基于以太网的智能安全监控系统

张晶，刘冰

（中交二航局结构工程有限公司）

1 引言

随着计算机网络技术的快速发展，整个社会正在进入信息化的大数据时代。由于工业自动化系统在向分布式、智能化控制方向发展，所以通信协议的开放度和透明度成为关键因素。以太网网络具备数据传输速率快、兼容度高、配套产品丰富以及相关技术成熟的优势，将这种全开放、数字化、成本低廉、通信速率快的网络在工业自动控制领域广泛推广，成为一个热点问题。

2 背景及意义

随着我国经济的持续增长，生产安全问题直接影响着社会乃至国家的繁荣稳定。所以，近几年国家出台相关法律法规，严格管控整治安全生产环境，力促社会健康发展。在面对安全生产形势严峻、标准要求提高的社会现状下，建筑企业更需要重视自身内部的安全生产问题。在建设工程项目施工现场，特种设备种类繁多、数量庞大，因此存在的安全隐患也较多。为了能够加强企业对特种设备的安全管控，消除安全隐患、提升安全品质，需要对特种设备进行信息化、智能化的管理。

特种设备的信息化、智能化管理离不开特种设备的运行工作数据，数据的采集传输则依托于通信网络。然而，在建设工程项目施工现场现存的特种设备通信网络多是现场总线，该通信网络标准不一，通信协议的差异性直接影响了数据信息的开放性和特种设备安全管理系统的可互操作性。因此采用标准统一的通信网络，使用透明、开放的通信协议，是新一代特种设备智能安全监控系统的显著特点。基于以太网网络通信的智能安全监控系统能够充分利用建设工程施工现场现有的以太网网络，降低成本投入，提升资源利用效率，开放、透明、标准化的通信协议使得特种设备的运行工作数据信息能够被方便的读取传输，实现信息共享[1]。与此同时，将以太网作为基础创建智能安全监控系统，还能及时掌握和了解到安全隐患问题，自动化获取关于安全隐患方面的数据信息，针对性解决安全问题，确保智能系统的安全性，由此可见，基于以太网的智能安全监控系统的建设具有重要意义，在未来更好的维护相关系统的安全性。

3 系统结构

基于以太网的智能安全监控系统依据开放式系统互联模型OSI（Open System Interconnection）编制应用层的以太网通信协议，提供一个通用的应用层，增加了特种设备数据信息的互操作性，能够方便的读取特种设备的运行状态数据信息（见图1）。该系统的控制部分用来实现特种设备上各种信息源的实时采集，信息部分用来实现非实时的信息交换，并且采用通信控制协议实现特种设备运行工作信息的实时传输，采用通信信息协议实现数据信息与其他系统的信息交换。

智能安全监控系统在特种设备上设置无线以太网网络，将区域内的所有特种设备进行联网，并将联网设备接入建设工程项目施工现场的生产管理网络，通过在中央监控室设置应用服务器及数据服务器，实现对特种设备的信息化、智能化管理。

4 系统功能

图1 以太网通信协议模型

基于以太网的智能安全监控系统运用大数据、云计算技术和原理，借助可编程逻辑控制器和智能仪器仪表对特种设备的工作数据进行采集、传输、存储、处理和显示，使用特种设备操作人员和管理人员能够直观理解的表格和图形等表现方式展现特种设备的数据信息，相关的人员在观看数据信息之后就可以对特种设备的安全性、隐患问题形成全面的理解，可以深入性并且系统化的开展各项管理工作、协调工作，从根本上规避特种设备的安全问题和不足之处，针对性开展各项安全管理工作，进一步增强整体特种设备的安全性能[2]。

通过对特种设备的通信网络进行优化，建立无线以太网网络，保持智能安全监控系统与特种设备的实时通信，达到数据采集的实时同步更新，实现特种设备从进场安装、正常使用到拆除退场的全过程安全监管。智能安全监控系统实际创建和应用的过程中，还可以借助智能安全监控系统动态性的掌握特种设备的运行安全状态，一旦发现存在安全隐患问题、性能问题、质量问题，就会自动化进行处理，便于工作人员及时了解特种设备的安全问题和隐患，来保证特种设备运行的安全性和稳定性。

该系统使用人脸识别技术对特种设备操作人员的身份进行识别，加强对设备操作人员的管理，对人员证件信息进行分析处理，提醒证件即将过期的人员及时更换证件，禁止证件失效的人员操作使用特种设备。发现有非法操作现象、不合理操作现象的，可以禁止人员进行操作，这样不仅能够保证特种设备的正常、合法使用，还能预防因为操作失误发生安全隐患问题，进一步维护特种设备的安全性。

智能安全监控系统实现对特种设备的维护保养定期提醒，周期性对特种设备的关键风险源进行巡检，识别安全风险，消除安全隐患[3]。系统支持对特种设备和设备操作人员的基础信息查询，特种设备工作运行数据信息实时采集、上传，支持人员持证情况的数据查询等。

智能安全监控系统的上层系统对下层系统进行数据汇总处理，显示特种设备安全监管方面的宏观数据信息，为企业管理层提供辅助决策功能，实现对企业所有项目的特种设备的监控管理。

5 系统特点

基于以太网的智能安全监控系统是企业实现特种设备信息化、智能化管理，降本增效进程中的必然产物。该系统融合了计算机科学、互联网、自动控制等多项技术，具备以下特点：

①信息共享，数据信息可以通过互联网及时传递交换，不存在信息孤岛。

②降低成本，系统利用企业现有的以太网网络进行数据传输，无需添置额外的通信设备。

③兼容性高，基于以太网的智能安全监控系统收集的各种信息均使用TCP/IP协议标准传输，能够方便的通过以太网与其他客户端交换数据信息。

④与企业信息网络无缝连接，形成企业级管控一体化的特种设备安全管控平台。

⑤通信速率快，随着建设工程项目规模的不断扩大，特种设备的数量持续增多，需要传输的数据信息量也越来越大，甚至包含音频数据的传输，目前百兆、千兆以太网技术逐渐成熟，10Gbit/s的以太网也正在研究，其通信速率比使用现场总线通信的特种设备安全监控系统快很多。

6 应用前景

随着人工智能技术的不断发展进步，将会有更多的具备自检功能的智能化仪器仪表和智能终端设备，为特种设备的安全风险预控提供有力的技术保障，也让智能安全监控系统可以运用在通用设备管理、特种设备安拆过程管理、能耗管理等方面。

随着安全生产要求标准的不断提高，特种设备管理趋于标准化和规范化，就此为信息化管理提供了可行性，充分利用高度发达的计算机、移动设备终端、通信网络，将大大提高管理部门的工作效率和可靠度，降低安全生产事故发生频率。