重大危险源监控系统开发说明060212节录

1、重大危险源实时监测预警系统项目验收开发报告1、项目建设背景和基本情况描述1.1总体情况介绍，需求和技术路线概述公司从2005年5月开始XX省XX市安全生产监督管理局的重大 危险源实时监测预警系统。重大危险源实时监测预警系统是其中重要的一部分，本次在XX市进行试点开发，目的是在摸清重大危险源的基础上提供动态实时 的重大危险源监控，落实安全生产监管预防为主的原则。XX市共有 数千个需要进行监管的重大危险源企业，包括化工、煤气站及非煤 矿山企业。对这些企业要监管的是重大危险源中最关键的与安全事 故最有关的生产参数和企业中易发生危险源事故的生产现场。重大危险源实时监测预警系统的基本需求如下：首先要对关

2、键的重大危险源参数（如可燃易爆化学品和有毒化学 品的浓度）进行24小时不间断的自动监测。监测中尤其要突出预警机制，即在所监测的重大危险源参数还没 有到达危险状态前实施预警。所以除了监控生产数据外，用视频方式监管生产场所也是非常重 要的。尤其在事故状态下，为统一实施故障排除和救援，安监局 （包括各级安监部门）远程观看事故现场是非常必要的。重大危险源数量很大，安监部门人员编制不大，不可能对一个一个企业的现场和各项参数在人工监管条件下实施24小时不间断的监测。联动报警是唯一可行的方式。由先进技术设备连续监测生产参 数，在参数达到预警设限后以实时报警方式立刻通知企业安全人员 和安报警监局监管人员。在一

3、般联动报警的基础上将报警点的 图像 也联动显示，即监管人员可以在第一时间看到报警值 、报警曲线和 报警点图像。在出现预警和事故发生时，安监局监管人员及时和企业进行视频 和音频的互动交流，上下及时通气，采取措施排除隐患，排除事 故。被监管的企业的现场图像要显示在监控中心的 大屏幕上，供安监 局内部分行业监管人员分行业轮巡监控并供领导观看处理 。这是本 系统又一功能。所以，本系统要实现的目标就是：实时动态采集监测重大危险源 参数-达到预设预警设限后报警 -报警联动重大危险源场所的图像 -安监局与被监管企业实现声像互动，大屏幕显示。本系统的开发目标是将以上众多功能集成在一个大部分企业经济上可以承受的

4、稳定可靠的硬设备上，并提供功能齐备的软件系统。从经济方面讲，由于设备要用于成千上万个中小企业，而不是大 型企业，性价比和易维护性是至关重要的。性价比：重大危险源实时监测预警主机”充分注意了主机的高集 成性，将众多不同技术领域的功能集成到一个硬件之中 。高集成度 和开发过程中严格控制成本使此设备的性价比极好 ，做到面向中小 企业。由于考虑到ADSL传输的带宽限制，预警主机做到一路数字图 像观看4路、九路、甚至更多路图像的功能，也大大提高了主机的 经济性。易维护性：重大危险源实时监测预警主机”采用嵌入式Linux操 作系统，又配置了高可靠的看门狗”电路，使得系统工作极其稳定，任何造成死机的因素都导

5、致立即系统重启 -从不死机”。技术路线：从需求和应用角度考虑，系统开发是基于互联网作为信息传输媒 介出发的。互联网有各种接入方式，ADSL接入又是本系统的关键选 择。ADSL的理论带宽一般是 512kbps ,而实际接入带宽会小于此 值，ADSL只提供动态IP地址。因此本系统设备从图像压缩标准、动 态IP解析、图像转发等方面都充分运用最新的网络和计算机技术。从稳定性和可靠性出发，本系统基于Linux操作系统进行开发， 充分利用了 Linux提供的优于 Windows的一些特点，解决了 Linux 操作系统不如Windows操作系统软件功能支持充分的缺点。从模拟量参数采集报警方面，报警联动功能是

6、本系统的重点。数 据和图像与四级报警限联动。联动功能可以大大减轻安全监管系统 中监管人员的负荷，有警则报，平时不必盯住屏幕，也使每人的监 管企业量可以很多。联动功能从技术上解决了网络数据传输速度和 可靠性、数据库管理等。1.2建设目标、要求和意义重大危险源实时监测预警系统建设目标是：1、 在所有被确定有重大危险源的企业（或装置）安装一台重大 危险源实时监测预警主机。没有安装参数监测传感器和视频图像监 视器的要做好相应配套的传感器和摄像机 。2、在企业安全管理部门办公室安装重大危险源实时监测预警监 控软件，做到现场的实时监控。3、 在各级基层安监局办公室配置监控计算机，安装重大危险源 实时监测预

7、警监控软件，做到远程的实时监控。4、 在市安监局指挥中心配置监控计算机工作台 ，安装重大危险 源实时监测预警监控软件，做到远程的实时监控，并设置十个大屏 幕显示远程实时图像。要求全市构建一个完整的实时重大危险源安全监测网，无一家有重大危险源的企业遗漏。这张安全监控网的建立有着重大的意义：1、 对过去没有安装过危险源监测装置或系统的企业 ，无疑是大 大提高了其防范危险的能力，可以提前发现事故苗头、得到安监局 专家的提醒和指导。2、 对于已经有一定危险源监测装置或系统的企业 ，在其已有的 安全监测系统之外有添加了一张安全监督网，安监局专家时时提醒 企业加强安全生产管理。3、对于各级安监局来讲，使安

8、监局的监管方式发生了本质的变化。即从泛泛宣传安全生产和事故发生被动应付，变到使安全生产监管做到基层，做到实处，做到事故的前面。除了由于预警功能可 以大大减少事故发生外，还可以在一旦事故发生后迅速确认事故原 因，监督企业迅速采取得力措施处理事故，处理事故的指挥中心可以远程统筹救援工作，提高救援效率。1.3监控对象描述重大危险源实时监测预警系统监控的重大危险源企业在本市主要 为：危化企业、煤气站、非煤矿山。1.4研究现状和技术方法国外还没有类似的由政府组织安全监管网络来对企业重大危险源 实施实时监控的系统。一般只是各个企业自己内部配备了功能齐备 的重大危险源安全监控系统，这是由于国外政府对企业从法

9、律角度 实施极严格的监管，使企业自觉投入相当大的资金配备了档次高的 监控系统。中国目前还缺乏完备的法律和企业相应的投入 ，而且大 部分安全生产投入不足发生事故的都是小企业，针对中国的现状，必须采取高科技手段加强政府的监管。互联网网络远程数据视频监控是本此开发项目的一个亮点。由于宽带互联网络对中国用户的普遍接入也只是近两三年的变化，占带宽很大的数字图像传输技术也是近年随着宽带互联网才发展起来 的，所以本项目需求的设备国际国内没有现成的 ，特别是集成以上 众多功能且性能价格比好的设备和软件。.专业学习资料1、 网络视频服务器：国内外有不少公司开发网络视频服务器 ， 但是集成模拟量监测报警联动的没有

10、，而且大多数压缩标准还是停 留在MPEG4,不是最新标准H.264。由于本项目必须采用 ADSL上 网，如果不采用H.264标准，受ADSL码流限制，图像质量将大打折 扣。对于ADSL上网，由于ADSL没有固定IP地址，还需要有解决动 态IP地址解析的功能。2、 重大危险源参数的模拟量采集有不少产品 ，但是与视频联动 的基本没有。因为本项目要求预警功能，还要求有多于两级（上限 和下限）的报警限级别。本监控预警主机有四级报警限。3、总之，在本项目开发之前，没有一种集成好所有需求的硬件设备，软件系统也需要针对重大危险源监控的需求定制开发。根据以上现状，我公司进行了软硬件的全面开发，开发成果为 重大

11、危险源实时监测预警监控系统”，其硬件为我公司品牌的重大 危险源实时监测与预警主机”，软件为重大危险源实时监测与预警 监控软件”分为企业版和安监局版）。2、技术方案设计2.1系统架构、软硬件配置等本系统整体架构见以下页附图。由图可见，系统分为企业端和安监局端。企业端：核心就是重大危险源实时监测与预警主机”。下连摄像 机和传感器，上接路由器接入互联网。企业安监部门计算机用于观 看图像和数据曲线及接收报警。安监局端：分为几部分监控计算机：监控计算机用于观看图像和数据曲线及接收报警。通信及大屏幕服务计算机：用于动态IP解析、图像转发及大屏幕 管理。视频会议系统：包括会议汇接装置和视音频终端。电子地图服

12、务器：此服务器和安监局总的安全监管信息系统共享。软件企业端和安监局端分别安装重大危险源监测预警监控软件”的不 同版本服务器会议电话 汇接机摄像机上级安监局及协作单位主会场监控中心占.n网络视频I电视墙监控计算机衣=需:專鄴电 网络交换机信电视 墙服务器2.2功能和实现方法本系统所用重大危险源实时监测与预警主机”和重大危险源实时监测与 预警监控软件”实现的基本功能如下。以下功能分别由开发的预警主机 和监控软件实现。221基本功能：重大危险源实时监测与预警主机具有以下主要特性和功能：2.2.1.1 硬件1.Linux操作系统，嵌入式结构2.视频压缩标准：H.2643.可实时连接4、9、16路摄像机

13、4.支持云台镜头矩阵远程控制5.支持动态IP网络连接6.支持图像转发7.支持16路模拟量数据米集和传输8.支持模拟量四限位预警报警功能9.支持视频丢失、模拟量断线、主机停机报警10.支持硬盘录像（可带两个300GB容量IDE硬盘）11 .支持安监局监控中心电视墙输出12.支持双向语音、缩位拨号13 .支持远程配置、软件更新2.2.1.2系统软件14 .支持图像网络远程观看15 .支持图像4、9、16画面分割显示16 .支持图像轮巡显示17 .支持图像分区大屏幕显示18 .支持抓拍、录像、云台镜头控制19 .支持远程矩阵控制20 .支持图像实时转发21 .支持模拟量四限联动图像报警22 .支持模

14、拟量实时曲线显示23 .支持模拟量报警值、最大值、平均值显示24 .支持报警图像及模拟量曲线搜索查询和回放25 .支持远程图像调用回放26 .支持企业端事故报告单填写发送，监控中心端事故报告单上送确认27 .支持监控中心端打印事故报警报表、设备报警报表222基本技术规范：222.1图像技术规范图像分辨率：704 X576, 528 X384, 352 X288图像采集帧率：25帧/秒（PAL制）影音压缩标准：（图像）H.264,（声音）OGGVORBIS视频输入：14路（可扩展至7/12/19路）音频输入：14路码流：120K 1800K bps图像传输规范网络协议：TCP/IP电气及系统特性

15、用户端显示软件：采用微软IE浏览器，无需提前预装任何显示软件即可显示基本图像图像显示尺寸：基于分辨率352 X288时，用户界面可改变显示尺寸至满屏图像显示画面数：一路、四路、十六路摄像头：可根据需求自行配置摄像头、镜头和云台、解码器可接入摄像头路数:119路（其中四路独立视频）集成网络连接：集成以太网接口 RJ45输入/输出控制：输入：5个/输出：8个串行数据接口 ：一路RS232，一路RS485 （可驱动云台）系统密码保护：远程更改系统配置，带密码保护；远程观看，带密码保护上网操作：即插即用，加电自动连接网络因特网联接服务：可选网络服务完成无固定IP地址用户间的自动联接外接电源：220VA

16、C外壳尺寸：485 X 450 X 176mm (4U)重量:13000克（4U）（不含硬盘）工作温度：0 50 C相对湿度：080%无凝结223模拟量采集预警规范：传感器分线连接方式：输入信号：直流电流:4mA20mA输入通道：16通道模拟量基本误差：0.5% F.S数据采集周期：每通道100毫秒通信方式:RS485通信模式：串行，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验通信速率:4800报警功能：四（上下）限报警工作温度：0 50 C相对湿度：080%无凝结传感器总线式采集技术规范输入信号：RS485总线信号输入通道：16通道模拟量数据显示屏：5.7寸单色液晶显示屏模拟量基本误差：线形误差极限5

17、%LEL可燃气体:检测范围（099）%LELCl?:检测范围：（020）ppmNH?检测范围：（0200）ppmCO :检测范围：（01000）ppm其它：详见各种探测器说明书数据采集周期：每通道100毫秒通信方式:RS485总线通信模式：串行传输距离：W2000m （线阻小于20 Q）报警功能：四上下限报警工作温度：0 50 C相对湿度：080%无凝结224重大危险源实时监测与预警主机功能详述224.1重大危险源模拟量数据采集显示连接现场危险源探测传感器重大危险源实时监测及报警主机（以下简称：主机”）可连接最多16个传感器。传感器将现场的危险源实时监测模拟量 （如危险源 泄漏气体液体的浓度模

18、拟量）传送至 主机”后部端子（当模拟量检 测装置内置时）或模拟量检测装置后部端子 （当模拟量检测装置外 置时）。主机”可以辨识多种传感器的输出模拟量（如标准电流电压信号，多种热电阻热电偶信号等）满足重大危险源现场监测的需 求。主机”对传送来的数据进行预处理再根据监控中心端的要求上 传至监控中心。主机”还能根据预设的四级报警限（可设定为上限1、2、3、4四级或包括下限级别）识别报警，将报警信息实时送至 监控中心端（监控中心包括安监局监控中心，也包括企业内部安全 生产监控中心）。现场数据显示主机”在向监控中心送出信息及数据的同时，在现场 主机”上（或分离的模拟量检测装置上）进行数码显示，显示各路数

19、据通道 的数值、报警设限数值等。在现场显示屏上还可以对监测数据通道 进行参数设置。监控计算机实时动态数据曲线显示在远程的监控计算机（安监局或企业安监部门）上，所有模拟 量数据都可以以曲线方式实时显示出来 。用户可以直接查询模拟量 及其曲线，也可在报警时通过报警列表界面查询。在显示曲线的同时，界面上列出数据变化的分秒时间，曲线的 实时值、最大值和平均值。远程数据显示及储存所有数据传送至监控中心计算机后，存储在监控中心计算机的磁 盘上。在报警状态下，数据还可和当时的图像存在一起供查询使 用。用户可以随时调用存储的数据。远程报警限设置报警设限可在远程通过网络设置。224.2企业监测点图像采集发送观看

20、主机”可连接摄像机采集摄像机发送的模拟图像信号，进行数字化压缩编码处理，转变为数字图像信号。再将数字图像信号通过网 络口通过互联网传送到远程监控中心计算机。在远程监控中心计算机上观看。现场图像米集编码及编码标准图像压缩采用了最新一代图像压缩标准H.264。其特点是压缩比远好于流行的MPEG4。由于米用了 H.264最新标准，在互联网上传 输的数字图像码流完全适应网络带宽，可以得到互联网传输的清晰流畅图像，而且存储在硬盘上的容量也大大降低。实时动态图像远程观看在监控中心计算机装载监控软件之后，监控人员可以在远程（区县、省市、甚至中央一级）观看现场的实时图像。图像的流畅程度一般取决于互联网允许的数

21、据传输速率。在跨越互联网服务商的时候，有时会产生瓶颈，限制图像传输码流。支持电视墙观看图像经过解码可直接连接指挥中心电视墙大屏幕显示 。监控软件监控软件可以下载安装在监控计算机内。实现如下功能：?可以方便、灵活地设置每个监控点的信息 ，如监控点编码、名 称、IP地址、端口号、通道及监控点所属部类等信息；?可以设置各种系统参数及系统配置，如模拟量及各种报警方式 设定：?可以根据需要选择监控点，以满足不同监控的需要；?若监控点较多时，系统提供轮巡功能，以监控所有的监控点；?可以设定按行业（如化工、矿山等）轮巡；?可选择全屏、4分屏以及16分屏多种方式进行监控；?可在屏幕上远程选择通过分割器观看 1

22、4路（或9路）分割图 像或各个图像；?系统具有严格的用户管理和权限控制功能，提高监控系统的安全性和合理性；?可实现多种报警，如VMD报警、人体远红外报警、烟雾报警、 玻璃破碎报警、I/O报警等，并可在视频服务器中保留报警前数 分钟的报警录像，便于对整个报警事件进行记录和分析；云台镜头控制?对选择的监控点，可远程进行云台（左右上下）及镜头（缩放 聚焦）控制；?可以对云台进行预置位的设置，以保存和调用预置位；抓拍录像?系统通过抓图、手动录像、报警录像及定时录像等多种方式的 录像；?可以查询检索、回放录像资料；动态IP解析?不仅可以实现具有固定IP的监控点的远程观看，系统还能实现 动态IP监控点的远

23、程观看，目前绝大多数用户都只有动态IP地 址；图像转发?系统还支持图像转发功能，在很多人观看同一个监控点时（如 事故发生时，或视频会议参与者同时观看一个监控点时）避免有限的ADSL数据通道被图像信号堵塞；实时企业端硬盘录像?对于希望在企业端进行现场图像录像的需求，主机”提供了在” 主机”直接安装硬盘录像的功能，主机”可以安装最多两块硬 盘，容量可以达到每个硬盘 300GB;?现场录像的好处是避免网络传输的带宽太窄，网络通信质量欠佳和图像集中录像的丢失风险；远程主机”软件维护诊断和修改配置?在打开路由器端口和知道密码的情况下，技术维护工程师可以很方便的实施远程服务。包括远程系统软件更新和故障诊断

24、；?安监人员可以远程修改配置；224.3重大危险源模拟量限位报警及图像联动重大危险源的日常监控是很枯燥的 ，但是一旦出现异常又必须 立即报警提示安监人员。这只能靠 主机”本身优异的自动报警和视 频报警联动功能。主机”在以每秒一次左右的速度监测危险源被监测模拟量的数值，一旦此数值达到预设的预警值或最终报警值，主机”将在一秒中内（网络条件好时）将报警送至所有要求报警的监控计算机。报警计算机界面上马上弹出报警界面，报警界面上包含：报警类型、 报警数值、视频图像、报警时间、相应的企业信息。继续按钮，还 将出现报警的模拟量曲线、最大值、平均值。在企业版软件上，报警界面上还包括要求企业安监人员填报的事故报

25、告单”。企业安监人员必须及时按要求填报此报告单，否则此报警界面将无法关闭（只能最小化，但不能关闭）。四级限位预警主机”提供四级限位报警设置，主要目的是提供更灵活的预警 功能。比如在 下限一上限一上限一上限”的四级报警状态下，将有 两级预警状态，即 下极限报警-二级预警-一级预警-上极限报四级报警可根据用户需求在配置界面上设置 。监测的模拟量数值到达任一报警限时 ，主机”将送出相应的报 警信息给所有有过设定的监控计算机，在监控计算机上弹出报警界 面。图像报警联动、界面在监测的模拟量数值到达任一报警限时 ，主机”将送出相应的 报警信息给所有有过报警设定的监控计算机，在监控计算机上弹出 报警界面。报

26、警界面上包含：报警类型、报警数值、视频图像、报警时 间、相应的企业信息。继续按查询模拟量钮，还将出现报警的模拟 量曲线、最大值、平均值。报警图像曲线录像及回放报警图像及曲线将在安监人员确认并解除报警前在监控计算机 录像。此录像可在之后回放。事故报警列表系统提供两种报警列表：事故报警列表和设备报警列表。事故 报警列表将记录所有达到报警限的报警。报警列表中列出：报警的监控点编号地址名称、报警时间、报 警触发原因、报警录像存放路径。点击此报警列表的某一行，即可回放此报警发生时的图像和模 拟量曲线。事故报告单填写及确认在企业监控版，事故报告单随报警界面一起弹出，位于报警图 像之下。事故报告单需要报告的

27、项目包括：报警时间；报警类型（企业可选）：正常排空、误报、事故报警；报警情况说明（企业 必须填写）；填报人；填报时间。企业安监人员完整填报以上事故报告单后，此报警界面即可关 闭。在安监局监控版，界面可以即时关闭。安监局版的事故报警列 表中有一列用于安监局端接到企业填报的事故报告单后著名事故报 告单已交的记录。安监局人员可根据此列表督催企业上报 。上报事 故报告单将存入安监局数据库存档。设备报警列表设备报警列表包含三种报警记录：? 主机”故障（主机”无心跳检测”回复，可能 主机”故障或网络故 障或企业未开机）；?视频丢失报警（某路视频信号丢失-摄像机故障、视频线断线）；?模拟量断线报警（主要是标

28、准电流信号不正常）。设备报警列表用于系统硬件维护和督促企业保持开机，使系统永远处于完好待命状态。报警列表打印输出以上两种报警列表均可打印输出。供安监局监控人员和设备维护人员使用。224.4视频会议视频会议系统提供了以下三种用途：?日常运行中安监局人员与企业安监人员点对点通话；?安监局领导召开所监管企业安监人员视频会议，企业安监人员看到安监局领导讲话，传达安全生产监督管理的精神；?安监局指挥中心召开视频会议，会议参与者为：指挥中心与会领 导、安监局工作人员、个别企业（如事故企业）的安监人员，还 可包括上级安监局人员、协作人员（如公安局、环保局人员）。 视频会议系统充分兼顾了以下几点：?成熟电话会议技术中的良好语音交互和回声消除功能；?最新网络压缩技术的优质窄码流视频图像；?良好经济性。除了设备的经济性以外，网络通信是免费的。企业与安监局双向语音对讲日常运行中安监局人员与企业安监人员点对点通话