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1、前言

　　近幾年來在礦山開采、油氣儲輸、高壓電網傳送中不安全的事件時有發生，嚴重的威脅著人們的生命安全，而現階段對危險地點（包括油庫、鍋爐、化工生產場所、煤礦、爆炸物等）重大危險源企業、重大危險源和危險區域等場所的管理有地域性和時間性的限制，容易造成對現場情況估量不足、調度不及時、甚至出現現場調度混亂的局面。采用新的檢測技術、網絡技術和計算機技術，通過利用重大危險源現場的監測監控設備（如視頻設備和液位、溫度、濃度、壓力、流量等傳感設備）采集現場實時數據（包括壓力、濃度、溫度等）和視頻圖像，為安全生產相關部門提供實時數據、實時視頻和報警服務，便于對重大危險源企業的突發事故進行現場處置和綜合協調，大大提高了政府和企業對安全生產事故的預防、預警、響應和應急救援水平。力控科技采用自主知識產權的SCADA軟件，結合GIS系統、視頻系統、GPRS/CDMA無線傳輸網絡實現了實時監控重大危險源。

       本文以力控監控組態軟件FoceControl為例，簡述力控SCADA軟件結合先進的傳感技術、無線網絡技術、視頻技術實時監視和記錄某沿海城市加油站進出車輛情況、收費情況、設備運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。

2、行業背景
2.1、現狀
　　加油站作為一級防火單位，是安全防范的重點部門。由于預防措施不到位或者人為原因造成的加油站事故屢見不鮮，往往給國家和人民的財產造成重大損失。因此，采取高科技手段，為加油站建立全方位二十四小時綜合監控系統就顯得尤為重要。同時，加油站地理位置分散，網點眾多，如何對這些網點實現現代化和信息化的管理，快速、便捷地掌握各網點的實時狀況，提高管理質量和效益，正成為一個日益突出的問題。

2.2、需求分析
　　結合以上實際需求，采用特別適合于分散監控、集中管理、網絡傳輸的網絡視頻聯網監控系統無疑是合理的選擇。該系統不僅僅可以實現傳統的音視頻監控和記錄功能，對加油站進出車輛情況、收費情況、設備運行情況以及加油站工作情況進行實時監視和記錄;還可以利用嵌入式網絡視頻設備的處理能力和透明通道技術，實時采集處理加油站內部及周邊的動環數據，并根據警情設定自動做出相應的應急動作，如打開消防裝置、聲光報警等。

3、系統網絡拓撲圖

本監控系統以基本測量儀表作為信息采集單元，經過智能化處理，通過現場總線分散采集、集中顯示系統，可實現對各加油站內各油庫油量、油的甲醇含量、溫度、濕度、油機、流量計、設備接地等經營、安全數據進行實時監測和集中統一管理。力控監控組態軟件ForceControl負責對采集的信息進行分析，可通過油量的變化分析儲罐是否發生泄露，實時顯示并可打印加油站的相關數據、圖表等。通過對歷史數據的分析，發現經營管理中的問題，提高管理能力，降低運營成本。

4、方案設計
4.1、設計內容
　　◆ 加油站內各成品油庫的油量監測；
　　◆ 實時監測加油站內主要地方甲醇的含量，達到一定濃度時實時報警；
　　◆ 實時監測各成品油庫的煙感、溫度、濕度、接地數據，保證油庫的安全；
　　◆ 通過CCTV系統監控中心實時觀看油庫的現場情況；
　　◆ 管理軟件提供事件查詢、告警配置和查詢、環境參數瀏覽；
　　◆ 在監控中心實時記錄以上各監測數據，可對數據統一集中管理；
　　◆ 通過聲光報警、電子郵件、手機短信、電話語音、表格打印、LED屏幕顯示等多種方式發出報警信息，及時告知維護管理責任人；
　　◆ 對歷史數據的自動分類整理。

4.2、設計原則
　　可擴展性——系統的設計上一方面要全面滿足當前環境下的需求及未來一段時間的應用需求，另一方面也要能方便地進行功能擴展，可靈活增添刪減功能模塊。
    可集成性——從技術發展角度和用戶需求來看，軟件結構本身應能與其它應用系統集成，做到信息共享和資源共享。

4.3、主要技術標準
　　GB8566-88《計算機軟件開發規范》；
　　GB4890《電氣設備抗干擾特性》；
　　GB12358-2006《GB 12358-2006 作業場所環境氣體檢測報警儀 通用技術要求》；
　　SH3063《石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》；
　　GB50156-2002《汽車加油加氣站設計和施工規范》。

5、硬件設計
　　考慮到監控對象的安全特性、監控空間和功能需求，每個加油站現場監控系統設計為集中監控報警系統，即多個區域系統與上位機聯網形成功能豐富的安全監控預警系統。加油站現場監控系統由監控預警主機、報警裝置、多屏監控臺、數據服務器與網絡設備、傳感器和攝像機等組成。

　　1) 監控預警主機
　　監控預警主機設備進行前端實時信號采集(視頻的采集編碼以及各類開關量、模擬量的采集)兼有聯動報警功能，還將作為監測預警模塊和業務管理軟件系統的運行平臺。
　　監控預警主機通過MODBUS總線/RS485通信進行監控數據處理，將各類數據和報警信息采集匯總，并在事故現場和報警點根據設定的監測報警條件自動報警提示；監控預警主機通過Internet與上級主管單位的監控中心通訊，將現場信號和事故報警信息上傳；在各加油站監控中心系統會自動彈出報警現場的視頻圖像，輔之以聲光報警，并同時進行事故現場錄像。
　　該監控預警主機兼容視頻服務器NVS與數字硬盤錄像機DVR的功能，采用國際先進的H.264(MPEG－4/part10)視頻壓縮技術，能同時實現1－32路視頻信號和音頻信號的同步壓縮，支持多路CD音質立體聲或單聲道話音輸入，支持音頻/語音輸出，支持音視頻同步。即插即看，用戶可以直接通過Internet實時觀看和收聽視頻服務器發送來的圖像和聲音。
　　根據網絡條件，可以配置分割器，提供從CIF到D1分辨率的網絡遠程瀏覽，圖像質量好，壓縮比極高，352×288(或352×240)分辨率，25(或30)幀/秒，還能夠將視頻輸出到模擬監視器、電視墻、大屏幕，為網絡數字化視頻監控提供完整解決方案。
　　

2)報警裝置
　　按照設計的報警條件，當某個參數達到或超過預定的報警閾值時，以閃燈、燈光、警號等方式進行本地報警，為操作人員對報警現場及時作出應急措施提供依據；根據各級報警閾值，可將報警信號實時傳遞到上級監控中心，實現分級報警。
　　

3)多屏監控臺
　　采用3屏聯立的方式為加油站監控中心的管理人員提供界面友好、信息豐富的操作工位，分別顯示視頻監控信息和現場參數數據等。
　　

4)數據服務器與網絡設備
　　在加油站的安全監控管理中心配置服務器，分別執行數據采集、網絡發布、數據庫存儲等業務，監控預警主機可以同時作為數據采集、網絡發布服務器。現場的監測系統將數據傳送至數據采集服務器，考慮到現場監測的安全問題，可設計成數據單向傳遞，即服務器僅接收現場實時運行數據及參數，而不會下達任何控制指令或運行參數，避免了由于誤操作、系統故障、網絡故障而影響監測系統的正常運行。
　　

5)傳感器
　　在加油站標配安裝的傳感器有液位、溫度、流量及可燃氣體等類型，具體數量和安裝位置由各類傳感器的探測距離、安裝要求和加油站空間等因素決定。按照國家有關危險場所探測儀器設備的標準要求，統一采用隔爆型或本安型傳感器，同時優先采用數字式智能探測器。對于只有模擬量信號(4－20 MA)輸出的傳感器，需要通過智能防爆接線盒變換成數字信號再與Profibus/Rs485總線直接相連。本安型傳感器另配安全柵確保危險場所電路的本安特性，安裝在非本安電路側。在現場氣體容易泄露的地點，特別是油罐，加油機等處選擇合理（適合人體安裝、調試、維修）的位置固定探測器，從探測器內連接好3根線（+24V、24V 地、4~20 mA信號線）并引出后，全部穿鋼管，走電纜溝，引至控制室，接進報警控制器內的相應接線端子上，不同的信號線以不同顏色表示。報警控制器實時顯示氣體濃度，報警狀態。相應的接線全部接在接線端子上，控制器本身提供探測器工作電源，無需單獨配置其他電源。監控系統安裝在工控機上，通過監測軟件，客戶可以對數據進行相應的管理、處理。整套報警系統采用一體化結構設計，性能優良，信號傳輸可靠，結構緊湊，運輸、安裝、接線施工方便。
　　

6) 攝像機
　　根據加油站現場條件，設置室內和室外視頻監視設備，攝像機可選用固定角度及云臺式視野可控型，另外室內攝像機具備良好的微光/無光條件下攝像功能，可保障在加油站特殊工況條件下安全運行。

6、系統軟件設計與實現
　　軟件采用力控科技自主開發并有自主知識產權的監控組態軟件ForceControl，軟件面向角色和工作流程的縱橫權限管理，不同級別的用戶分別訪問不同的頁面。分為加油站現場監控和遠程監控中心兩個部分。

6.1加油站現場監控
　　1)視頻監控：對進出各加油站的車輛情況、各加油站財務室的收費情況、各加油站業務室的員工工作情況、進出各加油站商店等場所的流動人員狀況進行實時監控。

　　2)實時監測儲罐狀態：液位高度、界位高度、單點溫度、平均溫度、被測介質密度，分區管理和顯示儲罐狀態。

　　3)報警設置、顯示與查詢：對各類監控參數分別設置不同的預警閾值和報警閾值，并可對各報警事件采用從新到舊的倒序方式進行顯示與查詢。高、低液位預報警與報警、水位超高預報警及報警、溫度超限報警。

　　4)歷史數據查詢與管理：可以曲線的形式顯示各監測參數隨時間變化的曲線，同時對最大最小值及平均值進行顯示。實時計算和顯示油庫油品存量，用棒圖和數據表顯示所有油品的即時存量和空容量、體積、質量。在無進出油品的狀態下，可判斷油罐有無泄漏。

　　5)數據綜合報表與顯示：可對實時監測參數和歷史監測參數等以數據報表的形式查詢與顯示。 

　　6)軟件系統操作權限管理：用戶注冊、修改、刪除、口令修改、操作權限管理。 

　　7)緊急事件報警：當發生事故或搶劫等緊急事件時，按下緊急報警設備發出報警，同時通過網絡把報警信號傳到遠程監控中心或“110”接警中心(在聯網的情況下)。

6.2遠程監控中心
　　利用用力控監控組態軟件ForceControl的Web Server組件，前端加油站的數據一方面可以利用本地局域網絡(LAN)在加油站監控中心進行本地的監控和分布式數據存儲；另一方面可以通過城域網或者石油系統專網(WAN)接入各區域分公司的監控中心，完成綜合監控、管理和集中式數據存儲功能，在區域分公司監控中心無須再設立存儲設備，直接利用軟件系統的WEB功能遠程的領導用戶或管理用戶，無須安裝任何客戶端，直接利用lE瀏覽器訪問該WEB服務器即可迅速了解加油站的實時情況，完成對整個系統的巡視和管理。

7．小結
　　以力控監控組態軟件FoceControl為系統平臺的城市加油站監控系統，結合先進的傳感技術、無線網絡技術、視頻技術，實時監視和記錄加油站進出車輛情況、收費情況、設備運行情況以及加油站工作情況，保證了城市加油站安全生產。