基于以太網的智能安全監控系統

張晶，劉冰

（中交二航局結構工程有限公司）

1 引言

隨著計算機網絡技術的快速發展，整個社會正在進入信息化的大數據時代。由于工業自動化系統在向分布式、智能化控制方向發展，所以通信協議的開放度和透明度成為關鍵因素。以太網網絡具備數據傳輸速率快、兼容度高、配套產品豐富以及相關技術成熟的優勢，將這種全開放、數字化、成本低廉、通信速率快的網絡在工業自動控制領域廣泛推廣，成為一個熱點問題。

2 背景及意義

隨著我國經濟的持續增長，生產安全問題直接影響著社會乃至國家的繁榮穩定。所以，近幾年國家出臺相關法律法規，嚴格管控整治安全生產環境，力促社會健康發展。在面對安全生產形勢嚴峻、標準要求提高的社會現狀下，建筑企業更需要重視自身內部的安全生產問題。在建設工程項目施工現場，特種設備種類繁多、數量龐大，因此存在的安全隱患也較多。為了能夠加強企業對特種設備的安全管控，消除安全隱患、提升安全品質，需要對特種設備進行信息化、智能化的管理。

特種設備的信息化、智能化管理離不開特種設備的運行工作數據，數據的采集傳輸則依托于通信網絡。然而，在建設工程項目施工現場現存的特種設備通信網絡多是現場總線，該通信網絡標準不一，通信協議的差異性直接影響了數據信息的開放性和特種設備安全管理系統的可互操作性。因此采用標準統一的通信網絡，使用透明、開放的通信協議，是新一代特種設備智能安全監控系統的顯著特點。基于以太網網絡通信的智能安全監控系統能夠充分利用建設工程施工現場現有的以太網網絡，降低成本投入，提升資源利用效率，開放、透明、標準化的通信協議使得特種設備的運行工作數據信息能夠被方便的讀取傳輸，實現信息共享[1]。與此同時，將以太網作為基礎創建智能安全監控系統，還能及時掌握和了解到安全隱患問題，自動化獲取關于安全隱患方面的數據信息，針對性解決安全問題，確保智能系統的安全性，由此可見，基于以太網的智能安全監控系統的建設具有重要意義，在未來更好的維護相關系統的安全性。

3 系統結構

基于以太網的智能安全監控系統依據開放式系統互聯模型OSI（Open System Interconnection）編制應用層的以太網通信協議，提供一個通用的應用層，增加了特種設備數據信息的互操作性，能夠方便的讀取特種設備的運行狀態數據信息（見圖1）。該系統的控制部分用來實現特種設備上各種信息源的實時采集，信息部分用來實現非實時的信息交換，并且采用通信控制協議實現特種設備運行工作信息的實時傳輸，采用通信信息協議實現數據信息與其他系統的信息交換。

智能安全監控系統在特種設備上設置無線以太網網絡，將區域內的所有特種設備進行聯網，并將聯網設備接入建設工程項目施工現場的生產管理網絡，通過在中央監控室設置應用服務器及數據服務器，實現對特種設備的信息化、智能化管理。

4 系統功能

圖1 以太網通信協議模型

基于以太網的智能安全監控系統運用大數據、云計算技術和原理，借助可編程邏輯控制器和智能儀器儀表對特種設備的工作數據進行采集、傳輸、存儲、處理和顯示，使用特種設備操作人員和管理人員能夠直觀理解的表格和圖形等表現方式展現特種設備的數據信息，相關的人員在觀看數據信息之后就可以對特種設備的安全性、隱患問題形成全面的理解，可以深入性并且系統化的開展各項管理工作、協調工作，從根本上規避特種設備的安全問題和不足之處，針對性開展各項安全管理工作，進一步增強整體特種設備的安全性能[2]。

通過對特種設備的通信網絡進行優化，建立無線以太網網絡，保持智能安全監控系統與特種設備的實時通信，達到數據采集的實時同步更新，實現特種設備從進場安裝、正常使用到拆除退場的全過程安全監管。智能安全監控系統實際創建和應用的過程中，還可以借助智能安全監控系統動態性的掌握特種設備的運行安全狀態，一旦發現存在安全隱患問題、性能問題、質量問題，就會自動化進行處理，便于工作人員及時了解特種設備的安全問題和隱患，來保證特種設備運行的安全性和穩定性。

該系統使用人臉識別技術對特種設備操作人員的身份進行識別，加強對設備操作人員的管理，對人員證件信息進行分析處理，提醒證件即將過期的人員及時更換證件，禁止證件失效的人員操作使用特種設備。發現有非法操作現象、不合理操作現象的，可以禁止人員進行操作，這樣不僅能夠保證特種設備的正常、合法使用，還能預防因為操作失誤發生安全隱患問題，進一步維護特種設備的安全性。

智能安全監控系統實現對特種設備的維護保養定期提醒，周期性對特種設備的關鍵風險源進行巡檢，識別安全風險，消除安全隱患[3]。系統支持對特種設備和設備操作人員的基礎信息查詢，特種設備工作運行數據信息實時采集、上傳，支持人員持證情況的數據查詢等。

智能安全監控系統的上層系統對下層系統進行數據匯總處理，顯示特種設備安全監管方面的宏觀數據信息，為企業管理層提供輔助決策功能，實現對企業所有項目的特種設備的監控管理。

5 系統特點

基于以太網的智能安全監控系統是企業實現特種設備信息化、智能化管理，降本增效進程中的必然產物。該系統融合了計算機科學、互聯網、自動控制等多項技術，具備以下特點：

①信息共享，數據信息可以通過互聯網及時傳遞交換，不存在信息孤島。

②降低成本，系統利用企業現有的以太網網絡進行數據傳輸，無需添置額外的通信設備。

③兼容性高，基于以太網的智能安全監控系統收集的各種信息均使用TCP/IP協議標準傳輸，能夠方便的通過以太網與其他客戶端交換數據信息。

④與企業信息網絡無縫連接，形成企業級管控一體化的特種設備安全管控平臺。

⑤通信速率快，隨著建設工程項目規模的不斷擴大，特種設備的數量持續增多，需要傳輸的數據信息量也越來越大，甚至包含音頻數據的傳輸，目前百兆、千兆以太網技術逐漸成熟，10Gbit/s的以太網也正在研究，其通信速率比使用現場總線通信的特種設備安全監控系統快很多。

6 應用前景

隨著人工智能技術的不斷發展進步，將會有更多的具備自檢功能的智能化儀器儀表和智能終端設備，為特種設備的安全風險預控提供有力的技術保障，也讓智能安全監控系統可以運用在通用設備管理、特種設備安拆過程管理、能耗管理等方面。

隨著安全生產要求標準的不斷提高，特種設備管理趨于標準化和規范化，就此為信息化管理提供了可行性，充分利用高度發達的計算機、移動設備終端、通信網絡，將大大提高管理部門的工作效率和可靠度，降低安全生產事故發生頻率。