一、 總體概述

（一） 設(shè)計背景

在化工企業(yè)廠區(qū)管理過程中，進(jìn)出化工廠的人員非常多且頻繁，粗獷的管理無法滿足現(xiàn)有的安全生產(chǎn)管理體系。具體表現(xiàn)在對廠區(qū)內(nèi)的人員無法進(jìn)行人員定位，只能統(tǒng)計廠區(qū)內(nèi)的人數(shù)而無法知道每個人員所在的具體位置，一旦發(fā)生異常情況無法組織有效的應(yīng)急搶險或指揮，而且對安全生產(chǎn)管理和事故發(fā)生時救援帶來極大的難度。

石油化工是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,石油化工企業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)了越來越重要的地位,石油化工產(chǎn)品的應(yīng)用已滲透到人們的生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。但是，由于石油化工生產(chǎn)企業(yè)由于其特殊性，自身存在著眾多危險源，在生產(chǎn)過程中具有高溫高壓或低溫低壓、易燃易爆的特點(diǎn)，甚至產(chǎn)生極大的火災(zāi)及爆炸危險，所以組織安全生產(chǎn)的難度較大。

為杜絕未經(jīng)培訓(xùn)、未經(jīng)批準(zhǔn)人員進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域，在推廣去年“兩重點(diǎn)一重大”化工（危險化學(xué)品）企業(yè)設(shè)置作業(yè)場所門禁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上

隨著科技進(jìn)步，先進(jìn)的管理理念，完善的應(yīng)急管理機(jī)制融合高科技含量的管理方法已成為化工企業(yè)提升安全生產(chǎn)，控制可能發(fā)生的事故，維護(hù)職工的生命安全，不斷提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)管理精細(xì)化、高效化的必然選擇。并且可進(jìn)一步加強(qiáng)化工（危險化學(xué)品）企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域人員管控，分類統(tǒng)計出入生產(chǎn)區(qū)域企業(yè)人員、外來人員信息，精確顯示生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)在線人員動態(tài)，第一時間掌握企業(yè)應(yīng)急狀態(tài)時涉險人員情況，提高應(yīng)急救援效率。我司從系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性、實(shí)用性等方面出發(fā)，建立“互聯(lián)網(wǎng)+”與視頻監(jiān)控及智能終端的整合應(yīng)用，集人員定位、前端采集、后端存儲、云端顯示、報警通知及安全管理于一體的監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，全面提升化工企業(yè)風(fēng)險管控能力和精細(xì)化安全管理水平，做到：

l 人員位置安全監(jiān)管

l 重點(diǎn)區(qū)域隔離管理及報警

l 安全環(huán)境快速查詢與監(jiān)管

l 生產(chǎn)管理應(yīng)急救援

l 報警管理

（二） 需求說明

1. 系統(tǒng)需要有中心平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理；
2. 系統(tǒng)需要實(shí)時監(jiān)控生產(chǎn)人員位置及歷史軌跡；
3. 系統(tǒng)需全IP化，從而實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，便捷管理；
4. 系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)人員自動考勤管理；
5. 系統(tǒng)應(yīng)具備電子圍欄及智能視頻分析周界防范。
6. 主動報警、超員報警、圍欄報警等類型的報警管理
7. 安裝部署面布線，并且室內(nèi)設(shè)備達(dá)到防爆防腐要求

（三） 設(shè)計原則

本系統(tǒng)以“先進(jìn)性、可靠性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、擴(kuò)展性”為基本原則，具體如下：

先進(jìn)性：采用成熟、主流的設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)，系統(tǒng)建設(shè)充分利用當(dāng)前最新的視音頻、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，充分兼顧需求和技術(shù)的不斷變化，建設(shè)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的室內(nèi)位置服務(wù)系統(tǒng)。

可靠性：系統(tǒng)硬件采用電信級的服務(wù)器及專業(yè)設(shè)備，對關(guān)鍵設(shè)備采取冗余備份措施，軟件采用模塊化、分層隔離的設(shè)計思想，確保整個系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)用性：系統(tǒng)的設(shè)計突出應(yīng)用，以現(xiàn)實(shí)需求為導(dǎo)向，以有效應(yīng)用為核心，以技術(shù)建設(shè)與工作機(jī)制的同步協(xié)調(diào)為保障，確保系統(tǒng)能有效服務(wù)于用戶的工作需要。

經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)整體配置性能高，價格合理，建設(shè)成本和投入較低，同時方案考慮原有系統(tǒng)的利用與集成。

擴(kuò)展性：系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計原則，設(shè)備采用業(yè)界主流的硬件設(shè)備，提供標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，可以全面兼容主流廠商的設(shè)備，并能為其他系統(tǒng)提供接口。

（四） 設(shè)計依據(jù)

1) 《安全防范系統(tǒng)雷電浪涌防護(hù)技術(shù)要求》（GA/T 670-2006）

2) 《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》GB50348-2004

3) 《信息技術(shù) 安全技術(shù) IT網(wǎng)絡(luò)安全》GB/T25068

4) 《個人位置導(dǎo)航電子地圖物理存儲格式 》GB/T30292 -2013

5) 《計算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)編寫指南》 GB8567 　

6) 《計算機(jī)軟件質(zhì)量保證計劃規(guī)范》 GB/T12504 　

7) 《計算機(jī)軟件配置管理計劃規(guī)范》 GB/T12505

8) 《計算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級劃分準(zhǔn)則》 GB 17859 -1999

9) 《計算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)編寫指南 》GB8567 -1988

10) 《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》 GB/T18314 -2009

11) 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》GA38－1992

12) 《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》GB50348－2004

13) 《安全防范工程程序與要求》GA/T75-94

14) 《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號》GA/T74-94

15) 《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB 50198-94

16) 《彩色電視圖像質(zhì)量主觀評價方法>GB7401-88

17) 《防盜報警控制器通用技術(shù)條件>GB12663-90

18) 《安全防范工程費(fèi)用概預(yù)算編制辦法》GA/T70-94

19) 《出入口控制系統(tǒng)技術(shù)要求>GA/T394

20) 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2000

21) 《工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計規(guī)范》GBJ79

22) 《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058

23) 《電氣裝置安裝工程爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電氣裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50257

24) 《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 》GB50168-1992

二、 系統(tǒng)總體設(shè)計

（一） 設(shè)計思路

1) 建立統(tǒng)一的信息管理應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一安全定位跟蹤監(jiān)控管理；同時引入視頻質(zhì)量診斷技術(shù)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行； 部署模塊化、集成化的綜合平臺，實(shí)現(xiàn)視頻圖像、電子地圖、定位監(jiān)控、人員考勤、人員分布、電子圍欄、監(jiān)控報警、主從跟蹤、拼接控制等功能實(shí)現(xiàn)一體化解決方案；

2) 視頻監(jiān)控對接：與現(xiàn)有的視頻監(jiān)控進(jìn)行對接，并與安全管理系統(tǒng)監(jiān)控相機(jī)聯(lián)動，當(dāng)有報警或主動查詢時相應(yīng)區(qū)域球機(jī)即可自動跟蹤目標(biāo)；

3) 定位方式：平臺建設(shè)采用室內(nèi)采用iBeacon藍(lán)牙基站進(jìn)行廣播，藍(lán)牙定位終端進(jìn)行定位、鈦準(zhǔn)基站LoRa技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳；

4) 考勤與人員分布定位：在工地出入口及現(xiàn)場關(guān)鍵通道位置設(shè)置藍(lán)牙定位點(diǎn)，每個配備智慧安全帽的人員經(jīng)過后即可追蹤到人員位置并上報到平臺；

5) 數(shù)據(jù)傳輸：平臺采用最新物聯(lián)網(wǎng)傳輸LoRa技術(shù)進(jìn)行回傳；

（二） 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二.1.系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

整個方案從邏輯上可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)使用四部分內(nèi)容。數(shù)據(jù)通過智慧安全帽及視頻前端系統(tǒng)采集進(jìn)入系統(tǒng)，通過無線傳輸技術(shù)傳回平臺，平臺數(shù)據(jù)處理中心通過處理后即可在大屏及管理平臺上對現(xiàn)場情況進(jìn)行監(jiān)測。下圖為系統(tǒng)拓?fù)鋱D：

系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

二.2.系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)采集部分：前端通過防爆智慧安全帽或多功能防爆定位胸卡及多種類型的防爆攝像機(jī)接入，前端將采集的位置數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、定位點(diǎn)數(shù)據(jù)傳回平臺。

傳輸網(wǎng)絡(luò)部分：位置數(shù)據(jù)通過LoRa或GPRS傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)，視頻數(shù)據(jù)主要通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸回監(jiān)控中心的接入交換機(jī)，再通過接入交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)信號匯聚到中心的核心交換機(jī)，監(jiān)控中心端的接入交換機(jī)負(fù)責(zé)PC工作站和NVR存儲等設(shè)備的接入。

數(shù)據(jù)處理部分：位置數(shù)據(jù)通過地圖引擎可實(shí)時顯示人員分布情況，及智能化的考勤、電子圍欄提示及報警等功能。

平臺部分：應(yīng)用管理平臺部署在監(jiān)控中心機(jī)房，將位置服務(wù)與視頻服務(wù)動態(tài)結(jié)合，形成一體化的配置，應(yīng)用管理平臺可以對人員分布、高清視頻、人員考勤、電子圍欄、提醒與報警和用戶權(quán)限等功能進(jìn)行統(tǒng)一管控，并且可以對任何位置點(diǎn)進(jìn)行視頻預(yù)覽、回放、下載及實(shí)時跟蹤等操作。

三、 系統(tǒng)功能設(shè)計

（一） 地圖展示

根據(jù)建筑平面圖繪制電子地圖，經(jīng)過建模渲染后分層顯示，如下圖所示，圖中展示的是某建筑第四層的室內(nèi)電子地圖。

電子地圖展示

（二） 安全管理

二.1.人員位置實(shí)時監(jiān)控

二.1.1.人員位置監(jiān)控

通過防爆智能安全帽及對重點(diǎn)區(qū)域的位置點(diǎn)部署，實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)人員位置進(jìn)行實(shí)時位置分布監(jiān)控，可在地圖上監(jiān)控所管理人員的實(shí)時位置分布。可對某個人進(jìn)行實(shí)時跟蹤。可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)不同樓層的顯示，尤其每樓層人員分布情況，密度，人員信息查詢等功能。

二.1.2.移動軌跡查詢

通過系統(tǒng)人員位置監(jiān)控功能可查詢定位到某個特定監(jiān)控對象，并可通過對此對象的歷史軌跡查詢，動態(tài)回放監(jiān)控對象在各時間段的位置點(diǎn)，并可回放監(jiān)控對象指定時間段的位置變換情況及運(yùn)動軌跡。為決策者提供數(shù)據(jù)支持。

二.1.3.人員分布圖

通過記錄工作人員的實(shí)時位置，查看一段時間內(nèi)人員分布情況、人員非常密集的區(qū)域，通過人員分布動態(tài)反映出一天內(nèi)哪些地方人員最多，并且一天之內(nèi)的人員流動情況。

尤其是在發(fā)生有毒氣體泄漏、火災(zāi)或其他災(zāi)情時，通過當(dāng)時的人員分布情況能迅速知道人員區(qū)域分布情況，從而幫助應(yīng)急救援以及消防救援人員快速準(zhǔn)確地展開施救方案。

二.2.電子圍欄

二.2.1.電子圍欄

對相關(guān)區(qū)域設(shè)置電子圍欄，可以實(shí)時監(jiān)控該區(qū)域內(nèi)以及區(qū)域外一定范圍內(nèi)的所有來訪人員的情況，進(jìn)出時間、實(shí)時位置、活動軌跡等，通過系統(tǒng)對人員的身份識別、權(quán)限劃分、區(qū)域劃分來管控不同人員的訪問權(quán)限，若越權(quán)訪問系統(tǒng)會立刻發(fā)出報警提示。

如在危險物品存放室等特殊位置設(shè)置電子圍欄，類似下圖中設(shè)置了三個房間大小的危險物品存放室的電子圍欄，一旦非權(quán)限人員進(jìn)入電子圍欄，后臺會發(fā)生告警，提醒管理人員立即安排人員查看現(xiàn)場情況。

電子圍欄示意圖

二.2.2.權(quán)限歸屬區(qū)域管理

針對擁有什么權(quán)限進(jìn)入什么區(qū)域的設(shè)置管理，防止員工出現(xiàn)在不應(yīng)該工作的區(qū)域，杜絕危險時間發(fā)生。并可以在員工接近危險區(qū)域時及時通過安全帽發(fā)出報警信息，提醒員工。

二.3.報警管理

記錄平臺及終端的報警信息，包括超員報警、滯留報警、無卡報警、逃生報警、禁區(qū)報警、靜止報警等，并在報警列表中通過類別進(jìn)行區(qū)分。對已發(fā)生的報警可根據(jù)位置信息聯(lián)動視頻進(jìn)行定位跟蹤。

（三） 工作人員管理

三.1.基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息管理是對系統(tǒng)中的用戶信息、工作人員信息進(jìn)行管理。權(quán)限用戶通過人員管理模塊可對本單位人員進(jìn)行基本操作。包括的操作有：新增，修改，查詢，刪除，重置密碼，授權(quán)，導(dǎo)出。

三.2.進(jìn)出場登記

系統(tǒng)自動記錄工作人員每天的進(jìn)出場登記時間，可查詢某個時間內(nèi)在生產(chǎn)現(xiàn)場的工作人員信息并導(dǎo)出。

三.3.自動考勤

系統(tǒng)自動記錄工作人員考勤信息，每天工作人員早上第一次進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場的時間為早上的打卡上班時間，晚上最后一次離開生產(chǎn)現(xiàn)場時間為下班時間，工作人員無需再進(jìn)行手動簽到和人為考勤，可通過系統(tǒng)自動記錄考勤，提高人員管理效率。

（四） 應(yīng)急管理

四.1.一鍵呼救

現(xiàn)場工作人員在工作中發(fā)生緊急情況下時可以通過安全卡上的“一鍵求救”進(jìn)行報警，系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)情況向管理中心上報信息，中心接收到后進(jìn)入應(yīng)急響應(yīng)流程。

安全終端向系統(tǒng)發(fā)送求助信息，以最快的方式發(fā)送到服務(wù)端進(jìn)行響應(yīng)，同時自動啟動連續(xù)發(fā)送功能，實(shí)時報送求救信息和位置。系統(tǒng)接收后在管理界面自動彈出報警信息，并將此報警信息通過短信方式發(fā)送給項(xiàng)目管理人員。

四.2.應(yīng)急監(jiān)控

系統(tǒng)報警系統(tǒng)與工廠現(xiàn)場安裝的防爆網(wǎng)絡(luò)攝像頭集成聯(lián)動，發(fā)生突發(fā)事件時，系統(tǒng)可自動顯示生產(chǎn)現(xiàn)場視頻，并通過遠(yuǎn)程控制攝像頭查看現(xiàn)場情況。

（五） 配置功能

繪制工地電子地圖，通過管理平臺，對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行安裝調(diào)試和管理維護(hù)，完成定位系統(tǒng)的部署；通過定位管理系統(tǒng)后臺可查看所有人員及設(shè)備的實(shí)時位置分布，對設(shè)備進(jìn)行管理。也可用進(jìn)行巡檢，巡檢后將可查看iBeacon的工作狀態(tài)及剩余電量。

設(shè)備管理

管理從設(shè)備管理平臺同步點(diǎn)位數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)后，可看到通信基站，用G表示，工作時會顯示綠色，定位標(biāo)簽用T表示，工作時也會顯示綠色，S代表尋探測器，i代表iBeacon設(shè)備，密集部署時如下圖所示：

定位管理

四、 系統(tǒng)設(shè)備平臺

（一） 定位終端及智慧安全帽設(shè)備

具體它有以下功能：

1、 采用藍(lán)牙ibeacon室內(nèi)定位功能，可以滿足室內(nèi)3米精度的定位跟蹤需求；

2、 一鍵求救功能，一旦遇到危險情況，人員可以長按一鍵求救鍵，求救信息會自動發(fā)送到云端、服務(wù)器端，項(xiàng)目管理人員可以立馬進(jìn)行救援；

3、 電子圍欄預(yù)警功能，當(dāng)不是特定人員接近指定的區(qū)域時候，可以進(jìn)行預(yù)警提示；

4、 超長待機(jī)，采用低功耗的芯片和傳感器以及策略，可以實(shí)現(xiàn)至少1一個月的超長待機(jī)；

參數(shù)如下表所示：

胸牌形態(tài)的標(biāo)簽示意圖

（二） 智能定位基站

室內(nèi)型iBeaCon定位基站，電池使用時間（1秒2次）3.2年。達(dá)到防爆等級4認(rèn)證，部署效率高。如下圖：

（三） 智能通信基站

智能通信基站，參數(shù)如下表所示：

智能通信基站的形態(tài)示意圖

智能通信基站參數(shù)表

整套智能通信基站設(shè)備如下圖所示：

智能通信基站全部套件圖

根據(jù)基站覆蓋范圍與最大節(jié)點(diǎn)支持?jǐn)?shù)的不同，LoRa定位系統(tǒng)可以選則S、M、L三種方案，其中S的覆蓋范圍最小，但是支持的節(jié)點(diǎn)（標(biāo)簽）數(shù)量最多，L的覆蓋范圍最大，但是支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)量最少。

單基站方案中的節(jié)點(diǎn)（BLT1-V1）設(shè)備與基站（BLG1-V51）設(shè)備必須配套，不同方案間的設(shè)備不能混用，三種方案的具體參數(shù)如下表所示。

定位一體化終端參數(shù)表

五、 系統(tǒng)預(yù)算

按照廠區(qū)面積105畝，200個定位卡片，7個車間的數(shù)量進(jìn)行預(yù)算報價，另外我們也可以跟進(jìn)現(xiàn)場的實(shí)際情況將本安型和隔爆型的設(shè)備進(jìn)行調(diào)整部署。

（一） 本安型（防爆等級4）

本安型是本質(zhì)安全型的簡稱，即在其內(nèi)部的所有電路都是本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備。

（二） 隔爆型防爆（防爆等級4）

隔爆型，防爆電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)里的一種， 隔爆型防爆型式是把設(shè)備可能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的部件全部封閉在一個外殼內(nèi)，其外殼 能夠承受通過外殼任何接合面或結(jié)構(gòu)間隙，滲透到外殼內(nèi)部的可燃性混合物在內(nèi)部爆炸而不 損壞，并且不會引起外部由一種、多種氣體或蒸氣形成的爆炸性環(huán)境的點(diǎn)燃。