CN102183943A - 烟花爆竹生产车间及储存库房安全监控系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟花爆竹生产车间和储存库房的安全监控系统与方法。所述安全监控系统包括通过无线传感器网络(WSN)组网相连的生产车间及储存库房智能监测子系统和处理中心；所述安全监控方法包括：采集并储存烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数；烟花爆竹生产车间及储存库房的分级预警、报警及相应处理；进一步包括对企业安全状况进行统计分析。本发明能够实现对烟花爆竹生产车间及储存库房进行整体安全监控，为管理部门对烟花爆竹生产及储存过程的分级监管和事故应急提供及时、准确的信息，从而预防和消除烟花爆竹生产和储存过程中重特大恶性事故，更好地保障人民的生命和财产安全。

Description

烟花爆竹生产车间及储存库房安全监控系统与方法

技术领域

本发明属于安全生产监控与监管技术领域，特别涉及烟花爆竹生产车间及储存库房的安全监控系统与方法。

技术背景

目前，中国是世界上最大的烟花爆竹生产、消费和出口国。烟花爆竹属于易燃易爆品，自生产到消费全过程面临的最大挑战是安全问题，包括生产、仓储、运输、流通等各个环节，由此引发的安全事故屡见不鲜，烟花爆竹产品的安全监控与监管一直是企业和管理部门的难题。尤其对于烟花爆竹生产和储存环节中存在更多不安全因素，管理部门缺乏有效的监控系统和技术方法，无法对烟花爆竹运输过程中存在的事故危险进行预警和报警，从而防止事故的发生；对于烟花爆竹日常生产和储存中的事故隐患和管理漏洞，管理部门缺乏有效的监管手段，事故发生以后也无法及时获取事故现场的相关信息，严重影响应急救援工作的开展。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足之处，提出一种烟花爆竹生产车间及储存库房的安全监控系统与方法，对烟花爆竹生产车间及储存库房进行全程动态监控，实现对烟花爆竹生产和储存过程中的安全监控预警、出现紧急事件时的实时响应和应急联动处理，为管理部门的应急反应提供及时准确的信息和数据支持，防止烟花爆竹生产和储存过程中的重、特大恶性事故，更好地保障人民的生命与财产安全。

本发明提出的烟花爆竹生产车间及储存库房的安全监控系统，包括通过WSN(无线传感器网络)组网相连的烟花爆竹生产车间及储存库房智能监测子系统和处理中心，其中：所述智能监测子系统包括现场控制器以及与所述现场控制器相连的传感器、报警器和WSN传输模块；所述处理中心包括WSN传输模块以及与所述WSN传输模块相连的监控服务器和数据服务器。

所述智能监测子系统的传感器，包括分别对烟花爆竹生产车间及储存库房的温度、压力、烟雾浓度、门窗开启状况进行实时监测的温度传感器、压力传感器、烟雾传感器和门窗开启传感器。

所述现场控制器采用低功耗单片机内核，连接有1路串口输入信号、2路模拟量输入信号，多路数字量输入信号，3路开关量输出。

所述智能监测子系统的报警器，用于烟花爆竹生产车间及储存库房本地报警。

所述智能监测子系统的现场控制器，用于采集、记录和处理烟花爆竹生产车间及储存库房的温度、压力、烟雾浓度、门窗开启参数，并通过WSN组网传送到所述处理中心；当监测参数超限时，启动本地报警器进行报警，并在达到安全极限时，启动安全控制措施。

所述智能监测子系统的WSN传输模块，安装在生产车间及储存库房内，利用WSN组网，将烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数汇总传输到所述处理中心。

所述处理中心的WSN传输模块，用于传输所述现场控制器从生产车间及储存现场库房采集的数据。

所述处理中心的监控服务器，用于实时监控各个烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数，接收生产车间及储存库房的报警信息，并将这些报警信息转存到所述数据服务器中，根据报警信息及其处置情况对生产车间及储存库房的进行监控。

所述处理中心的数据服务器，用于储存从所述现场控制器上传输来的安全参数，以备查询、统计和管理以及事故发生之后的原因分析。

本发明提出的采用上述安全监控系统的安全监控方法，包括：

1)采集并储存烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数

所述现场控制器根据预先设定的采样频率，对与所述现场控制器相连的所述传感器进行轮巡，采集安全参数，并将所述安全参数通过所述WSN组网发送给所述处理中心；所述监控服务器通过所述WSN网络模块接收、处理数据，并传送给所述数据服务器储存；

2)烟花爆竹生产车间及储存库房的分级预警、报警及相应处理

在所述现场控制器与所述处理中心分别设定不同的报警阈值和报警条件，以确定不同级别的警情，根据各级报警阈值和报警条件，自动判断报警信息，进行分级预警和报警，并启动相应预置处理措施。

进一步地，本发明所述安全监控方法还包括：

3)对企业安全状况进行统计分析

所述处理中心的数据服务器对给定时间段内企业的报警信息进行统计分析，根据报警类型、报警次数及处理措施的统计结果对生产车间及储存库房的安全状况进行分级，形成生产车间及储存库房的安全状况统计报表，评估烟花爆竹的生产及储存安全形势和生产车间及储存库房的安全管理水平，作为对生产车间及储存库房的分级监管的依据。

本发明所述安全监控方法的所述步骤1)中，所述现场控制器在本地循环记录100小时内各传感器的参数，在一定时间内与数据服务器的数据互为备份并起到黑匣子的作用。

本发明所述安全监控方法的所述步骤2)具体包括以下步骤：

(21)在烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数中，现场温度设置两级阈值t1，t2，0＜t1＜t2；压力设置两级阈值p1、p2，0＜p1＜p2；烟雾浓度设置一级阈值；

(22)当所述现场温度t1＜t＜t2或者相对压力Δp＞p1时，所述现场控制器中的存储器储存安全参数信息，启动本地报警器进行声光预警，并提示预警处置措施；

(23)当所述现场温度t＞t2，或者所述相对压力Δp＞p2，或者所述烟雾浓度大于阈值时，所述现场控制器储存安全参数，并将信息通过WSN传输模块发送到所述处理中心；现场的声光报警器发出人员疏散声光报警，执行紧急处置预案；

(24)现场控制器根据具体情况允许或禁止门窗开启传感器报警：在所有人员离开生产车间或储存库房时，允许门窗开启传感器报警；当门窗关闭并经过一段时间延时后，如果门窗再次开启，现场控制器向处理中心传送门窗开启预警信息；再延时一段时间后，如果门窗开启传感器报警没有被禁止，现场控制器将开始声光报警，并向处理中心传送门窗开启报警信息。

本发明的技术特点及效果：本发明提出的一种烟花爆竹生产车间及储存库房安全监控系统与监控方法，能够实现对烟花爆竹生产车间及储存库房进行整体安全监控，并为管理部门对烟花爆竹生产车间及储存库房的分级监管和事故应急提供及时、准确的信息和数据支持，从而预防和消除烟花爆竹生产和储存过程中重特大恶性事故，更好地保障人民的生命和财产安全。

附图说明

图1为本发明所述生产车间及储存库房安全监控系统的结构框图；

图2为本发明所述生产车间及储存库房智能监测子系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提出的烟花爆竹生产车间及储存库房的安全监控系统与方法给予详细说明：

本发明的烟花爆竹生产车间及储存库房安全监控系统，包括由WSN组网相连的烟花爆竹生产车间及储存库房智能监测子系统和处理中心，其总体结构如图1所示。

其中，所述智能监测子系统包括现场控制器以及与所述现场控制器相连的温度传感器、压力传感器、二氧化硫烟雾传感器、门窗开启传感器、报警器和WSN传输模块。所述现场控制器用于对烟花爆竹生产车间及储存库房的温度、压力、二氧化硫烟雾浓度、门窗开启状态等安全参数信息践行实时监测、采集与处理，并通过WSN传输模块传送到处理中心；当监测参数超限时，启动现场的报警器进行报警；并在达到安全极限时，启动安全控制措施。

安装在烟花爆竹生产车间及储存库房的设备如下：

(1)温度传感器，采用的是DALLAS公司的DS18B20。其主要技术参数：温度传感器准确度为0.5℃，温度量程为-55℃～125℃。

(2)压力传感器，采用的是MOTOROLA公司的MAX4250(CASE 867B-04，STYLE 1)。其主要技术参数：准确度为1.5％；压力量程为20kPa～250kPa；安装位置为现场内的墙壁上。

(3)二氧化硫烟雾传感器，采用的是英国阿尔法公司SO2-AE大量程传感器。

(4)门窗开启传感器，采用磁控开关，安装于门窗开关位置的两侧，当需要监控多个门窗时，传感器串联连接。

(5)现场控制器，采用SILICON LABS公司的C8051F340单片机。其主要技术参数：8K大小的FLASH系统存储，1路10位ADC。

现场控制器通过信号输入接口与温度传感器、压力传感器、二氧化硫烟雾传感器、开门传感器连接，实时采集烟花爆竹生产车间及储存库房的信息；通过继电器输出接口与报警器相连，当监测参数超过设定阈值时，输出高电平启动报警器进行声光报警。

(6)WSN传输模块，采用以CC1100为核心芯片的无线传感器网络节点，工作频率选择在433MHz频段。

现场控制器通过ADC口和IO输入口连接温度传感器、压力传感器、二氧化硫烟雾传感器和门窗开启传感器，通过IO输出口连接报警器，完成温度、压力、烟雾浓度和门窗开启状态的信息采集和报警。

本发明所述处理中心包括通过WSN传输模块相连的监控服务器和数据服务器，用于接收现场控制器的报警信息，远程查看监控生产车间及储存库房的安全参数信息，根据生产车间及储存库房的报警信息和处理措施对烟花爆竹生产车间及储存库房的安全状况进行动态分级，并根据分级结果对企业进行分级监管。

安装在处理中心的设备实施例说明如下：

(1)监控服务器：采用HP Z800工作站。

(2)数据服务器：采用HP ProLiant DL580 G7。

本发明所述生产车间及储存库房智能监测子系统的工作流程如图2所示，包括以下步骤：

1)实时采集烟花爆竹生产车间及储存库房内的安全参数

现场控制器预先设定采样频率，对与现场控制器相连的温度、压力、烟雾传感器进行轮巡，采集烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数信息；门窗开启传感器的输出与现场控制器的中断输入相连，现场控制器通过中断服务程序实时采集门窗开启状态。现场控制器对上述信息进行采集分析后，通过WSN传输模块发送给监控中心的WSN传输模块；监控服务器接收数据，并传送给数据服务器储存。

所述现场控制器能够在本地循环记录100小时内各传感器的参数，在一定时间内与数据服务器的数据互为备份并起到黑匣子的作用。

2)烟花爆竹生产车间及储存库房的分级预警、报警与处理

本实施例中，烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数：温度(th)设置75℃、100℃两级阈值；压力(p)设置0.03MPa、0.06MPa两级相对阈值；二氧化硫烟雾浓度设置100ppm一级阈值。

当温度75℃＜th＜100℃、相对压力Δp＞0.03MPa时，现场控制器中的存储器储存安全参数信息及位置信息，并启动本地报警器进行声光预警，提醒安全员注意，并提示预警处置措施，如开启现场的通风系统或空调系统，提醒安全员采取相应措施，如果在规定时间内安全员没有对报警进行复位，处理中心的监控服务器向现场安全员发出报警信号。

当温度th＞100℃，或者相对压力Δp＞0.06MPa，或者二氧化硫烟雾浓度＞100ppm时，现场控制器储存安全参数，并将信息通过WSN传输模块发送到处理中心；现场报警器发出人员疏散声光报警，并及时疏散现场周围人群等，执行紧急处置预案。

当门窗开启报警允许时，如果门窗开启，现场控制器将向处理中心传送门窗开启预警信息；延时2分钟后，如果门窗开启传感器报警没有被禁止，现场控制器将开始声光报警，并向处理中心传送门窗开启报警信息，启动对非法闯入的处理预案；如果是正常的人员进入，在预警信号发布的2分钟内，可以手工禁止门窗开启报警。

Claims (7)

1.一种烟花爆竹生产车间及储存库房安全监控系统，包括通过WSN组网相连的烟花爆竹生产车间及储存库房智能监测子系统和处理中心，其特征在于，所述智能监测子系统包括现场控制器以及与所述现场控制器相连的传感器、报警器和WSN传输模块；所述处理中心包括WSN传输模块以及与所述WSN传输模块相连的监控服务器和数据服务器。

2.如权利要求1所述的安全监控系统，其特征在于，所述传感器包括分别对烟花爆竹生产车间及储存库房的温度、压力、烟雾浓度、门窗开启状况进行实时监测的温度传感器、压力传感器、烟雾传感器和门窗开启传感器。

3.根据权利要求1所述的安全监控系统，其特征在于，所述现场控制器采用低功耗单片机内核，连接有1路串口输入信号、2路模拟量输入信号，多路数字量输入信号，3路开关量输出。

4.一种采用权利要求1所述安全监控系统的安全监控方法，其特征在于，所述安全监控方法包括：

1)采集并储存烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数

所述现场控制器根据预先设定的采样频率，对与所述现场控制器相连的所述传感器进行轮巡，采集安全参数，并将所述安全参数通过所述WSN组网发送给所述处理中心；所述监控服务器通过所述WSN网络模块接收、处理数据，并传送给所述数据服务器储存；

2)烟花爆竹生产车间及储存库房的分级预警、报警及处理

在所述现场控制器与所述处理中心分别设定不同的报警阈值和报警条件，以确定不同级别的警情，根据各级报警阈值和报警条件，自动判断报警信息，进行分级预警和报警，并启动相应预置处理措施。

5.如权利要求5所述的安全监控方法，其特征在于，所述安全监控方法还包括：

3)对企业安全状况进行统计分析

所述处理中心的数据服务器对给定时间段内企业的报警信息进行统计分析，根据报警类型、报警次数及处理措施的统计结果对生产车间及储存库房的安全状况进行分级，形成生产车间及储存库房的安全状况统计报表，评估烟花爆竹的生产及储存安全形势和生产车间及储存库房的安全管理水平，作为对生产车间及储存库房的分级监管的依据。

6.如权利要求4或5所述的安全监控方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述现场控制器在本地循环记录100小时内各传感器的参数，在一定时间内与数据服务器的数据互为备份并起到黑匣子的作用。

7.如权利要求4或5所述的安全监控方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括以下步骤：

(21)在烟花爆竹生产车间及储存库房的安全参数中，现场温度设置两级阈值t1，t2，0＜t1＜t2；压力设置两级阈值p1、p2，0＜p1＜p2；烟雾浓度设置一级阈值；

(22)当所述现场温度t1＜t＜t2或者相对压力Δp＞p1时，所述现场控制器中的存储器储存安全参数信息，启动本地报警器进行声光预警，并提示预警处置措施；

(23)当所述现场温度t＞t2，或者所述相对压力Δp＞p2，或者所述烟雾浓度大于阈值时，所述现场控制器储存安全参数，并将信息通过WSN传输模块发送到所述处理中心；现场的声光报警器发出人员疏散声光报警，执行紧急处置预案；

(24)现场控制器根据具体情况允许或禁止门窗开启传感器报警：在所有人员离开生产车间或储存库房时，允许门窗开启传感器报警；当门窗关闭并经过一段时间延时后，如果门窗再次开启，现场控制器向处理中心传送门窗开启预警信息；再延时一段时间后，如果门窗开启传感器报警没有被禁止，现场控制器将开始声光报警，并向处理中心传送门窗开启报警信息。

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