智慧厂区方案.docx

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智慧厂区方案

智慧工厂可视化综合解决方案

石家庄合强电子科技有限公司

2017年06月

第一章背景及需求

一.1应用背景

随着国家经济持续发展，作为国民经济的支柱产品，能源行业工厂制造企业发展逐步加快，产品广泛应用于国民经济、人民生活、国防科技等各个领域，拉动国家经济的大幅度增长。

而“中国制造2025”的贯彻落实以及“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，也为制造企业的发展指明方向。

由于制造企业的高速发展，能源行业厂区规模越来越大，随之而来的企业在管理方面的手段逐渐落后，很多处于传统人工监控方式的做法效率逐渐降低。

在这种背景下，企业急需要一套新型的智慧工厂监控系统，提高厂区的现代化管理水平，将厂区内现有的安防监控、门禁管理、人员管理、智能巡检等功能进行统一管理，并能够与业务结合，建设一套整体的智慧工厂综合解决方案。

2009年，政府首次提出了“感知中国”计划，大力扶持物联网产业发展，发展至今，物联网已经经历了6年时间，也逐渐发展成为继计算机、互联网之后的世界信息产业的第三次浪潮。

作为物联网中非常重要的射频识别（RFID）技术，近年来也频频在能源各个行业中得到应用，带来了巨大的市场机遇。

基于物联网技术的发展，石油石化行业工厂区的智慧工厂系统建设，将先进的通信、计算机和现代管理技术结合，将厂区生产系统运行与企业管理结合，实现企业的优化运行、控制和管理。

同时利用物联网对物体全面感知的能力，对工厂内的人、设备、环境进行全面感知，运用云计算技术将自主感知和人工采集的数据进行处理，从而为企业的安全生产提供保证，为企业的科学决策提供支持。

一.2需求分析

随着企业信息化的发展，以及物联网及云计算产品的逐渐成熟，企业逐渐致力于打造一个现代化、数字化、智能化的大型厂区，并通过统一的一体化管理系统，实现厂区总部、分厂的统一管理。

主要需求如下：

●各个分厂厂区视频监控建设提前规划，点位布置准备，不做重复建设，所有视频监控系统以高清监控为主，实现厂区内重点区域全方位无死角监控；

●视频监控需具备智能分析功能，对于越界侦测、区域入侵、进入/离开区域等异常情况能够及时报警；

●对厂区内所有设备进行统一监管，出现故障后能够进行实时报警，并上传至监控中心；

●通过单兵设备配合视频监控实现厂区内可视化智能巡检，将巡检路线提前在平台中进行设置，人员到达各个点位时，视频联动转动到巡检点位，同时利用RFID卡实现近距离无接触式巡检；

●通过布控球对高空作业、动土作业等需要移动监控的场景进行监控；

●建设各个厂区分控中心平台和总控中心平台，分控中心集成各个厂区内的子系统，总控中心接入所有分控中心数据，并提供接口给总部；

●分控中心将生产系统/SCADA系统与视频监控系统进行联动，将生产数据显示在视频监控界面，并通过统一的平台进行查看分析；

●分控中心统一平台能实现包括出入口、门禁、环境量监测、火灾报警、生产巡检等多个系统的接入及联动；

●企业内有统一的平台对下属所有分厂进行统一的设备管理及指挥调度，总部平台有权查看分厂所有运行数据，进行全局管理。

●总控中心一体化管理平台与三维基础信息系统、视频会议系统实现对接。

第二章系统总体设计

二.1总体目标

为了开启智慧工厂管理新思维，最终实现“智能、高效、安全、可靠”运行，需构建一套适应现代化管理的一体化管理系统。

系统以现代信息技术为支撑，网络互联互通、信息资源共享、应用功能完备，主要实现以下目标：

●建立覆盖企业所有园区的一体化管理系统，对园区的人员、设施进行全方位管理，满足分控中心现场管理、总控中心全局监管、管理人员移动办公的需求；

●建设综合数据业务专网，综合数据业务专网独立于生产数据业务专网，高带宽传输，实现高清图像及环境、报警信息传输；

●对视频监控、入侵报警、出入口管理、门禁管理、生产巡检、火灾报警等系统进行集成管理，通过统一客户端进行呈现，确保人员高效应用；

●结合事故响应机制部署预案，对突发事件快速做出响应和处置，有效对安全事件进行防范，降低和控制意外事故发生的风险；

●充分利用视频资源，监控设施运行环境，规范运行、维护及抢修过程，保障稳定运行；

●通过现有信息资源，形成各类统计报表，供领导统筹决策；

●采用高科技手段，第一时间掌握设备不在线、工作异常等故障信息，及时排除故障，提高运维效率，减少运维成本。

二.2总体架构

对于智慧工厂的可视化系统，主要依托于厂区综合管理平台，实现统一的数据管理、统一的登录界面、统一授权、数据共享、统一的业务流程，同时将各个子系统进行智能化的融合，实现各个子系统功能的完美实现。

基于iVMS-9800平台，前端子系统可接入子系统包括（不限于）以下系统：

1）视频监控子系统；

2）周界防范系统；

3）入侵报警系统

4）厂区出入口车辆管理系统；

5）一卡通管理系统（门禁、访客、考勤、消费）；

6）热成像测温系统；

7）火炬放散监测系统；

8）可视化车载监控系统；

9）移动巡查系统

10）应急指挥调度系统；

除此之外，平台支持通过标准接口（如OPC等）或通过SDK接入第三方设备进行联动。

基于能源综合管理平台的整体解决方案支持系统的灵活部署，根据实际项目的设备接入规模、包含子系统类型及各模块功能需求，可按需配置多种模块化服务，按需部署相应的服务器。

在统一平台管理的基础上，系统提供精细化的分级权限管理以及总部到分支的远程联网管理。

二.2.1系统拓扑

图1智慧工厂可视化综合系统拓扑图

二.2.2系统组成

智慧工程可视化综合解决方案由分厂监控系统（含企业各个厂区、分控中心）、传输网络、总控中心三个相互衔接、缺一不可的部分组成。

1）分厂监控系统

分厂监控系统对厂区内的视频监控、周界报警、出入口、门禁一卡通、热成像测温、火炬监测、移动巡检、应急指挥调度系统进行了正好，主要负责对厂区内视音频、报警信息的采集、编码、存储及上传，并通过站端平台预置的规则进行自动化联动。

2）传输网络

运维一体化管理系统承载于企业内网，用于分厂与总控中心之间的通信。

分厂系统的视音频、环境报警信息可上传至总控中心，供中心管理人员调用监管。

通过总部的网络安全隔离装置并经过身份认证后，在运营商的3G/4G网络，管理人员也可随时随地在手持终端查看现场情况。

3）总控中心系统

总控中心系统可管理厂区内部的所有设备，接收由各区域上报的信息，满足中心系统用户视频、环境报警信息查看的需求。

二.3系统功能

二.3.1基础功能

1）实时监控

采用高品质摄像机，具有防尘、防水、防爆、防腐蚀等功能特性。

实时获得监控区域内清晰的监控图像，各种型号系统的摄像机可以满足不同区域监控点的监控需求，实现24小时不间断监控。

同时可以对带云台设备进行云台操作，对视角、方位、焦距的调整，实现全方位、多视角、无盲区、全天候式监控。

2）行为分析

通过SMART摄像机，对于重要区域采用智能分析技术，通过行为分析和智能跟踪的方式，实现安全防范监控；本系统中主要对穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域等多种行为进行识别和触发报警。

3）车牌及车辆识别

通过厂区出入口部署的摄像机，对进入车辆进行抓拍，识别车牌信息及车型、车身颜色，并与车牌库已有车牌数据进行比对，确认车辆进出权限。

4）录像存储

本系统支持前端存储和中心存储两种模式，前端的视音频信号接入视频处理单元存储数据，达到前端存储的需要，以供事后调查取证；中心采用视频云存储来技术实现优化。

5）语音功能

通过语音对讲，总控中心客户端能够和分控中心客户端进行沟通。

6）处置预案

通过视频监控系统和其他辅助系统的关联，能够提供丰富的视频预案：

客户端联动、电视墙联动、报警录像等。

有助于相关部门第一时间发现事故点，迅速做出反应，把事故损失控制到最小范围。

7）巡检预案

系统支持可视化巡检预案，按人工巡检的路线，把沿途多个监控点的多个预置位添加进预案，一旦发现问题可截图并标注问题，及时通知相关部门。

相较于人工巡检、手工纸质记录的传统巡检方式，该预案可大大提高巡检质量及到位率。

8）远程维护

通过平台软件能够对前端设备进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能。

设备提供远程访问功能，运维人员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。

和雨量传感器相结合，还能开启球机自动清洁功能。

9）系统管理

通过平台软件能够进行全方位管理，提供中心管理、Web服务、认证授权、日志管理、资产管理、地图管理、流媒体服务、云台代理、存储管理、文件备份、设备代理、移动服务、报警管理、电视墙代理、网管服务等系统服务，提高整套系统的工作效率。

二.3.2扩展功能

1）黑白名单

对于授权放行的车辆，登记车牌并录入系统白名单，当车辆访问工厂时，识别出车牌后和数据库已录入的车牌进行比对，判别是否为授权车辆如果是已登记的车辆自动开启门禁放行；如果是未登记的车辆启动相应联动通知保安室，保安室可调阅视频来判别是否手动开启门禁。

2）运维管理平台

通过平台能够对视频监控专网内的前端监控点、编解码设备、视频综合平台、等视频设备的运行状态进行统一监控，主动发现运行过程存在的视频离线、视频质量异常、录像异常等问题，并通过短信、邮件等多样的通知手段及时将故障通知相应的人员，彻底解决传统运维过程中存在的“管不到、管不全、管不好”的难题。

3）AES加密

可以根据客户的需求，定制AES加密版本的编码器，对视频数据进行加密。

只有使用专用AES解密播放器才能解码播放。

图2播放器密钥输入界面

图3密钥不正确无法正常解码播放

图4密钥正确才能正常解码

第三章系统特点

三.1.1统一的中心管理平台

通过管理平台实现全网统一的视频资源管理，对前端摄像机、编码器、解码器、控制器等设备进行统一管理，实现远程参数配置与远程控制等；通过管理平台实现全网统一的用户和权限管理，满足系统多用户的监控、管理需求，真正做到“坐阵于中心，掌控千里之外”。

三.1.2高清、网络、智能化的监控设备

以建设全高清监控系统为目标，为用户提供更清晰的图像和细节，让视频监控变得更有使用价值；同时以建设全IP监控系统为目标，让用户可通过网络中的任何一台电脑来观看、录制和管理实时的视频信息，且系统组网便利，结构简单，新增监控点或客户端都非常方便。

运用智能分析、带有智能功能的摄像机等提高系统智能化水平，同时通过先进的编码技术降低视频码流，减少存储成本和网络成本，减弱对网络的依赖性，提高视频预览的流畅度；

三.1.3深度整合的辅助系统

平台提供各类编解码设备管理、存储管理、网络管理、报警管理等基础设备管控功能。

同时对各子系统进行统一的监测、控制和管理，可以兼容视频监控、入侵报警、出入口管理、环境监测、火灾报警、智能控制等多个辅助业务应用子系统。

通过优化系统架构，提高系统的整体效能，使平台的管理更灵活、更人性化，为用户提供一站式的解决方案。

平台还支持智能预案，使工厂在不依赖于人甚至独立于人的情况下实现不同系统间的智能联动。

三.1.4有效的数据安全策略

系统具有有效的数据安全策略，通过身份认证和权限管理，确保用户认证后才可以进入系统，进入系统后还需严格执行访问权限和管理权限。

权限设置采用多层次、高加密技术，以确保系统各单元运行的安全，同时系统用户登录、操作、配置等功能都采用严格的传输加密机制。

对于数据存储，采用工厂分布式存储+总部网络存储，并通过硬盘保护机制、RAID5技术，保证录像数据不会丢失。

前端设备可采用AES加密，只有使用专用AES解密播放器才能解码播放录像。

三.1.5完善的运维管理机制

平台能够提供完善的综合监控与运维管理功能，可实现对视频设备、报警设备、门禁设备、对讲设备、环境设备、网络设备、存储设备、服务器、中间件系统、数据库系统等各种资源的全面监控和管理，达到监控系统的可视化、可控化和自动化管理目的。

平台帮助各级运维部门快速定位故障，迅速恢复监控系统运行环境，并通过规范的流程化运维管理，将管理数据电子化、管理过程规范化，从而为全网运行环境构建统一、完善、主动的流程化运维、规范化服务和集中化管理，全面提升运维管理能力。