加油站安全监控预警系统研发与应用

摘要 加油站安全监控系统采用分散监控 集中管理与网络传输的监控策略 不仅可实 现传统的视频监控和记录功能 还对加油站进出车辆情况 收费情况 设备运行情况以及 加油站工作情况进行实时监视和记录 在可实现加油站现场安全参数 如温度 液位 可燃 气体浓度等 的实时采集与处理 对在加油站内部及周边动态安全状况实时分析的基础上 根据警情设定自动作出相应的应急反应 如打开声光报警装置等 同时 对危险源可能发 生的事故后果 包括死亡 重伤和轻伤等 进行模拟与分析 进而为事故的应急救援提供决 策与支持 关键词 加油站 重大危险源 参数监控 视频监控 安全监控预警 事故应 急 0 引言 加油站作为国家一级防火单位 是安全防范的重点部门 由于其地理位置分散 储存的 易燃易爆物质数量大 网点众多 事故潜在风险高 后果危害程度严重 如何对该类网点 实现现代化和信息化的管理 快速 便捷地掌握各网点的实时状况 提高管理质量和效益 正成为一个日益突出的问题 为了保障加油站的安全生产 国家不断强化安全法制建设和标准建设 如在加油站标准 的制定完善上 于 1992 年发布了 小型石油库及汽车加油站设计规范 2002 年根据形势 的变化 发布了 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 2002 在加油站的安全法 制建设上 近期颁布的 中华人民共和国安全生产法 危险化学品安全管理条例 危 险化学品经营企业安全评价导则 安全生产许可证条例 等法规对加油站的安全管理都 提出了严格的要求 尽管如此 加油站的事故还是屡屡发生 例如 2001 年 3 月 18 日 湖北宜昌某加油站在油机进地输油管线与油罐出油管线法兰对接时 发生爆炸 气浪将施工队一民工抛出 20 余米后摔成重伤 经医院抢救无效死亡 2005 年 6 月 13 日 湖南省常德市临澧县一加油站发生爆炸 造成 5 人受伤 其中 4 人 重伤 2007 年 7 月 15 日 河北省井陉县五凤岭村附近位于平 平山县 涉 涉县 公路边上的五凤 岭加油站 一空油罐发生爆炸起火 致使两人受伤 其中一人右眼失明 2007 年 11 月 24 日 上海市杨高南路浦三路口一座加油站发生爆炸 造成 2 名加油站工 人和 2 名路人死亡 另有 2 人重伤 20 多人轻伤 2007 年 12 月 6 日 天津一加油站发生储油罐爆炸 造成 4 人受伤 国内外的工程和管理经验表明 加强对具有潜在事故风险的加油站管理是预防和控制石 油工业重大事故的有效手段 而随着产业规模的扩大和作业地域的拓展 使得我国传统的 纸介资料加人工管理的加油站管理以及现场简单仪表加人工操作和巡检的加油站工作模式 已无法满足日趋严峻的安全生产工作的需要 加油站安全生产工作也必须遵循 科技兴安 的战略 以技术进步和硬件建设提升企业的安全生产技术水平 用现代信息技术提升加油 站信息资源采集和处理的效率和能力 预防和控制加油站重大事故的发生 1 5 笔者按照国家有关法律法规的要求 根据加油站安全生产工作的实际需要 综合应用国 家科技攻关的相关研究成果 将先进的计算机软硬件技术进行集成设计 建设集网络服务 数据库 参数与多媒体监控及联动 安全分析与预警等技术于一身的加油站危险源安全监 控预警系统 系统总体拓扑结构在加油站现场采用现场总线式 加油站监控主机与各分支单位加油站 管理部门可通过 Internet 相互通讯 所有信息均采用数字式传输系统 系统建设的总体目标是为加油站设计一套技术先进 运行成熟 操作简单 扩展性好 容易维护和使用方便的闭路监控方案 实现加油站危险源的本地和远程两级监控 1 系统设计与实现 系统设计坚持安全管理信息化与标准化的原则 面向加油站安全管理工作的实际需要 兼顾加油站管理 实时监控预警及应急救援等多方面的工作 设计一套技术先进 运行成 熟 操作简单 扩展性好 容易维护和使用方便的加油站安全监控预警系统 1 1 系统总体架构设计 根据国家构建重大危险源四级监控网络以及国家安全生产信息化建设的要求 加油站安 全监控预警系统的建设整体上采取 B S 架构 监控现场采用基于现场总线的安全相关系统 设计 由传感器 逻辑运算器和最终的控制单元 执行器 以及上位机和网络通讯系统组成 同样具有远程访问接口 远程监控中心通过专网或 Internet 经过网络授权管理 可随时 查看加油站的现场情况 3 9 系统的总体架构设计如图 1 所示 图 1 系统总体拓扑结构图 1 2 系统硬件设计与实现 考虑到监控对象的安全特性 监控空间和功能需求 每个加油站现场监控系统设计为集 中监控报警系统 即多个区域系统与上位机联网形成功能丰富的安全监控预警系统 加油 站现场监控系统由监控预警主机 报警装置 多屏监控台 数据服务器与网络设备 传感 器和摄像机等组成 1 2 1 监控预警主机 监控预警主机设备进行前端实时信号采集 视频的采集编码以及各类开关量 模拟量的采 集 兼有联动报警功能 还将作为监测预警模块和业务管理软件系统的运行平台 监控预警主机通过 MODBUS 总线 RS485 通信进行监控数据处理 将各类数据和报警信息 采集汇总 并在事故现场和报警点根据设定的监测报警条件自动报警提示 监控预警主机通过 Internet 与上级主管单位的监控中心通讯 将现场信号和事故报警信 息上传 在各加油站监控中心系统会自动弹出报警现场的视频图像 辅之以声光报警 并同时进 行事故现场录像 该监控预警主机兼容视频服务器 NVS 与数字硬盘录像机 DVR 的功能 采用国际最领先的 H 264 MPEG 4 part10 视频压缩技术 能同时实现 1 32 路视频信号和音频信号的同步压 缩 支持多路 CD 音质立体声或单声道话音输入 支持音频 语音输出 支持音视频同步 即插即看 用户可以直接通过 Internet 实时观看和收听视频服务器发送来的图像和声音 根据网络条件 可以配置分割器 提供从 CIF 到 D1 分辨率的网络远程浏览 图像质量好 压缩比极高 352 288 或 352 240 分辨率 25 或 30 帧 秒 还能够将视频输出到模拟监视 器 电视墙 大屏幕 为网络数字化视频监控提供完整解决方案 1 2 2 报警装置 按照设计的报警条件 当某个参数达到或超过预定的报警阈值时 以闪灯 灯光 警号 等方式进行本地报警 为操作人员对报警现场及时作出应急措施提供依据 根据各级报警 阈值 可将报警信号实时传递到上级监控中心 实现分级报警 1 2 3 多屏监控台 设计采用 3 屏联立的方式为加油站监控中心的管理人员提供界面友好 信息丰富的操作 工位 分别显示视频监控信息和现场参数数据等 1 2 4 服务器与网络设备 在加油站的安全监控管理中心配置服务器 分别执行数据采集 网络发布 数据库存储等 业务 监控预警主机可以同时作为数据采集 网络发布服务器 现场的监测系统将数据传送 至数据采集服务器 考虑到现场监测的安全问题 可设计成数据单向传递 即服务器仅仅 只接收现场实时运行数据及参数 而不会下达任何控制指令或运行参数 避免了由于误操 作 系统故障 网络故障而影响监测系统的正常运行 1 2 5 传感器 在加油站标配安装的传感器有液位 温度 流量及可燃气体等类型 具体数量和安装位 置由各类传感器的探测距离 安装要求和加油站空间等因素决定 按照国家有关危险场所 探测仪器设备的标准要求 统一采用隔爆型或本安型传感器 同时优先采用数字式智能探 测器 对于只有模拟量信号 4 20 MA 输出的传感器 需要通过智能防爆接线盒变换成数 字信号再与 Profibus Rs485 总线直接相连 本安型传感器另配安全栅确保危险场所电路的 本安特性 安装在非本安电路侧 1 2 6 摄像机 根据加油站现场条件 设置室内和室外视频监视设备 摄像机可选用固定角度及云台式 视野可控型 另外室内摄像机具备良好的微光 无光条件下摄像功能 可保障在加油站特殊 工况条件下的安全运行 1 3 系统软件设计与实现 系统软件采用面向角色和工作流程的纵横权限管理 不同级别的用户分别访问不同的页 面 分为加油站现场监控和远程监控中心两个版本 如图 2 所示 图 2 加油站安全监控与预警系统的功能结构 1 3 1 加油站现场监控版 1 设备状态监控 对各加油站的油罐 加油机等设备状态进行实时监控 2 进出车辆监控 对进出各加油站的车辆情况进行实时监控 3 收费情况监控 对各加油站财务室的收费情况进行实时监控 4 员工工作情况监控 对各加油站业务室的员工工作情况进行实时监控 5 流动人员情况监控 对进出各加油站商店等场所的流动人员状况进行实时监控 6 安全状况分析与预警 对获取的现场信息 包括参数与视频 进行安全状况分析 并进行 实时预警 7 报警设置 显示与查询 对各类监控参数分别设置不同的预警阈值和报警阈值 并可 对各报警事件采用最新报警在最上面显示的方式进行显示与查询 8 历史数据查询与管理 可以曲线的形式显示各监测参数随时间的变化曲线 同时对最 大值 最小值及平均值等进行显示 9 数据综合报表与显示 可对实时监测参数和历史监测参数等以数据报表的形式查询与 显示 10 紧急事件报警 当发生事故或抢劫等紧急事件时 按下紧急报警设备发出报警 同时 通过网络把报警信号传到远程监控中心或 110 接警中心 在联网的情况下 11 系统管理 包括用户管理 单位及人员权限管理 数据管理等功能 1 3 2 远程监控中心版 1 远程监控信息和报警信息实时获取与响应 对各加油站现场监控信息及报警信息实时 获取 并进行报警响应 2 现场状况实时监控 对进出车辆情况 收费情况 设备运行情况以及人员情况等重要 状况实时监视与控制 3 事故后果模拟分析 对危险源可能发生的事故后果 包括死亡 重伤和轻伤等 进行模拟 与分析 4 事故应急管理与处置 提供各类油品的理化特性和应急处置措施 5 系统管理 包括用户管理 权限管理和数据管理等功能 2 系统示范应用 该系统在中石油湖南分公司加油站进行了示范应用 10 11 取得了良好的效果 在示范应 用中 在加油站现场安装的参数检测传感器和视频监控摄像机主要有 1 液位检测传感器 安装在油罐内 对高液位进行监控与报警 2 温度检测传感器 安装在油罐内 对油温超高进行监控与报警 3 流量检测传感器 安装在加油机处 对油液流量进行监控与报警 4 可燃气体检测传感器 安装在油罐 加油机等场所 对油气泄漏进行监控与报警 5 全方位云台一体摄像机 安装油罐 加油机处 监视和控制油罐与加油机处的安全状 况 6 彩色枪式定焦摄像机 安装在加油站进出口处 财务室和业务室等 监视进出加油站 的车辆情况 收银情况及员工工作情况等 3 系统技术特点分析 1 系统硬件是一款集各种数据 开关量 模拟量和视频信息 采集传送的综合监测报警联动 装置 可以连接与加油站安全有关的各种物理量变送器和与火警有关的传感器 2 基于嵌入式 Linux 监控预警主机和利用宽带网传输实时动态图像是其区别于一般应急报 警联动系统的特点 采用嵌入式实时操作系统和专用的硬件结构 保证了嵌入式网络视频 服务器具有更高的实时性 稳定性和可靠性 启动速度快 利用视频信息的特大信息量使 确认和处理报警事件更有效 3 数据可以直接在装置中经过处理触发报警 特别是在报警时立即将相应图像在监控中 心监控界面弹出 出现连续实时图像 4 传感器均采用防爆型或本安型 本安型探测器还配备安全栅用以在探测器本安防爆系 统发生故障时 将窜入危险场所的电能限制在安全值以内 从而保证了加油站现场的本安 特性 5 监控参数与多媒体信息是以现场总线或专用网络为基础 系统服务器具有远程通讯端 口 将报警图像及相应信息通过 Internet 实时送至远地的安全监控中心和其他领导机关 为加油站的有效监管和事故应急提供了丰富而及时的现场信息 6 系统采用工业组态软件作为上位监控软件 同时将参数监控界面和视频监控界面集成 在同一软件界面中 大大提高加油站管理工作的效率和技术水平 7 装置具有良好的经济性 Profibus RS485 总线可连接 256 个输入输出模块 每个模块均 可连接多路模拟量 数字量信号源 一台综合监测报警联动装置可以带动多至 32 路视音频 信号源 覆盖的面积大 成本低 8 系统采用模块化设计 具备可扩展性 配置灵活 可满足不同用户的需求 9 系统性能稳定 工作可靠 模块之间实现无缝连接 4 结论 通过对加油站安全监控预警系统的理论研究 结构设计与研发实现以及在中石油湖南分 公司加油站的示范应用 可以得出以下结论 1 采用了基于风险分析 定量风险评价和应急辅助决策支持技术对加油站关键监控点进 行正确设置 确保加油站现场事前安全监测与预警 事后科学决策与救援 2 集成多参数与视频监测 数据处理与传输及执行功能于一体的智能安全监测预警技术 的成功应用 确保系统的监测预警与多媒体信息联动功能 3