提供的r s 2 3 2 接1 3 ，实现对该系统实时信息的获 取，进而实现消防信息的全网络共享。图3 5 为消防子系统数据采集基站与 1 5 3 4 本章小结 本章首先介绍了安全传感器信息监测系统的硬件组成结构，然后详细介 绍了其中的门禁子系统、视频监视子系统和消防子系统的硬件组成。 1 6 第四章软件方案 第四章软件方案 测系统软件由信息采集软件、信息管理软件和信息数 三方面介绍安全传感器信息检测系统软件的设计。 厂安全传感器信息监测管理系统中的组成部分之一。 实现对生产中的各类过程数据的检测，可以及早发现 并纠正在生产过程中出现的参数偏差，从而避免生产过程参数继续劣化而导 致安全事故隐患。 信息采集系统由温湿度数据采集基站和消防数据采集基站进行温湿度数 据和消防信息的采集，信号经过汇总后利用传输系统经以太网进行数据传 输，采用通用组态软件，动态配置各节点的采集、显示，后端连接o r a c l e 数据库，实现数据存储。 图4 1 为安全传感器信息采集系统网络结构图。 数据显示工作站l数据显示工作站2数据显示工作站n 图4 1 安全传感器信息采集系统网络结构图 本系统的信息采集软件利用通用试验软件平台进行开发，通用试验软件 平台是一个集实验信息系统组建、试验数据监视、试验数据分发与处理、试 1 7 东南人学工程硕士学位论文 验数据存储等功能于一体的综合控制系统。该软件平台依据使用网络、串行 等数据通讯手段获取信息，对获取的信息进行数据分发、处理和存储，并提 供多种数据显示方式对实验数据进行观测和监视。 本平台提供了一种可视化的通用试验软件平台，将各种基本信息处理及 显示手段抽象成建模单元，通过各种图形化的编辑手段进行各节点模型的构 建，进而组建实验室综合数据监视系统；通过各种数据采集手段对各节点数 据信息进行收集，通过各种数据处理手段对收集的数据信息进行分发，使用 远程数据服务器对存储各节点数据信息。 4 1 2 软件静态结构设计 通用试验软件平台由设计软件和运行平台组成。图4 2 为通用试验平台 设计软件类图n 。 i 界面编辑类 i i i r 文件类 l i卜l 一 l l l 乡扑 控件资源类 筝辑窗口类l 菜单栏类 1 个 ii1 指示灯控件文本控件 温湿度采集控件l 火警信息采集控件 l i i 控件资源管理类i li 1 ll i气t t 显示窗口类快捷工具栏类 菜单栏类 图4 2 通用试验软件设计软件类图 通用试验平台设计软件按功能可以分为如下几个类：界面编辑类，控件 1 8 第朋章软件方案 资源类，u i r 文件类，菜单类。 针对导弹组装厂房对环境因素的敏感方面，开发用于空调数据采集的温 湿度信息采集控件和火警数据采集的火警信息采集控件。 图4 3 为平台运行软件类图。通用试验平台运行软件主要用于在编辑完 成的工程基础上进行数据的采集、传输、存储及显示。 显示管理类 硬件资源表 画面切换控制衰 用户界面表 界面状态 界面数据 + 设备检查0 + 选择p d f 文件o + 选择u i r 文件o + 发送解析p d f 文件消息o + 发送解析u 1 r 文件消息o + 加载仿真界面( ) + 设置脚户界面表o + 仿真过程控制( ) + 界断消息响应( ) + 获取前画面状态0 + 查询画面切换表o + 画面切换处理o + 画面数据史新0 + j 】户界面表更新o 十画面状态更新( ) 设置通信协议o 查询通信协议0 查询总线数据o 解析总线数据o 总线数据应答o 图4 3 通用试验平台运行软件类图 用户所编辑的工程文件要有特定的文件存储，文件存储需要指定的格式 和内容，并且可以描述完整的信息才能达到指定的效果。目前的仿真试验支 持平台利用v c 提供的文档串行化方法，来实现文件的存储和读取乜1 。平台 调用每个组件的文档串行化实现组件参数的存储和读取。单个仿真节点工程 文件存储格式为u i r 文件。 功能：u i r 文件是各工作节点信息的输出文件，它可以描述各工作节点 1 9 阳排1 参数1参数2 一” 图4 5 p n 文件存储格式示意图 4 1 3 软件动态模型设计 使用通用试验软件平台完成各工作节点的设计。图4 6 为各工作节点设 计过程序列图n 8 儿1 9 1 ，图4 7 为各工作节点设计过程活动图，图4 8 为通用 试验平台运行软件活动图胁3 。 第四章软件方案 同 1 _ j 新建编辑页 清空编朝 界面命令 选定拄f 资源：) 清空编辑区域 控件基本信息 选定拄 件信息 控件显示 生胜件螗 控件属性信息 ： 定义控件_ 性： 保存控件僖 ： 觥件信 保存编辑信息 编辑完成指令 生成u i r 文件指令 u i r ，：件信息 图4 6 各显示节点设计过程序列图 图4 7 各工作节点设计过程活动图 2 1 整理再面倩囊 生成u r 文件 图4 8 通用试验平台运行过程活动图 图4 9 为通用试验软件平台主界面示意图。 图4 9 通用试验软件平台主界面示意图 4 1 4 数据采集节点的构造 温湿度信息采集控件主要功能是采集中央空调设备传来的各工作厂房和 办公室温度及湿度数据，并可设置与远程数据服务器的连接，备份温湿度数 i 图4 1 0 温湿度信息采集参数设定面板 图4 1 1 为火警信息采集控件设定面板。 图4 1 1 火警信息采集控件参数设定面板 火警信息采集控件主要功能是采集a f p - 4 0 0 火警系统传来的各工作厂房 和办公室火警信息数据，并可设置与远程数据服务器的连接，备份火警数据 信息到远程数据库，以备之后进行数据回放。 4 1 - 5 数据分发节点的构造 为保证温湿度和火警信息的多节点数据显示，需要构造数据分发节点。 东南大学工程硕士学位论文 平台提供了数据分发节点设定功能，通过底层u d p 协议支持数据分发。 图4 1 2 为数据分发节点设定界面。 符转发i p 地址现存i p 歹表 r 面_ 而1 9 2 1 6 8 0 ； 国到1 9 2 i s s o , 1 9 2 1 6 b 0 ： i。3 1 9 2 1 6 8 0 6 1 9 2 1 6 8 0 7 1 9 2 1 6 8 0 8 1 9 2 1 6 8 0 9 1 9 2 1 0 1 0 图4 1 2 数据分发节点设定界面 4 2 信息管理软件设计 4 2 1 需求分析 我单位自实施信息化以来，在工装设计、工艺规划、数据管理、生产管 理以及行政管理分别实施应用了c a d 、c a p p 、p d m 、e r p 、o a 等系统，大大提 高了企业的工装设计、工艺规划、技术管理、生产管理和行政管理等能力， 并在一定程度上实现了系统之间的集成。但是，安全管理手段却较为落后。 在产品总装现场，关键设备安检记录、产品接地记录等业务多以手工处理为 主，其保存的介质主要为纸质文件或一些零星存储的电子文件。环境温湿度 采集、消防报警、工房视频监控、工房门禁等分属于不同系统，各系统所采 集和保存数据不能集中存放。这种安全手工管理方式存在以下几方面的问 题： 1 ) 关键设备安检记录、产品接地记录等由手工填写纸质表格记录，手 工填写工作量大，容易出错，不利于信息快速传递，也不便于后续查询、统 计和追溯。 型一 第四章软件方案 2 ) 以电子文件存储的设备安检记录、产品接地记录、环境温湿度、消 防报警记录、违规视频、工房人员等安全信息往往由各部门、各科室或各人 员分别保存，而且文件格式不统一，有w o r d 文件、e x c e l 表格、数据库文 件等多种文件格式，不利于信息共享。 3 ) 环境温湿度采集、消防报警、工房视频监控及工房门禁等分属于不 同的应用系统，各系统所采集和保存数据不能集中存放，也不利于信息共 一 早o 4 ) 缺乏有效的、统一的安全信息检索手段，安全信息查询