探讨企业物联网安全综合监控系统设计

引言

随着企业的高速发展，传统的人工监控方式显然已不能满足现在企业的需要，企业安全生产问题已成为制约企业发展的一个关键因素。大部分中小企业的安全管理，长期徘徊于传统的事后管理阶段，平时主要任务是搞检查，发生事故时搞追查，安全工作随着事故的变化而变化，始终跟在事故后面。如何来解决当前企业安全生产人工管理所带来的滞后性等缺点已成为企业面临的重要问题。因此，生产安全正成为一个工业和学术界的热点。

物联网的出现，弥补了上述情况的不足，利用物联网全面感知、可靠传递和智能处理等特性，可以改变生产、生活方式，积极推进“三网”融合，充分利用物联网信息化技术手段，提高企业安全生产监督管理能力和水平，促进企业经济效益的提高，减少安全生产事故的发生。物联网通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。安全生产的关键问题在于安全事故的提前预警，在事故发生之前能够做出及时的处理。而物联网技术恰恰能解决这一问题，其应用可以使安全生产具有先知、先决的预计能力，能显著提高企业全方位安全防范能力。

文中根据当前企业生产过程中存在的实际生产安全问题，提出了一个基于物联网技术的综合解决方案——企业物联网安全综合监控系统，以下将分别从系统的整体设计、功能实现以及应用实例等方面对系统进行综合介绍。

1 企业物联网安全综合监控系统设计

企业安全监控应急管理信息系统是一个多层面、多角度、多业务的综台信息系统。它既是多系统的复杂组合。又是统一而完整的复杂系统。从不同角度或是不同层次来划分，可以将系统划分成不同的体系结构。系统将各种安全监控设备和人们周围的网络联系在一起。

该系统主要由基于传感器网络的物联网中继、网关设备、基站、普通手机、笔记本、台式PC机、IPAD手持终端等组成。这些集成了无线传感器网络的物联网接线板可以自主形成一个多跳的网络，连接在其上的各种安全监测传感器通过传感器网络及有线网络向中继发送数据，再通过CPM服务器处理以比较直观的方式呈现给用户，同时在系统数据库中保存记录。同时设备本身的状态信息等也可以传输到服务器，便于管理。用户可以通过各种终端设备远程登录管理系统。实时监控各种安全情况。并能随时查看并及时预警安全问题，避免安全事故的发生，实现智能化的自动控制。

1.1拓扑结构

采集部分：主要通过一些有线和无线环境监测传感设备，通过传感网络或因特网进行采集数据的传输。数据处理部分：数据处理的核心是CPM服务器，它通过不同的处理模块对采集到的数据分别进行接收、存储、分析和处理。

控制终端：包括Pc、智能手机、IPAD平板电脑等常用个人终端。

传输设备：包括光线电缆、双绞线、交换机、路由器、防火墙等。

1.2系统功能组成

1)信息采集

影响安全生产环境因素的采集是安全生产的基础，如温湿度、红外线入侵检测、水浸检查、有毒气体的浓度等信息的收集。在信息的采集中需要多种模式，如数字信号、模拟信号、开关信号等等。在信息的采集中，要求将各种信号转变成统一的、规范的、具有意义的数据。

2)信息通信

信息通信是掌握安全生产信息的必备技术，要求将采集到的现场工况信息实时地向相关部门与系统传输。要求具备有线通信、无线通信，如互联网、移动的GPRS网、485通信、433通信、短信等。

3)实时监控

需要对生产工况作实时的监控。包括实时监控、历史信息查询、变化趋势分析。要求具备表格展示与图形展示。

4)监测预警

对各生产工况可设置标准环境参数，当实际环境参数数据不达标时，要求能够实时预警与报警。预报警方式有多种，如短信、电话、EMAIL、警铃等等。

5)信息安全

信息安全包括系统安全、操作安全与数据安全。系统安全要求具备密码机制，每个用户在使用时必须以密码方式登陆。操作安全要求系统中所有的关键操作都必须保留痕迹，也就是记录操作日志。数据安全要求稳定的数据库管理系统，数据必须具备一年以上的数据保留。

6)决策分析

利用数学模型、预测和分析方法、政策模拟技术对有关数据进行深入的加工处理，分析预测，并根据设定参数进行在线处理，以提高监控数据的应用水平，为政府决策提供支持。

7)统计分析

按关键字对所有数据进行查询。如按监控信息类型、日期等进行查询。并能生成安全生产中要求的所有报表。

2 功能实现

物联网环境下的安全综合监控系统平台软件主要提供整合物联网中央服务器CPM、传感器、网关设备与PC、笔记本电脑、智能手机等终端用户设备的功能，目的是作为一个信息平台，将安全监控应用中使用的大范围无线与有线设备集成在一起。

功能实现主要包括：

1)环境监控：主要包括UPS监控报警、温湿度监控、漏水监控、断电监控、空调监控、有毒气体监控、易燃易爆气体监控、红外线设防、生产设备监控等安全实时监控。

CPM服务器接收有线网络与无线传感器网络采集的温湿度、烟感、红外、气体浓度、生产设备状态等数据，提供向网络发布查询和管理命令的功能，采集数据信息的实时动态图形化显示，提供历史传感数据的查询与变化趋势分析。当数据超出正常范围时，自动报警和采取相应的措施。通过网络和移动终端设备(笔记本电脑、手机等)进行交互，完成数据的实时共享和传感器网络的远程控制，维护和管理用户终端、物联网接线板等信息。

根据对获取信息的处理和分析，可以利用后台专家系统把得出的各种策略反馈给用户，同时还可以设置一定的阈值，全自动地控制各种设备，这样不仅能够节约人力资源，而且当发生故障时，能够及时做出相应的安全措施调整，避免险情的发生。

2)视频监控：主要包括实时视频监控及历史录像的查看。

播放器控件通过RTSP协议向RTSP服务器请求视频连接，RTSP服务器接收到播放器的请求后，根据其请求信息，连接相应的DVR，然后将视频数据通过RTP包的形式返回。

3)一卡通应用：主要包括员工的考勤、门禁、内部消费等。

利用RFID技术，实现远距离读卡与接触式读卡。员工通过佩戴的员工卡，当上下班、进出不同房间时，读卡器会自动读取卡片信息，并传到后台进行验证该员工是否是该公司内部人员以及是否有权限进入，如果验证失败则会进行提示警告。

4)系统管理：主要包括用户基本信息管理、防区权限分配与设置、生产设备配置、视频预置设置等。

3 系统应用案例

系统已经得到了初步的应用推广，系统建设适应行业发展，充分考虑瑞丰集团公司的特点，在整体设计、设备配置、通信方式、维护方式等方面具有一定的先进性，采用国际标准的同时又是成熟的技术。

目前已在瑞丰集团公司得到了安装应用，化工生产安全监控是该系统的一个重要应用领域，厂房的环境设备(供配电、空调、消防、告警等)必须时刻为网络系统提供正常的运行环境，一旦出现故障，就会影响系统运行，造成数据传输或存储故障，当事故严重时会造成厂房内设备报废，长时间瘫痪，甚至可能引起安全事故，导致人员受伤，后果不堪设想，因此智能化监控系统必不可少。化工生产安全监控系统主要包括视频监控、红外设防、温湿度、烟感、水浸、电源、易燃气体、有毒气体、重要生产设备等安全实时监控，报警方式主要采用三种方式，包括报警器、短信和语音报警。

系统采用B/S结构，工作人员可以通过PC机、智能手机、IPAD等手持终端浏览器登录系统管理界面，进行实时视频监控以及设定安全相关参数阈值，当出现问题时，分析系统根据问题的级别将会选择不同的报警方式，工作人员可以在安全事故发生之前进行处理，同时分析系统也会根据分析结果进行相应的调整，以避免事故的发生。

以前，公司厂房的管理主要靠白天安排专人进行维护管理，晚上安排人员轮流值班，在造成人力资源浪费的同时，仍存在着严重的滞后性，不能对安全事故做提前分析预警。该监控系统的应用很好地解决了这一问题。

4 结束语

物联网作为二种新兴的技术与概念，在各行各业都有着极其广阔的应用和不可比拟的优势。物联网能够提供给用户一种普适计算的环境，在不知不觉中服务于用户，使其获得良好的用户体验。文中以物联网为基础，结合我国安全基本国策，提出了基于物联网的安全综合监控系统，其主要针对突发应急信息的感知和获取无缝互联与协同，高度智能化的新型网络形态。要在短时间内实现企业应急节点相联，还非常困难。目前可以在某局部重点地区实现单一应用，在此基础上，逐步推进实施。