普光气田大湾区块紧急疏散广播系统
技术方案
中国安全生产科学研究院
二〇一一年八月
目录
第一章方案概述 (1)
1.项目概述 (1)
2.紧急疏散广播系统概述 (2)
3.系统方案优点 (2)
第二章警报系统详细设计 (4)
1.系统建设目标 (4)
2.设计原则 (4)
2.1先进性与适用性 (4)
2.2经济性与实用性 (5)
2.3可靠性与安全性 (5)
2.4成熟性与开放性 (5)
2.5扩容性与扩展性 (5)
3.设计依据 (5)
4.设备选型原则 (6)
第三章总体系统方案设计 (8)
1.紧急疏散广播系统技术方案总体设计 (8)
2.分户紧急疏散广播系统设计 (9)
3.分址调频控制防空警报系统 (11)
4.紧急疏散广播系统模块及数据库 (13)
4.1 总体框架 (13)
4.2 模块简介 (13)
4.3相关数据库 (19)
5.数据采编与加工 (20)
5.1数据采集 (20)
5.2数据编辑及加工 (20)
6.硬件设计 (21)
6.1系统环境 (21)
6.2生产管理中心机房及采气厂终端设备 (21)
6.3通信基站机房 (22)
6.4分户紧急疏散广播系统接收设备 (23)
6.5分址调频控制防空警报系统接收设备 (24)
第五章系统集成及施工 (26)
1.工程进度 (26)
2.施工前期的配合 (26)
3.主要施工方法 (26)
4.施工设备 (27)
5.工程质量 (27)
6.安全生产 (28)
6.1文明施工规范 (28)
6.2人身安全 (29)
6.3用电安全 (30)
6.4现场管理人员责职 (30)
第六章售后服务与培训计划 (32)
1.售后服务 (32)
2.培训计划 (32)
第七章联系方式 (33)
第一章 方案概述
1.项目概述
中国石化普光气田大湾区块位于四川省境内，所在区域地形复杂，属于典型的山区地形（如图1），沟壑众多，植被以常绿阔叶林为主，常年气温0摄氏度以上。气田内的井场含硫量比较高，硫化氢含量最高含量17%左右。气田内含有硫化氢等剧毒气体，一旦泄露，会给人民的生命和财产带来极大的伤害和损失。该地区处于典型的丘陵地带，地理环境非常复杂，有线通讯网络在该地区较为脆弱，为了确保大湾区块安全平稳开采，切实做好公众安全距离、应急计划区域的设置和实施，必须采用一套可靠的应急警报系统。
对于安全区及应急计划区的初步划分，建议划分方案如下，净化厂为2000米，井口为1500米，原料气干线为1000米。为了保障周围居民的安全，保障在紧急情况下，需要对居民进行报警通知，使居民能够安全有效的撤离应急计划区。
图 1 紧急疏散广播系统组成框图 如图 1紧急疏散广播系统由报警通知软件控制系统、报警通知硬件控制设备以及多功能警报接收机组成。本套系统在该地区的制高点设置调频广播信号发生基站，发射无线调频信号给分户报警通知终端和分址调频控制防空警报终端，分别用来疏散室内居民和室外人员。
该系统按照终端的不同分为两个子系统，分别是分户紧急疏散广播系统和分
室内语音报警 软件控
制系统疏散室
内居民
电动防空警报
疏散室
外居民
址调频控制防空警报系统。分户紧急疏散广播系统采用分区报警方式，分区的划分方法一般以行政区域为戒。这主要考虑到在报警时以村组为单位有利于村组干部的作用，做到居民的有效撤退。分址调频控制防空警报系统主要安放在管线沿线周围，每台接收设备均包含分址调频控制器，通过无线信号受到控制中心的远程控制。
2.紧急疏散广播系统概述
基于分址调频广播的紧急疏散广播系统是通过把音频信号搭载到高频载波，用载波频率的变化描述音频信号的变化，以使音频信号得以广泛传输的一种方式。从应用上，无线调频广播，无线调频广播利用的传输介质是模拟信号，能够通过调频无线广播发射设备进行远距离网络传输，具有节省成本、施工方便、稳定性高、资源利用充分等特点，设计可满足城市、农村、旅游景区等应急安全指挥广播系统的搭建与改造。
无线调频广播是将音频信号通过调制、放大和发射等，转换成电磁波利用空气无线传输的方式，其不受地域限制、不受环境影响、不用繁琐布线等优势被广大用户所喜爱，更具有施工简单、收听灵活、扩展方便、性价比高等特点。
3.系统方案优点
1）全面满足大湾区块紧急疏散广播设计要求
大湾区块已建有3个大型塔架，本方案可以充分利用原有塔架安装发射天线，大大减少投资。
2）可以进行分区分组报警通知
本方案可以将所有居民按照疏散要求在系统控制软件上进行分组，具有方便、快捷、容易操作的特点。在报警过程中能够实现针对不同的居民分组实现不同的通知内容，使居民能够按照疏散要求，最短时间内撤离。
3）实现分户报警
本方案每家每户单独安装设备，每个设备具有单独的地址，可针对每一户进行单独通知，可以精确控制通知范围到户。在应急通知区域内不但能做到家家都能准确接收到应急报警信息，而且可以防止通知区域过大造成居民恐慌，并且可
以在居民受到谣传恐慌情况下进行澄清等功能。
4）覆盖范围广，信号性能强
本方案采用调频广播信号，信号频率较低，绕射性能好。一个50m高的塔架在没有遮挡的情况下，能够传输20km，相比数字信号，其更容易绕过山体，并且信号能够直接穿透墙体，在每家每户进行安装报警器。
5）成本低廉
由于本方案采用的是模拟调频广播信号，设备便宜，每户设备成本不超过500元，可以做到大范围居民户中使用。
6）区域报警通知终端设备安装简单、易于维护、环境适应能力强、系统可靠性高。
每家安装的终端设备安装简单，仅需挂在墙上即可，可放置农户家中任意位置；终端尺寸（mm）：130W×90D×225H，重量仅为0.5kg；适应电压范围较宽，当电压不足时也可以使用；断电情况下，根据内置电池配置不同可以待机3-4天；设备选用成熟技术，可靠性高。
7）后期运行维护成本低
日常状态下，接收端处于待机状态，耗电极低，月耗电不超过1度；不需要专业维护，减少管理成本；维护耗材少。
8)声音清楚，无数字失真
系统采用调频信号传输，不存在高音损失。
9）通知效率高
发声装置距离近，可以唤醒熟睡居民。
10）电磁干扰问题容易解决
通过无线电磁环境测试，选择合适频段，可以避免电磁干扰。
第二章警报系统详细设计
1.系统建设目标
系统设计以“先进性、科学性、经济性、可靠性”为设计原则，打造“统一指挥、无线传输、安全可靠、技术先进”的应急指挥系统，应对突发的自然灾害及社会公共灾害事件，可对任意接收点进行分区、分组，也可定点定时自动或手动预警播报。通知的形式包括短信文字，电话语音和无线广播等方式。平时可利用该系统进行法制宣传、安全教育、防灾知识、农业信息、气象预告等等。
2.设计原则
四川省普光气田大湾区块紧急疏散广播系统方案设计遵循“技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本”的原则，并综合考虑施工、维护及操作因素，为今后的系统扩建、功能增加，技术改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则：
2.1先进性与适用性
充分考虑到电子时代，科学技术迅猛发展的趋势，在技术上着眼超前。采用SCA编码技术、无线电信号载波副信道传输技术、条件码加密技术、PLL微电脑锁相环等组建该套应急警报系统，系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件控制和操作使用简便易行，容易掌握，适合乡镇管理使用者的应用水平。该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
2.2经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资、经济实用。
2.3可靠性与安全性
系统的设计考虑应急使用的特殊性，具有较高的可靠性。如果系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
2.4成熟性与开放性
用现有成熟的产品设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，预留图文信息传输通道，兼容原有传统广播系统设备，利用公共广播频率资源，体现了良好的成熟性和开放性。
2.5扩容性与扩展性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
3.设计依据
大湾区块紧急疏散广播系统方案的制定、设计，依照国家有关文件、标准和规定，主要有：
l GB44959扩声特性测量方法
l SJ2112-82扩声系统设备互联的优选电器配接法
l GB9039-88 会议室电气设计技术规范
l GB8898 电网电源供电的家电和类似一般用途的电子及相关设备安全要求
l GB9001-88 声频放大器测量方法
l GB9001-88声频放大器测量方法
l GB9003-88 调音台基本特性测量方法
l GB9396-88 扬声器的主要性能测量方法
l GB9401-88 传声器测量方法
l GB9402-88 高保真传声器最低性能要求
l GB/T4474-93 号筒扬声器通用技术条件
l《工业企业通信设计规范》GBJ42-1981
l《民用建筑电气设计规范》GBJ/T16-1992
l国际电联ITU-T有关标准
l建筑、通信有关行业标准
l甲方提供的相关图纸资料和提出的设计技术要求
l本公司制定的方案设计、施工管理及质量控制规程
4.设备选型原则
按照设备选型要求，确保系统可靠性和实现理想的经济目标，在设备选型方面严格按照以下原则：
l器材的选用必须满足现场实际需求要通过国家相关检测认证的产品
l能够保证长期不间断稳定正常工作，且能消除内部、外部各种干扰信号带来的不良影响，有足够的过载保护能力，易管理、易安装、易检测、
易维护，并具有技术的先进性。
l设备部件均为标准化，模块化设计，具有良好的替代性。设备安装、维护均采用插件方式，维护简单方便。
l所选设备采用防水、防尘、防冻、防火、阻燃材料，具有防破坏，防腐蚀、抗干扰等特性，防止由于设备内部原因造成的不安全因素，防止由
于意外接触，沙尘侵入和生物的有害进入造成的设备故障，设备美观，
耐用。
l管理软件的操作界面直观，符合人的心理和习惯的思维方式；菜单结构设计思路清晰，易于理解，具有中文提示功能。
l选用的全部设备均符合在中国大陆环境条件下使用，保证所有设备接地电势相等，无电位差。
l该系统所选设备符合中国大陆公认的安全标准（如UL、CSA、CE、IEC、BS、JIS等）和FCC，CCC等技术标准。
第三章总体系统方案设计
广播系统采用“无线分址音频调频广播+分址调频控制防空警报”相结合的方式，设计对覆盖区域内通知对象，以实现“智能警报控制”的整体规划，达到应急指挥信息的智能播报、交通疏导等社会公共安全信息播放。无线应急指挥控制中心可对任意广播点进行分点、分区自动/手动预警指挥播报。无线接收点分布在覆盖区域内的主要地方。
1.紧急疏散广播系统技术方案总体设计
紧急疏散广播系统在事故发生的第一时间对事故可能影响区域内的村民进行报警和通知，整个系统整体结构图见图 2。在发生事故时，事故地点通过电话或者网络向指挥中心发送事故信息，指挥中心按照系统自动调用的事先储存好的方案生成需要通知居民列表，并根据生成的信息发送队列，每条信息通过文本合成语音模块转成语音信号传给广播通知模块，广播信号通过发射基站发送给相应的接收通知终端。
该系统通过分户报警通知方式和分址调频控制防空警报方式对需要疏散的村民进行通知。该系统按照接收通知终端的不同分为两种子系统：
1)分户紧急疏散广播系统。该方案主要针对室内居民进行通知，通过安装在每户中的报警通知终端设备，该方案能够针对冬季密闭房屋内熟睡居民进行报警通知。通过自动化和分组管理，该报警通知系统报警内容的清晰、明了，能够实现分组广播、分区疏散，最大限度的保障老百姓的安全。
2)分址调频控制防空警报系统。该方案主要针对在户外劳动无法听到室内报警器的居民，每台无线警报器均由地址控制器和电动防空喇叭组成，能够通过紧急疏散广播控制软件远程遥控开启。
图 2紧急疏散广播系统整体结构
2.分户紧急疏散广播系统设计
图 3为大湾区块分户紧急疏散广播系统工作示意图，该系统终端安装于每户村民家中，按照大湾区块的用户人数，预计安装1500户。每个终端都具有单独的地址，在发生事故的情况下通过分址广播的方式对村民进行报警通知。该系统可以通过集成控制软件实现分区、分组报警功能，该功能能够实现各种风向
情况下
硫化氢气体泄漏气云
疏散疏散方向
无线信信号
无线信号
由于居民位置、疏散路线的不同，进行分别广播，告知疏散路线的目的。例如图3所示，在西南风情况下，风向两侧区域的居民分别向远离风向的方向疏散，风向两侧的居民其疏散方向相反，对于其报警通知的内容也是不相同的。本方案的优点是成本低、安装灵活，能够对单个井场的某个风向下游地区进行控制，大大减少报警通知人员数量。
无线信号无线信号
无线信号
图 3大湾区块分户紧急疏散广播系统
分区的方案采用以村组行政的划分区域来定。主要原因有以下三点：
1）用行政的划分方法，不会出现将村里大家庭给拆散的事件。在应急报警通知中，我们调查发现，以家庭为单位是主要的组织疏散形式，在紧急情况下，人们首先想到的是通知长辈或者照顾小孩，而现代农村大家庭是常见的，经常会出现4代同堂，5代同堂的局面，而且长辈和小辈往往并不是住的很近。按区域报警通知有利于组织。
2）用行政的划分方法，有利于村干部组织报警通知。由于村民长期散居，
其活动的组织者往往是村长组长等干部，干部也对村民比较熟悉，由于村民跟干部有利益关系，也往往比较服从村干部的安排。
3）利用行政来划分，有利于报警通知后的善后，灾民的协调、补助、住宿问题都可以在行政划分的单位进行，有利于善后的组织工作，省却了公司的组织方面的负担。
3.分址调频控制防空警报系统
分址调频远程控制电动警报器的作用主要是重大公共安全事故发生时，对室外居民进行报警通知。分址调频控制电动警报系统用于净化厂、阀室和输气管线等重点场所的突发事件报警。它是发生重大突发事件时百姓逃生的信号。
图 4 分址调频远程控制电动警报实现方案
如图 4分址调频远程控制电动警报系统通过集成分址调频广播技术和电动警报技术，实现对室外居民的高效报警通知。
室外警报系统的建设，直接影响着用户的使用效果、外部形象及投资回报，因此系统设计必须安全、可靠，本方案已充分考虑采用成熟的技术和产品，在设备选型和系统的设计中尽量减少故障的发生。并从线路敷设、设备安装、系统调试以及对甲方人员的技术培训等方面，都必须满足可靠性的要求。特别重要的一点是本方案选用的所有主要关键设备，均要求该设备的生产厂家或代理商承诺在工程设备的提供、技术支援及售后服务等方面给予全力支持。
图 5分址调频远程控制电动警报器的安装示意图
如图 5为分址调频远程控制电动警报器安装示意图，沿管道进行布置，初步计划每个阀室周边安装1个，站场1个，一共大约30个，电源取自阀室变压器供给380V低压电力线路，总共负荷预计为90KW。
4.紧急疏散广播系统模块及数据库
4.1 总体框架
紧急疏散广播系统总体需求框架如下图所示。
图 6 系统总体框架图
如图 6系统整体划分为十三个功能模块，即：用户权限控制模块、基础信息管理模块、应急广播通知方案管理模块、报警通知终端远程控制模块、报警通知日志模块、区域电子地图模块、区域几何分析模块、区域网络分析模块、区域缓冲分析模块、区域空间数据编辑模块、数据导入导出模块、多终端指令流转模块、数据库完整性备份与还原模块。
4.2 模块简介
下面就每个模块进行分别介绍：
（1）用户权限控制模块
如图 7所示，实现基于“用户ID+用户密码+用户角色+软件加密锁”三位一体的用户权限验证模式，并根据用户角色进行系统功能的动态加载。
图 7 用户权限控制模块说明
（2）基础信息管理模块
如图 8所示，实现行政区划、居民住户、企业组织结构、企业人员、企业设备设施等几大类基础数据的管理维护功能，其中对行政区划和居民住户信息进行由上至下的分层管理。
图 8 行政区划与居民住户信息关系说明
（3）应急广播通知方案管理模块
如图 9所示，实现在居民建筑、道路、井站、管道等信息的基础上，利用本模块设计特定工况下的应急疏散应急报警通知方案，包括：通知对象、通知内
容和通知类型等内容。
图 9 应急广播通知方案管理说明
（4）报警通知终端远程控制模块
如图 10所示，借助调频广播频道，实现报警通知终端地址的管理、报警通知终端的远程打开、远程呼叫、远程关闭等功能。
图 10 报警通知终端远程控制模块说明
（5）报警通知日志模块
实现系统后台自动记录报警通知的时间、对象、持续时间、内容等功能，并提供对日志的授权访问。
（6）区域电子地图模块
实现区域内矢量与栅格图的浏览、显示和漫游等功能。
n地图放大：系统用户通过鼠标点击地图进行放大。
n地图缩小：系统用户通过鼠标点击地图进行缩小。
n地图平移：系统用户通过拖动鼠标进行地图移动。
n地图刷新：更新空间数据库和电子地图的显示区域。
n鹰眼图：系统用户通过操作鹰眼图，来快速移动主地图显示区域。
n图例控制：对系统中主地图所包含的图层信息进行管理，主要包括对图层叠加顺序的调整和对图层显示属性的调整。
n地图输出：以图片格式进行文件输出。
（7）区域几何分析模块
实现区域内内道路、居民建筑、场站、管道、通信线路、报警通知终端、分址调频控制防空警报终端等空间对象的几何分析等功能。主要包括：n地图距离量算：系统用户通过鼠标点画直线或折线，由系统自动调用相
应空间分析模块来计算得出最终的距离量算结果，并在地图上显示，单
位为km。
n地图搜索：系统用户输入空间对象名称，由系统自动调用相应空间分析模块来对组成地图的多个图层进行检索，并以列表形式显示检索结果。
n地图定位：系统用户输入要定位地点的经纬度坐标，由系统自动调用相应空间分析模块来定位，并将地图的中心点自动移动至定位点。
（8）区域网络分析模块
如图 11所示，在电子地图上实现区域内各级道路、管道、通信线路等空间对象的网络分析等功能。
图 11 区域网络分析模型说明
（9）区域缓冲分析模块
如图 12所示，实现区域内内道路、居民建筑、场站、管道、通信线路、报警通知终端、分址调频控制防空警报终端等空间对象的缓冲分析等功能。