工厂防爆监控如何实现，怎么施工？

工厂防爆监控如何实现，怎么施工？对于化工厂防爆监控项目，很多朋友可能是第一次接触，那么工厂防爆监控的设计与施工跟一般的监控有何不同呢？

一、应用背景

某某某化工企业是一家生产偶联剂的化工厂，危化品种类繁多，生产线分布广泛、生产现场环境复杂。为规范化工厂安全生产管理，保障化工装置区域安全，有序控制化工厂安全生产，快速的进行安全突发事件的应急处置；建立一套有效的“某某某化工企业综合安防系统”是非常有必要的。

二、设计概述

厂区化工生产、加工、运输和贮存的各过程中，有可能泄漏和溢散出各种各样的易燃、易爆气体、液体和各种粉尘及纤维，这类物质与空气混合后，将变成易发生爆炸危险的混合物，它周围的场所也成了程度不同的爆炸危险场所。当易爆物的浓度达到爆炸的临界点，一旦出现引爆源便会产生爆炸、火灾等严重事故，造成人员伤亡和财产损失。

根据厂区的这一情况我们对厂区部分工业生产点位要求配套使用工业防爆摄像机。

该系统由66台摄像机、其中18个为普通监控点位、48个为防爆监控点位。18个普通监控点位18台为网络数字高清摄像机；48个防爆点位为防爆定焦摄像机。中心控制室配已配备128路NVR数字硬盘录像机、1台网络矩阵、10个监控器(每台显示控制不同区域，与高清电视同步)、交换机等设备组成，其控制通过硬盘录像机操作。

中央控制室：66路摄像机视频信号引进数字硬盘录像机，通过数字硬盘录像机网络接口输出信号局域网，再由网络矩阵控制所有输出信号到10个电视监控器，实现对工业生产的监控。数字硬盘录像机间信号数字化、并接入厂区主网，实现相关管理部门网络化现场管理。

三、设计依据

1、通用标准与规范

GB50314 《智能建筑设计标准》

GB/T50786 《建筑电气制图标准》

JGJ16 《民用建筑电气设计规范》

2、安全防范系统

GB50198《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

GB50348《安全防范工程技术规范》

GB50394《入侵报警系统工程设计规范》

GB50395《视频安防监控系统工程设计规范》

GB50396 《出入口控制系统工程设计规范》

GB50115 《工业电视系统工程设计规范》

3、综合布线系统

GB50311《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

4、电子计算机房及防雷接地装置

GB50174 《电子信息系统机房设计规范》

GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

5、防爆标准：

《爆炸性环境用防爆电气设备第1部分-通用要求》（GB3836.1-2021）

《爆炸性环境用防爆电气设备第2部分-隔爆型“d”》（GB3836.2-2021）

《爆炸性环境用防爆电气设备第4部分-由本质安全型“i”保护的设备》（GB3836.4-2021）

《爆炸性环境用防爆电气设备第13部分-爆炸性气体环境用电气设备的检修》（GB3836.13-2021）

《爆炸性环境用防爆电气设备 第14部分-危险场所分类》（GB3836.14-2014）

《爆炸性环境用防爆电气设备第15部分-危险场所电气安装（煤矿除外）》（GB3836.15-2017）

《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分：用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第1节：电气设备的技术要求》（GB12476.1-2013由GB3836.1-2021代替）

四、总体设计

一、系统总体框架

二、系统组成

监控系统由摄像机、数字硬盘录像机、监视器、传输线缆等组成，采用数字存储方式。中控室内值班人员通过控制台切换操作监控图像。

录像部分采用数字硬盘录像方式，数字硬盘录像选用D1格式的128路全实时硬盘录像机。

由摄像头组成的监视体系，将单位各处的情况汇总到监控中心。同时通过联网，硬盘录像机可以进行远程图像管理，也可以在楼内其它地方实现对中心的图像管理。

为保证图像清晰、实时传输的带宽需要以及网络安全的要求，需构建起某某某化工企业总控中心管理平台；各生产调度室管理分平台；前端监控点三层结构的视频专网，作为图像信息的传输通道，为图像信息的采集传输和应用提供强有力的支撑。通过视频专网可实现化工厂生产调度、指挥及各管理部门之间资源的互联互通。

1、监控中心

对前端设备的视频监控、周界防范、出入口车辆管理、一卡通管理、热成像测温、火炬放散监测等系统进行了整合，主要负责对危化品企业视音频、报警信息进行采集、编码、存储及上传，并通过站端平台预置的的规则进行自动化联动。

2、化工厂总控中心系统

总控中心系统可管理危化品企业内部的所有设备，接收由各区域上报的信息，满足中心系统用户视频、环境报警信息查看的需求。

五、前端系统设计

一、点位分布

视频监控的点位布置包括，但不仅限于下列场所，设置视频采集设备，监控作业行为、劳动纪律、物资交换情况、出入口车辆及人员情况、各种应急事件的处理等：

1、车间的配置

520车间一楼罐区多，环境相当复杂，应设置12个防爆监控点，二楼设置6个防爆监控点，三楼设置6个防爆监控点，510车间一楼设置12个防爆监控点，二楼设置6个防爆监控点，三楼设置6个防爆监控点，每个监控点为数字网络高清防爆一体机，以供化工企业控制中心监控罐区设备运作及人员操作流程情况。

2、300车间的配置

300车间一楼隔间多，本着企业全覆盖的原则，应加装10个监控点，二楼设置4个监控点，三楼设置4个监控点，每个监控点为数字高清网络枪机，对设备运行及人员操作情况进行监控。

二、监控选型

在危化品企业罐区域内，尽量不要安装普通型监控设备，若需要，必须安装防爆设备。化工企业具有易燃易爆的特性，包括在正常温度下，会挥发出大量易燃易爆蒸气，场区空气中的气体达到一定浓度遇明火都会引起爆炸。所以这一领域与其他领域的监控系统最大的区别就是前端系统和传输过程的防爆要求。国家规定天然气、石油、柴油、火药、炸药等100米 范围内不能有明火，而普通监控摄像机非防爆，且摄像机电路易短路，致使明火，因此不允许此环境使用。并且根据摄像机防爆级别不同，应严格依据等级配备，禁止低级别应用于高端场合。

高空瞭望监控系统

化工企业占地面积大、范围广、生产作业环境复杂，普通摄像机数量有限只能满足近距离的监控需求，却无法满足大范围、超视距、全天候的精确监控。在化工企业可在较高位置设置高倍率云台摄像机实现大范围的图像精确监控，既兼顾大场面，又可实现具体目标特写拍摄。同时化工企业管理者可以利用完善的高空瞭望监控系统来了解、判断化工厂安全生产区域，以及厂区道路安全等相应突发事件。

三、实现的功能

1、实时监控

2、录像存储

3、处置预案

4、远程维护

5、系统管理

6、业务互动

7、移动服务

六、承载网络设计

监控传输网络系统主要作用是接入各类监控资源，为中心管理平台的各项应用提供基础保障，能够更好地服务于各类用户。网络结构如下图所示：

1、核心层

数据中心核心网

核心层主要设备是核心交换机，作为整个网络的大脑，核心交换机的配置性能较高。目前核心交换机一般都具备双电源、双引擎，故核心交换机一般不采用双核心交换机部署方式，但是对于核心交换机的背板带宽及处理能力要求较高。

2、接入层

前端视频资源接入

前端网络采用独立的IP地址网段，完成对前端多只监控设备的互联。前端视频资源通过IP传输网络接入监控中心或者数据机房进行汇聚。前端网络接入目前采用两种常用方式，通常为点对点光纤接入的方式和点对多点的PON接入方式。接入层需对NVR存储设备的网络接入提供支撑，确保NVR存储设备网络环境安全可靠。

3、用户接入

对于用户端接入交换机部分，需要增加相应的用户接入交换机，提供用户上网服务。监控中心部署接入交换机，通过万兆/千兆光纤链路接入到传输网络中。保证监控中心解码器及客户端的正常使用。

对于网络设计中存在两级架构如下图所示，具体的设计这里不做详细介绍。

4、网络传输带宽要求

考虑到网络传输过程及其它应用的开销，链路的可用带宽理论值为链路带宽的80%左右，为保障视频图像的高质量传输，带宽使用时建议采用轻载设计，轻载带宽上限控制在链路带宽的50%以内。

1) 核心层交换机到接入交换机的网络采用光模块来传输，带宽需达到千兆以上，原有带宽未达到要求的，增加带宽；

2) 传输设备如光纤收发器到接入交换机之间的带宽建议达到百兆；

3) 传输设备如光纤收发器之间的传输带宽建议达到百兆；

结合项目实际需求，网络带宽规划可做相应调整。

七、监控中心设计

一、监控中心组成

化工企业总控中心建设内容具体包括视频存储子系统、视频解码拼控子系统、大屏显示子系统、平台管理软件等，本章主要介绍存储子系统、解码拼控子系统和大屏显示子系统。

二、系统结构设计

监控中心包含控制部分、解码及显示部分、存储部分和平台承载服务器。

总监控中心由中心管理服务器、流媒体管理服务器、中间数据库服务器、管理客户端、存储、视频综合平台（可选）和电视墙（可选）等组成。监控中心是整个视频监控系统的核心，实现视频图像资源的汇聚，并对视频图像资源进行统一管理和调度。视频综合平台完成视频解码上墙和图像的拼接控制，同时其在硬件层面支撑管理平台，并通过网络键盘进行视频切换和控制，通过高清大屏对高清视频进行精彩展现。

三、存储子系统

本方案存储采用基于磁盘阵列的CVR模式，这种存储模式省去了网络存储服务器，因此存储不再受网络存储服务器性能的影响，存储更加高效稳定，并节省了一定的成本。

录像数据存储在磁盘阵列高速设备上，存储的图像数据采用标清或高清格式，录像数据应保存30天以上。

四、解码拼控子系统

解码拼控子系统主要是采用海康威视系统级的以解码、控制、拼控等功能集于一体的视频综合平台来进行设计，满足解码拼控等功能。

支持模拟及数字视频的矩阵切换、视频图像行为分析、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览、视频拼接上墙等功能，是一款集图像处理、网络功能、日志管理、用户和权限管理、设备维护于一体的电信级视频综合处理交换平台，解码拼控子系统采用视频综合各平台，性能强大，集成度高。

五、视频综合平台设计

由于视频综合平台是整个系统核心，包括流媒体服务器也部署在内，所以核心交换机到视频综合平台之间的网络承载的压力很大。为了保证整体系统稳定高效，设计采用链路汇聚（LACP）功能，在核心交换机和视频综合平台间用两条千兆网线连接，并进行设置。

视频综合平台主要功能

1、 多种输入/输出

1）支持网络编码视频输入、VGA信号输入，数字矩阵交换和网络IP矩阵交换输出。

2） 支持DVI/HDMI/VGA接口输出、整机最大支持256路D1/128路720P/64路1080P解码输出。

2、解码上墙

1）支持实时视频解码上墙，用户可以用鼠标直接拖拽树形资源上的监控点到解码窗口中，立刻进行该监控点实时视频的解码上墙处理；

2）支持历史录像回放视频解码上墙，用户可查询前端设备或中心存储录像，并将播放的录像视频直接拖拽到解码窗口中，立刻进行该监控点当前回放视频的解码上墙功能；

3）支持动态解码上墙云台控制功能，在监控点实时视频进行解码上墙时，用户对解码窗口进行选中后，点击云台控制操作盘进行云台控制操作；

4）支持多画面分割，解码窗口支持多画面分割，能够支持1、4、9、16等多种分割模式

3、拼控管理

1）支持大屏拼接功能，系统支持模数混合矩阵接入，能够实现模数混合矩阵解码板大屏拼控功能，通过鼠标框选的方式，快速地将多个独立的解码窗口拼接成一个大屏，适用于高清画面等需要重点监控的视频；

2）支持开窗漫游功能，大屏拼接后用户可以选择最多打开三个漫游窗体，漫游窗体图像可以叠加和自由调节位置和大小，满足更多用户个性化图像解码上墙的需要。

4、报警上墙

1）支持单屏报警上墙，用户可以在独立的监视屏或拼接大屏中进行报警上大屏配置，当计划内的报警产生时能够在配置的大屏中进行报警上墙功能，整个配置可按监视屏配置多个报警，各个监视屏可独立配置；

2）支持报警场景切换，用户可以单独配置一个报警场景，当该报警场景上配置的报警触发时，电视墙自动切换到报警场景中，并进行相应的视频解码上墙显示。

5) 其他功能

视频综合平台集成了视频输入、输出，视频编码、解码，大屏拼接控制、视频开窗、漫游等功能，将原来需要多个设备才能实现的功能集中在一台设备上，从而降低了设备之间连接线缆的成本，减少了故障点，减少了设备空间占用，为整个机房的美观创造了良好条件。

八、防爆监控系统的安装要求

在爆炸性危险环境中监控系统的安装施工除了要遵守通用工业电视系统相关的国家标准和规范以外，还要遵照有关的爆炸性危险环境电气设备的安装标准与规范，在二者出现矛盾之处应以爆炸性危险环境电气设备安装标准执行。

本系统的施工方案除按以上标准执行外，还参照了中国石化总公司《石油库电气安全规定》中第三章的要求。

一、线缆的敷设

1、 根据规范要求和经验，在易燃易爆环境车间的配电线路设计一般都以桥架为主，钢管与电缆沟的敷设为辅，所有使用的电缆应使用阻燃电缆。

2、线缆敷设的路由应尽量远离爆炸源和爆炸性物质输送的管道。对于爆炸性气体环境中应考察易燃易爆气体的比重，如果危险气体的比重比空气轻，线缆应尽量敷设在下面（沿墙或地埋）；而对于危险气体比空气重的环境，线缆应尽量敷设在上面（沿墙或架空）。

3、正常情况下，在±0.00m平面，先由室外桥架引入，进入室内后至设备附近沿墙或柱引下至电缆沟（敷设完毕后封死，以防进水和白蚁侵害），然后穿管沿地面敷设至设备旁，再用防爆挠性管接入到防爆设备。

4、对于高出±0.00m的平面上，电气线路基本上都是由桥架架空引入，然后由桥架穿管架空敷设至防爆设备旁，再用防爆挠性管接入防爆设备。

5、敷设电气线路的沟、桥架或钢管所穿过的不同区域之间墙或楼板处的空洞应采用非燃性材料（如100#水泥砂浆）严密堵塞。

6、电缆线路不应有接头，穿线钢管应采用壁厚不小于2．5毫米的镀锌水煤气管。管道连接处需套丝连接，32mm以下管径至少需要套接5扣，32mm以上管径至少需要套接6扣（丝扣有效长度不得小于8毫米），并用防松螺帽固定拧紧，在螺纹部分涂以不干性防锈油，严禁缠麻及涂油漆。

7、管道中间连接处还需要使用电气连接线，确保管道电气贯通。

二、专用防爆工具

通常由钢铁材料制成的钎、镐、锤、钳、扳手、吊具等工具与设备在激烈动作或失手跌落时发生的摩擦、撞击火花时隐蔽的点火源，因此在危险环境中安装设备需要使用不发生摩擦及撞击火花，甚至不产生炽热高温表面，由特殊材料制成的专用防爆工具。

钢铁材料的硬度时随含碳量的增加而提高的，而钢铁材料中的碳时产生摩擦火花的根源。防爆工具采用铜合金，在强度和硬度都较低的纯铜中添加铍、铝、钛、镍、镁等熔炼成铜基合金，强度和硬度得到提高，由于不含碳摩擦或撞击时不会产生火花；铜合金的强度、硬度及导热性都比钢铁材料好，局部摩擦点会发生塑性变形而避免摩擦能量集中在个别接触点上，并且能将摩擦产生的热量迅速分散到基体而减少摩擦撞击点出现炽热高温的危险。

当前工业上已由铰青铜、铝青铜、J892铜合金等多种铜基合金成功地应用在防爆工具中。 防爆工具一般分为防爆手工具、防爆气动和液动工具以及专用工具等，包括各种扳手、钳子、锤凿、刀具等。

三、设备的安装

防爆设备的自身重量和载重一般都较大，在实际安装时首先要选择稳定、坚固的安装面和足以承载设备总成的支撑设备。

设备的所有电气连接接头都应该处于防爆设备腔体或防爆型防爆接线箱腔体内部，设备之间的连接使用防爆挠性管，防爆密封引线管应使用防爆设备随机提供的产品或选择符合现场环境防爆等级的产品，根据危险区域的不同对于引线管穿入电缆后应加胶泥密封。

如果设备具有转动或移动功能，引入设备的电缆和挠性管应该留有足够的余量，避免引设备转动拉断挠性管接口及电缆，使裸线暴露在危险环境之中。

四、接地防雷

1、系统的接地，宜采用一点接地方式。接地母线应采用铜质线。接地线不得形成封闭回路，不得与强电的电网零线短接或混接；

2、系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω；采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1Ω；

3、架空电缆吊线的两端和架空电缆线路中的金属管道应接地；

4、在0区至1区、1区至2区过渡应用中，在进入另一危险区域之前必须做接地；

5、地线不能小于6mm2；

6、设备与接入设备前的防爆接线盒间用防爆挠性管连接，分别重复接地并保证电气贯通。

7、在危险环境中的设备主要是前端设备，而且有的是安装在室外。对于危险环境中设备防雷主要是指前端防爆设备的防雷。对于处于非危险区域的控制设备按照应用电视系统控制机房的防雷方法执行。

8、在国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057中的第二章有关于“凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者；具有0 区或1区爆炸危险环境的建筑物；具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。”等情况的列为第一类防雷建筑。

9、室外监控点安装应按照国家标准安装防直击雷设备（接闪器）。同时需要注意对感应雷的防护。

10、建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。金属屋面周边每隔18－24m应采用引下线接地一次。

11、现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面，其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路，并应每隔18－24m采用引下线接地一次。

12、平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于 100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接。

13、当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。对有不少于5根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。

14、防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。

15、屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接，不应少于两处。

16、前端设备同样需要在电源引入的总配电箱处安装设过电压保护器，同时视频信号时输出、控制通讯信号的接口都要安装适当的防雷器加以保护。

五、线路设计

一、同轴电缆被广泛应用于音视频或射频的传输，传输阻抗一般为75_，已经成为视频的标准阻抗。因为同轴电缆可靠的物理特性，能够提供优良的音视频表现。信号的频率、分辨率以及电缆的有效传输距离在音视频系统中起了决定作用。

二、采用网线传送视频图像，在图像的实时性、清晰度、亮度、色饱和度等指标上，可以满足要求。同时又节省了投资，便于系统的安装与维护。由此，我们给出以下系统布线设计方案：

1、 前端所有监控点的视频信号采用网线传输，所有视频线缆集中在一个线槽内，集中引至各分区设备箱，再通过光纤传输至控制室；

2、 前端所有防爆解码控制器的RS485通信信号采用2×1.5mm2屏蔽双绞电缆传输，并采取有效的防雷措施。RS485通信电缆采用总线结构，可以与视频线缆集中在一个线槽内，集中引至监控控制室。

3、防爆云台集成了解码器。

4、 前端所有防爆云台及防爆护罩均采用AC220V供电，供电电源取自现场，采用镀锌钢管配合防爆挠性管保护。

5、 所有防爆监控点摄像机的DC12V供电和镜头的控制取自防爆云台或防爆护罩，防爆云台或防爆护罩引出线缆用防爆挠性管加以保护。

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