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大型烟厂安防系统设计与建设经验分析
[发布时间:2014-2-18 9:36:48]
    鉴于笔者近几年参与过的几个大型烟厂安防系统的建设经验,结合相关设计规范,对各相关控制室的业务特点、设计要点及注意事项进行详细分析及探讨。为了系统性介绍,将需求与设计内容分别单独成文。希望通过两这篇文章,让读者对烟草企业有个大致了解,并能掌握安防系统在烟草企业各个控制室的使用目的及相应设计要点。
    关键环节的设计要点
    根据以往经验,卷烟厂的安防系统设计的实质性工作一般都是在项目中标后,由专业承包商进行,一般有几个步骤,从最初的需求沟通、需求分析到初步设计、再到详细设计、并最终设计定稿及设计出图为止。
经过设计流程的层层把关、不断细化后出来的设计资料就比较规范和全面。据统计,一个项目的好坏,70%~80%是由设计阶段决定的。可以说整个项目的成功与否,关键在于设计。
    了解客户需求及分析阶段 
    上述设计流程中,直接影响最终设计效果及生成设计文件的关键步骤有了解客户需求及需求分析、初步设计、详细设计这3个环节,下面就详细展开探讨。
     1、存在的困难及问题
    在这个阶段,项目也是刚刚中标,对客户方的人员结构及职责分工才刚开始熟悉,客户在需求确定上也有个先了解、再讨论、终选择的过程。特别在这样一个大型国企里,与安防系统、控制室相关的部门众多,往往他们之间还存在着一定的矛盾,如安保部门与生产部门会为了在控制室中谁能多占几个工位、工位的位置排布等问题互不相让。而有些问题则会来回反复调整,如控制室几个功能区域的划分及设备的布置,不到最终施工,往往很难定下来。之前在天津卷烟厂项目的这个阶段就碰到过,在与烟厂技改项目负责人(一般是分管副厂长)牵头的需求研讨专题会之后确定的方案,在厂级办公会议上汇报给厂长时被全盘否决,厂长随即提出一套新的要求,导致工作须重新开始,直接影响整体施工进度及项目实施成本。
     2、解决经验及要点
     在需求沟通会之前,先根据类似烟厂的经验,提供一个初始方案,在每个控制室的设备放置及功能区域划分问题上先提出一个我方建议方案,这样可引导客户在我们设计的思路上考虑问题。而且大多客户也希望我们能提供其它烟厂做的好的方面借鉴经验。
需求沟通会一般建议由项目技改办组织,邀请制丝、卷包、动力能管、物流、厂办、政工、人事、财务、安保等相关科室负责人及设计院代表一起参加,会议由技改办主任或分管副厂长主持。各科室负责人由于非常熟悉相关业务,在介绍现有系统的使用情况下,也会提出一些新的想法,希望能在这次技改工程中予以考虑。而在总体需求的把关上,应由技改负责人或生产副厂长进行总体把控,权衡各部门提出的利益诉求。
    在需求沟通及分析阶段应明确每个相关控制室放置的中心控制端设备数量,各科室在主监控区操作台上监控/维护工作站的数量,电视墙及拼接屏的组合方式,以及各个控制室的大致划分及布置等事宜。
    初步设计阶段 
    1、存在的困难及问题
    在这个阶段,客户的需求收集及需求分析已基本完成,并经过实施方内部讨论,完成初步设计方案(初步设计方案有时会有多个),供客户确认。
在这个阶段的主要问题是如何把握设计深度。这个阶段虽不要求设计内容做的很详细,但需要在各个方面都要考虑周全。而且在设计过程中,怎么融合给定条件或需求满足过程中的优先次序及资源的权衡取舍也非常关键。
    2、解决经验及要点
    本阶段基本与客户的沟通工作较少,基本都是公司内部的方案讨论和初步设计工作。方案讨论的侧重点和初步方案的深度是这个阶段重点关注的内容。
    方案讨论,应侧重于满足客户提出的列于需求说明书中的各项要求,并根据需求的重要程度做优先排序,如首要考虑各相关科室要求在主监控室的工位数布置,应能把握先工艺部门,再管理部门,后保障部门的原则;其次统计设备间内放置的设备种类、数量及放置要求,估算要几个机柜,多大的UPS容量,根据断电的延时要求,电池组的相应容量及电池节数等内容;最后考虑控制室各功能区域的划分及设计布置。先考虑主监控室的布置、面积,再考虑设备间,后才是休息室等辅助空间的设计。
     初步设计的深度,应完成设计说明书、设计图纸、主要设备清单、相关计算书等资料。在设计说明书方面应对各个控制室进行设计依据、设计范围、设计概述等进行描述。在设计图纸方面应能完成平面布置图、系统原理图等图纸设计。而主要设备清单中则罗列了放置在控制室内的主要设备的清单,必须列明主要设备的名称、技术规格、数量等信息。而在计算书资料方面,则应提供主要设备的用电表及总功耗计算书、UPS电池数量计算书、设备间内设备重量及楼板承重计算书、空调冷负荷量计算书等资料,并明确技术要求及规格,如明确各控制室供电是双路电源还是单路电源,核算进出室内外的摄像机数量以配置防雷器。对电视墙或拼接大屏进行显示画面设计及分析,确保显示内容完整的情况下画面分割协调、显示画面清晰。
    为了考虑管理者在日常管理过程中的舒服度(即人体工学设计),我们在设计电视墙和操作台之间的间距时,更是绘制了模拟可视角度分析表,尽可能把操作人员与电视墙可视夹角控制在30%的范围内,确保人员在长时间监看大屏时,避免颈部可能会产生的不适。
    为了考虑管理者在日常管理过程中的舒服度(即人体工学设计),我们在设计电视墙和操作台之间的间距时,更是绘制了模拟可视角度分析表,尽可能把操作人员与电视墙可视夹角控制在30%的范围内,确保人员在长时间监看大屏时,避免颈部可能会产生的不适。
    经过设计流程的层层把关、不断细化后出来的设计资料就比较规范和全面。据统计,一个项目的好坏,70%~80%是由设计阶段决定的。可以说整个项目的成功与否,关键在于设计。
    在确定操作人员与大屏的间距后,根据拼接屏单元的尺寸及数量,进行整屏显示内容的设计,即各应用系统显示区域的分割、各分割区域显示的内容、图像分辨率、画面观看舒适度等均是设计时应考虑的内容,当然还要权衡显示设备的处理能力等问题。例如天津卷烟厂生产管理指挥中心的主监控区配置了一块由8块60寸DLP背投拼接屏按2×4组成的无缝拼接大屏,配置的大屏拼接控制器支持多种接口、多种分辨率的视频信号源在大屏上进行随意尺寸的拼接,并可支持画面的多层叠加功能。我们在跟业主沟通后,确定把大屏的中间4块60寸(即2×2给生产工艺监控用,可显示工艺设备的工作参数、产量曲线或柱状分析图等内容,可通过管理软件灵活调整显示窗口、内容以及位置。
    而大屏两侧的1×2的60寸显示区域则提供给工艺视频监控用,通过视频解码器,可实现在单块60寸显示单元上进行4×4分割,显示16路D1的视频图像,每路约占15寸大小的显示面积。而采用百万像素的720P的4路解码器,侧可在单块60寸显示单位上进行4分割显示。
    同时考虑到客户在进行多方案比选时,更具直观性,我们也会在提供初步设计方案时,为各控制室制作模拟3D效果图,让客户身临其境。
    详细设计阶段
    1、存在的问题
    在这个阶段,客户对初步设计方案进行了讨论并最终确认,在可能的多个选择方案中选择了最优方案,并与各相关方(如电气、空调、装饰、工艺、土建)划分了实施界面及技术规格的确认。本阶段的主要工作就是按设计规范尽可能地细化施工图纸,是设计转化施工的关键环节。
在这个阶段碰到的问题往往是深化设计人员对烟草生产企业了解不够,没能全面吃透设计院提供的设计图纸和现场工艺特点。在这种情况下,设计出来的深化图纸更是无法指望能贴切需求,把关不严,更会产生后续变更不断。
    第二个问题是大家在绘制施工图纸时,往往会忽略每个设计院对出图的要求。即设计院对施工图纸一般在图号、图例、字体样式、文字大小、线型、图层等都有一定的要求。不注意这点,往往会遭遇施工图在送审时被要求进行修正后才能准予出图的尴尬。
    还有就是设计深度不够的问题,在某些关键工艺点没有出大样图、局部详图或是设备间没有对机柜内的设备放置做详细布置等等,都将导致施工过程中关键部位或工作内容无参照标准及实施要求,完成的水平完全取决于实施人员的经验和工作态度,随意性较大,更不利于完工的审查及验收。
    2、解决经验及要点
    为了使设计人员能全面了解现场环境及工艺特点,我往往会组织设计人员参观现有的老厂,对每个工艺环节邀请客户做详细介绍,通过最直观的一解,全面掌握烟厂在生产及管理上的需要。再组织设计人员,对公司实施过的类似烟厂项目进行学习,对相关系统如何进行设计及设计要点做培训,并在设计过程中不断交流及讨论,确保信息共享。
    为了避免施工图在最终送审环节被设计院提出设计标准不统一的问题。我们往往会在设计之初就跟设计院开展沟通,取得设计院的设计标准,索要内容不限于图框、图例、字体样式、文字大小、线型、图层等,并与设计院协商,深化后的施工图统一图号问题。
    现在的全数字安防系统所采用的机房核心端设备,均为IT的服务器、磁盘阵列、NVR等设备,均须采用标准19英寸服务器机柜机架安装,这样设备间内机柜的设备布置也是深化设计工作中值得重点考虑的一个方面。设置布置的设计优劣将直接影响到柜内散热及今后管理及维护的便捷性。我们在深化设计阶段就应该考虑,按系统、功能、类别进行统一规划布置。
    各控制室空调系统的设计也应值得提一下,根据卷烟厂对各控制室日常使用特点,在空调系统设计时也应区别对待。例如烟厂完成每个月的批号,一般是从月初起会连续24小时生产,至每月18~25号左右即可完成当月的批量,随后就给员工放假,而厂里也会利用这段时间给设备做日常维护保养。除动力中心和消防/安防控制中心为7×24小时工作外,在停工设备保养期间,联合工房的生产管理指挥中心将停止使用(设备间内控制设备除外,也为7×24小时工作)。
    根据上述特点,生产管理指挥中心的设备间和主监控区空调系统的要求也就不同,在设计时更分开对待。设备间空调系统的制冷气流的设计方面采用下送/上回方式进行空气循环,机柜门板均采用网孔门,防静电地板的网孔板与机柜门均一一对应,尽可能使冷量有效利用。设备间的空调机采用机房专用精密空调进行24小时精确的恒湿恒温,满足服务器、NVR、磁盘阵列、工控机及其它中心控制端设备对环境的要求,一般夏季温度控制在23±2℃,而冬季则控制在20±2℃,湿度基本控制在55±5%左右。而主监控区的空调系统只需保证操作人员的舒适性即可,采用联合工房中央空调系统进行集中供应,保证监控区的夏季温度控制在27±2℃,而冬季则控制在18±2℃,湿度基本控制在55±10%左右。
     为了保障各个控制室及机房均能稳定工作,并在发生故障时及时做出应急措施,为各控制室配置了机房环境检测系统。可以通过本系统实监控动力配电柜的市电输入参数;配电柜中的输入和主要供电分路的断路器开、关状态;精密空调系统的主要运行参数;机房环境温湿度检测;机房内地坪漏水状况;UPS及动力输入电源的主要电气参数;UPS系统的主要运行状态等信息。同时把设于机房出入口的双鉴探测器、门禁、视频监控也接入本系统,更可提供管理者手机短信实时提醒功能。
    各控制室在设计中还应包括配电及UPS、防雷接地、综合布线、装修工程及消防工程等内容,由于篇幅有限,在此就不详细描述。
    使用效果及评价
    在给长春、天津、北京及厦门4个卷烟厂提供安防系统实施服务的过程中,我们逐渐建立起完善的设计流程,并积累了宝贵的设计经验。在上述项目过程中,特别是较晚的长春卷烟厂和厦门卷烟厂项目,总结之前类似烟厂在设计过程中的利弊,就控制室在设计、实施及后期使用效果均有明显提升。
通过细致的需求分析及相应设计,积累了大量的设计成果。这些成果在为后续实施过程的施工提供了可靠依据。再有,通过合理的设计,使今后的设备扩展及更换便捷,系统使用及维护简便,系统及设备使用寿命均有较好促进。
    为了实现更好地服务企业,提高系统稳定性及各控制机房的使用管理,一般在项目投入使用前,我们会专门建议客户制定相应的机房使用管理条例,对日常的人员进入、设备维护及机房使用等均提出一系列要求。
    结语
    烟草行业大力开展机械化、信息化的同时,数字、高清的安防系统必然将大行其道。与传统模拟系统相比,系统将随着前端摄像机数量不断增加、不断高清化的要求下,将使用到更多高性能的服务器、存储设备及网络交换设备,这样将对中央控制室及机房的建设提出更高的要求。
在此也希望我们国家和行业安全防范系统在设计及验收规范、标准上能针对安防控制室的建设提出更全面、细致的相关要求,我们的安防设计人员应努力学习新技能,严格遵从设计流程,层层把关,才能最终呈现出优秀的作品。

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