一、 总体概述

（一） 设计背景

在化工企业厂区管理过程中，进出化工厂的人员非常多且频繁，粗犷的管理无法满足现有的安全生产管理体系。具体表现在对厂区内的人员无法进行人员定位，只能统计厂区内的人数而无法知道每个人员所在的具体位置，一旦发生异常情况无法组织有效的应急抢险或指挥，而且对安全生产管理和事故发生时救援带来极大的难度。

石油化工是我国国民经济的重要基础产业和支柱产业。随着国民经济和科学技术的发展,石油化工企业在我国国民经济建设中占据了越来越重要的地位,石油化工产品的应用已渗透到人们的生产生活的各个领域。但是，由于石油化工生产企业由于其特殊性，自身存在着众多危险源，在生产过程中具有高温高压或低温低压、易燃易爆的特点，甚至产生极大的火灾及爆炸危险，所以组织安全生产的难度较大。

为杜绝未经培训、未经批准人员进入生产区域，在推广去年“两重点一重大”化工（危险化学品）企业设置作业场所门禁系统的基础上

随着科技进步，先进的管理理念，完善的应急管理机制融合高科技含量的管理方法已成为化工企业提升安全生产，控制可能发生的事故，维护职工的生命安全，不断提高生产效率，实现管理精细化、高效化的必然选择。并且可进一步加强化工（危险化学品）企业生产区域人员管控，分类统计出入生产区域企业人员、外来人员信息，精确显示生产区域内在线人员动态，第一时间掌握企业应急状态时涉险人员情况，提高应急救援效率。我司从系统的先进性、可靠性、实用性等方面出发，建立“互联网+”与视频监控及智能终端的整合应用，集人员定位、前端采集、后端存储、云端显示、报警通知及安全管理于一体的监控系统解决方案，全面提升化工企业风险管控能力和精细化安全管理水平，做到：

l 人员位置安全监管

l 重点区域隔离管理及报警

l 安全环境快速查询与监管

l 生产管理应急救援

l 报警管理

（二） 需求说明

1. 系统需要有中心平台进行统一管理；
2. 系统需要实时监控生产人员位置及历史轨迹；
3. 系统需全IP化，从而实现灵活组网，便捷管理；
4. 系统需要实现人员自动考勤管理；
5. 系统应具备电子围栏及智能视频分析周界防范。
6. 主动报警、超员报警、围栏报警等类型的报警管理
7. 安装部署面布线，并且室内设备达到防爆防腐要求

（三） 设计原则

本系统以“先进性、可靠性、实用性、经济性、扩展性”为基本原则，具体如下：

先进性：采用成熟、主流的设备构建系统，系统建设充分利用当前最新的视音频、数据、网络等技术，充分兼顾需求和技术的不断变化，建设业内领先的室内位置服务系统。

可靠性：系统硬件采用电信级的服务器及专业设备，对关键设备采取冗余备份措施，软件采用模块化、分层隔离的设计思想，确保整个系统长期稳定运行。

实用性：系统的设计突出应用，以现实需求为导向，以有效应用为核心，以技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于用户的工作需要。

经济性：系统整体配置性能高，价格合理，建设成本和投入较低，同时方案考虑原有系统的利用与集成。

扩展性：系统采用模块化设计原则，设备采用业界主流的硬件设备，提供标准的协议，具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，可以全面兼容主流厂商的设备，并能为其他系统提供接口。

（四） 设计依据

1) 《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T 670-2006）

2) 《安全防范工程技术规范》GB50348-2004

3) 《信息技术 安全技术 IT网络安全》GB/T25068

4) 《个人位置导航电子地图物理存储格式 》GB/T30292 -2013

5) 《计算机软件产品开发编写指南》 GB8567 　

6) 《计算机软件质量保证计划规范》 GB/T12504 　

7) 《计算机软件配置管理计划规范》 GB/T12505

8) 《计算机信息系统安全保护等级划分准则》 GB 17859 -1999

9) 《计算机软件产品开发编写指南 》GB8567 -1988

10) 《全球定位系统（GPS）测量规范》 GB/T18314 -2009

11) 《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38－1992

12) 《安全防范工程技术规范》GB50348－2004

13) 《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94

14) 《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-94

15) 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB 50198-94

16) 《彩色电视图像质量主观评价方法>GB7401-88

17) 《防盗报警控制器通用技术条件>GB12663-90

18) 《安全防范工程费用概预算编制办法》GA/T70-94

19) 《出入口控制系统技术要求>GA/T394

20) 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000

21) 《工业企业通信接地设计规范》GBJ79

22) 《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058

23) 《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》GB50257

24) 《电气装置安装工程施工及验收规范 》GB50168-1992

二、 系统总体设计

（一） 设计思路

1) 建立统一的信息管理应用平台，实现统一安全定位跟踪监控管理；同时引入视频质量诊断技术，保障系统稳定运行； 部署模块化、集成化的综合平台，实现视频图像、电子地图、定位监控、人员考勤、人员分布、电子围栏、监控报警、主从跟踪、拼接控制等功能实现一体化解决方案；

2) 视频监控对接：与现有的视频监控进行对接，并与安全管理系统监控相机联动，当有报警或主动查询时相应区域球机即可自动跟踪目标；

3) 定位方式：平台建设采用室内采用iBeacon蓝牙基站进行广播，蓝牙定位终端进行定位、钛准基站LoRa技术进行数据回传；

4) 考勤与人员分布定位：在工地出入口及现场关键通道位置设置蓝牙定位点，每个配备智慧安全帽的人员经过后即可追踪到人员位置并上报到平台；

5) 数据传输：平台采用最新物联网传输LoRa技术进行回传；

（二） 总体结构设计

二.1.系统逻辑结构

整个方案从逻辑上可分为数据采集、数据传输、数据处理、数据使用四部分内容。数据通过智慧安全帽及视频前端系统采集进入系统，通过无线传输技术传回平台，平台数据处理中心通过处理后即可在大屏及管理平台上对现场情况进行监测。下图为系统拓扑图：

系统逻辑结构图

二.2.系统物理结构

系统物理结构图

数据采集部分：前端通过防爆智慧安全帽或多功能防爆定位胸卡及多种类型的防爆摄像机接入，前端将采集的位置数据、报警数据、定位点数据传回平台。

传输网络部分：位置数据通过LoRa或GPRS传输到系统内，视频数据主要通过有线网络传输回监控中心的接入交换机，再通过接入交换机将网络信号汇聚到中心的核心交换机，监控中心端的接入交换机负责PC工作站和NVR存储等设备的接入。

数据处理部分：位置数据通过地图引擎可实时显示人员分布情况，及智能化的考勤、电子围栏提示及报警等功能。

平台部分：应用管理平台部署在监控中心机房，将位置服务与视频服务动态结合，形成一体化的配置，应用管理平台可以对人员分布、高清视频、人员考勤、电子围栏、提醒与报警和用户权限等功能进行统一管控，并且可以对任何位置点进行视频预览、回放、下载及实时跟踪等操作。

三、 系统功能设计

（一） 地图展示

根据建筑平面图绘制电子地图，经过建模渲染后分层显示，如下图所示，图中展示的是某建筑第四层的室内电子地图。

电子地图展示

（二） 安全管理

二.1.人员位置实时监控

二.1.1.人员位置监控

通过防爆智能安全帽及对重点区域的位置点部署，实现对室内人员位置进行实时位置分布监控，可在地图上监控所管理人员的实时位置分布。可对某个人进行实时跟踪。可以实现室内不同楼层的显示，尤其每楼层人员分布情况，密度，人员信息查询等功能。

二.1.2.移动轨迹查询

通过系统人员位置监控功能可查询定位到某个特定监控对象，并可通过对此对象的历史轨迹查询，动态回放监控对象在各时间段的位置点，并可回放监控对象指定时间段的位置变换情况及运动轨迹。为决策者提供数据支持。

二.1.3.人员分布图

通过记录工作人员的实时位置，查看一段时间内人员分布情况、人员非常密集的区域，通过人员分布动态反映出一天内哪些地方人员最多，并且一天之内的人员流动情况。

尤其是在发生有毒气体泄漏、火灾或其他灾情时，通过当时的人员分布情况能迅速知道人员区域分布情况，从而帮助应急救援以及消防救援人员快速准确地展开施救方案。

二.2.电子围栏

二.2.1.电子围栏

对相关区域设置电子围栏，可以实时监控该区域内以及区域外一定范围内的所有来访人员的情况，进出时间、实时位置、活动轨迹等，通过系统对人员的身份识别、权限划分、区域划分来管控不同人员的访问权限，若越权访问系统会立刻发出报警提示。

如在危险物品存放室等特殊位置设置电子围栏，类似下图中设置了三个房间大小的危险物品存放室的电子围栏，一旦非权限人员进入电子围栏，后台会发生告警，提醒管理人员立即安排人员查看现场情况。

电子围栏示意图

二.2.2.权限归属区域管理

针对拥有什么权限进入什么区域的设置管理，防止员工出现在不应该工作的区域，杜绝危险时间发生。并可以在员工接近危险区域时及时通过安全帽发出报警信息，提醒员工。

二.3.报警管理

记录平台及终端的报警信息，包括超员报警、滞留报警、无卡报警、逃生报警、禁区报警、静止报警等，并在报警列表中通过类别进行区分。对已发生的报警可根据位置信息联动视频进行定位跟踪。

（三） 工作人员管理

三.1.基础信息管理

基础信息管理是对系统中的用户信息、工作人员信息进行管理。权限用户通过人员管理模块可对本单位人员进行基本操作。包括的操作有：新增，修改，查询，删除，重置密码，授权，导出。

三.2.进出场登记

系统自动记录工作人员每天的进出场登记时间，可查询某个时间内在生产现场的工作人员信息并导出。

三.3.自动考勤

系统自动记录工作人员考勤信息，每天工作人员早上第一次进入生产现场的时间为早上的打卡上班时间，晚上最后一次离开生产现场时间为下班时间，工作人员无需再进行手动签到和人为考勤，可通过系统自动记录考勤，提高人员管理效率。

（四） 应急管理

四.1.一键呼救

现场工作人员在工作中发生紧急情况下时可以通过安全卡上的“一键求救”进行报警，系统可以根据当前的网络情况向管理中心上报信息，中心接收到后进入应急响应流程。

安全终端向系统发送求助信息，以最快的方式发送到服务端进行响应，同时自动启动连续发送功能，实时报送求救信息和位置。系统接收后在管理界面自动弹出报警信息，并将此报警信息通过短信方式发送给项目管理人员。

四.2.应急监控

系统报警系统与工厂现场安装的防爆网络摄像头集成联动，发生突发事件时，系统可自动显示生产现场视频，并通过远程控制摄像头查看现场情况。

（五） 配置功能

绘制工地电子地图，通过管理平台，对整个网络系统进行安装调试和管理维护，完成定位系统的部署；通过定位管理系统后台可查看所有人员及设备的实时位置分布，对设备进行管理。也可用进行巡检，巡检后将可查看iBeacon的工作状态及剩余电量。

设备管理

管理从设备管理平台同步点位数据和地图数据后，可看到通信基站，用G表示，工作时会显示绿色，定位标签用T表示，工作时也会显示绿色，S代表寻探测器，i代表iBeacon设备，密集部署时如下图所示：

定位管理

四、 系统设备平台

（一） 定位终端及智慧安全帽设备

具体它有以下功能：

1、 采用蓝牙ibeacon室内定位功能，可以满足室内3米精度的定位跟踪需求；

2、 一键求救功能，一旦遇到危险情况，人员可以长按一键求救键，求救信息会自动发送到云端、服务器端，项目管理人员可以立马进行救援；

3、 电子围栏预警功能，当不是特定人员接近指定的区域时候，可以进行预警提示；

4、 超长待机，采用低功耗的芯片和传感器以及策略，可以实现至少1一个月的超长待机；

参数如下表所示：

胸牌形态的标签示意图

（二） 智能定位基站

室内型iBeaCon定位基站，电池使用时间（1秒2次）3.2年。达到防爆等级4认证，部署效率高。如下图：

（三） 智能通信基站

智能通信基站，参数如下表所示：

智能通信基站的形态示意图

智能通信基站参数表

整套智能通信基站设备如下图所示：

智能通信基站全部套件图

根据基站覆盖范围与最大节点支持数的不同，LoRa定位系统可以选则S、M、L三种方案，其中S的覆盖范围最小，但是支持的节点（标签）数量最多，L的覆盖范围最大，但是支持的节点数量最少。

单基站方案中的节点（BLT1-V1）设备与基站（BLG1-V51）设备必须配套，不同方案间的设备不能混用，三种方案的具体参数如下表所示。

定位一体化终端参数表

五、 系统预算

按照厂区面积105亩，200个定位卡片，7个车间的数量进行预算报价，另外我们也可以跟进现场的实际情况将本安型和隔爆型的设备进行调整部署。

（一） 本安型（防爆等级4）

本安型是本质安全型的简称，即在其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备。

（二） 隔爆型防爆（防爆等级4）

隔爆型，防爆电气设备结构里的一种， 隔爆型防爆型式是把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内，其外壳 能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙，渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不 损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃。