智能安全管理系统在污水处理行业的应用

高林峰

上海白龙港污水处理厂是亚洲最大的污水处理厂，工厂的安全、稳定、高效运行事关整个上海市的政治、经济、民生等各个方面，经过长期建设，厂区配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、消防、给排水、采暖通风等辅助系统均为独立设置，未整合集成到一个大平台下，有些系统还不完善，各辅助系统的配置功能较简单。

于是，该厂利用物联网技术，构建传感网监测网络，对影响污水处理厂运行的人员、环境、设备运行状态实施全方位智能监测，构建了一套污水处理厂智能安全管理系统，该系统集成了安全警卫、人员定位（一期）、电气设备状态监测、危化品管理、动力监测和后台信息管理平台（二期），达到了“智能监测、智能判断、智能管理、智能验证”要求，实现了污水处理厂智能辅助运行管理，为全厂安全、稳定、高效运行提供技术支持，对推动上海市乃至全国的污水行业技术升级具有重大示范意义。

主要系统功能

项目一期系统主要包括综合管理系统、厂区门禁及访客管理系统、考勤系统、重点区域人员识别系统。软硬件包括人员身份识别卡、人员身份识别卡读写装置、门禁设备、门禁控制器、车牌识别摄像头、访客系统软件、考勤机、考勤系统软件、综合管理系统软件等，实现对内部员工、访客身份的识别。

系统以人员身份识别卡为中心，扩展污水厂多个应用，包括综合管理系统、厂区门禁及访客管理系统、考勤管理、重点区域人员识别系统，并通过标准的第三方接口规范、报文接口、应用程序接口、卡操作接口，实现各个系统间的对接整合、数据共享。

电子门禁带有考勤功能，人员进出实时记录；各类人员分类管理：分别识别出厂内自有人员、施工人员和参观人员，人员身份对应权限不同；岗位不同权限不同，级别不同权限不同；识别系统可分为双重识别，身份卡识别和生物识别（如指纹、视网膜等），权限可细化到从车间大门直至相关设备使用等；（此为扩展功能）出入厂区大门可自动识别本单位车辆（自动开门）和施工单位车辆，通行期限权限，出入时间权限，尤其是下班后，非本单位车辆无法出入本厂区。

重点区域人员识别：（脱水机房、配电间、中控室、化验室等生产场所）进入该重点区域均有出入识别记录；人员进入未经许可范围内，有报警有提示，向本人、相关人员及中控室，值班室等发出报警信息，车间内出现声光报警；重点场所的识别采用门禁系统识别，即封闭区域原则上设置进出口门禁各一个，用以捕捉人员信号，开放区域可采取红外对射等智能识别方式，尽量少采取硬件及开挖改造。

分区域硬件系统布置设计

门卫区域

访客。在门卫室内布置台式双屏访客一体机、发卡机、人员识别卡。台式双屏访客一体机，具有通过刷身份证信息获取人员的详细信息功能。不需要人工输入来访人员的相关信息。带有摄像头功能，支持来访人员拍照。当来访人员登记信息后，门卫通过发卡机给来访人员进行制临时卡，发临时卡给来访人员，并限定临时卡的活动区域仅为行政综合楼。

人员进出。在门卫处的人员通道布置摆闸、门禁控制主机和区域识别定位基站。人员通道摆闸上集成安装感应式门禁读卡机。人员刷卡通过后，摆闸自动关闭。布置在门卫处的区域识别定位基站自动读取人员识别卡，与感应式门禁读卡机一起进行双重识别。以防多个人员连续进入，通道无刷卡记录现象。

车辆进出。在厂区门卫处布置车牌识别系统。采用车牌识别技术对进出厂区大门的车辆进行识别管理。车牌自动识别系统，采用高清一体网络摄像机，相机内自带识别算法，内置多核CPU芯片，识别率高，识别速度快，性能稳定。有强光抑制，亮度补偿等能确保设备更好地适应不用地域不同场所。相机采用6mm定焦镜头，调试方便，可以免去后续变焦镜头需要调焦的麻烦。系统可以兼容地感触发和视频流触发两种工作模式，应用范围广，对临时车自动车牌识别，根据进出场时间进行实时记录，无需取卡，车辆可无障碍出入厂区，为厂区车辆管理提供了一种崭新的服务模式。系统可以把黑白名单下载到相机，即使电脑脱机，相机也可以根据黑白名单对固定车辆进行车牌识别并给予放行。系统自动识别进入厂区车辆的号码和车牌特征，验证用户的合法身份，自动比对黑名单库，自动报警，并可对整个厂区情况进行监控和管理，包括出入口管理，内部管理，采集，存储数据和系统工作状态，以便管理员进行监控、维护、统计、查询和打印报表等工作。车辆出入厂区，完全处于系统监控之下，使厂区的出入，防盗，车位管理完全智能化、自动化并具有方便快捷，安全可靠的优点。

入口部分

车辆达到厂区入口摄像机识别区域，自动识别车辆车牌号码，并对车辆类型作出判断。

内部车：自动开闸放行，车辆进入时间及图片保存数据库。显示屏显示车牌号和时间，同时语音播报。

临时车：车牌识别系统能自动识别车辆为临时车，并保存车牌号码和抓拍车辆图片，保存入口抓拍图片到数据库。与系统登记的车牌比对，若已登记且为可放行的临时车辆，自动开闸放行，显示屏显示车牌号和时间。否则不予放行，显示屏显示“请登记”等信息，同时语音播报。

出口部分

车辆到达厂区出口摄像机识别区域，自动识别车辆车牌号码，并对车辆类型作出判断。

内部车：识别到车牌后，判断为内部车辆，自动开闸放行，车辆离开的时间及图片保存数据库。显示屏显示离开时间和车牌号同时语音播报。

临时车：系统能自动识别车牌，判断为临时车，且已办理离开的手续后，自动开闸放行，车辆离开的时间及图片保存数据库。显示屏显示离开时间和车牌号，同时语音播报。否则不予放行，显示屏显示“请办理离开”等信息，同时语音播报。

办公区域

综合楼。在综合楼的房间门布置感应式门禁读卡机、开门按钮、门禁控制主机。在综合楼的考勤点布置门禁考勤一体机，用于考勤。在综合楼的管理处布置读卡写卡机，用于临时访客及外来人员在厂区内其他区域行动的再次授权。对于自动门，在房间门口布置进门感应式门禁读卡机、在房间门内布置出门开门按钮。在食堂布置消费机，用于员工刷卡消费。

中控楼。在中控楼的重点区域的房间门布置感应式门禁读卡机、门禁控制主机、区域识别定位基站。人员开门时必须刷卡和验指纹才可开门，无权限人员无法开门。对于自动门，在房间门口布置进门感应式门禁读卡机、在房间门内布置出门感应式门禁读卡机。区域识别定位基站实时读取在办公重点区域房间内的人员识别卡，自动上传人员所在区域位置信息。在中控楼的控制室内布置系统服务器。

生产区域

生产考勤点。在生产考勤点布置门禁考勤一体机，用于考勤。

生产危险区。封闭式生产危险区域，在该区域的房间门口门内布置感应式门禁读卡机、门禁控制主机、区域识别定位基站、人体红外三鉴探测器、声光语音报警系统。人员开门时必须刷卡和验指纹才可开门。无权限人员无法开门。对于自动门，在房间门口布置进门感应式门禁读卡机、在房间门内布置出门感应式门禁读卡机。区域识别定位基站实时读取在该区域房间内的人员识别卡，自动上传人员位置信息。人体红外三鉴探测器布置于房门内的门口处，当有人员进入，人体红外三鉴探测器自动感应、上传后台，系统根据区域识别定位基站和红外三鉴探测的信息。综合判断，若区域识别定位基站没有读取到人员识别卡，红外三鉴探测器感应到有人进入，系统判断为非法进入，启动声光语音报警器进行报警。报警解除，现场有权限人员在出口处的报警解除读卡机进行指纹解除报警。或由中心监管人员解除报警。人员离开封闭式重点区域时，在感应式读卡机刷卡开门。

防爆区域。厂内消化区域为防爆区域，在该区域处布置防爆型数据分站、防爆型读卡基站、防爆型声光语音报警器、防爆型解除报警读卡器和防爆型不间断电源。当人员进入该区域的入口处时，区域识别定位基站自动读取该人员识别卡，若该人员无权限进入该区域，系统启动声光语音报警器进行报警。当有授权人员带非授权人员进入该区域时，区域识别定位基站自动读取到非授权人员进入，系统启动声光语音报警器。当没有带卡人员进入该区域时入口处时，被红外三鉴探测器感应到，但区域识别定位基站读取不到人员识别卡，系统判断为非法入侵，立即启动声光语音报警器进行报警。解除报警，授权人员在报警解除读卡机上刷卡，取消报警，或由中心监管人员解除报警。

总结

通过采用本项目研究的成果，可以大幅度减少污水厂现场运维工作量，提高运维管理工作质量，预防和减少因安全监控不到位、人员活动越限等原因导致的事故，大幅度提高工作效率，降低运维成本。下一步系统将进入二期开发将电气设备状态监测、危化品管理、动力监测纳入后台信息管理平台解决电气设备状态缺陷、设备操作维护不到位等问题，为提高大型污水处理厂的智能化安全管理水平打下了坚实基础，同时广泛采用物联网技术解决生产实践中的难点问题，将进一步促进无线传感器网络的发展，促进其行业应用，形成新型产业链。