文｜中國核電工程有限公司鄭州分公司 杜宇煒

信息技術(shù)在企業(yè)應(yīng)急工程中的應(yīng)用

文｜中國核電工程有限公司鄭州分公司 杜宇煒

本文結(jié)合已實施應(yīng)急工程的經(jīng)驗，對應(yīng)急工程中弱電系統(tǒng)的設(shè)計思路做了一些探索和總結(jié)。

應(yīng)急通信系統(tǒng) 應(yīng)急視頻監(jiān)控系統(tǒng) 應(yīng)急廣播和聲警報系統(tǒng) 應(yīng)急視頻會議系統(tǒng) 應(yīng)急大屏幕顯示系統(tǒng) 應(yīng)急信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1 引言

應(yīng)急指揮系統(tǒng)是企業(yè)處理突發(fā)性事件過程中用來決策和指揮的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以信息平臺的建設(shè)為技術(shù)手段，利用現(xiàn)代化的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)，來實現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)的集成，為企業(yè)應(yīng)急狀態(tài)下的有效指揮和科學(xué)決策提供依據(jù)。本文結(jié)合已實施應(yīng)急工程的經(jīng)驗，闡述了信息技術(shù)在企業(yè)應(yīng)急工程中的應(yīng)用。

2 設(shè)計方案

為實現(xiàn)應(yīng)急指揮功能，需建立應(yīng)急中心與事發(fā)地點的通信聯(lián)系，需采集事發(fā)地點的圖像信息、需知道和分析發(fā)生事故的原因、需建立應(yīng)急狀態(tài)下的警報和疏散功能、需建立事故應(yīng)急狀態(tài)下的信息網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，為此擬設(shè)下述系統(tǒng)：應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)、應(yīng)急視頻監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急廣播及聲警報系統(tǒng)、應(yīng)急信息平臺系統(tǒng)，下面分項介紹各系統(tǒng)的設(shè)計方案。

（1）應(yīng)急通信系統(tǒng)

采用有線和無線的通信方式來實現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)下的通信功能，有線通信可利用企業(yè)已建成的程控交換網(wǎng)，平時作為行政電話使用，應(yīng)急狀態(tài)下實現(xiàn)應(yīng)急通信功能；無線通信是應(yīng)急狀態(tài)下直接和方便的通信方式，采用無線集群和衛(wèi)星電話實現(xiàn)無線通信功能，無線集群系統(tǒng)由無線基站和手持式對講機(jī)組成，無線基站占用頻寬5MHz，建立呼叫時間小于500ms，不僅可以實現(xiàn)點對點的無線對講功能，而且可以實現(xiàn)群呼群發(fā)功能；衛(wèi)星通信可以彌補(bǔ)上述通信終端無法覆蓋的地區(qū)，采用租用國家已建成的衛(wèi)星通信網(wǎng)方式，實現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)下，應(yīng)急指揮中心與國家級省級應(yīng)急指揮中心的通信。

（2）應(yīng)急視頻監(jiān)控系統(tǒng)

應(yīng)急狀態(tài)下采集事發(fā)地點的圖像信息，為應(yīng)急指揮工作提供可視化的現(xiàn)場信息。該系統(tǒng)由攝像、傳輸、控制、顯示和記錄四大部分組成。攝像部分采用帶云臺的攝像機(jī)，它分布在廠區(qū)內(nèi)各個重點監(jiān)視的角落，電動云臺可帶動攝像機(jī)進(jìn)行水平和垂直方向的轉(zhuǎn)動，使攝像機(jī)覆蓋的角度和面積更大。傳輸部分包括圖像信號和控制信號的傳輸，考慮到傳輸距離的遠(yuǎn)近，可采用電纜或光纖傳輸方式。控制部分是整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，實現(xiàn)視頻信號的放大與分配、圖像信號的切換、圖像信號的記錄、云臺的控制等；系統(tǒng)由光電轉(zhuǎn)換單元、視頻矩陣切換器、大屏幕顯示器組成。

（3）應(yīng)急廣播和聲警報系統(tǒng)

廣播系統(tǒng)是應(yīng)急狀態(tài)下實施有效指揮的信息系統(tǒng)，其所覆蓋的區(qū)域為整個廠區(qū)，根據(jù)廠區(qū)各車間的位置分布，劃分廣播分區(qū)，采用網(wǎng)絡(luò)音頻的傳輸方式，在每一分區(qū)內(nèi)設(shè)置功放和網(wǎng)絡(luò)音頻適配器；廣播主機(jī)系統(tǒng)設(shè)在應(yīng)急指揮中心，系統(tǒng)由呼叫話筒、數(shù)字式播放器、優(yōu)先級控制器、前置放大器、回路選擇器、網(wǎng)絡(luò)音頻適配器組成，整個系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 廣播系統(tǒng)圖

在發(fā)生事故或廣播系統(tǒng)故障時，作為有線廣播系統(tǒng)的備用，設(shè)聲警報系統(tǒng)，該系統(tǒng)由幾組專用警笛組成，每組專用警笛的有效覆蓋面積可達(dá)3km2，警笛可以發(fā)出不同聲音的頻率，用于區(qū)分不同的事故，引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)配置如圖2所示。

（4）應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)

圖2 聲警報系統(tǒng)

該系統(tǒng)作為廠級應(yīng)急指揮中心和國家級、省級應(yīng)急指揮中心，召開異地會議時的一種遠(yuǎn)距離通信方式。系統(tǒng)由終端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、多點控制設(shè)備組成。終端設(shè)備包括視頻音頻輸入/輸出設(shè)備、視頻音頻編解碼器、多路復(fù)用/分接設(shè)備，在應(yīng)急指揮中心會議室設(shè)幾臺攝像機(jī)，1臺主攝像機(jī)用來拍攝會場發(fā)言人圖像，幾臺輔助攝像機(jī)用來拍攝會場全景或其他需傳送的場面；幾臺會議話筒，視頻輸出采用大屏幕，音頻輸出采用幾個揚聲器，視頻音頻編解碼器采用高清晰會議終端，上述視頻音頻輸入/輸出設(shè)備分別與該會議終端相聯(lián)，實現(xiàn)了視音頻信號輸入、輸出及編解碼；為實現(xiàn)多點會議功能，采用高清晰多點控制單元MCU，該單元在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上起了交換機(jī)的作用，可通過應(yīng)急信息平臺或Internet實現(xiàn)多點會議。系統(tǒng)組成如圖3所示。

圖3 視頻會議系統(tǒng)圖

（5）應(yīng)急大屏幕顯示系統(tǒng)

該顯示器作為整個應(yīng)急指揮控制系統(tǒng)的顯示終端，為有效實施決策和指揮提供形象直觀的人機(jī)界面。目前顯示技術(shù)主要有LED發(fā)光二極管、LCD液晶顯示器、DLP光學(xué)半導(dǎo)體，下面介紹由DLP拼接技術(shù)所構(gòu)成的大屏顯示技術(shù)方案。顯示屏由幾塊50″的顯示屏（長×高=1016×762）組成，該顯示屏采用DLP技術(shù)，顯示屏之間結(jié)成視頻環(huán)路，顯示畫面的分割由拼接控制器完成，該控制器可以接收2類信號，即視頻信號和數(shù)據(jù)信號；視頻信號來自視頻監(jiān)控系統(tǒng)的輸出，數(shù)據(jù)信號來自應(yīng)急信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過設(shè)在應(yīng)急指揮中心的與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相聯(lián)的工作站將數(shù)據(jù)送至大屏幕，以供決策和指揮，系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 應(yīng)急中心大屏顯示系統(tǒng)圖

（6）應(yīng)急信息平臺系統(tǒng)

該信息平臺以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)手段，實現(xiàn)應(yīng)急門戶管理、應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急報警、應(yīng)急響應(yīng)、決策指揮、善后處理、應(yīng)急演習(xí)、資源中心等功能。

其中應(yīng)急報警功能是該平臺的重要功能之一，其關(guān)鍵技術(shù)為應(yīng)急數(shù)據(jù)的采集和組態(tài)。應(yīng)急數(shù)據(jù)包括下列內(nèi)容：安全生產(chǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、有毒及可燃?xì)怏w報警數(shù)據(jù)、火災(zāi)報警數(shù)據(jù)等，其功能如圖5所示。

上述所采集數(shù)據(jù)的輸出信號接口有兩種形式，一種是4～20mA，另一種是具有標(biāo)準(zhǔn)通信接口RS485。第一類信號采用帶有以太網(wǎng)通信接口的模擬量采集模塊實現(xiàn)信號的采集；第二類信號采用開發(fā)相關(guān)的接口協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。iFIX組態(tài)軟件是實現(xiàn)上述數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理和人機(jī)界面形式的軟件。具體功能如下：

◆ 數(shù)據(jù)采集：通過I/O驅(qū)動器采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)；

圖5

◆ 數(shù)據(jù)管理：通過內(nèi)在的通信能力與其他節(jié)點相連，將整個區(qū)域的控制集中在一起；

◆ 數(shù)據(jù)整合：將分布在現(xiàn)場各點的信息整合在人機(jī)界面上；

◆ 監(jiān)視：將現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示給操作者。具有強(qiáng)大的數(shù)字、文本和圖形等格式的顯示方式；

◆ 監(jiān)控：雙向的數(shù)據(jù)讀寫功能使操作者可以通過計算機(jī)設(shè)置和改變相應(yīng)點的值；

◆ 報警：對越限事件能立即報警；

◆ 控制：應(yīng)用算法自動調(diào)整過程數(shù)據(jù)并將其值保持在設(shè)定的范圍內(nèi)；

◆ 報表：將保存的數(shù)據(jù)以報表形式輸出，可進(jìn)行分析；

◆ 數(shù)據(jù)歸檔：以操作者設(shè)定的速率取樣和保存數(shù)據(jù)，可以隨時用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢和歷史曲線顯示。

為了較清楚地了解iFIX的基本功能，先對其數(shù)據(jù)流做簡單說明。具體過程如下：

◆ I/O驅(qū)動軟件從I/O設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并將此數(shù)據(jù)傳到驅(qū)動映射表（DIT）中；

◆ 掃描、報警、控制程序從DIT中讀取數(shù)據(jù)并將此數(shù)據(jù)傳送到過程數(shù)據(jù)庫中；

◆ 內(nèi)部數(shù)據(jù)庫訪問軟件讀取本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并將它傳給需要它的應(yīng)用軟件。

整個信息平臺采用以太網(wǎng)傳輸方式，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型，骨干網(wǎng)絡(luò)采用千兆以太網(wǎng)。以應(yīng)急指揮中心為網(wǎng)絡(luò)核心，分別在各采集點設(shè)二級接入點，組成應(yīng)急骨干網(wǎng)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。核心交換機(jī)采用千兆端口，節(jié)點交換機(jī)上聯(lián)端口采用千兆，下聯(lián)端口采用百兆，這樣主干光纜傳輸速率可達(dá)1000Mbps，支線光纜速率可達(dá)100Mbps；擬在應(yīng)急指揮中心設(shè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器，考慮到與國家級應(yīng)急指揮中心相聯(lián)，配置路由器和防火墻。其網(wǎng)絡(luò)如圖6所示。

圖6

3 結(jié)束語

信息技術(shù)在應(yīng)急指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用，帶來了現(xiàn)場的可視化，實現(xiàn)了信息的資源化，構(gòu)建了指揮的平臺化，帶動了決策的科學(xué)化。