数字化油库综合监管信息平台

作者:数字石油
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发布时间:2014-08-08 15:25:48
来源:数字石油

1.1 项目建设背景
    随着计算机技术的发展,军队油库的业务信息化主要由消防报警、油气实时在线监测、安防监控、门禁管理、智能钥匙柜、智能管控PDA、油料自动罐装和大罐自动计量等八个系统(以下简称八大系统)构成,为了改变以往信息化建设中各个系统独立建设、部署分散、互不联通的局面,需要构建数字化油库综合监管信息平台,以打破原有的各子系统割裂的状况,实现对油库全局业务的数字化集中监管。数字化油库建设主要思想是:以油库八大系统为基础,依托油库信息网络一体化构建,利用计算机集成技术对油库八大系统高端整合,实现油库数字化业务统一监管。通过数字化油库建设,可全面提高油库的消防、安全、油料综合统一管理水平,并可为更高管理层提供远程监管服务。
1.2 油库八大业务子系统简介
消防报警子系统
    巡逻人员发现火灾并按下火灾现场附近的报警按钮或火焰探测器探测到火灾并发送报警信号到火灾预警主机,消防报警系统会在大屏幕上自动弹出预警画面,画面上显示时间、地点、报警来源等信息。另外画面设置有“解除报警”按钮和预警15秒(可根据需求设定)倒计时按钮,如果监控值班人员在规定的时间内没有解除报警,系统会把报警自动送达到办公大楼、营房和食堂等人员密集处的高音喇叭。同时,系统会将火警信息发送到相关责任人的手机上。
油气实时在线监测系统
    气体探测器检测的气体浓度信息传送到气体报警控制器,实现油气在线监测功能。当气体浓度达到报警值时,气体报警控制器就发出声光报警信号,同时将报警信息传送到监控中心,以便引起值班人员注意并及时采取措施。另外,报警控制器通过执行器可控制风扇进行排风、切断阀门等操作。
安防监控系统
    安防监控系统主要包含前段部分、传输部分、控制部分、大屏幕显示部分、防盗报警部分、系统供电部分。
视频与探测器联动预警、移动影像侦测(支持复杂环境下的运动目标检测、多种绊线检测、任意形状警戒区域检测)。
门禁管理系统
    智能门锁管理系统利用计算机技术、电子技术、精密机械制造技术、精密电磁技术、智能卡技术、指纹技术实现对进出房间的持卡人员的身份识别,并控制机械门锁是否打开并提供信息查询和统计功能。
智能钥匙柜系统
    该系统应用无线IC卡和计算机应用技术,产品以安全可靠、责任明确、全自动化网络管理为主要特点。对钥匙进行科学化管理,安全方便,解决了大量的由钥匙引发的保安问题。智能钥匙管理系统应用在一些重要的场所,不但能够提高工作效率,方便追踪钥匙去向,而且有相当的安全性。
智能管控PDA系统
    智能管控PDA (Personal Digital Assistant个人数字助手)系统是借助GIS、GSM、GPRS网络等技术,针对油库开发的日常巡视和附属设施巡检的管理工具。该系统可以很好地解决现有巡检管理工作中的一些不便与不足,大大提高管理的质量和效率。主要功能包括,制定巡检计划、自动监督巡检计划、巡检轨迹播放等。
油料自动罐装系统
    油料自动罐装系统是储运系统的核心业务系统,负责将油料发出。该系统采用集散式装车控制系统,适用于火车、汽车装车。每两个装车鹤位配置 1台防爆型自动罐装控制器,在营业室配置一台装车监控管理电脑主机,自动罐装控制器与监控主机采用RS485 总线通信。现场每个鹤位上配置温度传感器、流量计、装车泵、控制阀、防溢液位开关、静电接地夹 ,均接入每个鹤位的自动罐装控制器。罐装控制系统采用 MODBUS 通信协议,可与PLC、计算机等上位机系统直接通信。装车管理系统预留与 ERP 系统的数据接口,可将装车数据送往ERP 系统。
大罐自动计量系统
    采用高精度磁致伸缩液位仪结合高精度差压变送器,获得油品密度,从而实现全自动油品质量计量。提供油品液位、水位、密度实时信息并有报警功能。另外根据罐容表可自动计算油品体积和质量。系统基本构成包括:磁致伸缩液位仪、高精度差压变送器和后台服务器等。

2.3.1 硬件基础平台
2.3.1.1 中心监控室大屏
    大屏系统是数字化油库综合监控信息平台展示窗口,各个业务子系统都要在这里显示并实现统一管理。
    监控室要配置一个音视频操作台,操作台桌面上安放一台中控系统的无线触摸屏。这样绝大部分的音视频操作都可以通过这个触摸屏来操作。
    音视频控制设备包括视频矩阵、RGB矩阵、VGA分配器、功放、反馈抑止器、均衡器、DVD及MD机、中控主机等设备。
    在监控室设置一个操作台,安放2台电脑,1台为PC机用于指挥中心大屏的控制软件运行,另外1台为服务器用于运行数字油库综合监管信息平台软件。
2.3.1.2 网络传输
    油库局域网承载着消防报警、油气实时在线监测、安防监控、门禁管理、智能钥匙柜、智能管控PDA、油料自动罐装和大罐自动计量等八大业务系统数据传输业务,其中安防监控视频传输将占有较大带宽,建议建设千兆光纤网络。
2.3.1.3 监测信号接入设备
   HwiseTM31是集RS485通讯和视频服务于一身的多功能一体化系统监控设备。采用国际领先的H.264(MPEG-4/part10)视频压缩技术,能同时实现多路视频信号和音频信号的同步压缩、实时网络传输和远程实时观看。系统具有VMD(移动图像侦测)报警、烟感报警、温感报警、人体远红外防盗报警、气体检测报警等功能,通过RS485实时采集传输现场设备数据,同时系统还能够通过网络进行远程实时动作控制(包括云台、镜头、消防等)。具有视频输出功能,脱离电脑可独立工作。

 军队油库解决方案

功能特点:
1)Linux操作系统,嵌入式结构;
2)视频压缩标准:H.264;
3)可实时连接1~8路视频,并可再扩展连接4/8/16路摄像机;
4)支持云台镜头远程控制;
5)支持多路模拟量数据采集和传输,可接入温度,压力,流量等其它模拟量;
6)支持将相关的实时模拟量数值叠加在实时画面上;
7)主机前面板设数据显示屏,可以实时显示和修改设置;
8)支持模拟量报警值预设功能;
9)支持视频丢失、模拟量断线、主机停机、硬盘故障等各种报警;
10)支持硬盘录像、记录模拟量数据和报警信息;
11)支持动态IP网络连接;
12)支持双向语音对讲;
13)支持远程配置、软件更新;
14)支持多种协议的控制器和探测器的接入。
2.3.1.4 八大业务子系统主要设备
1)消防报警系统
火焰探测器
IP网络报警器
检测或报警信号网络接入设备
室外高音喇叭
2)油气实时在线监测系统
汉威WD6200气体探测器
汉威 KB2100II 气体报警控制器
汉威 HWise 31网络一体化监控主机
3)安防监控系统
前端部分
   摄像头、电动变焦镜头、室外红外对射探测器、双监探测器、温湿度传感器、地埋泄漏探测器、云台、防护罩、解码器、警灯、警笛等设备。
传输部分
光纤、同轴电缆。
控制部分
采集、压缩单元。
大屏幕显示部分
4)门禁管理系统
门锁
自助pos设备
指纹识别器
智能卡
手持机
5)智能钥匙柜系统
读卡器
大门电控锁
钥匙存放单元门
工具存放单元
6)智能管控PDA系统
智能PDA
GIS地理信息系统
GPRS网络
监测点基座
7)油料自动灌装系统
防爆型自动罐装控制器
装车监控管理主机
溢出静电保护器
电液阀
鹤管
流量计
安全活动跳板
温度变送器

过滤器
紧急停泵按钮
8)大罐自动计量系统
液位计,测量罐内液位、水位、温度
后台服务器,多个液位计接入,中控室集中管理显示
2.3.3 应用软件
2.3.3.1 数字油库综合监管信息平台软件
  数字化油库综合监管信息平台软件要实现消防报警系统、油气实时在线监测系统、安防监控系统、门禁管理系统、智能钥匙柜系统、智能管控PDA系统、油料自动灌装系统和大罐自动计量系统等八个业务子系统的高度集成,便于统一集中监控管理、提高工作效率和管理水平。
2.3.3.2 八大业务子系统软件接口
    在数字化油库综合监管信息平台中,包含着若干个子系统,而每个子系统又由各种软件平台以及各种设备构成。从功能上讲它包括消防报警系统、油气实时在线监测系统、安防监控系统、门禁管理系统、智能钥匙柜系统、智能管控PDA系统、油料自动灌装系统、大罐自动计量系统等以及多种型号的传感器、执行器、现场控制器、UPS等机电设备。数字化油库综合监管信息平台就是将不同功能的子系统在物理上、逻辑上、功能上连接在一起,以实现信息综合、资源共享。而实现系统集成的关键在于解决各子系统之间的互联和互操作性问题,这是一个多厂商、多协议和面临各种应用的体系结构,也是每一个数字化油库系统所面临的问题。解决这一问题最有效的方法就是利用软件接口技术,即在集成系统服务器与子系统管理主机之间使用一个软件接口,以此来完成集成系统与子系统的连接和信息交换。所谓的软件接口是指:一个能使智能化系统(称为主系统)与另外一个智能化系统或机电设备(称为分系统)之间建立起通讯连接的软件,并完成主系统与分系统之间的数据交换,从而实现主系统对分系统运行状态的监控和运行参数的设置。软件接口存在的前提是主系统和分系统均可提供对外通讯接口,且二者的通讯接口互不兼容,不能直接建立连接。因此,软件接口技术的运用已成为数字化油库综合监管信息平台中必不可少的一项关键技术。
软件接口将为数字化油库系统集成工程提供全方位的、切实可行的技术保障。
2.4 平台示意图

 军队油库解决方案  军队油库解决方案

 大屏幕效果图

军队油库解决方案

油库网络传输拓扑图
 

3.4 数字化油库综合监管信息平台软件设计
    根据数字化油库综合监管信息平台的需求,实现油库的管理目标--降低成本、提高工作效率以及管理水平。需要实现消防报警系统、油气实时在线监测系统、安防监控系统、门禁管理系统、智能钥匙柜系统、智能管控PDA系统、油料自动灌装系统和大罐(液位)自动计量系统;搭建油库数字化综合监管平台门户系统。
3.4.1 消防报警系统
    在原有的消防报警系统基础上,增加了火警未接报警信号转移呼叫功能。当巡逻人员发现火灾并按下火灾现场附近的报警按钮或火焰探测器探测到火灾并发送报警信号到HwiseTM31网络一体化监控主机后火灾预警系统会自动弹出预警画面,画面上显示时间、地点、报警来源等信息。另外画面上还有“解除报警”按钮和预警15秒(可根据需求设定)倒计时按钮,如果监控值班人员在规定的倒计时内没有解除报警,系统会自动把报警信号送达办公大楼、营房和食堂等人员密集处的高音喇叭广播火灾报警信号。同时,系统会将火警信息发送到相关责任人的手机上。

消防报警示意图

消防报警示意图
 

系统功能:
实时监测气体泄漏并提供自动记录和报警功能;
火灾探测及示警功能;
探测点区域视频监控功能;
人工报警开关响应功能;
监控中心无人值守时联动音频设备报警功能;
高低声光报警功能;
数据信息自动保存功能;
查询统计功能;
数据备份、删除功能;
用户分级授权功能;

消防报警系统地理分布显示

消防报警系统地理分布显示
   

3.4.2 油气实时在线监测系统
    油气在线监测系统,采用稳定的分布式结构。各探测器与控制器通过电缆连接,控制器通过网络与监控中心的油库综合信息管理平台交换数据,实现在线监测功能。若控制器报警,管理平台立即发出声光报警信号,以便值班人员及时采取措施。此外还可以对控制器进行设定,当可燃气体达到一定浓度时,控制器将给执行器发出命令,打开风扇,排出油气,降低浓度。

油气在线监测列表显示示意图

油气在线监测系统构成

系统功能:
通过计量和监测,及时、准确地得到检测点数据变化等分析数据;
对汇总的信息进行分析,预测变化趋势,防止发生突发性事故。
高低声光报警功能;
数据信息自动保存功能;

油气在线监测列表显示示意图
油气在线监测列表显示示意图

油气在线监测历史曲线 
油气在线监测历史曲线

3.4.3 安防监控系统
    在视频监控的基础上,当监测点报警时视频界面将自动切换到报警现场,报警现场视频画面上显示现场探测器的实时数据,并支持多用户同时观看。在摄像机监视的场景范围内,对出现的运动目标进行检测、分类及轨迹追踪,可应用于各种监控目的,如周界警戒、绊线检测、泄漏电缆入侵探测、非法停车车辆检测、物品状态检测等。在摄像机监视的场景范围内,对出现的运动目标进行检测、分类识别(人、动物和车辆等)及轨迹追踪。可根据需要设置各种警戒要求,一旦系统检测到的运动目标及其行为符合预先设定的警戒条件,则自动产生报警信息。
 

安防视频监控图

安防视频监控图


系统功能:
探测点区域视频监控功能;
人工报警开关响应功能;
监控中心无人值守时联动音频设备报警功能;
高低声光报警功能;
数据信息自动保存功能;
查询统计功能;
数据备份、删除功能;
用户分级授权功能;
泄漏电缆入侵探测功能;
    泄漏电缆入侵探测器是一种室外围界入侵探测设备。它主要适用于银行、金库、高级住宅、监狱、仓库、博物馆、电站(包括核电站)、军事目标等重要建筑外围。亦可用在野外地形较为复杂的地方(如高低不平的山区及周界转角等),以达到有效安全防范的目的。泄漏电缆警戒系统的特点:可全天候工作,安装隐蔽,可按周界形状轮廓敷设。对防范区内的绿化植物不需去除,对距泄漏电缆下方0.5米在防范区内的底下活动目标亦有探测功能。
3.4.4 门禁管理系统
    系统通过门锁管理软件对各个房间及办公室门锁进行管理。具有不同分级授权管理功能权限,锁中的微电脑,可识别卡的合法性和级别,并做出相应处理,随时可查询门锁开启情况。有效的提高了门锁的管理功能,增强了可靠性,提高了管理水平。
 

门禁管理系统功能

门禁管理系统功能


系统功能:
持卡人资料、权限、密码等的管理。
管理操作按不同的职能划分成不同的操作区域。各区的管理者根据系统授权进行专项操作。
提供界面操作的在线报修和维护人员答复系统。
以不同的子系统和管理权限划分用户分组,用户分组中权限可以进行更改;
将用户按照不同的的具体职能归入不同的分组,各组中用户的最大权限不能超出组的权限;
多种用户登录认证模式:口令认证、持卡认证等
用户增减和更新时可选择该用户登录时是否需要用卡注册;某些功能模块的登录必需用卡注册;
系统中的用户进行统一管理。
应用软件中具有方便的系统维护功能,包括数据库备份、恢复等。
多种有效期设定,对身份识别类应用设定不同的有效期,方便管理。 
3.4.5 智能钥匙柜系统
    本系统使用科技含量高的非接触IC卡作为取得钥匙的必要条件并对持卡人的合法性进行严格的鉴别,非法人员面对钥匙柜将无从下手。报警系统会在系统受到非法操作时记录操作情况,严重时报警系统会自动启动警报器报警。系统采用全自动化网络管理,领导要了解某钥匙的使用情况无需亲临现场,通过操作计算机软件即可一目了然,软件界面显示每个钥匙的管理人员姓名、单位、职务、钥匙编号、应用的业务场所、存取时间、操作及警报情况。

钥匙在位查询
钥匙在位查询
智能钥匙柜事件记录  

智能钥匙柜事件记录
智能钥匙柜IC卡管理  
智能钥匙柜IC卡管理


3.4.6 智能管控PDA系统
    智能管控PDA (Personal Digital Assistant个人数字助手)系统是借助GIS、GSM、GPRS网络等技术,针对油库开发的日常巡视和附属设施巡检的管理工具。该系统可以很好地解决现有巡检管理工作中的一些不便与不足,大大提高管理的质量和效率。
    同时该系统提供了一系列的解决方案,基础版的解决方案可通过提供所有人员的巡检轨迹和实时定位,对巡检质量实现由人工管理到电子化管理的转变,进行考评,保证巡检工作的正常开展。专业版的解决方案除了巡检到位情况管理外,还可对巡检的具体工作内容即设备运行状态和设备运行数据,实现实时的上传,记录,保存,并自动对数据分析和挖掘,对设备的运行状态和使用的情况做统计和分析,最终为设备的维护和更换做辅助决策。

巡检查询

巡检查询


系统功能:
路线及监测点的设计
PDA与数字化油库平台系统接口
巡视人员的跟踪及定位。
地图上显示巡检轨迹。
历史轨迹回放。
查询工作人员的巡视实施情况。
统计分析工作人员巡检实施情况。

巡检路线及监测点
巡检路线及监测点

人员管理
 
人员管理
 

3.4.7 油料自动罐装系统
    油料自动罐装系统集装车监控、业务管理、设备管理、数据查询及远程web 发布为一体的综合型装车监控软件。

油料自动罐装实时监控

油料自动罐装实时监控

自动罐装系统单号管理
自动罐装系统单号管理


系统功能:
装车现场设备状态、流量等数据采集和显示;
装车现场工艺流程画面显示;
装车台设备状态异常报警、称重误差过大报警,并自动进行报警记录;
生成实时趋势和历史趋势画面并显示趋势信息;
数据处理及打印输出各类统计报表功能;
提供OPC 通讯接口。

3.4.8大罐(液位)自动计量系统
实时监控储罐液位数据,把液位报警信号接入到数字化油库综合信息管理平台,当液位出现报警时启动应急联动,尤其是液位高报时要把报警声音传输到监控中心。
 

大罐监测及显示

大罐监测及显示

大罐动态监测图
 

大罐动态监测图


系统功能:
油水、温度、密度异常报警设置功能。                                    
用户、班组、油品、现场仪器等管理功能。
查询及报表功能。
自动计算油品体积和质量

3.5 八大业务子系统软件接入设计
   Hwise900是河南汉威电子股份有限公司推出的现场管理与系统集成的全面解决方案。在实际的数字化油库工程中,基于网络的Hwise900系统得到了广泛的应用。Hwise900系统是一个典型的网络控制系统(Networked Control System,NCS),系统自底向上分为三级:现场级、自动化监控级、管理级。也可将现场级、自动化监控级合起来称为控制级。现场级主要是通过各类传感器完成各类信号的现场采集,以及用现场执行机构完成现场控制功能。采用RS485、CAN总线、ModBUS等多种控制总线技术,来完成各子系统的监测和控制功能。自动化监控级包括各子系统各自配备的控制器及独立的上位监控系统,完成各自独立的控制功能。控制器将现场级采集的信号与上位监控的设定值进行比较、计算,并向现场级的执行机构发出指令,来完成所要求的控制功能。管理级主干网采用100M以太网络、客户机/服务器(C/S)或浏览器/服务器(B/S)结构模式,实现子系统之间的联络、对话,对各子系统的重点信号统一实施监控。
    Hwise900首先将网络系统划分为管理网与监控网两层,各子系统运行在下层监控网,系统集成数据库运行在管理网,各子系统与管理网的集成按是否需要另外开发应用程序划分成两大类:一类是通过工业标准协议实现集成,只要通信双方都共同遵守某种标准协议,即可通过标准化配置将实时数据转换成合法格式后直接与数据库交换信息,不需再开发额外驱动程序;另一类是通信双方不能共同提供某种标准协议的标准接口时,需利用系统提供的应用程序编程接口函数即API/Net API函数来开发软件接口,以实现数据库的访问。这种思想的示意图如图。

系统平台接口软件架构图
 
系统平台接口软件架构图


  图中,将各子系统及其与集成平台通信的接口纵向地看作一个模块,整个系统中包含若干个这样的模块,这些模块处在平等的地位,并行地运行,集成平台统一协调各个子系统之间的工作。通过这种全面的定义与概括就实现了对所有实际集成问题的解决方案,而且依据并行工程的概念与理论,将整个系统模块化,使系统在结构上更加清晰,从而更加直观地反映了实际系统的情况。

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