浅析工业安全防范系统

张涛，朱孔明

(北京矿冶研究总院，北京 100160)

浅析工业安全防范系统

张涛，朱孔明

(北京矿冶研究总院，北京 100160)

以工业安全防范系统为对象，浅析其与传统安全防范系统的区别，并就其组成及与生产过程控制系统的融合做了阐述，以国外某工业项目为例介绍了综合安全防范系统的设计，最后就工业安全防范系统的发展方向提出一些观点供探讨。

工业安全防范系统;设计;生产过程控制;无线传输;云计算

1 引言

随着工业经济的快速发展，工业安全防范系统(简称“工业安防系统”)已经成为工业领域内备受关注的课题，如何为工厂、员工及周边环境建立一套综合的、具有先进技术、稳定可靠的安全防范策略已成为一个重要的课题。如何实现安防系统与工厂过程控制的无缝集成更是一个值得探讨的课题［1］。

工业安防系统较传统意义上的安防系统有以下不同:

(1)防范范围:工业安防系统除了最基本的保护人身安全、财产安全之外，还包括重要设备、生产过程的监视，保证安全生产。

(2)工作环境:工业安防系统要面临一些相对恶劣的环境因素性质的威胁，例如粉尘、强电磁、化学、温湿度、震动等，必须考虑系统对这些复杂环境因素的适应能力。

(3)系统集成:工业安防系统往往由多个子系统组成，且相互联动，另外，安防系统和生产过程控制系统的集成也是传统安防系统涉及不到的。

2 工业安防系统

2.1 工业安防系统的设计思想

工业安防系统按防范的目标划分如表1所示。

表1 工业安防系统防范目标划分

目前国内大多数工厂的安防系统主要以第三道防线为主，在一些特殊场合例如炸药库、剧毒化学药品仓库才按照国家规范设置第一、二道防线，而在国外某些国家则基本设置了这三道防线。

2.2 工业安防系统的组成

现阶段较常用的工业安防子系统主要包括:入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、电子巡查系统等［2］，其各自的定义为:

(1)入侵报警系统(IAS)Intruder Alarm System利用传感器技术和电子信息技术探测并指示非法进入或试图非法进入设防区域的行为、处理报警信息、发出报警信息的电子系统或网络。

(2)视频安防监控系统(VSCS)Video Surveillance＆Control System利用视频技术探测、监视设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。

(3)出入口控制系统(ACS)Access Control System利用自定义符识别或/和模式识别技术对出入口目标进行识别并控制出入口执行机构启闭的电子系统或网络。

(4)电子巡查系统Guard Tour System对保安巡查人员的巡查路线、方式及过程进行管理和控制的电子系统。

2.3 工业安防系统与生产过程控制系统的融合

目前工业安防系统和生产过程控制系统的融合主要体现在工业视频监控与工业生产过程管理的联动和无缝集成。当生产过程中，重要设备或区域发生预定的紧急情况时，将产生报警信息至视频监控系统，以使操作员第一时间了解现场异常情况，同时进行远程录像，便于事后追查和时间分析，为工业生产流程集成化管理系统提供便捷管理。所以，工业安防系统和生产过程控制系统的融合可以提高生产效率，及时获悉异常状况，采取预防措施，保障生产的安全稳定运行。

某工厂综合安防系统和生产过程控制系统的融合架构如图1所示。

图1 某工厂安防系统和控制系统融合架构示例

现阶段，只有很少公司的组态软件能够做到真正将工业视频监控系统融合至生产过程控制界面，目前来看两者融合主要有以下两种表现形式:

(1)过程报警自动触发摄像并以事件和视频的形式显示在操作员界面上;

(2)通过图像智能分析，将摄像机作为过程检测探头触发报警，并以视频形式通知操作员。

3 工业安防系统的典型案例

3.1 项目概况

该项目是位于沙特阿拉伯王国的某金矿采、选、冶厂，年处理原矿量200万吨，厂区的布置示意图如图2所示。

图2 某项目厂区布置示意图

沙特国家工业安全委员会制定的工业安全防范系统规范(HCIS)对厂区周界的护栏做了严格的等级划分，根据厂区不同的危险等级规定了不同等级的安全防范措施。根据该规范，炸药库、氰化物仓库均属于一级危险区域;另外根据业主的要求，生产区域和停机坪也均按照一级危险区域的标准设置综合安防系统，厂区周界围栏按照三级危险区域设置综合安防系统。

一级防范等级的围栏安防系统布置示意图［3］如图3所示，从图中可以看出，HCIS规范对围栏内外的安全防范措施及防护各层之间的距离都做出了明确的规定。

3.2 综合安防系统的设计

根据当地相关规范，对厂区进行了安防系统的设计:

线防:厂区周界设置实体围栏;

面防:对重点区域如炸药库、氰化物仓库按照沙特当地HCIS规范设置入侵报警系统、视频监控系统、出入口控制系统等;

点防:对生产过程中的重要设备及流程关键点设置视频监控系统。

该工程综合安防系统配置简图如图4所示。

该综合防范系统大致可以分为以下四个层次:

(1)前端设备

视频监控系统:由于各区域相对独立且考虑到先进性，采用网络摄像机较为适宜;

入侵报警系统:由于项目所在地为干燥沙漠地区，在极端情况下风沙造成的能见度非常低，采用红外探测器容易产生大量误报警，所以选用埋地泄露电缆，并采用总线制模式;

出入口控制系统:包括控制器、磁力锁、门磁开关、感应式读卡器、紧急开关等，采用总线制模式。

(2)传输设备

入侵报警系统的报警主机及出入口控制系统的主控模块均带有网络模块，所以将它们连接至光电交换机，将各系统信号转换为光信号通过光缆传输至监控中心。

(3)处理、控制设备

在监控中心通过光电转换器将各区域传送来的光信号转换为电信号;管理主机用于报警事件的处理、电视墙系统的显示管理等。

(4)显示、记录设备

电视墙和DLP拼接屏幕用于安防系统及生产过程控制系统的显示;存储设备采用大容量的磁盘阵列;流媒体服务器则用于外部网络对安防系统数据的访问。

4 问题探讨

(1)无线传输

由于无线数据传输存在抗干扰能力差、传输性能不稳定、成本高等问题，传统的综合安全防范系统大多采用有线网络传输信号和数据，但是随着无线数据传输的不断发展，这些问题目前都已经有了完善的解决方案［4］，所以在某些不方便使用有线网络传输的场合，无线网络传输便成为一种有效的解决方案。

综合安防系统无线网络传输主要有以下特点: 1)无需穿墙拉线，减少工程造价;2)可以随时随地更改和增加线路节点;3)可以同时实现模拟量和数字量的传输。但是无线网络传输也存在一些问题: 1)一般无线传输采用的是数传电台的通讯方式，如果电台的输出功率大于10mW，需要向有关部门申请;2)传输路径中，如有障碍物阻挡或者传输距离过长，需要增加通信中继，增加设备成本。所以视频监控系统的传输方案的选择要综合各方面因素，权衡利弊，做出最经济合理的方案。

(2)云计算、云存储

近年来，云计算成为信息产业的热点领域，当然安防系统也不例外，尤其是视频监控系统。视频监控通常存在远程传输、计算及存储难题，而云计算的出现恰恰从理论上可以解决这些问题，它可以实现存储完全虚拟化，无需本地存储设备，既节省建设成本，又提供了更强的存储和共享功能［5］。所以行业内已经有人断言云计算及云存储已经成为视频监控系统的一种必然的发展趋势［6］。但是，目前云计算和云存储存在如下三方面的问题:

1)安全隐患。尽管各大厂商都在努力提高云存储的安全性，但是很显然安全漏洞是不会消失的，一旦这些漏洞被利用，将会造成不可预估的损失。

2)可用性。视频监控系统可以实现云计算和云存储的前提是要有高带宽的通讯网络作为前提，但是在网络系统并不算太发达的地区，这些很难达到。低带宽会造成数据包的延时甚至丢失。

3)数据访问。如果在客户端执行大规模的数据请求或者数据恢复操作，云存储是否能够在足够短的时间内提供足够的访问性也是一个难题。

所以，现阶段安全防范系统的云计算和云存储尚处于起步阶段，其在这个领域的可行性和应用还有待进一步探讨和研究。

5 结语

工业安全防范系统在工业生产安全中占有举足轻重的地位，设计人员要根据相关标准、规范及现场实际情况做好工业安全防范系统的设计，使整个系统具有先进性、实用性、可靠性。

［1］陆思武.霍尼韦尔安防为水电行业安全生产提供多重防范策略［C］//全国大中型水电厂技术协作网第四届年会论文集.乌鲁木齐:全国大中型水电厂技术协作网，2007:221.

［2］中华人民共和国公安部.安全防范工程技术规范［M］.北京:中国计划出版社，2004:2－3.

［3］Kingdom of Saudi Arabia Ministry of Interior High Commission for Industrial Security.Security Directivesfor Industrial Facilities SEC－02 Security Fencing［EO/OL］.［2010－05－26］.

［4］钟阳.用于综合安全防范系统的无线数传网络［J］.中国安防，2007(9):62.

［5］李万才.浅析云计算在视频监控系统中的应用［J］.中国安防，2011(7):44.

［6］周泉.新型云计算NVR集群技术在视频监控系统中的应用［J］.中国安防，2012(1):66.

Brief Analysis on Industrial Security＆Protection System

ZHANG Tao，ZHU Kong－ming

(General Research Institute of Mining＆Metallurgy，Beijing 100160，China)

The industrial security＆protection system(ISPS)as object，this paper analyzed the difference with the traditional security＆protection system and described its composition and integration with the production control system.Taked a foreign industrial project as an example，the design of integrated security system was introduced.Finally，some discussed opinions about the development direction of industrial security＆protection system were put forward.

industrial security＆protection system(ISPS);design;production process control;wireless transmission;cloud computing

X92

C

1009－3842(2012)05－0083－04

2012－08－01

张涛(1987－)，男，山东聊城人，硕士，主要从事自动化及安防工程设计工作。E－mail:zhangtao@bgrimm.com