張旋，李佳，宋鑫，汪泳

(1.華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,河北 唐山 063000；2.河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份有限公司，河北 唐山 063000)

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唐鋼重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控系統(tǒng)信息化平臺(tái)建設(shè)

張旋1，李佳1，宋鑫1，汪泳2

(1.華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,河北 唐山 063000；2.河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份有限公司，河北 唐山 063000)

重大危險(xiǎn)源；監(jiān)控平臺(tái)；信息采集；應(yīng)急處理

為了有效防范重大事故的發(fā)生，及時(shí)處理應(yīng)急情況和突發(fā)事件，提升唐鋼安全管理水平，擬建立由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、集中器、攝像機(jī)、工控機(jī)、客戶端、路由器等硬件裝備及安全監(jiān)控平臺(tái)、信息發(fā)布平臺(tái)等組成的唐鋼重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控系統(tǒng)信息化平臺(tái)。該平臺(tái)通過對(duì)重大危險(xiǎn)源現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像信息和危險(xiǎn)源特性參數(shù)的采集，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较嚓P(guān)業(yè)務(wù)管理部門，直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)情況和數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)重大危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)預(yù)警功能和應(yīng)急處置兩大功能。

0引言

為了有效防范重大事故的發(fā)生，及時(shí)處理應(yīng)急情況和突發(fā)事件，提升唐鋼安全管理水平，在綜合運(yùn)用儀器儀表、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)和安全管理等技術(shù)基礎(chǔ)上，建設(shè)唐鋼重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控系統(tǒng)信息化平臺(tái)，該平臺(tái)通過對(duì)重大危險(xiǎn)源現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像信息和危險(xiǎn)源特性參數(shù)的采集，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较嚓P(guān)業(yè)務(wù)管理部門，直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)情況和數(shù)據(jù)信息，為重大危險(xiǎn)源的安全監(jiān)控提供現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)。

根據(jù)安全部、自動(dòng)化公司、煉鐵廠、動(dòng)力廠、計(jì)控管理部于2012年12月對(duì)唐鋼重大危險(xiǎn)源調(diào)研的情況，在擬建設(shè)的項(xiàng)目中，對(duì)煉鐵廠、動(dòng)力廠2家單位共14個(gè)重大危險(xiǎn)源視頻信息進(jìn)行接入，實(shí)現(xiàn)安全管理部門對(duì)上述重大危險(xiǎn)源視頻信息的遠(yuǎn)程可視化和相應(yīng)的監(jiān)控和管理。目前，公司重大危險(xiǎn)源現(xiàn)有監(jiān)控設(shè)備386個(gè)，需要新增監(jiān)控設(shè)備48個(gè)。其中包括：鍋爐區(qū)域視頻監(jiān)控?cái)z像頭4個(gè)，煤氣柜活塞傾斜度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)3個(gè)，鍋爐爐膛一氧化碳在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)10個(gè)，苯槽液位顯示報(bào)警系統(tǒng)28個(gè)，可燃?xì)怏w檢測(cè)探頭2個(gè)，氧含量檢測(cè)探頭1個(gè)。所以，需要增加一套集中的重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控系統(tǒng)信息化平臺(tái)。

1 唐鋼重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)管平臺(tái)結(jié)構(gòu)組成

1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

總體上說，該平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)兩大功能，即重大危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)預(yù)警功能和應(yīng)急處置功能。監(jiān)測(cè)預(yù)警功能是綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完成對(duì)重大危險(xiǎn)源現(xiàn)場(chǎng)信息的采集、轉(zhuǎn)化、傳輸及處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及危險(xiǎn)預(yù)警。應(yīng)急處置功能是根據(jù)預(yù)警報(bào)警信息，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間做出反應(yīng)，聯(lián)合應(yīng)急處置系統(tǒng)進(jìn)行有效地協(xié)調(diào)處理，及時(shí)將事故隱患消除，將危險(xiǎn)控制在萌芽狀態(tài)，減少事故損失。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控系統(tǒng)信息化平臺(tái)整體框架通常可分為4層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。第1層為現(xiàn)場(chǎng)重大危險(xiǎn)源的對(duì)象過程。第2層為設(shè)備傳感檢測(cè)層，首先要通過傳感檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)總線和機(jī)電一體化等技術(shù)完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的采集轉(zhuǎn)化之后傳輸?shù)较乱粚樱醋詣?dòng)化監(jiān)控層。自動(dòng)化監(jiān)控層通過智能控制和監(jiān)控等方法完成上一步信息的處理，之后會(huì)做出相應(yīng)調(diào)整或監(jiān)測(cè)預(yù)警。第4層是安全應(yīng)急管理層，主要是在發(fā)生狀況時(shí)啟動(dòng)緊急預(yù)案。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 唐鋼重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)管平臺(tái)功能

2.1監(jiān)控預(yù)警功能

重大危險(xiǎn)源動(dòng)態(tài)監(jiān)控是危險(xiǎn)源安全管理的重要基礎(chǔ)工作。通過對(duì)重大危險(xiǎn)源的不間斷動(dòng)態(tài)監(jiān)控，可以全面掌握其生產(chǎn)、儲(chǔ)存以及使用狀況，建立重大危險(xiǎn)源動(dòng)態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，通過動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控，對(duì)可燃?xì)怏w、有毒有害氣體的探測(cè)和對(duì)安全生產(chǎn)關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)，直觀、全面、實(shí)時(shí)地了解重大危險(xiǎn)源的運(yùn)行狀況，為預(yù)防與控制重大危險(xiǎn)源危害的發(fā)生，以及對(duì)重大危險(xiǎn)源事故的應(yīng)急處理提供重要的信息和技術(shù)支持。

固定場(chǎng)所重大危險(xiǎn)源，可基于GIS建立固定的安全實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，將實(shí)時(shí)采集的監(jiān)控視頻、圖像及傳感信息展現(xiàn)于電子地圖中，方便用戶了解危險(xiǎn)源的地理位置、周圍環(huán)境以及實(shí)時(shí)監(jiān)控信息。將突發(fā)事件的發(fā)展過程和針對(duì)該事件的處置過程以時(shí)間的先后順序展現(xiàn)。提供技術(shù)和其他分析手段的面向各種預(yù)警問題輔助決策模塊。對(duì)事件信息進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，調(diào)用有關(guān)突發(fā)安全生產(chǎn)事件預(yù)測(cè)預(yù)警模型，進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。圖2所示為監(jiān)控與預(yù)警基礎(chǔ)框架。

圖2　監(jiān)控與預(yù)警基礎(chǔ)框架

2.1.1 參數(shù)采集

危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)采集裝置用于采集重大危險(xiǎn)源日常監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)所需的主要參數(shù)，將這些參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，然后將信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。

2.1.2 日常監(jiān)控

重大危險(xiǎn)源對(duì)象大多數(shù)時(shí)間在安全狀況下運(yùn)行。日常監(jiān)控是監(jiān)視重大危險(xiǎn)源對(duì)象在正常情況下的運(yùn)行情況及狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)做一個(gè)整體評(píng)判。該系統(tǒng)在正常工況下和非正常工況下都具有對(duì)危險(xiǎn)源對(duì)象運(yùn)行狀況及參數(shù)的記錄顯示、報(bào)表、結(jié)果保存、統(tǒng)計(jì)圖表等功能。

2.1.3 預(yù)警系統(tǒng)

預(yù)警系統(tǒng)的主要作用是當(dāng)被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的危險(xiǎn)源對(duì)象的某一參數(shù)超出正常值的界限，并使之向事故生成方向轉(zhuǎn)化時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)一方面會(huì)給出聲、光或語言報(bào)警信息，指導(dǎo)人員隨后根據(jù)預(yù)警模型決策顯示排除故障的操作步驟，正確、迅速恢復(fù)正常工況，同時(shí)發(fā)出應(yīng)急控制指令以采取相應(yīng)的措施，防止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.1.4 地圖顯示

危險(xiǎn)源在地圖顯示功能是將被監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)信息、歷史數(shù)據(jù)信息、地理位置信息等集成一體?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)源預(yù)警監(jiān)控，并可對(duì)重大危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)和歷史的各種指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較，還可結(jié)合地圖有效地進(jìn)行監(jiān)控。

2.2預(yù)警模型分析與故障診斷

2.2.1 預(yù)警分析

預(yù)警模型分析評(píng)價(jià)對(duì)象，它包括危險(xiǎn)源監(jiān)控預(yù)警模型文檔建立和預(yù)警信號(hào)識(shí)別兩大部分。圖3所示為比較分析評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)流程。

圖3　比照分析評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)流程

2.2.2故障診斷

故障診斷是在確定監(jiān)測(cè)設(shè)備已發(fā)生異常的基礎(chǔ)上需要人工干預(yù)對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行處理，提取故障特征，識(shí)別設(shè)備狀態(tài)并排除故障。

圖4　故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)流程

2.3應(yīng)急處置

應(yīng)急救援系統(tǒng)的應(yīng)急響應(yīng)程序包括接警、響應(yīng)級(jí)別確定、應(yīng)急啟動(dòng)、救援行動(dòng)、應(yīng)急恢復(fù)和應(yīng)急結(jié)束等。

2.3.1接警與響應(yīng)級(jí)別確定

在收到事故報(bào)警的信息后,根據(jù)一定的工作程序,首先系統(tǒng)會(huì)對(duì)報(bào)警情況做出初步的判斷來確定響應(yīng)是否啟動(dòng)的級(jí)別。事故經(jīng)過判斷，若級(jí)別未達(dá)到啟動(dòng)應(yīng)急救援體系的最低響應(yīng)級(jí)別,則響應(yīng)關(guān)閉。

2.3.2 應(yīng)急啟動(dòng)

在應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別得到確定之后,按照響應(yīng)級(jí)別啟動(dòng)與之相應(yīng)的應(yīng)急程序。例如：工作現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)有害氣體或高溫預(yù)警→應(yīng)急中心收到報(bào)警→工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)→成立現(xiàn)場(chǎng)指揮部→啟動(dòng)信息與通訊網(wǎng)絡(luò)→通知調(diào)配救援所需要的應(yīng)急隊(duì)伍和物資與裝備等。

2.3.3救援行動(dòng)

工作人員到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)后,立即展開事故偵測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)警戒、人員疏散及救助、工程搶險(xiǎn)等工作。專家組在對(duì)事故進(jìn)行了科學(xué)的分析之后,為救援提供有效的建議和技術(shù)支持。如果事態(tài)超出響應(yīng)級(jí)別,得不到有效控制，應(yīng)迅速向應(yīng)急中心請(qǐng)求實(shí)施更高級(jí)別的應(yīng)急備案。

2.3.4應(yīng)急恢復(fù)

救援行動(dòng)結(jié)束以后,進(jìn)入臨時(shí)應(yīng)急恢復(fù)階段。該階段主要的內(nèi)容包括：現(xiàn)場(chǎng)清理、人員清點(diǎn)和撤離、警戒解除、善后處理以及事故調(diào)查等。

2.3.5動(dòng)作結(jié)束

應(yīng)急結(jié)束執(zhí)行應(yīng)急關(guān)閉程序并由事故總指揮宣布應(yīng)急結(jié)束。圖5所示為應(yīng)急處置流程。

圖5　應(yīng)急處置流程

3 系統(tǒng)調(diào)試部分界面模型

圖6、圖7和圖8所示為部分系統(tǒng)調(diào)試界面。

圖7　視頻監(jiān)控操作界面

圖8　危險(xiǎn)源趨勢(shì)分析界面

4 結(jié)論

擬創(chuàng)建的唐鋼重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控平臺(tái)有望實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)在不影響唐鋼機(jī)械設(shè)備的安全性能且保證了成產(chǎn)率條件下，可以測(cè)試系統(tǒng)的安全性；

(2)在發(fā)生斷電或某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)仍能保持所需的安全完整性；

(3)對(duì)于所有的存在事故率的環(huán)節(jié)的安全相關(guān)功能都規(guī)定了最大響應(yīng)時(shí)間；

(4)若中央控制室或現(xiàn)場(chǎng)工作人員復(fù)位不及時(shí)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)急切斷；

(5)應(yīng)急切斷和緊急關(guān)機(jī)閥的工作狀態(tài)和手動(dòng)控制功能可在中央控制室顯示或操作，可關(guān)閉所有聯(lián)動(dòng)和人控動(dòng)作；

(6)所有預(yù)警一旦發(fā)出，無論是否采取應(yīng)急處理都將會(huì)保存數(shù)據(jù)，確保下一次預(yù)警發(fā)出的精確性；

(7)可在中央控制室內(nèi)啟動(dòng)任何應(yīng)急關(guān)斷操作，具備高可靠性，且該系統(tǒng)界面基于人機(jī)可視友好交互的原則設(shè)計(jì)完成。

[1]曾勝.重大危險(xiǎn)源動(dòng)態(tài)智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架設(shè)計(jì)[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2014,(24):166-171.

[2]吳宗之，魏利軍,于立見,等.重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)管信息系統(tǒng)的開發(fā)研究[J]中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2005,(15):39-43.

[3]文廣超,鄧寅生,余永強(qiáng).基于GIS模型化理論的礦井水災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào),2010,29(6).

[4]孫金鳳.重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及應(yīng)用研究[D].廣州：華南理工大學(xué),2010.

[5]桑海泉,康榮學(xué),魏利軍.化學(xué)園區(qū)安全監(jiān)控與應(yīng)急平臺(tái)研究[J].科技導(dǎo)報(bào),2009,(22).

[6]康榮學(xué).基于GIS的重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù).2010,(6).

Construction of Information Platform of Safety Monitoring System of Major Hazard Source of Tangshan Iron and Steel Group

ZHANG Xuan1, LI Jia1, SONG Xin1,WANG Yong2

(College of Mining Engineering, North China University of Since and Technology,Tangshan Hebei 063000, China;Tangshan Iron and Steel Group, Tangshan Hebei 063000, China)

major hazard source; monitoring platform; information collection; contingency processing

In order to effectively prevent major accidents, the timely processing of emergency situations and emergencies, to enhance the level of safety management of Tangshan Iron and steel company, intends to establish the field sensors, concentrator, camera, computer, client, routers and other hardware equipment and security monitoring platform, information release platform consisting of Tangshan Iron and steel company of major hazard source safety monitoring information system platform. The platform through the acquisition of major dangerous source live video image information and hazard characteristic parameters, via a transport network to related departments, directly reflect the site of relevant information and data information, functions of major hazard monitoring and early warning and emergency response.

2095-2716(2016)03-0001-08

TF088+.3

A