大窯灣危險貨物專用場站工程信息系統組成與設計

[摘要]本文系統闡述了大窯灣危險貨物專用場站工程信息系統的組成和設計，結合集裝箱場站和危險貨物存儲的特點，從火災報警、監控、安防、集裝箱智能系統、網絡構成、控制系統等方面提供了相應的設計方案及解決方法。

[關鍵詞]集裝箱；危險貨物；信息系統；多樣

1 工程概況

危險貨物場站工程位于大連大窯灣三期碼頭后方，占地約為17.4萬多平米。場站分為站內作業區和站外輔助區。作業區以堆放各類集裝箱為主，輔助區為辦公樓及水電等配套建筑。

2 信息系統組成

根據海關171號文件及相關標準規范要求，以期能夠建設成為現代標準的場站工程。該場站內信息系統較之普通場站工程信息系統組成更為復雜多樣。其組成主要由火災報警系統、監控系統、安防系統、集裝箱智能管理系統、建筑物網絡及綜合布線系統、控制管理系統等方面。

3 系統設計

3.1 火災報警系統

系統原理及構成：火災報警系統由前端探測裝置及后端連鎖控制構成。系統內探測裝置均為帶地址型，當探測裝置檢測到火焰、溫度、煙霧等狀態，傳感器會傳輸帶地址信號火災報警控制器。由控制器通信接口傳輸報警信號至消防控制盤及通風控制器，由消防控制盤啟動相應位置消防聯動措施，由通風控制器啟動通風裝置。

本工程中，總消防控制器及聯動控制器均設置在綜合樓一層消防控制室，二層通信機房的火災控制器也接入總控，總控可設為手動、自動、強切等形式。消控室為24小時有人值守，消防系統自成體系與日常業務控制系統分離。為了加強管理，控制器傳輸一路顯示信號至三層日常業務調度室，可在調度室中同時監控火災報警系統。

火災自動報警及聯動系統圖

倉庫內為爆炸危險環境2區，設備選型：防爆結構：隔爆型d，溫度分組：T6，安全間隙分級IIC。

系統按兩路總線環路設計，任何一點斷線不應影響系統報警及控制。在倉庫內設置本安型紅外光束感煙探測器、本安型感溫探測器、隔爆型手動報警按鈕、隔爆型火災聲光報警器。

3.2 監控系統

場區內設置工業電視監控系統一套。中控室設置在綜合樓四層，設UPS提供不間斷電源供給。室內鋪設防靜電地板。設監控控制操作臺一座，4屏幕拼裝電視墻一座，設DVR數字硬盤錄像機、矩陣、畫面分割器、控制鍵盤等數字監控控制設備。并可通過局域網分權限控制或者接收視頻信號。

在場區內6個高桿燈25米上人平臺上各架設個一體化攝像機組。每一卡口各設置1臺一體化攝像機組。海關查驗場地內設置1臺海關專業攝像機組，該監控信號通過網絡直接傳輸至海關等相關部門。在貨棚內及倉庫隔間內各設置1臺防爆型三可變攝像機組。綜合樓內大廳、電梯內、樓梯口等區域設置球形定點定焦彩色攝像機。

該系統具有監視功能、PTZ控制功能、系統支持鍵盤操作和計算機界面操作、虛擬矩陣、視頻存儲功能、錄像播放器、配置管理、日志信息查詢等多種功能。同時可通過客戶端軟件進行電視墻的視頻切換及拼接模式控制。

3.3 安防系統

為防范閑雜人員出入同時防范非法人員翻越圍墻，場站建立周界防越安防報警系統。

因為該場站防爆分區的劃分為：危險品集裝箱場區實體圍墻內，高度13.3米以內區域為爆炸危險環境2區。考慮到目前較先進的脈沖電子圍欄周界報警系統所安設的裸線不能滿足場站防爆要求，所以在本次設計中采用紅外對射安防系統。

沿場區周界實體圍墻上方設置周界防范系統，當發生非法翻越時，探測器將警情傳送至控制器，并發出報警提示，顯示翻越區域。報警控制器安設在綜合樓消防控制室內，需24小時有人職守。

3.4 集裝箱智能管理系統

1．智能大門

集裝箱場站的智能大門控制系統，是對進出場站大門卡口的貨物、運輸車輛進行自動識別和實時監控的軟硬件一體化產品。實現遠程操作、進出卡口通道內無人值守、減少人工干預、提高數據采集的可靠性和準確性，并加快集裝箱及散貨車輛通過大門的速度，徹底改變因人工作業引起的效率低、易發生箱貨丟失和走私等現象，為實現整個運輸過程的全程監控提供完整、實時、準確的信息。

場站智能大門系統由以下多個系統共同組成，來實現以上所述功能和業務：

電子車牌自動識別系統；集裝箱箱號、箱型自動識別系統；通道監控系統；交通控制(電子擋桿)系統；電子地磅稱重系統；

本工程設置智能大門通道5條，其中地磅通道2條。

2. 無線系統

場站的無線傳輸將采用全2.4G的無線傳輸方案。場地內無線設備包括主要由車載無線終端組成，車載無線終端主要安裝于場地內作業的正面吊、堆高機及叉車上。

無線覆蓋范圍主要為除貨棚及倉庫的所有箱區。覆蓋方式主要為地面覆蓋，整套無線系統中使用的無線終端為無線車載終端。系統最終將實現場地內作業機械設備利用無線終端通過2.4G無線平臺迅速穩定的將前方數據傳入后臺數據庫。

場站內采用2.4G無線工業級AP對整個作業區域做全方位2.4G冗余無線覆蓋。在無線覆蓋區域內，任何一臺AP出現故障，都不會造成現場無線作業長時間中斷。無線AP主要安裝于場地5根高桿燈25米上人平臺處。安裝在高桿燈上的無線AP主要負責覆蓋其前后左右的堆場區域，為在此區域工作的無線終端提供無縫隙的無線覆蓋。并且保證周邊其他碼頭、場站的無線信號不會對場地無線覆蓋產生干擾。

3．集裝箱操作系統

系統主要通過堆場管理、拆裝箱，班列管理、倉庫管理、驗修箱管理等功能，全面實現各類集裝箱場站的各項業務操作，保證業務的平穩運行，加強管理水平，提高作業效率。其主要功能包括：堆場管理、裝箱管理、拆箱管理、進出場預約管理、班列管理、大門管理、倉庫管理、調度管理、無線終端管理、修箱管理、驗箱管理、車隊運輸管理、外部接口、統計分析。

3.5 網絡及綜合布線

1.綜合布線設計

本工程綜合樓內全部采用六類無屏蔽雙絞線布設。樓內水平布線通過電纜橋架及鋼管，豎直通過弱電豎向橋架入通信機房，上六類線配線架。全部暗敷。

通信機房及監控機房位于辦公樓中部，設300mm架空防靜電地板。設UPS提供不間斷電源供給。各弱電設備及防靜電地板均需妥善接地。

進戶光纖選用單模16芯光纜，入光纖配線架入機房，提供數據通信服務。

辦公區域每10平方米布設3個數據信息點，宿舍、會議室等人員滯留區域每20 m2布設1個數據信息點。

2.網絡系統設計方案

計算機系統分為服務器、網絡基礎設施和安全基礎設施。服務器、網絡基礎設施包括所有的有線網絡、無線網絡、服務器、交換機、存儲設備、路由器、微機等硬件設備及操作系統、數據庫管理系統、網絡管理系統和郵件系統等必要的系統軟件，為應用系統提供一個高速、可靠、方便的運行平臺。安全基礎設施包括防火墻、入侵檢測、安全掃描、防病毒和身份認證系統等保障網絡和信息安全的設備和軟件，為網絡、應用和信息提供統一的網絡隔離、訪問控制、病毒防護和認證服務。

3.服務器、網絡系統總體結構

網絡系統由碼頭局域網和廣域網構成。

場站局域網包括有線網絡與無線網絡。有線網絡包括網絡交換設備、服務器設備、數據存儲設備、微機和打印機以及網絡安全等設備。

無線網絡包括無線數據接入點、無線網絡控制器、車載數據終端。

廣域網提供與大連市EDI中心、Internet網絡以及相關單位的鏈接。

3.6 控制管理系統

本工程的控制系統設計內容包括給排水系統、消防控制系統、消防噴灑系統、安全防盜報警系統、倉庫通風系統等設備的自動控制及狀態監控。

3.6.1 控制系統

本系統的總控制裝置設在綜合樓的控制室內，包括一套可編程序控制器（PLC），UPS電源、控制臺、監控計算機等，實現對整個庫區進行集中監控和管理，同時設置預留網絡通訊接口，以實現今后功能的擴展和向其它系統進行監控數據的傳輸。

3.6.2 硬件系統構成

自控系統PLC是由PLC主機（各分系統和控制室設置獨立主機）、I／O接口和PLC網絡總線組成。采用國際標準的主流技術，同時要充分考慮到為實現控制所必須滿足的實時性要求、建成后改擴建的擴充性，方便備品、備件，設備的日后維修及與目前已建控制系統的兼容性。

1．PLC主機

各PLC主機具有與上級系統的通信聯網接口，包括現場總線接口、以太網接口， 能滿足系統I／O接口點數、網絡總線單元占有數的要求，并留有20%余量。PLC主機應分別具有與個人計算機和手持式編程器通信接口，能夠同時采用個人計算機和手持式編程器進行在線／離線編程、監控。

2．I／O接口

PLC及總線系統I／O接口是指PLC的數字量輸入單元、數字量輸出單元、模／數轉換單元。 PLC及總線系統數字量輸出單元均采用繼電器輸出方式，PLC輸出驅動外部中間繼電器，進而驅動接觸器、閥門等負載。可燃氣體變送器壓變、溫變等信號均以4-20mA模擬量形式進入PLC及總線系統模擬量輸入單元。

3.6.3 軟件系統

PLC編程開發軟：編程開發軟件符合IEC1131-3國際標準，編程語言具有梯形圖、順序功能流程圖和指令表。

PLC系統程序軟件：PLC系統程序軟件是用編程開發軟件開發的PLC程序。根據工藝及相關專業的軟件功能需求書（含I/O表），進行編制和調試，直到通過功能考核。

3.6.4 控制功能

1．低壓監控

供電系統的低壓器件均由PLC監控。各種水泵、風機等設備電機設電流傳感器，模擬量電流信號由PLC監測、由監控計算機監控。

2．設備監控管理

（1）集中手動

在屏幕點擊打開和關閉單個工藝電動閥、啟動或停止水泵、風機等設備。

（2）流程控制

選擇并啟、停各相關消防流程，顯示流程狀態。

（3）狀態顯示

動態顯示各電動閥門的全開、全關狀態；

連續顯示現場可燃氣體濃度，超限報警狀態等信息；

連續顯示管線壓力、溫度的檢測值；

顯示各設備選擇/控制開關狀態；

顯示整個工藝、消防系統低壓供電斷路器、接觸器、低壓保護狀態；

連續顯示工藝、消防的流程狀態。

（4）設備和流程故障報警

出現故障或報警時，屏幕彈出報警框，相關現場聲音報警，計算機存儲故障記錄供查詢，并實時打印。

3.6.5 現場設備檢測及控制

1．有害氣體泄漏濃度探測

在庫區相關位置設置氣體濃度探測器以探測氣體泄漏情況，信號輸入到PLC內，當氣體泄漏濃度達到限度時發出聲光報警。

2．壓力、溫度檢測

在各主要管線閥門附近設置壓力變送器和溫度傳感器，對檢測管道的壓力和溫度進行監控，壓力及溫度超限時報警。

3．緊急關閥按鈕

在各閥組附近設置緊急關閥按鈕，按下緊急關閥按鈕，關閉相應閥組。

4 結語

大窯灣南岸危險貨物場站工程信息系統組成多樣，系統復雜。為確保場站的安全運作和高效的管理，信息系統設計結合了普通集裝箱場站及危險貨物存儲兩方面內容和要求。本工程曾獲得2011年度交通部水運工程優秀咨詢三等獎。