一种安全生产数据前置机论文和设计-梁燕红

全文摘要

本实用新型公开一种安全生产数据前置机，包括服务器设备，数据交换设备，视频监控设备，并具有至少两个连接广域网和工业内网的网络端口；所述服务器设备包括处理器、硬盘、内存、系统总线；所述数据交换设备包括数据采集集成模块和数据传输模块；所述数据采集集成模块通过工业内网、网关与生产设备上安装的传感器相连，通过工业内网、以太网端口与工控设备相连，与现有技术不同的是：还包括VPN设备，通过所述VPN设备在广域网上的危化企业与安监管理机关之间建立一条专有的通讯线路。与现有技术相比，本实用新型从重大危险源采集实时监控视频和重要设备运行参数通过VPN上传到各级安监管理机关并与安委会成员进行共享。

主设计要求

1.一种安全生产数据前置机，包括服务器设备，数据交换设备，视频监控设备，并具有至少两个连接广域网和工业内网的网络端口；所述服务器设备包括处理器、硬盘、内存、系统总线；所述数据交换设备包括数据采集集成模块和数据传输模块；所述数据采集集成模块通过工业内网、网关与生产设备上安装的传感器相连，通过工业内网、以太网端口与工控设备相连，其特征在于：还包括VPN设备，通过所述VPN设备在广域网上的危化企业与安监管理机关之间建立一条专有的通讯线路。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种安全生产数据前置机，其特征在于：还具有连接视频监控网的网络端口，所述数据采集集成模块通过所述视频监控网连接各个所述视频监控设备以采集图像数据。

3.根据权利要求1所述的一种安全生产数据前置机，其特征在于：所述网关支持RS232、RS485、MODBUS、PROFIBUS和 OPC协议。

4.根据权利要求1所述的一种安全生产数据前置机，其特征在于：所述数据采集集成模块通过工业内网、网关与各个重要生产设备上的不同类型的传感器相连以采集各个重要生产设备的运行参数，通过工业内网、以太网接口与各个重要工控设备相连以采集各个重要工控设备的控制参数，采用WebService技术将采集到的数据连同重大危险源备案数据、上下级工作交流数据方式集成成数据包，经过所述数据传输模块采用消息队列的方式传输给所述服务器设备；所述服务器设备将数据加密后通过所述VPN设备传输给安监管理机关。

5.根据权利要求1所述的一种安全生产数据前置机，其特征在于：安全生产数据前置机与工控设备之间、安全生产数据前置机与生产设备之间设置网闸或工业防火墙，所述VPN设备与广域网之间设置工业防火墙。

6.根据权利要求2所述的一种安全生产数据前置机，其特征在于：所述数据采集集成模块只对采集到的视频图像数据进行转发，并不存储。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及安全监控预警领域，具体是一种安全生产数据前置机。

背景技术

随着《中华人民共和国安全生产法》、《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》等国家安全监管总局[2016]第110号文件等相关法规、规范性文件的逐步落实，目前国内部分企业根据自身的实际情况，开发出相应的安全监控预警装备、系统，如天津仁和嘉境科技有限公司开发的一种重大危险源监控预警装置(CN207473375U)，包括多种工业通讯接口，内置高兼容性的数据传输接口，兼容市场主流厂家的数据通讯协议，能将企业拥有的多个厂家的不同的安全监控装备集中连接到本实用新型，包括监控设备、数据采集设备、数据分析设备、数据存储设备以及报警设备，其中监控设备包括多个工业通讯接口、数据库传输接口、文件传输接口，工业通讯接口包括物联网主机接口、以太网接口、串行通信接口、OPC接口，以上接口互相并联实现监控设备与数据采集设备的连接。珠海市鸿瑞软件技术有限公司开发的一种一种能提高工业控制网络安全，而且通信方便，还能预防外部攻击和入侵，有效保护工业控制系统及工业设备安全的工业控制网络安全防护方法(CN103036886B)。该方法包括以下步骤：对工业企业信息系统进行分层处理，对所述工业控制层的数据交换采取安全防护策略措施；将所述工业控制层分为多个不同的自动化单元区域并采用防火墙进行区域隔离；阻断所述生产执行层对所述工业控制层的潜在通信途径；采用工业安全管理平台模块建立所述工业控制层网络的配置、管理、分析、告警及审计中心。济南二机床集团有限公司公开了一种冲压生产线远程监控系统及方法(CN105607610A)，系统包括操作端和控制端，操作端包括前端设备、设备控制器、工业路由器，方法包括以下步骤：S1：建立设备端各台设备的IP地址规划表，将其映射到监控端企业级防火墙中；步骤S2：建立VPN通道的接口；步骤S3：在工业路由器中加密；步骤S4：开启NAT软件；步骤S5：编写脚本对各级控制系统间的工艺参数、设备参数进行监控，将这些数据存在到监控中心服务器中；步骤S6：对现场前端设备的运行状态进行监控测试，并存储监控的登陆状态；步骤S7：开启前端设备，进行监控。采用Internet通讯，建立监控端与现场设备端的专属VPN安全通道，实现对设备参数和工艺参数的实时监控。

以上监控预警设备均不能与区、市各级安监局及安委会成员进行共享，实现与安监局“安全生产应急指挥系统”的其他子系统（如应急值守、指挥调度、事故预测、事故评估等）进行信息共享与联动。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，公开一种能为企业、安监局、安委员成员平时管理、战时指挥、事后评估提供视频及数据的支撑的安全生产数据前置交换机，所采取的技术方案是：

一种安全生产数据前置机，包括服务器设备，数据交换设备，视频监控设备，并具有至少两个连接广域网和工业内网的网络端口；所述服务器设备包括处理器、硬盘、内存、系统总线；所述数据交换设备包括数据采集集成模块和数据传输模块；所述数据采集集成模块通过工业内网、网关与生产设备上安装的传感器相连，通过工业内网、以太网端口与工控设备相连，与现有技术不同的是：还包括VPN设备，通过所述VPN设备在广域网上的危化企业与安监管理机关之间建立一条专有的通讯线路。

进一步地，还具有连接视频监控网的网络端口，所述数据采集模块通过所述视频监控网连接各个所述视频监控设备。

进一步地，所述网关支持RS232、RS485、MODBUS、PROFIBUS和 OPC协议。

进一步地，所述数据采集集成模块通过工业内网、网关与各个重要生产设备上的不同类型的传感器相连以采集各个重要生产设备的运行参数，通过工业内网、以太网接口与各个重要工控设备相连以采集各个重要工控设备的控制参数，采用WebService技术将采集到的数据连同重大危险源备案数据、上下级工作交流数据方式集成成数据包，经过所述数据传输模块采用消息队列的方式传输给所述服务器设备；所述服务器设备将数据加密后通过所述VPN设备传输给安监管理机关。

进一步地，安全生产数据前置机与工控设备之间、安全生产数据前置机与生产设备之间设置网闸或工业防火墙，所述VPN设备与广域网之间设置工业防火墙。前置机需要从企业端的自动化控制系统获取数据，为了保证工控系统以及生产网的安全，需在数据采集系统与工控设备、生产设备之间部署安全隔离防护设备，避免重大危险源在线监控及事故预警系统对工控系统和生产管理系统的非法操作；前置机采集的数据属于企业经营性数据，并涉及生产安全和环境安全，在传送前需进行数据加密，数据加密需采用国密算法。在接入4G、有线宽带等广域网络时，需通过防火墙进行隔离。

进一步地，所述数据采集集成模块只对采集到的视频图像数据进行转发，并不存储。以节约存储资源。

与现有技术相比，本实用新型从重大危险源采集实时监控视频和重要设备运行参数（如液位、压力、温度、湿度、浓度），通过VPN上传到各级安监管理机关并与安委会成员进行共享，实现与安监局“安全生产应急指挥系统”的其他子系统（如应急值守、指挥调度、事故预测、事故评估等）进行信息共享与联动，为企业、安监局、安委员成员平时管理、战时指挥、事后评估提供视频及数据的支撑。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本实用新型进行进一步说明，值得说明的是，文中没有详尽描述的部件或装置，均属于本领域的现有技术，或本领域技术人员能够根据本说明书暗含的内容推知的技术。

一种安全生产数据前置机，包括服务器设备，数据交换设备，视频监控设备，VPN设备，并具有三个连接广域网、视频监控网和工业内网的网络端口；所述服务器设备包括处理器、硬盘、内存、系统总线；所述数据交换设备包括数据采集集成模块和数据传输模块；所述数据采集集成模块通过工业内网、网关与生产设备上安装的传感器相连，通过工业内网、以太网端口与工控设备相连，通过所述视频监控网连接各个所述视频监控设备以采集图像数据；通过所述VPN设备在广域网上的危化企业与安监管理机关之间建立一条专有的通讯线路。所述网关支持RS232、RS485、MODBUS、PROFIBUS和 OPC协议。所述数据采集集成模块通过工业内网、网关与各个重要生产设备上的不同类型的传感器相连以采集各个重要生产设备的运行参数，通过工业内网、以太网接口与各个重要工控设备相连以采集各个重要工控设备的控制参数，采用WebService技术将采集到的数据连同重大危险源备案数据、上下级工作交流数据方式集成成数据包，经过所述数据传输模块采用消息队列的方式传输给所述服务器设备；所述服务器设备将数据加密后通过所述VPN设备传输给安监管理机关。

安全生产数据前置机与工控设备之间、安全生产数据前置机与生产设备之间设置网闸或工业防火墙，所述VPN设备与广域网之间设置工业防火墙。所述数据采集集成模块只对采集到的视频图像数据进行转发，并不存储。

本实用新型通过各种通讯介质和终端进行通讯的前置设备，并能在与系统平台脱离联系后(通讯部分还正常)，维持系统运行的设备。

VPN设备在公用网络上建立专用网络, 它可以通过特殊的加密的通讯协议在连接在Internet上的危化企业与安监系统之间建立一条专有的通讯线路。

服务器提供数据存储、计算服务的设备。由于服务器需要响应服务请求，并进行处理，为客户应用提供服务，这些服务是查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等。服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

数据交换设备包含本地数据的采集集成和数据传输两个模块组成。采用WebService技术方式与本地应用系统实现数据集成，集成的数据包括重大危险源备案数据、上下级工作交流数据等，针对重大危险源的温度、压力、液位等重点监控测点，采用多种模式共存的方式读取到一种安全生产数据前置交换系统中，支持OPC,RS232,RS485,MODBUS等多种工业协议的数据传输。数据传输采用消息队列+数据加密的方式保证数据在广域网中的安全传输，对于与安监局物理链路数据的传输通过VPN方式实现互联互通。

根据《危险化学品重大危险源安全监控通用技术规范AQ3035-2010》《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规范 AQ3036-2010》《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》等国家相关文件规定，危险化学品现场安全监控装置、安全参数和报警数据采集的相关要求，重点监控装置安全报警数据的采集准则如下：

重点监控装置温度数据格式：

重点监控装置压力数据格式：

重点监控装置液位数据格式：

重点监控装置有毒气体数据格式：

重点监控装置可燃气体数据格式：

重大危险源重点部位视频监控：

设计图

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