1.1 建设背景
随
着中国经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，对能源的需求越来越旺盛，关注程度也越来越高。新能源及替代能源等节能项目的发展已经进入快速增长阶段，
所以保障能源产业的安全生产已经成为能源行业的迫切要求它们更需要先进技术、稳定可靠的安全防范系统来保障其正常运行、安全生产。
伴
随着计算机技术、通信技术和视频技术的发展，化工、石油、天然气行业的生产监控系统也得到了很大的进步。实现安全高效的生产，实行远程数字化管理，有效控
制生产过程中的关键技术环节，实现大规模生产所需求的统一、协调是目前众多大型企业所企盼的。早期的安防技术已经广泛应用于化工厂的生产管理与安全防范，
克服了地理环境偏僻闭塞、交通不便、工作范围分布地域广大、现场人力不足等不利因素，而今针对提高产品性能和使用方便、降低系统成本和维护费用、加强工作
环境安全性等又有了更新的发展。
大
型化工厂需要建立一套网络化系统来进行工作管理，目前化工厂的监控系统与这一领域的网络化管理系统可以用‘你中有我、我中有你’来形容。我们既可以说监控
系统等同于网络化的管理系统，也可以说监控系统是网络化管理系统的一部分。狭义的监控系统是传统的视频监控，限于安防角度；广义的监控系统是结合网络化技
术建立起来的以实现信息共享、远程监控和安全防范的管理系统，实现化工厂管理的数据信息化和网络化。
大型化工厂通常分布于远离城市、地广人稀的沼泽、沙漠、盆地和浅海等区域，由于其工作环境和性质的特点，对于这一领域的控制管理和安全防护工作存在以下问题：
其
一，化工厂通常处于远郊，人烟稀少且地域宽广。现场值守和维护人员少，通常采用的传统工作方式是工作人员巡逻检查的方式，每个小组通常只有一、两个人，之
多三人。而且由于各个要巡查的地点相距较远，加之化工厂的环境特殊不允许车辆随便进入，需要工作人员划片区徒步行走，因此每连个站点之间需十分、二十分钟
的路，所以个人工作量很大。
其
二，化工厂的工作环境具有高危险性，炼油及化工厂有大量挥发性、易燃性及有毒气体、粉尘及原材料，如聚乙烯、聚丙烯及原油原材料等，一旦泄露会对人体、周
围环境产生重大影响。另外化工厂所涉及的石油、天然气等原材料资源，无论是哪一种类型，被点燃后产生的爆炸和燃烧所造成的后果都是不可估量的。
所
以在生产工程中要注意三个方面的安全：一是化工厂工作设备本身的生产运营状况，如储存罐、阀门是否泄漏，天然气、煤油、石化传输等管线是否爆裂或遭到有意
无意破坏；二是监管化工厂原材料及成品装卸工程中的合规操作，如监管进出的车辆、记录进出车辆的车牌号码，监督工作人员是否违规如抽烟、使用打火机等；三
是周界防范报警系统，以防止非相关人员的侵入进行偷盗和破坏活动。
虽
然巡视员或维修工的定期巡查是不可或缺的，但随着信息化的飞速发展和生产数据的日积月累，传统的管理方式和数据手工记录模式已不能满足现代企业的发展要
求，对化工厂的实时监控、对生产信息的实时采集、数据统计和查询共享化已成为现代企业保证工作质量、提高工作效率、降低生产成本的必然管理方式。初期，化
工厂引入的安全防护体系的建设还比较简单，虽一定程度上减轻了工作人员的任务量，但是仍存在系统复杂、维护成本较高等弊端。结合现代化管理进程的加大，大
型化工厂的安防体系建设与安防行业整体科学技术的进步并行发展，迫切需要实现现场数据和设备信息的实时采集和数据分析、指令的远程下达以及对设备的控制等
功能，使分布广泛的现场生产数据实现网络化，提高应急反应处理能力和全面保护生产、员工及周边的安全，为整个化工厂的安全生产和指挥调度提供准确及时的第
一手资料。
本视频监控系统是实现对化工厂进出车辆情况、装卸情况、设备运行情况以及化工厂工作人员工作情况进行实时监视。
该项目是一个集日常生产
管理、安全防范、事故防范以及事故发生时应急救援指挥为一体的综合动态安全视频监控系统。能提升危险源监测预警和事故隐患排查、治理能力，把事故隐患消灭
在萌芽状态，从而达到杜绝及防范事故的发生；同时为事故救援提供及时、准确的救援信息，大大提升事故救援能力，最大限度的减少事故损失。
1.3 建设范围
在管辖区域内多家化工厂安装安全生产视频图像信息收集系统，对化工厂罐区、泵区、出入口、装卸区、辅助设备区等相关区域进行实时监控，并把视频图像信息上传至上级化工厂监控中心。
在上级化工厂监控中心如化工厂管理局或石化管理局，建设上级化工厂监控中心平台，并预留上传到集团总公司共享视频图像和数据信息的预留接口。
为各省市应急办、各省市安监局共享视频共享图像和数据信息预留接口。
1.4 建设原则和标准
1.4.1 系统设计原则
视频监控系统联网项目设计遵循标准化、稳定性、安全性、可扩展性、易用性、先进性、经济性、兼容性等原则，并具体体现为：
1) 标准化原则
产品均应严格遵循国际通用编解码算法和网络传输标准协议，可实现在网络系统上的图像传输和共享。
2) 稳定性原则
化工厂端方案采用的核心设备均应采用嵌入式操作系统，具有任务单一、响应实时的特点，要求能24小时不间断稳定运行。
3) 安全性原则
视频数据通过互联网或专网接入监控中心，采取技术手段，保障数据传输的安全性，避免了超越权限范围的监看、控制、设置，有效避免非法操作。
4) 可扩展性原则
考虑以后的扩展性，提供更灵活的系统组合，用户可根据需求灵活配置硬件数量。当系统需要变更监控点位、网络客户端数量时，只需增加相应独立的设备即可融入现有系统。
5) 易用性原则
主要硬件均应采用嵌入式设备，可以即插即用。任意开关机、意外掉电都不会影响系统正常运行。软件应采用人机界面良好的图形化界面，用户安装相应软件后就可实现智能控制，管理、操作、配置、检索都相当简便。
6) 先进性原则
系统采用的相关技术与产品应均为目前主流应用技术，并保有升级空间，保护用户投资的长期有效。
7) 经济性原则
系统应充分利用现有的网络资源，满足用户需求，无须重新布线等投入。可充分利用前期安装的设备（矩阵、摄像机、DVR等），保护客户的投资。
8) 兼容性
系统应兼容多种矩阵协议、云台控制协议、网络协议、传输方式等。
1.4.2 系统的框架规划
1) 体系结构的选择
体系结构决定了本视频监控系统本身是否能够适应联网监控规模的变化而进行伸缩、是否能够在系统需求变化的时候快速响应并无缝集成到原有的系统中去。体系结构也决定了一套系统是否会在很短的时间内被淘汰，还是能够随着信息、视频、智能、安全技术的发展而不断自我完善。
先进性和实证性：
系统管理平台不应该选用过时的或者即将被淘汰的技术，这会导致用户原有的投资很快就会化为乌有。但我们也不应该选用过分先进、没有经过实证或者没有在大型系统、关键任务中大量运用的技术。
业界标准和理论基础：
体系平台也应该和业界保持一致，具有坚实的理论接触和完备的标准定义。自己设计一套体系结构可能在一时提高开发的速度、降低开发的门槛，但很难有序、高质量地发展、也无法被其他系统使用。
平台必须具备强大、稳定和快速的设备接入能力：
平台软件在设备的接入方面应该支持模块化（插件）开发技术，实现快速设备接入，保证系统稳定性。
2) 软件平台采用分层设计
采用优秀大型IT软件普遍采用的三层软件层次划分的体系结构模型，包括客户端、业务层、数据库，其中业务层应该包括专门用于处理设备接入的硬件抽象层， 中间层应用服务器和应用层。对于数据库的访问必须通过中间应用服务器完成而不能直接访问数据库，保证数据库访问的安全性。
3) WEB集成采用的技术
为了满足未来与石油系统其它B/S架构业务管理系统的集成，管理平台采用开放的集成接口，支持代表业界标准的WEB集成架构和接口标准。
软件部署方式设计
系统管理平台包括核心目录管理平台和中间应用服务软件模块，其中中间应用服务，如流媒体服务、集中存储服务、报警服务等可以根据系统规模和性能要求在市级管理中心、省级管理中心或其它分控点分布式部署和灵活配置。
1.4.3 系统建设规划
本项目遵循系统集成“统一规划、分步实施”的基本原则。
1) 第一步
首先应该选择一个扩展性、兼容性好的网络视频与安防管理平台软件，满足本项目的基本需要，实现对图象、报警的集中监控、存储、对讲等管理功能，这里需要注意的是，对于原有数字图像设备，可以采取以下集中方法改造：
对于平台软件已经支持的嵌入式DVR，可以直接集成到系统管理平台中。
对于软件平台暂不支持的嵌入式DVR或NVR设备，要求原厂商开发包、通讯协议和基于其开发包的DEMO程序源代码，针对提供的开发包参照其DEMO快速完成中心接口软件开发并最终整合到监控中心管理平台中，该方案需要软件厂商开发中心接口软件驱动程序。
对于一些安装到现场超过3年的嵌入式DVR或NVR设备，如果经过现场评测，其性能已经无法满足联网监控的需求，建议更换整机，采用我们支持的嵌入式DVR或NVR整机。
2) 第二步
可以增加对化工厂防盗抢报警系统的集成，将原有监控系统的范围进一步扩大。
3) 第三步
可以增加一些智能视频分析方面的应用，如跨线检测、跨区域检测、物品遗留、车牌照识别、危险物体识别、轨迹识别等。
4) 第四步
将监控系统和化工厂办公自动化系统进行集成，集成的重点包括网管系统的整合和办公自动化系统对监控系统、报警实时历史数据的调阅。
1.4.4系统设计标准
Ø 中华人民共和国安全生产法；
Ø 中华人民共和国突发事件应对法；
Ø 国家安全生产事故总体应急预案；
Ø 国务院关于实施国家安全生产事故总体应急预案的决定，国发〔2005〕11号；
Ø 国家应急平台体系技术要求；
Ø 全国安全生产应急救援体系总体规划方案；
Ø 国务院关于全面加强应急管理工作的意见，国发〔2006］24号；
Ø 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
Ø 《电子设备雷击保护导则》GB7450-87
Ø 《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-96
Ø 《安全防范工程技术规范》（GB50348－2004）
Ø 《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367－2001）
Ø 《安全防范系统验收规则》（GA308－2001）
Ø 《防盗报警控制器通用技术条件》（GB12663－90）
Ø 《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198－96）
Ø 《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）
Ø 《中国电器安装工程施工及验收规范》（GBJZ32－90－92）
Ø 《信息技术客户通用电缆铺设要求》(ISO/IEC11801)
Ø 《工业电视系统工程技术规范》(GBJ115-87)
Ø 《视音频编解码标准——视听对象的编码（6部分）》（ISO/IEC14496）
Ø 《工业企业扩音通信系统工程设计规程》（CECS62-94）
Ø 《工业企业通信工程设计图形及文字符号标准》(ECS37-91)
Ø 《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74－2000）
Ø 《城市地理空间框架数据标准》（CJJ103－2004）
Ø 《测量、控制和试验室用设备的安全要求》(GB 4793.1-1995)
Ø 《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》(GB4943-1995)
Ø 《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94)
Ø 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168-92)
Ø 《计算机信息系统安全》(GA 216.1－1999)
Ø 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》(GA 267－2000)
第2章 现状及需求分析
2.1 现状分析
大型化工厂通常分布于远离城市、地广人稀的沼泽、沙漠、盆地和浅海等区域，由于其工作环境和性质的特点，对于这一领域的控制管理和安全防护工作存在以下问题：
其
一，化工厂通常处于远郊，人烟稀少且地域宽广。现场值守和维护人员少，通常采用的传统工作方式是工作人员巡逻检查的方式，每个小组通常只有一、两个人，之
多三人。而且由于各个要巡查的地点相距较远，加之化工厂的环境特殊不允许车辆随便进入，需要工作人员划片区徒步行走，因此每连个站点之间需十分、二十分钟
的路，所以个人工作量很大。
其
二，化工厂的工作环境具有高危险性，炼油及化工厂有大量挥发性、易燃性及有毒气体、粉尘及原材料，如聚乙烯、聚丙烯及原油原材料等，一旦泄露会对人体、周
围环境产生重大影响。另外化工厂所涉及的石油、天然气等原材料资源，无论是哪一种类型，被点燃后产生的爆炸和燃烧所造成的后果都是不可估量的。
所
以在生产工程中要注意三个方面的安全：一是化工厂工作设备本身的生产运营状况，如油罐、阀门是否泄漏，天然气、煤油、石化传输等管线是否爆裂或遭到有意无
意破坏；二是监管化工厂原材料及成品装卸工程中的合规操作，如监管进出的车辆、记录进出车辆的车牌号码，监督工作人员是否违规如抽烟、使用打火机等；三是
周界防范报警系统，以防止非相关人员的侵入进行偷盗和破坏活动。
2.2 建设需求
在辖区内多家化工厂建设视频监控系统，并把相关化工厂视频图像、语音、报警信息一起通过广域网专线传输到上级化工厂监控中心。
化工厂视频数据通过本项目建设的通信链路，上传至上级化工厂监控中心,监控中心也可查询化工厂保存的录像、对摄像机进行相关控制，并实现各级双向语音对讲功能。
能实现对各化工厂及本地监控中心、重点区域图像接入和整合的功能，上级化工厂监控中心部署的视频综合管理平台，对所有接入的视频数据统一管理。
实现多级用户管理，满足监控中心的使用需要。
实现视频共享，和集团总公司共享视频信息。
预留接口，实现和省应急办、省安全生产管理局的信息共享。
具有可扩展性，保障后期多家化工厂视频监控的接入。
2.3 系统功能需求
在化工厂本地建立视频监控安防系统，实现本地视频音视频信息收集、存储及集中展示，上级化工厂监控中心建立总的监控中心系统，以达到建设成覆盖辖区内多个化工厂综合视频管理平台，可实现“纵向到化工厂，横向到管理局级平行单位”的视频共享功能。
上级化工厂视频监控平台部署后，可将化工厂现场的实时第一手图像、音视频资料传送到上级化工厂监控中心，进行存储并统一显示，对于更有效的掌握现场实时动态、辅助管理、指挥、决策是非常必要的。
视频管理平台实现重点现场监视、重点现场录像、录像检索回放、报警辅助处置、视频服务接口提供、视频后台管理和视频数据库管理等功能。
部署视频管理平台后，各应用系统都可以通过视频管理平台的接口调用视频。
报警处理：对于化工厂报警按钮发出的报警信息，监控中心端立即通过声光报警、语音报警等方式提示，并自动记录报警，打开化工厂监控信息。
视频监控：监控中心根据需要可以随时查看辖区内任意一路或多路视频，监控中心各保障同时多路视频的实时查看。实现视频的录制、回放、抓拍等功能。
远程控制：监控中心可远程控制化工厂端视频处理单元实现手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测。
支持多级平台部署，支持多平台级联，视频可级联转发。
系统资源管理：管理系统内的设备、系统功能、系统数据等基本信息和配置参数。
系统运行监控：对视频设备、服务器、系统软件、应用软件、用户操作进行远程监视与控制。
系统可能提供切换视频、播放视频、保存视频、报警触发、数据查询等操作。
系统能实时接入及现场移动指挥车辆实时视频信息和单兵作战系统设备的实时视频接入功能；
系统能提供手机监控实时视频监控功能；
2.4 系统需求分析
2.4.1 数据多级管理需求
大型视频监控系统的核心需求就是可以实现多级管理，化工厂视频监控系统应具备以下功能：
1）权限分配管理，出于安全性因素的考虑，有必要将用户分类，使其享有不同的权限，分配不同的任务；
2）视频流媒体转发技术，网络传至中心的视频应分发到不同的用户，满足多个用户同时浏览一路视频的要求；
3）系统扩展性能，系统应考虑未来用户数量增多后扩容的要求，在不改变系统拓扑结构的基础上，仅增加转发服务器数量即可进行系统扩容。
2.4.2 视频实时监控需求
视频监控：视频监控的主要任务实现对化工厂进出车辆情况、装卸情况、设备运行情况、化工厂员工工作情况、化工厂周边环境进行实时监视，确保对车辆、人员、各区域场所情况进行全面有效的掌控，上
级化工厂监控中心根据需要可以随时查看辖区内任意一路或多路视频，实现视频的录制、回放、抓拍等功能。具有对配置有云台、镜头的全方位视频资源进行云台、
镜头控制操作的功能。应具有在所辖区域电子地图上，通过点击图像标识的方式调阅相应视频信息的功能。显示窗口配置数量宜满足8－32路窗口同时显示。
报警处理：当出现意外情况时可以及时通知有关人员到现场进行妥善处理，并能详实清晰的记录所有的事件经过，以便日后查对和取证。对于报警按钮或其它异常情况发出的报警信息，监控中心端立即通过声光报警、语音报警等方式提示，并自动记录报警，打开现场监控信息，能支持手机监控
2.4.3 录像回放查询需求
支
持在局域网和广域网上进行图像点播，按照指定通道进行图像的实时点播、巡视，支持点播图像的显示、缩放、抓拍和录像。按照指定通道、时间、报警信息等要素
检索历史图像资料并回放和下载；回放支持正常播放、快速播放、慢速播放、逐帧进退、画面暂停、图像抓拍等；支持回放图像的缩放显示。
2.4.4 管理平台需求
平台要求：通过系统集成软件实现各子系统之间的集中管理、集中控制；主控系统的建设需充分考虑软件的选择，
选择原则：能与其他厂家各子系统的软硬件实现兼容，能与使用方业务系统集成，软件具体要求：
1)可设置多级监控中心，支持多级平台部署，支持多级平台级联，视频可级联转发；
2)所有产品必须通过公安部检测；软件部分必须有国家的软件著作权登记证书；
3)流媒体均衡转发，缓解多用户同时访问同一前端的带宽压力，支持手机流转发；
4)可对用户进行功能授权，如视频浏览、录像回放、云台控制、电视墙管理等
5)支持电视墙，具有电视墙管理功能。
6)远程控制站端视频处理单元：配置参数、云台控制、设备重启、远程程序升级、录像回放等。
7)网络设备管理、信息安全管理、日志管理等功能。应具备平台内和下级接入平台设备控制参数的配置功能，并可对该配置和数据及时做出修改。应具有对平台内和下级接入平台可网管设备进行自动和手动检测、故障报警、自动巡检周期设定和巡检日志（运行日志、操作日志、报警日志等）生成的功能。
8) 电子地图功能：地理信息查询具备对设施点、地名、道路和行政区域的模糊检索功能。能实现车辆定位与跟踪，轨迹回放，视频联动；电子围栏；快速查找功能，设备信息列表功能，设备状态列表功能，车辆数据统计功能，客户端休眠时间确认功能，GPS订阅功能，数据统计与输出功能。
2.4.5 语音对讲和语音广播功能
每
个化工厂可以根据需求向监控中心发启语音对讲连接请求，管理中心收到请求确认后，便可建立语音对讲连接，双方便可实现实时语音对讲，管理监控中心也可对任
一化工厂监控端发起对讲请求，无需前端确认，双方即进入语音对讲状态。另外，管理中心可以对多个化工厂同时发启语音对讲连接（即广播），从而可以实现对各
个化工厂的广播功能。
第3章 系统总体设计
3.1 概述
在本项目中，充分考虑到化工厂视频监控联网项目的系统需求，提出了一套完整的高可用性解决方案。本次解决方案主要分为化工厂本地监控系统方案、存储方案和监控中心平台三大部分，其中视频监控联网平台是本项目的核心系统。
3.2 总体系统结构
3.2.1 系统拓扑结构图
系统拓扑结构图
系统主要分成化工厂视频监控系统层、化工厂上级监控中心层两个层次，化工厂上级监控中心暂未接入集团公司总部。
化工厂视频监控层主要有化工厂固定视频监控、周界报警系统、语音对讲系统三部分组成；化工厂都会设置一个本地化监控中心，实现本化工厂的监控系统接入、存储、展示及集中控制。
化工厂上级监控中心层如石化管理局，主要完成所辖区内所有化工厂监控中心视频监控系统的接入、存储、展示及集中控制。
