基于力控SCADA软件重大危险源监控方案

摘要：采用新的检测技术、网络技术和SCADA软件技术通过利用重大危险源现场的监测监控设备（如视频设备和液位、温度、浓度、压力、流量等传感设备）采集现场实时数据（包括压力、浓度、温度等）和视频图像，为安全生产相关部门提供实时数据、实时视频和报警服务，便于对重大危险源企业的突发事故进行现场处置和综合协调。

关键词：城市加油站 视频技术 SCADA系统 力控监控组态软件

0、前言
　　近几年来在矿山开采、油气储输、高压电网传送中不安全的事件时有发生，严重的威胁着人们的生命安全，而现阶段对危险地点（包括油库、锅炉、化工生产场所、煤矿、爆炸物等）重大危险源企业、重大危险源和危险区域等场所的管理有地域性和时间性的限制，容易造成对现场情况估量不足、调度不及时、甚至出现现场调度混乱的局面。采用新的检测技术、网络技术和计算机技术通过利用重大危险源现场的监测监控设备（如视频设备和液位、温度、浓度、压力、流量等传感设备）采集现场实时数据（包括压力、浓度、温度等）和视频图像，为安全生产相关部门提供实时数据、实时视频和报警服务，便于对重大危险源企业的突发事故进行现场处置和综合协调，大大提高了政府和企业对安全生产事故的预防、预警、响应和应急救援水平。北京三维力控科技采用自主知识产权的SCADA软件结合GIS系统、视频系统、GPRS/CDMA无线传输网络实现了重大危险源的实时监控。
本文以力控SCADA软件FoceControl6.1为例，简述力控SCADA软件结合先进的传感技术、无线网络技术、视频技术实现了某沿海城市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，保证了城市加油站的安全生产。
1、行业背景
1.1、现状
　　加油站作为一级防火单位，是安全防范的重点部门。由于预防措施不到位或者人为原因造成的加油站事故屡见不鲜，往往给国家和人民的财产造成重大损失。因此，采取高科技手段，为加油站建立全方位二十四小时综合监控系统就显得尤为重要。同时，加油站地理位且分散，网点众多，如何对这些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。
1.2、需求分析
　　结合以上实际需求，采用特别适合于分散监控、集中管理、网络传输的网络视频联网监控系统无疑是最合理的选择。该系统不仅仅可以实现传统的音视频监控和记录功能，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;还可以利用嵌入式网络视频设备的处理能力和透明通道技术实时采集处理加油站内部及周边的动环数据并根据警情设定自动做出相应的应急动作，如打开消防装置、声光报警等。
2、系统网络拓扑图

　　本监控系统以基本测量仪表作为信息采集单元，经过智能化处理，通过现场总线分散采集、集中显示系统可实现对各加油站内各油库油量、油的甲醇含量、温度、湿度、油机、流量计、设备接地等经营、安全数据进行实时监测和集中统一管理。力控监控组态软件ForceControl6.1负责对采集的信息进行分析，可通过油量的变化分析储罐是否发生泄露，实时显示并可打印加油站的相关数据、图表等。通过对历史数据的分析，发现经营管理中的问题，提高管理能力，降低运营成本。
3、方案设计
3.1、设计内容
　　◆ 加油站内各成品油库的油量监测；
　　◆ 实时监测加油站内主要地方甲醇的含量，达到一定浓度时实时报警；
　　◆ 实时监测各成品油库的烟感、温度、湿度、接地数据，保证油库的安全；
　　◆ 通过CCTV系统监控中心实时观看油库的现场情况；
　　◆ 管理软件提供事件查询、告警配置和查询、环境参数浏览；
　　◆ 在监控中心实时记录以上各监测数据，可对数据统一集中管理；
　　◆ 并能通过声光报警、电子邮件、手机短信、电话语音、表格打印、LED屏幕显示等多种方式发出报警信息，及时告知维护管理责任人；
　　◆ 对历史数据的自动分类整理；
3.2、设计原则
　　可扩展性—系统的设计上一方面要全面满足当前环境下的需求及未来一段时间的应用需求，另一方面要能方便地进行功能扩展，可灵活增添删减功能模块。
可集成性—从技术发展角度和用户需求来看，软件结构本身应能与其它应用系统集成，做到信息共享和资源共享。
3.3、主要技术标准
　　GB8566-88《计算机软件开发规范》
　　GB4890《电气设备抗干扰特性》
　　GB12358-2006《GB 12358-2006 作业场所环境气体检测报警仪 通用技术要求》
　　SH3063《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》
　　GB50156-2002《汽车加油加气站设计和施工规范》
4、硬件设计
　　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) 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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。在现场气体容易泄露的地点，特别是油罐，加油机等处选择合理（适合人体安装、调试、维修）的位置固定探测器，从探测器内连接好3 颗线（+24V、24V 地、4~20 mA信号线）并引出后，全部穿钢管，走电缆沟，引至控制室，接进报警控制器内的相应接线端子上，不同的信号线以不同颜色表示。报警控制器实时显示气体浓度，报警状态。相应的接线全部接在接线端子上，控制器本身提供探测器工作电源，无需单独配置其他电源。监控系统安装在工控机上，通过监测软件，客户可以对数据进行相应的管理、处理。整套报警系统采用一体化结构设计，性能优良，信号传输可靠，结构紧凑，运输、安装、接线施工方便。
　　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。
5、系统软件设计与实现
　　软件采用北京三维力控科技自主开发并有自主知识产权的监控组态软ForceControl6.1，软件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部分。

5.1加油站现场监控
　　1)视频监控：对进出各加油站的车辆情况、各加油站财务室的收费情况、各加油站业务室的员工工作情况、进出各加油站商店等场所的流动人员状况进行实时监控。

　　2)实时监测储罐状态：液位高度、界位高度、单点温度、平均温度、被测介质密度，分区管理和显示储罐状态。

　　3)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。高、低液位预报警与报警、水位超高预报及报警、温度超限报警。

　　4)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。实时计算和显示油库油品存量，用棒图和数据表显示所有油品的即时存量和空容量、体积、质量。在无进出油品的状态下，可判断油罐有无泄漏。
　　5)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。

　　6)软件系统操作权限管理：用户注册、修改、删除、口令修改、操作权限管理。

　　7)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)。
5.2远程监控中心
　　利用用力控监控组态软件ForceControl6.1 的Web Server组件，前端加油站的数据一方面可以利用本地局域网络(LAN)在加油站监控中心进行本地的监控和分布式数据存储。另一方面可以通过城域网或者石油系统专网(WAN)接入各区域分公司的监控中心，在区域分公司的监控中心完成综合监控、管理和集中式数据存储功能，在区域分公司监控中心无须再设立存储设备，直接利用软件系统的WEB功能远程的领导用户或管理用户无须安装任何客户端，直接利用lE浏览器访问该WEB服务器即可迅速了解加油站的实时情况，完成对整个系统的巡视和管理性。
6．小结
　　以力控SCADA软件FoceControl6.1为系统平台的城市加油站监控系统结合先进的传感技术、无线网络技术、视频技术实现了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，保证了城市加油站的安全生产。