智能安全管理系統(tǒng)在污水處理行業(yè)的應(yīng)用

高林峰

上海白龍港污水處理廠是亞洲最大的污水處理廠，工廠的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行事關(guān)整個(gè)上海市的政治、經(jīng)濟(jì)、民生等各個(gè)方面，經(jīng)過長期建設(shè)，廠區(qū)配置的圖像監(jiān)視、安全警衛(wèi)、火災(zāi)報(bào)警、消防、給排水、采暖通風(fēng)等輔助系統(tǒng)均為獨(dú)立設(shè)置，未整合集成到一個(gè)大平臺(tái)下，有些系統(tǒng)還不完善，各輔助系統(tǒng)的配置功能較簡(jiǎn)單。

于是，該廠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建傳感網(wǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)影響污水處理廠運(yùn)行的人員、環(huán)境、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施全方位智能監(jiān)測(cè)，構(gòu)建了一套污水處理廠智能安全管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了安全警衛(wèi)、人員定位（一期）、電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、?；饭芾?、動(dòng)力監(jiān)測(cè)和后臺(tái)信息管理平臺(tái)（二期），達(dá)到了“智能監(jiān)測(cè)、智能判斷、智能管理、智能驗(yàn)證”要求，實(shí)現(xiàn)了污水處理廠智能輔助運(yùn)行管理，為全廠安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行提供技術(shù)支持，對(duì)推動(dòng)上海市乃至全國的污水行業(yè)技術(shù)升級(jí)具有重大示范意義。

主要系統(tǒng)功能

項(xiàng)目一期系統(tǒng)主要包括綜合管理系統(tǒng)、廠區(qū)門禁及訪客管理系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)、重點(diǎn)區(qū)域人員識(shí)別系統(tǒng)。軟硬件包括人員身份識(shí)別卡、人員身份識(shí)別卡讀寫裝置、門禁設(shè)備、門禁控制器、車牌識(shí)別攝像頭、訪客系統(tǒng)軟件、考勤機(jī)、考勤系統(tǒng)軟件、綜合管理系統(tǒng)軟件等，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部員工、訪客身份的識(shí)別。

系統(tǒng)以人員身份識(shí)別卡為中心，擴(kuò)展污水廠多個(gè)應(yīng)用，包括綜合管理系統(tǒng)、廠區(qū)門禁及訪客管理系統(tǒng)、考勤管理、重點(diǎn)區(qū)域人員識(shí)別系統(tǒng)，并通過標(biāo)準(zhǔn)的第三方接口規(guī)范、報(bào)文接口、應(yīng)用程序接口、卡操作接口，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)間的對(duì)接整合、數(shù)據(jù)共享。

電子門禁帶有考勤功能，人員進(jìn)出實(shí)時(shí)記錄；各類人員分類管理：分別識(shí)別出廠內(nèi)自有人員、施工人員和參觀人員，人員身份對(duì)應(yīng)權(quán)限不同；崗位不同權(quán)限不同，級(jí)別不同權(quán)限不同；識(shí)別系統(tǒng)可分為雙重識(shí)別，身份卡識(shí)別和生物識(shí)別（如指紋、視網(wǎng)膜等），權(quán)限可細(xì)化到從車間大門直至相關(guān)設(shè)備使用等；（此為擴(kuò)展功能）出入廠區(qū)大門可自動(dòng)識(shí)別本單位車輛（自動(dòng)開門）和施工單位車輛，通行期限權(quán)限，出入時(shí)間權(quán)限，尤其是下班后，非本單位車輛無法出入本廠區(qū)。

重點(diǎn)區(qū)域人員識(shí)別：（脫水機(jī)房、配電間、中控室、化驗(yàn)室等生產(chǎn)場(chǎng)所）進(jìn)入該重點(diǎn)區(qū)域均有出入識(shí)別記錄；人員進(jìn)入未經(jīng)許可范圍內(nèi)，有報(bào)警有提示，向本人、相關(guān)人員及中控室，值班室等發(fā)出報(bào)警信息，車間內(nèi)出現(xiàn)聲光報(bào)警；重點(diǎn)場(chǎng)所的識(shí)別采用門禁系統(tǒng)識(shí)別，即封閉區(qū)域原則上設(shè)置進(jìn)出口門禁各一個(gè)，用以捕捉人員信號(hào)，開放區(qū)域可采取紅外對(duì)射等智能識(shí)別方式，盡量少采取硬件及開挖改造。

分區(qū)域硬件系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)

門衛(wèi)區(qū)域

訪客。在門衛(wèi)室內(nèi)布置臺(tái)式雙屏訪客一體機(jī)、發(fā)卡機(jī)、人員識(shí)別卡。臺(tái)式雙屏訪客一體機(jī)，具有通過刷身份證信息獲取人員的詳細(xì)信息功能。不需要人工輸入來訪人員的相關(guān)信息。帶有攝像頭功能，支持來訪人員拍照。當(dāng)來訪人員登記信息后，門衛(wèi)通過發(fā)卡機(jī)給來訪人員進(jìn)行制臨時(shí)卡，發(fā)臨時(shí)卡給來訪人員，并限定臨時(shí)卡的活動(dòng)區(qū)域僅為行政綜合樓。

人員進(jìn)出。在門衛(wèi)處的人員通道布置擺閘、門禁控制主機(jī)和區(qū)域識(shí)別定位基站。人員通道擺閘上集成安裝感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)。人員刷卡通過后，擺閘自動(dòng)關(guān)閉。布置在門衛(wèi)處的區(qū)域識(shí)別定位基站自動(dòng)讀取人員識(shí)別卡，與感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)一起進(jìn)行雙重識(shí)別。以防多個(gè)人員連續(xù)進(jìn)入，通道無刷卡記錄現(xiàn)象。

車輛進(jìn)出。在廠區(qū)門衛(wèi)處布置車牌識(shí)別系統(tǒng)。采用車牌識(shí)別技術(shù)對(duì)進(jìn)出廠區(qū)大門的車輛進(jìn)行識(shí)別管理。車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，采用高清一體網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，相機(jī)內(nèi)自帶識(shí)別算法，內(nèi)置多核CPU芯片，識(shí)別率高，識(shí)別速度快，性能穩(wěn)定。有強(qiáng)光抑制，亮度補(bǔ)償?shù)饶艽_保設(shè)備更好地適應(yīng)不用地域不同場(chǎng)所。相機(jī)采用6mm定焦鏡頭，調(diào)試方便，可以免去后續(xù)變焦鏡頭需要調(diào)焦的麻煩。系統(tǒng)可以兼容地感觸發(fā)和視頻流觸發(fā)兩種工作模式，應(yīng)用范圍廣，對(duì)臨時(shí)車自動(dòng)車牌識(shí)別，根據(jù)進(jìn)出場(chǎng)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，無需取卡，車輛可無障礙出入廠區(qū)，為廠區(qū)車輛管理提供了一種嶄新的服務(wù)模式。系統(tǒng)可以把黑白名單下載到相機(jī)，即使電腦脫機(jī)，相機(jī)也可以根據(jù)黑白名單對(duì)固定車輛進(jìn)行車牌識(shí)別并給予放行。系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別進(jìn)入廠區(qū)車輛的號(hào)碼和車牌特征，驗(yàn)證用戶的合法身份，自動(dòng)比對(duì)黑名單庫，自動(dòng)報(bào)警，并可對(duì)整個(gè)廠區(qū)情況進(jìn)行監(jiān)控和管理，包括出入口管理，內(nèi)部管理，采集，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)工作狀態(tài)，以便管理員進(jìn)行監(jiān)控、維護(hù)、統(tǒng)計(jì)、查詢和打印報(bào)表等工作。車輛出入廠區(qū)，完全處于系統(tǒng)監(jiān)控之下，使廠區(qū)的出入，防盜，車位管理完全智能化、自動(dòng)化并具有方便快捷，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

入口部分

車輛達(dá)到廠區(qū)入口攝像機(jī)識(shí)別區(qū)域，自動(dòng)識(shí)別車輛車牌號(hào)碼，并對(duì)車輛類型作出判斷。

內(nèi)部車：自動(dòng)開閘放行，車輛進(jìn)入時(shí)間及圖片保存數(shù)據(jù)庫。顯示屏顯示車牌號(hào)和時(shí)間，同時(shí)語音播報(bào)。

臨時(shí)車：車牌識(shí)別系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別車輛為臨時(shí)車，并保存車牌號(hào)碼和抓拍車輛圖片，保存入口抓拍圖片到數(shù)據(jù)庫。與系統(tǒng)登記的車牌比對(duì)，若已登記且為可放行的臨時(shí)車輛，自動(dòng)開閘放行，顯示屏顯示車牌號(hào)和時(shí)間。否則不予放行，顯示屏顯示“請(qǐng)登記”等信息，同時(shí)語音播報(bào)。

出口部分

車輛到達(dá)廠區(qū)出口攝像機(jī)識(shí)別區(qū)域，自動(dòng)識(shí)別車輛車牌號(hào)碼，并對(duì)車輛類型作出判斷。

內(nèi)部車：識(shí)別到車牌后，判斷為內(nèi)部車輛，自動(dòng)開閘放行，車輛離開的時(shí)間及圖片保存數(shù)據(jù)庫。顯示屏顯示離開時(shí)間和車牌號(hào)同時(shí)語音播報(bào)。

臨時(shí)車：系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別車牌，判斷為臨時(shí)車，且已辦理離開的手續(xù)后，自動(dòng)開閘放行，車輛離開的時(shí)間及圖片保存數(shù)據(jù)庫。顯示屏顯示離開時(shí)間和車牌號(hào)，同時(shí)語音播報(bào)。否則不予放行，顯示屏顯示“請(qǐng)辦理離開”等信息，同時(shí)語音播報(bào)。

辦公區(qū)域

綜合樓。在綜合樓的房間門布置感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)、開門按鈕、門禁控制主機(jī)。在綜合樓的考勤點(diǎn)布置門禁考勤一體機(jī)，用于考勤。在綜合樓的管理處布置讀卡寫卡機(jī)，用于臨時(shí)訪客及外來人員在廠區(qū)內(nèi)其他區(qū)域行動(dòng)的再次授權(quán)。對(duì)于自動(dòng)門，在房間門口布置進(jìn)門感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)、在房間門內(nèi)布置出門開門按鈕。在食堂布置消費(fèi)機(jī)，用于員工刷卡消費(fèi)。

中控樓。在中控樓的重點(diǎn)區(qū)域的房間門布置感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)、門禁控制主機(jī)、區(qū)域識(shí)別定位基站。人員開門時(shí)必須刷卡和驗(yàn)指紋才可開門，無權(quán)限人員無法開門。對(duì)于自動(dòng)門，在房間門口布置進(jìn)門感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)、在房間門內(nèi)布置出門感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)。區(qū)域識(shí)別定位基站實(shí)時(shí)讀取在辦公重點(diǎn)區(qū)域房間內(nèi)的人員識(shí)別卡，自動(dòng)上傳人員所在區(qū)域位置信息。在中控樓的控制室內(nèi)布置系統(tǒng)服務(wù)器。

生產(chǎn)區(qū)域

生產(chǎn)考勤點(diǎn)。在生產(chǎn)考勤點(diǎn)布置門禁考勤一體機(jī)，用于考勤。

生產(chǎn)危險(xiǎn)區(qū)。封閉式生產(chǎn)危險(xiǎn)區(qū)域，在該區(qū)域的房間門口門內(nèi)布置感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)、門禁控制主機(jī)、區(qū)域識(shí)別定位基站、人體紅外三鑒探測(cè)器、聲光語音報(bào)警系統(tǒng)。人員開門時(shí)必須刷卡和驗(yàn)指紋才可開門。無權(quán)限人員無法開門。對(duì)于自動(dòng)門，在房間門口布置進(jìn)門感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)、在房間門內(nèi)布置出門感應(yīng)式門禁讀卡機(jī)。區(qū)域識(shí)別定位基站實(shí)時(shí)讀取在該區(qū)域房間內(nèi)的人員識(shí)別卡，自動(dòng)上傳人員位置信息。人體紅外三鑒探測(cè)器布置于房門內(nèi)的門口處，當(dāng)有人員進(jìn)入，人體紅外三鑒探測(cè)器自動(dòng)感應(yīng)、上傳后臺(tái)，系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域識(shí)別定位基站和紅外三鑒探測(cè)的信息。綜合判斷，若區(qū)域識(shí)別定位基站沒有讀取到人員識(shí)別卡，紅外三鑒探測(cè)器感應(yīng)到有人進(jìn)入，系統(tǒng)判斷為非法進(jìn)入，啟動(dòng)聲光語音報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警解除，現(xiàn)場(chǎng)有權(quán)限人員在出口處的報(bào)警解除讀卡機(jī)進(jìn)行指紋解除報(bào)警?；蛴芍行谋O(jiān)管人員解除報(bào)警。人員離開封閉式重點(diǎn)區(qū)域時(shí)，在感應(yīng)式讀卡機(jī)刷卡開門。

防爆區(qū)域。廠內(nèi)消化區(qū)域?yàn)榉辣瑓^(qū)域，在該區(qū)域處布置防爆型數(shù)據(jù)分站、防爆型讀卡基站、防爆型聲光語音報(bào)警器、防爆型解除報(bào)警讀卡器和防爆型不間斷電源。當(dāng)人員進(jìn)入該區(qū)域的入口處時(shí)，區(qū)域識(shí)別定位基站自動(dòng)讀取該人員識(shí)別卡，若該人員無權(quán)限進(jìn)入該區(qū)域，系統(tǒng)啟動(dòng)聲光語音報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)有授權(quán)人員帶非授權(quán)人員進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，區(qū)域識(shí)別定位基站自動(dòng)讀取到非授權(quán)人員進(jìn)入，系統(tǒng)啟動(dòng)聲光語音報(bào)警器。當(dāng)沒有帶卡人員進(jìn)入該區(qū)域時(shí)入口處時(shí)，被紅外三鑒探測(cè)器感應(yīng)到，但區(qū)域識(shí)別定位基站讀取不到人員識(shí)別卡，系統(tǒng)判斷為非法入侵，立即啟動(dòng)聲光語音報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。解除報(bào)警，授權(quán)人員在報(bào)警解除讀卡機(jī)上刷卡，取消報(bào)警，或由中心監(jiān)管人員解除報(bào)警。

總結(jié)

通過采用本項(xiàng)目研究的成果，可以大幅度減少污水廠現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維工作量，提高運(yùn)維管理工作質(zhì)量，預(yù)防和減少因安全監(jiān)控不到位、人員活動(dòng)越限等原因?qū)е碌氖鹿?，大幅度提高工作效率，降低運(yùn)維成本。下一步系統(tǒng)將進(jìn)入二期開發(fā)將電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、危化品管理、動(dòng)力監(jiān)測(cè)納入后臺(tái)信息管理平臺(tái)解決電氣設(shè)備狀態(tài)缺陷、設(shè)備操作維護(hù)不到位等問題，為提高大型污水處理廠的智能化安全管理水平打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)廣泛采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決生產(chǎn)實(shí)踐中的難點(diǎn)問題，將進(jìn)一步促進(jìn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，促進(jìn)其行業(yè)應(yīng)用，形成新型產(chǎn)業(yè)鏈。