一、 總體概述

（一） 設計背景

在化工企業廠區管理過程中，進出化工廠的人員非常多且頻繁，粗獷的管理無法滿足現有的安全生產管理體系。具體表現在對廠區內的人員無法進行人員定位，只能統計廠區內的人數而無法知道每個人員所在的具體位置，一旦發生異常情況無法組織有效的應急搶險或指揮，而且對安全生產管理和事故發生時救援帶來極大的難度。

石油化工是我國國民經濟的重要基礎產業和支柱產業。隨著國民經濟和科學技術的發展,石油化工企業在我國國民經濟建設中占據了越來越重要的地位,石油化工產品的應用已滲透到人們的生產生活的各個領域。但是，由于石油化工生產企業由于其特殊性，自身存在著眾多危險源，在生產過程中具有高溫高壓或低溫低壓、易燃易爆的特點，甚至產生極大的火災及爆炸危險，所以組織安全生產的難度較大。

為杜絕未經培訓、未經批準人員進入生產區域，在推廣去年“兩重點一重大”化工（危險化學品）企業設置作業場所門禁系統的基礎上

隨著科技進步，先進的管理理念，完善的應急管理機制融合高科技含量的管理方法已成為化工企業提升安全生產，控制可能發生的事故，維護職工的生命安全，不斷提高生產效率，實現管理精細化、高效化的必然選擇。并且可進一步加強化工（危險化學品）企業生產區域人員管控，分類統計出入生產區域企業人員、外來人員信息，精確顯示生產區域內在線人員動態，第一時間掌握企業應急狀態時涉險人員情況，提高應急救援效率。我司從系統的先進性、可靠性、實用性等方面出發，建立“互聯網+”與視頻監控及智能終端的整合應用，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控系統解決方案，全面提升化工企業風險管控能力和精細化安全管理水平，做到：

l 人員位置安全監管

l 重點區域隔離管理及報警

l 安全環境快速查詢與監管

l 生產管理應急救援

l 報警管理

（二） 需求說明

1. 系統需要有中心平臺進行統一管理；
2. 系統需要實時監控生產人員位置及歷史軌跡；
3. 系統需全IP化，從而實現靈活組網，便捷管理；
4. 系統需要實現人員自動考勤管理；
5. 系統應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，并且室內設備達到防爆防腐要求

（三） 設計原則

本系統以“先進性、可靠性、實用性、經濟性、擴展性”為基本原則，具體如下：

先進性：采用成熟、主流的設備構建系統，系統建設充分利用當前最新的視音頻、數據、網絡等技術，充分兼顧需求和技術的不斷變化，建設業內領先的室內位置服務系統。

可靠性：系統硬件采用電信級的服務器及專業設備，對關鍵設備采取冗余備份措施，軟件采用模塊化、分層隔離的設計思想，確保整個系統長期穩定運行。

實用性：系統的設計突出應用，以現實需求為導向，以有效應用為核心，以技術建設與工作機制的同步協調為保障，確保系統能有效服務于用戶的工作需要。

經濟性：系統整體配置性能高，價格合理，建設成本和投入較低，同時方案考慮原有系統的利用與集成。

擴展性：系統采用模塊化設計原則，設備采用業界主流的硬件設備，提供標準的協議，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備，并能為其他系統提供接口。

（四） 設計依據

1) 《安全防范系統雷電浪涌防護技術要求》（GA/T 670-2006）

2) 《安全防范工程技術規范》GB50348-2004

3) 《信息技術 安全技術 IT網絡安全》GB/T25068

4) 《個人位置導航電子地圖物理存儲格式 》GB/T30292 -2013

5) 《計算機軟件產品開發編寫指南》 GB8567 　

6) 《計算機軟件質量保證計劃規范》 GB/T12504 　

7) 《計算機軟件配置管理計劃規范》 GB/T12505

8) 《計算機信息系統安全保護等級劃分準則》 GB 17859 -1999

9) 《計算機軟件產品開發編寫指南 》GB8567 -1988

10) 《全球定位系統（GPS）測量規范》 GB/T18314 -2009

11) 《中華人民共和國公共安全行業標準》GA38－1992

12) 《安全防范工程技術規范》GB50348－2004

13) 《安全防范工程程序與要求》GA/T75-94

14) 《安全防范系統通用圖形符號》GA/T74-94

15) 《民用閉路監視電視系統工程技術規范》GB 50198-94

16) 《彩色電視圖像質量主觀評價方法>GB7401-88

17) 《防盜報警控制器通用技術條件>GB12663-90

18) 《安全防范工程費用概預算編制辦法》GA/T70-94

19) 《出入口控制系統技術要求>GA/T394

20) 《建筑物防雷設計規范》GB50057-2000

21) 《工業企業通信接地設計規范》GBJ79

22) 《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058

23) 《電氣裝置安裝工程爆炸和火災危險環境電氣裝置施工及驗收規范》GB50257

24) 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范 》GB50168-1992

二、 系統總體設計

（一） 設計思路

1) 建立統一的信息管理應用平臺，實現統一安全定位跟蹤監控管理；同時引入視頻質量診斷技術，保障系統穩定運行； 部署模塊化、集成化的綜合平臺，實現視頻圖像、電子地圖、定位監控、人員考勤、人員分布、電子圍欄、監控報警、主從跟蹤、拼接控制等功能實現一體化解決方案；

2) 視頻監控對接：與現有的視頻監控進行對接，并與安全管理系統監控相機聯動，當有報警或主動查詢時相應區域球機即可自動跟蹤目標；

3) 定位方式：平臺建設采用室內采用iBeacon藍牙基站進行廣播，藍牙定位終端進行定位、鈦準基站LoRa技術進行數據回傳；

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

5) 數據傳輸：平臺采用最新物聯網傳輸LoRa技術進行回傳；

（二） 總體結構設計

二.1.系統邏輯結構

整個方案從邏輯上可分為數據采集、數據傳輸、數據處理、數據使用四部分內容。數據通過智慧安全帽及視頻前端系統采集進入系統，通過無線傳輸技術傳回平臺，平臺數據處理中心通過處理后即可在大屏及管理平臺上對現場情況進行監測。下圖為系統拓撲圖：

系統邏輯結構圖

二.2.系統物理結構

系統物理結構圖

數據采集部分：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接入，前端將采集的位置數據、報警數據、定位點數據傳回平臺。

傳輸網絡部分：位置數據通過LoRa或GPRS傳輸到系統內，視頻數據主要通過有線網絡傳輸回監控中心的接入交換機，再通過接入交換機將網絡信號匯聚到中心的核心交換機，監控中心端的接入交換機負責PC工作站和NVR存儲等設備的接入。

數據處理部分：位置數據通過地圖引擎可實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：應用管理平臺部署在監控中心機房，將位置服務與視頻服務動態結合，形成一體化的配置，應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限等功能進行統一管控，并且可以對任何位置點進行視頻預覽、回放、下載及實時跟蹤等操作。

三、 系統功能設計

（一） 地圖展示

根據建筑平面圖繪制電子地圖，經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電子地圖。

電子地圖展示

（二） 安全管理

二.1.人員位置實時監控

二.1.1.人員位置監控

通過防爆智能安全帽及對重點區域的位置點部署，實現對室內人員位置進行實時位置分布監控，可在地圖上監控所管理人員的實時位置分布。可對某個人進行實時跟蹤。可以實現室內不同樓層的顯示，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

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

二.1.3.人員分布圖

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

尤其是在發生有毒氣體泄漏、火災或其他災情時，通過當時的人員分布情況能迅速知道人員區域分布情況，從而幫助應急救援以及消防救援人員快速準確地展開施救方案。

二.2.電子圍欄

二.2.1.電子圍欄

對相關區域設置電子圍欄，可以實時監控該區域內以及區域外一定范圍內的所有來訪人員的情況，進出時間、實時位置、活動軌跡等，通過系統對人員的身份識別、權限劃分、區域劃分來管控不同人員的訪問權限，若越權訪問系統會立刻發出報警提示。

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

電子圍欄示意圖

二.2.2.權限歸屬區域管理

針對擁有什么權限進入什么區域的設置管理，防止員工出現在不應該工作的區域，杜絕危險時間發生。并可以在員工接近危險區域時及時通過安全帽發出報警信息，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、禁區報警、靜止報警等，并在報警列表中通過類別進行區分。對已發生的報警可根據位置信息聯動視頻進行定位跟蹤。

（三） 工作人員管理

三.1.基礎信息管理

基礎信息管理是對系統中的用戶信息、工作人員信息進行管理。權限用戶通過人員管理模塊可對本單位人員進行基本操作。包括的操作有：新增，修改，查詢，刪除，重置密碼，授權，導出。

三.2.進出場登記

系統自動記錄工作人員每天的進出場登記時間，可查詢某個時間內在生產現場的工作人員信息并導出。

三.3.自動考勤

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

（四） 應急管理

四.1.一鍵呼救

現場工作人員在工作中發生緊急情況下時可以通過安全卡上的“一鍵求救”進行報警，系統可以根據當前的網絡情況向管理中心上報信息，中心接收到后進入應急響應流程。

安全終端向系統發送求助信息，以最快的方式發送到服務端進行響應，同時自動啟動連續發送功能，實時報送求救信息和位置。系統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送給項目管理人員。

四.2.應急監控

系統報警系統與工廠現場安裝的防爆網絡攝像頭集成聯動，發生突發事件時，系統可自動顯示生產現場視頻，并通過遠程控制攝像頭查看現場情況。

（五） 配置功能

繪制工地電子地圖，通過管理平臺，對整個網絡系統進行安裝調試和管理維護，完成定位系統的部署；通過定位管理系統后臺可查看所有人員及設備的實時位置分布，對設備進行管理。也可用進行巡檢，巡檢后將可查看iBeacon的工作狀態及剩余電量。

設備管理

管理從設備管理平臺同步點位數據和地圖數據后，可看到通信基站，用G表示，工作時會顯示綠色，定位標簽用T表示，工作時也會顯示綠色，S代表尋探測器，i代表iBeacon設備，密集部署時如下圖所示：

定位管理

四、 系統設備平臺

（一） 定位終端及智慧安全帽設備

具體它有以下功能：

1、 采用藍牙ibeacon室內定位功能，可以滿足室內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，求救信息會自動發送到云端、服務器端，項目管理人員可以立馬進行救援；

3、 電子圍欄預警功能，當不是特定人員接近指定的區域時候，可以進行預警提示；

4、 超長待機，采用低功耗的芯片和傳感器以及策略，可以實現至少1一個月的超長待機；

參數如下表所示：

胸牌形態的標簽示意圖

（二） 智能定位基站

室內型iBeaCon定位基站，電池使用時間（1秒2次）3.2年。達到防爆等級4認證，部署效率高。如下圖：

（三） 智能通信基站

智能通信基站，參數如下表所示：

智能通信基站的形態示意圖

智能通信基站參數表

整套智能通信基站設備如下圖所示：

智能通信基站全部套件圖

根據基站覆蓋范圍與最大節點支持數的不同，LoRa定位系統可以選則S、M、L三種方案，其中S的覆蓋范圍最小，但是支持的節點（標簽）數量最多，L的覆蓋范圍最大，但是支持的節點數量最少。

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

定位一體化終端參數表

五、 系統預算

按照廠區面積105畝，200個定位卡片，7個車間的數量進行預算報價，另外我們也可以跟進現場的實際情況將本安型和隔爆型的設備進行調整部署。

（一） 本安型（防爆等級4）

本安型是本質安全型的簡稱，即在其內部的所有電路都是本質安全電路的電氣設備。

（二） 隔爆型防爆（防爆等級4）

隔爆型，防爆電氣設備結構里的一種， 隔爆型防爆型式是把設備可能點燃爆炸性氣體混合物的部件全部封閉在一個外殼內，其外殼 能夠承受通過外殼任何接合面或結構間隙，滲透到外殼內部的可燃性混合物在內部爆炸而不 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境的點燃。