CN102289918B - 人防指挥工程防护设施监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人防指挥工程防护设施监控系统，由防护设施操控平台，防护设施控制装置，信息采集显示平台，指挥中心信息显示平台，执行防护设施及采集设备构成；人防指挥工程防护设施监控系统，采用分层、分布式系统结构：以信息采集设备及执行防护设施组成现场设备层；以防护设施控制装置、防护设施操控平台及信息采集显示平台为核心组成现场控制层；以指挥中心信息显示平台为核心组成远程管理层；现场设备层及现场控制层在人防指挥工程各口部；远程管理层在人防指挥工程指挥中心；本发明适用人防指挥工程及类似重要目标的全要素监控，可实现监控目标全时空、实时监测和关键设施的远程控制，节省人力物力，提高目标安全性；军事、经济、社会效益显著。

Description

人防指挥工程防护设施监控系统

技术领域

本发明涉及一种分层、分布式的监控系统，属于针对人防指挥工程防护设施的监控系统。

背景技术

人防指挥工程是本区域领导人指挥地区防空行动的重要场所。当前先进的侦察技术和精确制导武器的大量运用，人防指挥工程面临的威胁日益增大。大威力的常规制导武器，小当量核弹触地爆会对工程口部造成巨大爆炸冲击波；特种油气弹造成工程口部伪装物燃烧、战时城市化工设施遭袭，导致化工产品、油品和大量有机物燃烧等会造成复杂的化学环境，工业核设施遭袭也可能导致核辐射泄漏产生。人防指挥工程通常构筑幅员大、孔口多、内部设置复杂，设备种类多，人员安全要求高，因此，要求工程整体运行的安全监控水平也随之提高。但目前人防工程内部各类设施信息化集成度不高，相互运行孤立，未形成整体防护能力。因此，从工程防护准确调控出发，迫切需要建设工程防护设施监控系统，动态直观地对防护设施与人员防护行动实施整体监控，及时获取各种危害信息，方便指挥员根据危害形势选择最有利的防护对策，最大程度地降低核化生威胁与危害，保障工程在核化生危害条件下最大效能地发挥其防护与指挥功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一套人防指挥工程防护设施监控系统，在工程战时值班及平时运行中，实现动态实时地采集、监测工程各重要位置的威胁信息，能结合各种威胁信息的预警值自动/手动协调防护设施的运行并将相关的预警信息及防护设施运行信息上传至中控室指挥中心，指挥中心可实时监视和了解各工程口部防护设施的运行情况，工程各重要位置的威胁信息，以及工程整体的运行情况，便于指挥工程人员执行防护作业，协调工程人员行动，帮助工程决策者实现工程的安全管理。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

人防指挥工程防护设施监控系统，由防护设施操控平台，防护设施控制装置，信息采集显示平台，指挥中心信息显示平台，执行防护设施及采集设备等构成；该人防指挥工程防护设施监控系统，采用分层、分布式系统结构：以各类信息采集设备及执行防护设施组成现场设备层；以防护设施控制装置、防护设施操控平台及信息采集显示平台为核心组成现场控制层；以指挥中心信息显示平台为核心组成远程管理层。其中，现场设备层及现场控制层在人防指挥工程各口部；远程管理层在人防指挥工程指挥中心。通过清晰的分层、分布关系，实现对人防指挥工程的防护设施运行的全过程监控，对人防指挥工程防护设施的分散、分布式控制和集中管理功能。

以下详细阐明监控设施系统的各部分设计：

其中，防护设施操控平台主要由第一工业PC机、第一显示器、第一键盘鼠标、第一网络服务器组成。第一工业PC机内装三维力控组态软件，通过软件开发完成防化设施操控系统，包括PLC控制软件，实时数据库软件和防化设施操控系统人机界面软件等；各软件可以由软件编程人员根据功能自行开发完成。第一网络服务器负责系统数据交换的功能，传输人防工程防护设施运行状态等信息。

防护设施控制装置主要由PLC、中间继电器、直流电源、端子排、导线构成。PLC采用模块化结构形式，主要包括CPU模块，电源模块，通讯模块，输入模块，输出模块，A/D模块。PLC通讯模块支持TCP/IP通讯协议，PLC通过第一网络服务器与防护设施操控平台进行通讯，介质采用双绞网线；PLC的输入模块通过中间继电器与执行防护设施连接，介质采用铜芯导线；PLC输出模块通过中间继电器与防护设施操控平台连接，介质采用铜芯导线，通过PLC内置的控制程序，实现防护设施自动控制及采集的功能。A/D模块通过铜芯导线与信息采集设备中的传感器连接，负责采集和转换工程的温、湿度等环境信息。CPU模块主要负责数据管理，用户程序的存储，逻辑运算，输出结果等功能；电源模块为PLC模块提供直流电源。

信息采集显示平台主要由第二工业PC机、第二显示器、第二键盘鼠标、信号转换器、串口服务器等组成。第二工业PC机安装SQL数据库软件和三维力控组态软件，由软件编程人员根据功能需求自行开发。实现工程核化生监测设备的各种数据、工程内的超压、一氧化碳、二氧化碳，温度、湿度、风速以及设备的运行状态等信息进行实时采集、存取、备份、简单处理、信息显示、查询、管理、远程传输等功能；信号转换器主要完成工程各核化生监测、报警设备通讯信号的转换，将设备RS485通讯信号转化成RS232通讯信号；串口服务器通过RS232通讯线与第二工业PC机相连，实现多串口功能，满足数据采集通讯需要。

指挥中心信息显示平台主要由第三工业PC机、第三显示器、第三键盘鼠标、第二网络服务器等组成。第三工业PC机内安装有dephi软件开发平台，由软件编程人员根据功能需求自行开发，显示平台能实时动态显示工程各口部防护信息，实现全工程防护信息集中管理。指挥中心显示平台通过第三网络服务器与人防指挥工程各口部进行数据交互，传输人防工程防护运行信息。

信息采集设备主要由各类监测预警设备、各类传感器、视频监测装置及信息采集元件组成。监测预警设备包括核爆及辐射报警器、毒剂报警器、有毒有害气体检测设备、危险化学物质监测设备、放射性核素监测设备、生物气溶胶监测设备等；各类传感器也包括人防指挥工程内部温湿度监测、风量监测、超压监测、火警监测等传感器。信息采集元件包括现场采集装置和数据采集器，现场采集单元可完成工程内室的超压、一氧化碳、二氧化碳等模拟量参数的采集和传输；数据采集器主要完成工程内室的温度、湿度、风速等具有RS485通讯功能采集设备的采集和传输。各类监测预警设备、传感器及视频监测装置通过通讯电缆与信息采集元件相连，实现监控信息的传输。

执行防护设施主要由电动防护密闭门、电动防护门、电动密闭阀门、风机、水阀、电阀等设施组成。执行防护设施通过防护设施控制装置的中间继电器与PLC输入端相连接。

本发明设计的人防指挥工程防护设施监控系统，其优点是构建了集防化信息采集、数据信息分析显示、防护设施智能化控制为一体的多功能、多任务、分布分层式监控系统。监控系统实现指控中心集中管理全工程防护信息，各口部分散控制防护设施。系统高度集成各类防化技术装备，整合优化信息采集资源，为辅助决策和管理层提供了全面而准确的防护信息。系统架构合理，运行稳定可靠，能与其他系统无缝连接，扩展性强。本系统适用于人防指挥工程及类似重要目标的全要素监控，可实现监控目标的全时空、实时监测和关键设施的远程控制，节省了人力物力，极大地提高了目标的安全性，军事、经济、社会效益显著，应用前景广阔。

附图说明

图1所示为本发明的网络拓扑图

图2所示为本发明的结构图

图3所示为本发明的工作流程图

具体实施方式

本发明的一种人防指挥工程防护设施监控系统，具体而言是基于分布分层式网络化结构的人防工程防护设施监控系统，是应用于监测控制人防指挥工程防护性能的系统，由防护设施操控平台，防护设施控制装置，信息采集显示平台，指挥中心信息显示平台，执行防护设施及采集设备等构成。如图1所示。

1)信息采集设备主要由安装在人防指挥工程口部重要位置的各类监测预警设备、各类传感器、视频监测装置及信息采集元件组成。监测预警设备包括核与辐射报警器、毒剂报警器、有毒有害气体检测设备、危害化学物质监测设备、放射性核素监测设备、生物气溶胶监测设备；各类传感器包括工程内部温湿度监测、风量监测、超压监测、火警监测等传感器。

信息采集元件包括现场采集装置和数据采集器，现场采集单元采用可编程控制器作为数据采集控制器，并扩展了A/D模块对工程的设备开关量输入信号以及模拟量信号进行采集，并经过可编程控制器CPU的预处理之后，将信息传递到数据库管理层中，主要完成工程内室的超压、一氧化碳、二氧化碳等模拟量参数的采集和传输；数据采集器采用研华的A/D智能模块，将工程设备的模拟量信号转换成可传输的通信信号，传递到数据库管理层中，主要完成工程内室的温度、湿度、风速等具有RS485通讯功能采集设备的采集和传输。

各监控设备通过通讯电缆与信息采集元件相连，实现监控信息的传输。信息采集设备可实现对工程内外的核化生危害信息、工程内部空气质量信息、工程防护设施运行状态信息及人员行动信息地实时监测和采集。

2)信息采集显示平台安装在工程口部值班室，主要由第二工业PC机、第二显示器、第二键盘鼠标、信号转换器、串口服务器等组成。第二工业PC机安装SQL数据库软件和三维力控组态软件，由软件编程人员根据功能需求自行开发，实现工程核化生监测设备的各种数据、工程内的超压、一氧化碳、二氧化碳，温度、湿度、风速以及设备的运行状态等信息进行实时采集、存取、备份、简单处理、信息显示、查询、管理、远程传输等功能；信号转换器主要完成工程各核化生监测、报警设备通讯信号的转换，将设备RS485通讯信号转化成RS232通讯信号；串口服务器通过RS232通讯线与第二工业PC机相连，实现多串口功能，满足数据采集通讯需要。

所述的信息采集显示平台能兼容RS232、RS485、以太网TCP/IP等多种通讯网络协议，有效集成各类信息，实现多种信号实时并行采集功能；所述的信息采集显示平台能保证信息通畅实现工程口部防化信息与指控中心远程通讯功能，口部值班室和中控室指挥中心之间建立通信链路，现场包括视频在内的原始信息可以实时传送至指挥中心，便于决策者快速掌握最真实的第一手信息。

3)防护设施操控平台安装在工程口部值班室，主要由第一工业PC机、第一显示器、第一键盘鼠标、第一网络服务器组成。第一工业PC机内装三维力控组态软件，通过软件开发完成防化设施操控系统，包括PLC控制软件，实时数据库软件和防化设施操控系统人机界面软件等；各软件可以由软件编程人员根据功能自行开发完成。第一网络服务器负责系统数据交换的功能，传输人防工程执行防护设施运行状态等信息。通过防护设施操控平台，值班人员可清晰、直观地监控工程口部的执行防护设施的运行状态。

4)防护设施控制装置主要由PLC、中间继电器、直流电源、端子排、导线构成，PLC支持TCP/IP通讯协议，PLC通过第一网络服务器与防护设施操控平台进行通讯，介质采用双绞网线；PLC的输入模块通过中间继电器与执行防护设施连接，介质采用铜芯导线；PLC输出模块通过中间继电器与防护设施操控平台连接，介质采用铜芯导线，通过PLC内置的控制程序，实现防护设施自动控制及采集的功能。A/D模块通过铜芯导线与信息采集设备中的传感器连接，负责采集和转换工程的温湿度等环境信息。CPU模块主要负责数据管理，用户程序的存储，逻辑运算，输出结果等功能；电源模块为PLC模块提供直流电源。防护设施控制装置可根据预先设计好的控制策略对风机、电动防(密)门、水(电)阀等执行防化设施运行的各种开关量和模拟量进行逻辑运算、优化处理，与执行防护设施和防护设施操控平台进行通讯，对防护设施进行智能控制，同时与指挥中心信息平台进行数据交换。

5)指挥中心信息显示平台安装在工程中控室，主要由第三工业PC机、第三显示器、第三键盘鼠标、第三网络服务器等组成。第三工业PC机内安装有dephi软件开发平台，由软件编程人员根据功能需求自行开发；指挥中心显示平台通过第二网络服务器与各口部值班室进行数据交互，传输人防工程防护运行信息。指挥中心信息显示平台能实时动态显示工程各口部防护信息，实现全工程防护信息集中管理。

本发明的一种人防指挥工程防护设施监控系统，其工作过程如图3所示：首先由各个工程口部的采集设备将工程环境信息及核化生威胁信息采集至信息采集显示平台中进行处理及显示。当核化生威胁信息到达报警界限时，将发出报警信息及报警指令，监控系统通过以太网将报警指令下达至对应口部的防护设施操控平台系统中，并下达相应的控制指令，通过对应口部的防护设施控制装置控制执行相应的执行防护设施，以实现对应口部的工程防护功能。同时各个工程口部的防护设施操控平台的操控指令信息以及信息采集显示平台处理后的信息通过以太网协议上传至指挥中心信息显示平台中。指挥中心信息显示平台可监控人防工程各个口部的防护设施的操控情况以及各个口部的工程环境信息及核化生威胁信息。

Claims (1)

1.一种人防指挥工程防护设施监控系统，其特征在于：由防护设施操控平台，防护设施控制装置，信息采集显示平台，指挥中心信息显示平台，执行防护设施及信息采集设备构成；该人防指挥工程防护设施监控系统，采用分层、分布式系统结构：以信息采集设备及执行防护设施组成现场设备层；以防护设施控制装置、防护设施操控平台及信息采集显示平台为核心组成现场控制层；以指挥中心信息显示平台为核心组成远程管理层；其中，现场设备层及现场控制层在人防指挥工程各口部；远程管理层在人防指挥工程指挥中心；以下详细阐明监控系统的各部分设计：

其中，防护设施操控平台由第一工业PC机、第一显示器、第一键盘鼠标、第一网络服务器组成；第一工业PC机内装三维力控组态软件，通过软件开发完成防化设施操控系统，包括PLC控制软件，实时数据库软件和防化设施操控系统人机界面软件；第一网络服务器负责系统数据交换的功能，传输人防工程防护设施运行状态信息；

防护设施控制装置由PLC、中间继电器、直流电源、端子排、导线构成；PLC采用模块化结构形式，包括CPU模块，电源模块，通讯模块，输入模块，输出模块，A/D模块；PLC的通讯模块支持TCP/IP通讯协议，PLC通过第一网络服务器与防护设施操控平台进行通讯，介质采用双绞网线；PLC的输入模块通过中间继电器与执行防护设施连接，介质采用铜芯导线；PLC的输出模块通过中间继电器与防护设施操控平台连接，介质采用铜芯导线，通过PLC内置的控制程序，实现防护设施自动控制及采集的功能；A/D模块通过铜芯导线与信息采集设备中的传感器连接，负责采集和转换工程的温、湿度环境信息；CPU模块负责数据管理，用户程序的存储，逻辑运算，输出结果；电源模块为PLC模块提供直流电源；

信息采集显示平台由第二工业PC机、第二显示器、第二键盘鼠标、信号转换器、串口服务器组成；第二工业PC机安装SQL数据库软件和三维力控组态软件，实现工程核化生监测设备的数据、工程内的超压、一氧化碳、二氧化碳，温度、湿度、风速以及设备的运行状态信息进行实时采集、存取、备份、简单处理、信息显示、查询、管理、远程传输功能；信号转换器完成工程各核化生监测、报警设备通讯信号的转换，将设备RS485通讯信号转化成RS232通讯信号；串口服务器通过RS232通讯线与第二工业PC机相连，实现多串口功能，满足数据采集通讯需要；

指挥中心信息显示平台由第三工业PC机、第三显示器、第三键盘鼠标、第二网络服务器组成；第三工业PC机内安装有dephi软件开发平台，指挥中心信息显示平台能实时动态显示工程各口部防护信息，实现全工程防护信息集中管理；指挥中心信息显示平台通过第二网络服务器与人防指挥工程各口部进行数据交互，传输人防工程防护运行信息；

信息采集设备由监测预警设备、传感器、视频监测装置及信息采集元件组成；监测预警设备包括核爆及辐射报警器、毒剂报警器、有毒有害气体检测设备、危险化学物质监测设备、放射性核素监测设备、生物气溶胶监测设备；传感器包括人防指挥工程内部温湿度监测、风量监测、超压监测、火警监测传感器；信息采集元件包括现场采集装置和数据采集器，现场采集单元完成工程内室的超压、一氧化碳、二氧化碳模拟量参数的采集和传输；数据采集器完成工程内室的温度、湿度、风速的具有RS485通讯功能采集设备的采集和传输；监测预警设备、传感器及视频监测装置通过通讯电缆与信息采集元件相连，实现监控信息的传输；

执行防护设施由电动防护密闭门、电动防护门、电动密闭阀门、风机、水阀、电阀组成；执行防护设施通过防护设施控制装置的中间继电器与PLC输入端相连接。

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