基于物联网的化工园区基础设施综合管理系统建设

戎亚芳，李成昕，刘甲军，管恩升

（正元地球物理信息技术有限公司）

1 引言

随着我国化学工业的蓬勃发展，现代化工园区逐渐成为推动区域经济快速增长的重要支撑。现阶段我国化工园区的管理方式过于粗放，信息化水平较低，缺乏远程、集中控制方式，管理被动，无法根据园区内各类情况调整管理策略，管理内容大多局限于安全、环境等方面[1]。智慧化工园区可利用新一代信息技术，全面整合园区内外资源，实现基础设施、公共管理、公共服务等多区域系统之间的无缝连接与协同联动。

2 建设内容

园区基础设施综合管理系统以可视化的形式实时展示供水、排水、窨井、园林、环卫等各类物联网监测设备的实时监测信息，管理维护基础设施中各类物联感知设备，在超出正常值范围或者设备出现问题时给予警报，以便及时作出应急对策，为相关业务管理部门的决策分析提供实时监测数据支持，满足新形势下基础设施精细化管理的需求。基础设施综合管理系统集成地下管线管理、环卫设施管理、园林绿化管理、窨井安全管理等功能模块，能够实现维护人员、技术支持人员和维护主管之间的高效协作，确保事件处理流程、日常巡检流程和维护保养流程的规范合理，系统运行主界面如图1所示。

3 总体设计

3.1 平台架构

化工园区基础设施管理系统由感知层、传输层、数据层、平台层、应用层及展示层等六层架构组成，其总体架构如图2所示。通过感知层获取实时运行状态信息，通过传输层把传感器采集的数据传输到数据中心管理。在数据层打造数据接入与数据存储功能，并提供基础的数据分析与挖掘应用。利用物联网感知信息管理平台、数据共享与交换服务系统，共同组建基础支撑平台层，提供统一的物联网设备管理服务，同时提供权限管理、资源分配等功能。并通过平台层为应用层提供基础支撑。根据具体业务需要，在应用层建立地下管线管理、环卫设施管理、园林绿化管理、窨井安全管理及基础设施巡检养护等专项应用，并提供手机、电脑、监控大屏等多种展示用途。

图1 化工园区基础设施综合管理系统

图2 系统总体架构

3.2 物联网建设

化工园区基础设施综合管理系统涉及多类物联网设备采集数据的管理，包括自建设备、接入设备等，物联网感知信息管理系统将多种接入手段整合起来，提供多协议的适配，统一接入网络。它可满足局部区域短距离通信的接入需求，实现与公共网络的连接，同时完成转发、控制、信令交换和编解码等功能[2]。终端管理、安全认证等功能保证了物联网业务的质量和安全，网关在物联网时代扮演着非常重要的角色，可以实现感知延伸网络与接入网络之间的协议转换。

3.3 专项应用

3.3.1 地下管线管理

在园区排水管线的主要部位建设水位监测点，利用投入式水位计对园区排水管线水位进行实时监测。在园区供水管线的主要部位建设流量监测点、压力监测点，通过RTU采集系统，利用4G网络将监测数据传输至地下管线管理系统。同时，基于GIS技术叠加地下管线普查数据，实现测控终端、数据采集传输、数据接收及数据展示的一体化管理。利用该模块可实现地图上监测点位置标注、管线流量压力、历史数据、报警记录、设备情况等实时监测数据显示及监测预警等功能。

3.3.2 环卫设施管理

该模块立足于园区环卫设施管理的需要，利用RFID设备和视频监控设备，基于环卫普查数据实现对环卫垃圾中转站分类管理。环卫设施GIS管理实现了垃圾中转站、公厕、垃圾等GIS一张图展示、标注及关联等服务。设施数据库管理实现了环卫设施数据按区域、类型、权属及街道等不同方式的汇总统计。设施日常状态管理实现了园区重点环卫设施运行状态实时监控及处置监管。

3.3.3 园林绿化管理

通过在园区绿化带布设智能监管点，对园区的公园绿地、附属绿地、生产绿地、防护绿地、其他绿地及古树名木等绿化信息关键参数，如空气温湿度、土壤温湿度等实时在线采集，通过移动互联网将检测数据上传至后台数据中心。园林绿化管理模块根据上传的检测数据实时更新显示内容，并对超过设定阈值数据予以报警。系统建立了包括树木编号、树木名称、所属科目、种植时间、管理科室、习性、养护简介、位置描述等基本信息的古木名树信息电子档案，可对古木名树数据进行查询、定位、编辑等维护性操作。

3.3.4 窨井安全管理

园区从井盖监测和井内易燃有毒气体监测两方面进行窨井安全管理。在园区主干道路上雨、污水井盖布置井盖触发器，以道路交汇口为地理核心设置基站，与附近多个井盖触发器构成子域无线传感网，集控器随时获取各井盖状态信息，推送到数据中心。在园区污水地下管道窨井内安装气体在线检测设备，通过无线网络将被监测气体浓度信息、设备门打开等信息上传至数据中心。当发现井盖或气体安全隐患时，窨井安全管理系统会在5s内以声音和动画的方式发出报警，把该报警信息智能推送到相关巡检责任人员手机上，并在地图上精确定位隐患位置，如图3所示。

3.3.5 基础设施巡检管理

该模块由任务管理中心及巡检养护移动端两部分组成。管理人员通过任务管理中心的巡检任务派发、案件管理、事件处理跟踪、巡检人员管理等功能项可将发现的问题以案件的形式上报、派单、施工、处理。养护人员通过巡检养护移动端进行任务跟踪、案件上报、问题处理、轨迹回放、人员管理等。

图3 窨井安全管理子系统

4 结语

化工园区基础设施综合管理系统通过物联网技术实现跨部门在线实时监管。各种无线或有线的长距离或短距离通讯网络实现互联互通，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制[3]，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、远程控制、统计报表、决策支持等管理和服务功能，实现对化工园区“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化管理。