基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台及方法

摘要

本发明涉及基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台及方法，该平台包括：部署于石化厂区消防站内的一个数据交换通信服务器，多个报警受理终端，多个信息采集上传终端；数据交换通信服务器，分别与信息采集上传终端、报警受理终端连接，本平台利用当前较为先进的有无线通信技术、计算机数据存储处理技术、传感技术、物联网技术，实现与厂区内各类防灭火系统的无缝对接，解决了厂区内各类防灭火系统之间相互独立、单独系统专人负责的管理现状，实现了各类防灭火系统的统一融合和实时监测，实时发现火灾隐患，在第一时间消除火险隐患，从而有效地提高了各类防灭火系统资源的监控效能，大大降低了企业的消防安全管理成本。

说明书

技术领域

本发明涉及专用于石化生产企业厂区的一种基于物联网的消防 综合信息管理平台，尤其涉及一种专用于石化企业工艺装置、系统单 元、储运设施、管道设施消防安全的综合信息管理平台。

背景技术

石化企业作为我国石油能源生产、储存、运输的重要单元，在各 行各业的生产建设中起到了举足轻重的作用，因此其日常生产活动中 的工艺装置、系统单元、储运设施、管道设施的消防安全是安全事故 防范的重中之重。

我国的石油化学工业兴起于20世纪60年代，当前全国共拥有大 中型石油化工企业100多个。每年为国家提供大量的石油产品、合成 纤维、塑料和化肥，以及一些基本化工原料，为我国国民经济的迅速 发展和人民生活的改善做出了巨大贡献。但与此同时，石化企业的火 灾和爆炸事故也频频发生，给国家财产和人民群众的生命安全带来严 重损失。据中国石油化工总公司1983年至1993年的统计资料，在所 统计的1143起各类事故中，火灾爆炸事故占23.64％，损失却占40 ％，有的毁掉数十台甚至上百台设备，有的毁掉全套生产装置或整个 厂房，造成全厂停产。2010年7月16日大连新港输油管线爆炸和原 油泄漏、2011年8月29中石油大连石化分公司油管火灾、2011年11 月22日大港集团油品码头原油罐火灾，都造成了重大的经济损失。

石化企业苛刻的高温、高压操作条件和生产、使用大量危险化学 品的实际情况，使火灾、爆炸事故成为各类事故之首，给人民生命财 产造成重大损失。石化企业火灾事故具备如下几个特征：

1.爆炸危险性极大，极易导致建构筑物坍塌，造成人员群死群伤；

2.燃烧面积大，液体、气体火灾扩散性极强；

3.易形成立体火灾，加大灭火救援难度；

4.燃烧速度快，蔓延迅速；

5.灭火作战难度大，需要消防力量多；

6.火灾损失大，极易造成重大环境污染。

因此如何利用当前较为先进的有无线通信技术、计算机数据处理 技术、传感技术、物联网技术，保障安装在厂区各个工艺装置、系统 单元、储运设施、管道设施中的各类消防防灭火系统的正常运行，快 速发现生产过程中的火灾隐患，将火灾事故消除在萌芽状态，是石化 企业当前亟需的一个重要难题。

发明内容

为了解决当前我国石化厂区内各类防灭火系统由于监察不利、运 行不良所导致出现火灾隐患排查、检修困难等实际问题，本发明提供 一种基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台，该平台利用当前 较为先进的有无线通信技术、计算机数据存储处理技术、传感技术、 物联网技术，实现与厂区内各类防灭火系统的无缝对接，各类报警信 息的实时上传、处理，同时能够及时、有效地对火险隐患进行排查、 定位，使火险隐患能够在最初萌芽状态被发现并消除。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台，其特征在于，该 平台包括：

部署于石化厂区消防站内的一个数据交换通信服务器，多个报警 受理终端，多个信息采集上传终端；

所述的数据交换通信服务器，分别与信息采集上传终端、报警受 理终端连接，实时监测与信息采集上传终端、报警受理终端的连接状 态，发生通信故障时发出声光报警；接收信息采集上传终端实时上报 的各类防灭火系统上报的信息，并将验证以后的数据信息转发至报警 受理终端；接收报警受理终端上传的控制指令，根据指令地址将数据 信息转发至相应的信息采集上传终端；

所述的多个报警受理终端，接收数据交换通信服务器定时发送的 心跳数据，向服务器发送心跳连接应答数据；接收数据交换通信服务 器转发的信息采集上传终端上报的各类报警信息；解析出报警位置点 的地址信息、报警类型信息，并发送给报警受理人员；

多个信息采集上传终端，与厂区内各类消防防灭火系统各类防灭 火系统通过RS232/RS485接口连接，实现各类报警信息的采集与上 传。

所述的信息采集上报终端，包括数据采集接口模块、协议分析模 块、数据打包模块、数据通信模块。

一种用于基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台的数据 交换通信服务器的数据处理方法，其步骤如下：

(1)开始；

(2)接收数据交换申请；

(3)依据数据通信传输协议对接收的数据进行分析，检查数据 的完整性和准确性；

(4)如数据准确转到步骤(5)，否则将不符合协议格式的数据 丢弃，转到步骤(12)；

(5)判断数据发送终端是否在线，如在线转到步骤(6)，否则 转到步骤；

(6)更新数据终端的地址信息及连接状态信息，解析数据的命 令类型，根据命令类型找到数据转向的目的地址；

(7)将数据发送到数据流指定的目的地址，转到步骤(12)；

(8)更新数据终端的地址信息及在线状态为真；

(9)每隔3秒钟向终端发送心跳数据，等待数据发送终端的心 跳返回数据；

(10)判断是否收到数据发送终端的心跳返回数据，如收到转到 步骤(8)，否则转到步骤(11)；

(11)记录数据发送终端的在线状态为假，转到步骤(12)；

(12)结束。

一种用于基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台的报警 受理终端的数据处理方法，其步骤如下：

(1)开始；

(2)接收数据交换通信服务器发送的应用数据；

(3)依据数据通信传输协议对接收的数据进行分析，检查数据 的完整性和准确性；

(4)如数据准确转到步骤(5)，否则将不符合协议格式的数据 丢弃，转到步骤(10)；

(5)解析数据的命令类型，判断是否是数据交换通信服务器发 送的心跳数据，如是转到步骤(10)，否则转到步骤(6)；

(6)分析应用数据，根据地址单元判断出报警点位置和报警类 型，转到步骤(7)；

(7)依据报警位置自动调出该位置的平面图，转到步骤(8)；

(8)值班人员根据报警类型和平面图，通知临近报警点相关责 任人，转到步骤(9)；

(9)故障、火警、误报处理完毕后，转到步骤(11)；

(10)向数据交换通信服务器确认收到心跳数据，返回应答数据， 转到步骤(11)；

(11)结束。

本发明的有益效果：本平台利用当前较为先进的有无线通信技术、 计算机数据存储处理技术、传感技术、物联网技术，实现与厂区内各 类防灭火系统的无缝对接，建立了基于物联网的石化企业消防综合信 息管理平台，解决了厂区内各类防灭火系统之间相互独立、单独系统 专人负责的管理现状，实现了各类防灭火系统的统一融合和实时监 测，实时发现火灾隐患，在第一时间消除火险隐患，从而有效地提高 了各类防灭火系统资源的监控效能，大大降低了企业的消防安全管理 成本。

本平台由部署于石化厂区内的一个数据交换通信服务器、多个报 警受理终端和多个信息采集上传终端3个部分构成。

基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台采用了当前先进 的有无线通信技术、计算机数据存储处理技术、传感技术和物联网相 关技术，具有如下优点：

1、平台能够实时、动态采集厂区内的各类消防防灭火系统的报 警信息，并上传至厂区消防站内，保证第一时间发现警情，为后续警 情处理赢得宝贵的时间。

2、平台具备通用特性，整体平台可以应用于我国现有的石化企 业，能够为企业消防安全提供有效的安全保障。

3、平台具有多网适配特性，信息采集上传终端具备RJ45、WiFi、 3G网络适配模块，使信息的上传可以籍由多个网络实现数据的上传。

4、平台具有智能特性，能够利用平台中的日常记录数据进行动 态统计、查询，通过统计可以排查出存在隐患的区域与周围环境的关 联度，从而为后续报警提供依据。

5、平台具有安全特性，一方面平台中流转的数据信息都经过专 有协议进行编码、加密，保证数据传输的安全性；另外平台不与其他 系统或者网络进行连接，专属于企业内部网络，也能够在一定程度上 保证数据信息的存储安全。

附图说明

图1是本发明平台框架图；

图2是数据通信传输协议示意图；

图3是信息采集上传终端模块构成图；

图4是数据交换通信服务器数据处理流程图；

图5是报警受理终端数据处理流程图；

具体实施方式

如图1所示，本发明平台由部署在石化厂区消防站的数据交换通 信服务器、报警受理终端和部署在厂区内消防信息采集部位的信息采 集上传终端三个部分构成。

数据交换通信服务器通过有线网络与多个报警受理终端进行连 接，实现数据的接收、验证、转发及网络侦测等功能。

信息采集上传终端通过有线(RS232/RS485接口)与各类消防防 灭火系统进行连接，实现数据的采集、协议转换、打包，通过有无线 网络(RJ45、WiFi、3G网络适配模块)与数据交换通信服务器进行 连接，实现数据的接收与上传。

其中，数据交换通信服务器，功能如下：

●数据交换服务器底层数据交换基于TCP/IP网络通信协议；

●数据交换服务器底层数据格式如图2所示；

●实时监测与多个信息采集上传终端的连接状态，发生通信故 障时发出声光报警，提示现场巡查人员检测数据链路排查故 障；

●实时监测与多个报警受理终端的连接状态，发生通信故障时 发出声光报警，提示受理人员检测数据链路排查故障；

●接收多个信息采集上传终端实时上报的各类防灭火系统上报 的信息，并将验证以后的数据信息转发至多个报警受理终端；

●接收多个报警受理终端上传的控制指令，根据指令地址将数 据信息转发至相应的信息采集上传终端。

多个报警受理终端，用于处理信息采集上传终端经由数据交换通 信服务器转发上报的厂区内各类防灭火系统报警信息；其功能如下：

●通过用户名、密码机制向数据交换通信服务器发起连接申请， 验证通过以后与数据交换通信服务器建立通信链路连接；

●接收数据交换通信服务器定时发送的心跳数据，向服务器发 送心跳连接应答数据；

●接收数据交换通信服务器转发的信息采集上传终端上报的各 类报警信息；

●按照数据交换服务器底层数据格式解析信息采集上传终端上 报的各类报警信息，解析出报警位置点的地址信息、报警类 型信息，并以二维地理信息方式直观展现给报警受理人员；

●根据解析后的报警信息类型对此次报警进行后续处理。

多个信息采集上传终端，部署在厂区消防监控节点周边，根据厂 区内各类消防防灭火系统的实际安装情况，利用RS232/RS485接口 与各类消防防灭火系统进行无缝连接，实现报警信息的采集、协议转 换，通过RJ45、WiFi、3G网络适配模块将数据上报至数据交换通信 服务器。其主要功能如下：

●接收数据交换通信服务器定时发送的心跳数据，向服务器发 送心跳连接应答数据；

●能够通过RS232/RS485接口与各类消防防灭火系统进行无缝 连接；

●能够采集各类消防防灭火系统上报的各类报警信息，并将数 据信息按照数据交换服务器底层数据格式进行打包上传至数 据交换通信服务器；

●实时监测与数据交换通信服务器的连接状态，发生通信故障 时发出声光报警，提示巡查人员检测数据链路排查故障；

●具备RJ45、WiFi、3G网络适配模块，支持数据通过有无线 网络上传至数据交换通信服务器。

如图3所示，信息采集上传终端数据采集接口模块、协议分析模 块、数据打包模块和数据通信模块四个部分构成，数据采集接口模块 主要功能是利用RS232/485接口与位于石化厂区的各类消防防灭火 系统连接获取各类系统的报警信息；协议分析模块主要功能是将获取 于各类消防防灭火系统的报警数据进行解析，解析出报警点的地址、 报警状态等等信息，本模块是数据打包模块的基础；数据打包模块是 将协议分析模块分析出的数据按照图2的数据通信传输协议进行打 包；数据通信模块功能是将打包以后的数据上报至数据交换通信服务 器。

如图2所示的数据通信传输协议如下：

●开始符为2个字节，对应固定值64，64；

●时间标签为6字节，对应秒、分、时、日、月、年，值域空间 为0～59、0～59、0～23、1～31、1～12、0～99；

●源地址为6字节，对应数据发送方的身份ID；

●目的地址为6字节，对应数据发送目的方的身份ID；

●应用数据单元长度2个字节，对应应用数据单元的长度；

●命令类型单元长度1个字节，对应应用数据单元数据的类型， 例如由数据交换通信服务器发送数据到信息采集上传终端、 报警受理终端，或者由信息采集上传终端、报警受理终端上 传数据到数据交换通信服务器；

●应用数据单元(不定长，0～1024)，对应发送方实际发送的数 据，少于1024个字节；

●数据校验位为2个字节，对应crc16数据加密算法计算应用数 据单元后得出的校验数值；

●结束符为2个字节，对应固定值35，35；

本发明基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台的数据处 理流程如图4所示：

(1)开始；

(2)接收数据交换申请；

(3)依据数据通信传输协议对接收的数据进行分析，检查数据 的完整性和准确性；

(4)如数据准确转到步骤(5)，否则将不符合协议格式的数据 丢弃，转到步骤(12)；

(5)判断数据发送终端是否在线，如在线转到步骤(6)，否则 转到步骤；

(6)更新数据终端的地址信息及连接状态信息，解析数据的命 令类型，根据命令类型找到数据转向的目的地址；

(7)将数据发送到数据流指定的目的地址，转到步骤(12)；

(8)更新数据终端的地址信息及在线状态为真；

(9)每隔3秒钟向终端发送心跳数据，等待数据发送终端的心 跳返回数据；

(10)判断是否收到数据发送终端的心跳返回数据，如收到转到 步骤(8)，否则转到步骤(11)；

(11)记录数据发送终端的在线状态为假，转到步骤(12)；

(12)结束。

本发明基于物联网的石化企业消防综合信息管理平台的报警受 理终端数据处理流程如图5所示：

(1)开始；

(2)接收数据交换通信服务器发送的应用数据；

(3)依据数据通信传输协议对接收的数据进行分析，检查数据 的完整性和准确性；

(4)如数据准确转到步骤(5)，否则将不符合协议格式的数据 丢弃，转到步骤(10)；

(5)解析数据的命令类型，判断是否是数据交换通信服务器发 送的心跳数据，如是转到步骤(10)，否则转到步骤(6)；

(6)分析应用数据，根据地址单元判断出报警点位置和报警类 型，转到步骤(7)；

(7)依据报警位置自动调出该位置的平面图，转到步骤(8)；

(8)值班人员根据报警类型和平面图，通知临近报警点相关责 任人，转到步骤(9)；

(9)故障、火警、误报处理完毕后，转到步骤(11)；

(10)向数据交换通信服务器确认收到心跳数据，返回应答数据， 转到步骤(11)；

(11)结束。