重大危险源监控系统集成技术的应用

(河南煤化集团煤气化公司义马气化厂，河南义马 472300)

2011年7月国家安全生产监督管理总局审议通过《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》，自2011年12月1日起执行，从事危险化学品生产、储存、使用和经营的单位建立完善重大危险源安全管理规章制度和安全操作规程，并采取有效措施保证其得到执行。国家鼓励危险化学品单位采用有利于提高重大危险源安全保障水平的先进适用的工艺、技术、设备以及自动控制系统，推进安全生产监督管理部门重大危险源安全监管的信息化建设。某化工厂现有生产装置:热电装置、空分装置、气化装置、净化装置、甲醇装置、给排水装置等。生产控制系统较多，气体报警分散，视频监控独立，火灾报警信息不能上网，资源信息不能共享。为贯彻落实《中华人民共和国安全生产法》、《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》(23号文)，充分利用该厂现有信息资源，合理优化配置，对现有资源进行充分整合，集成开发出“可视(看)、可检(测)、可报(警)、可记(录)、可巡(控)”的“五可”重大危险源监控系统。

1 重大危险源监控系统资源

重大危险源监控系统集成四方面资源，分别为:生产过程(DCS)数据、气体报警数据、视频监控信息、火灾报警信息。生产过程(DCS)数据:生产控制采用16套DCS，分布全厂。分别为美国HONEYWELL TPS系统、美国 FOXBORO IA系统 、美国EMERSON DELTAV系统、和利时 MACSV系统、浙大中控 ECS－700系统。IA、DELTAV、ECS－700控制系统自带OPC通讯，可以直接通讯采集生产数据，TPS仅带DDE协议，部分MACSV系统无通讯软件。重大危险源监控需要DCS生产实时工艺数据300个。

气体报警数据:全厂有毒有害、可燃气体检测点419个，信号分别进入装置相对应控制室，在盘装二次表集中显示报警，分布于全厂6个控制室。

视频监控信息:已安装9个视频监控点，在控制室监控显示。按重大危险源监控要求需增加视频监控点，总计40处重大危险源监控点。

火灾报警信息:1#火灾报警524点，进入JBQB－JST5000型主机监控;2#火灾报警232点，进入JB－QG－JST200型主机监控;3#火灾报警210点，进入LD128E(Q)II型主机进行监控。

2 重大危险源监控系统集成架构

该厂重大危险源监控系统采用目前成熟的系统架构，总体架构为“三个层次，五个平台”，三个层次是数据采集层、监控层、管理层;五个平台是终端设备平台、监控硬件平台、监控软件平台、业务应用平台、管理决策平台。总体架构如图1所示。

重大危险源监控系统分三层:数据采集层、监控层、管理层。下层为数据采集层:将所有需采集的生产过程(DCS)数据、气体报警数据、视频监控信息、火灾报警信息利用不同方法采集至实时数据库服务器。中层为监控层，利用服务器相关组态及配置，实时监控。上层为管理层:利用局域网的形式将各采集数据发送至上级单位、厂领导和授权用户，可以实现实时浏览和历史查询。

图1 总体架构

重大危险源监控系统由五部分组成。终端设备平台:包括现场仪器仪表、视频摄像头、火灾报警、气体报警仪及各个DCS系统。这些系统是现场终端，是数据来源，但采集到的数据有视频信号、模拟信号、数字信号等多种格式，需要通过业务应用平台做整合。监控硬件平台:包括网络基础设施和服务器等，如交换机、防火墙、数采仪、报警控制器、应用服务器、数据库服务器等。监控软件平台:包括基础监控各种软件，如实时数据库、关系数据库、应用服务器中间件、商业智能BI、GIS服务器、权限控制等。业务应用平台:包括众多软件系统，如气体报警系统、工艺监控系统、视频监控系统、应急管理系统等。这些系统基于数据基础按照业务逻辑运算后显示于界面上，供管理人员调度操作。管理决策平台:各业务应用平台可以集中在液晶大屏幕上展现，管理人员可以在一个屏幕上指挥操作各个系统，查看全厂安全状况汇总报告，通过全厂鸟瞰图实现对全厂生产信息管理软件及安全管理信息平台的查询浏览和指挥管理。

3 重大危险源监控系统硬件集成

该厂重大危险源监控系统，按总体架构配置网络结构如图2所示。

图2 网络结构

生产过程(DCS)数据获得，16套DCS能够提供OPC或DDE接口，采用OPC或DDE通讯接口进行数据采集。由于该厂已经建成且正在使用全厂调度系统，能够提供OPC或DDE接口的DCS系统通讯接口已经被调度系统使用，需要将调度系统并入重大危险源监控系统。由于通讯数据量大，需要选用实时数据库进行数据录入。对于不能够提供OPC或DDE接口的DCS系统，需要增加OPC服务方式进行接入。上层通过硬件防火墙来保障DCS的安全性。每套DCS系统使用1个通讯端口读取，不影响系统和现场仪表运行;数据读取量大，可方便增加或减少数据点数量。

气体报警数据获得，所有气体报警二次表输出4～20 mA电流信号和RS485通讯可选，信号通过电缆线接入到数采仪中，11台数采仪将电流信号转换成网络信号输出。网络信号再经由交换机，上传进入实时数据库。气体报警信息加工后服务于重大危险源监控系统。

视频监控信息获取，根据现场摄像头分布情况，采用8对8路视频光端机进行视频信号传输，采集到的信号汇聚到8台16路数字硬盘录像机存储。由于视频数据量比较大和传输距离远等因素，视频数据接入采用光缆和视频线路混合连接的方式。

火灾报警信息:火灾报警主机3台，都仅能输出一个系统报警开关量信号，采用数采仪将相关的开关量信号接入，将开关信号转化成网络信号汇入交换机，通过局域网传输到实时数据库服务器，进入实时数据库，供应用软件使用。

4 重大危险源监控系统软件集成

生产过程(DCS)数据、气体报警数据、火灾报警信息采集后进入数据库。用于生产数据缓存、历史存储、数据计算等。根据需求，数据接入采用实时数据库实现数据采集。实时数据库要求与HONEYWELL、FOXBORO、EMERSON、HOLLYSYS 等 DCS兼容，性能好、容量大、可靠性高、安全性强。如图3所示，用于数据存储、生产管理、先进控制、优化控制、流程模拟等应用，是企业信息化的桥梁，可以提高工厂管控一体化水平，有效降低企业成本。

图3 系统软件集成

实时数据库是实现流程企业重大危险源监控系统的核心。主要功能覆盖流程企业全厂范围过程数据的自动采集、存储、浏览和分析;是实现先进过程控制、流程模拟和生产调度优化的基础。它包栝了实时数据的采集、管理和实时数据画面监视、报表生成等功能。

重大危险源监控系统软件采用B/S架构模式，用户可以在任何一台联网的电脑上监控和管理，完全实现客户端零维护。系统软件包括企业信息管理、实时监控预警、应急救援、安全生产知识库、统计分析、隐患排查整改、系统管理等子系统。

企业信息普查登记管理系统:主要对企业基本信息、设备设施、规章制度、机构设置、企业涉及的各种危险源(锅炉、压力容器、储罐区、压力管道、生产场所、库区等)基本信息、周边环境、应急预案、安全员等情况进行普查登记备案和查询、统计、分析，进行普查登记备案、查询和统计。

危险源分类监管子系统:实现危险源分类管理，查询，统计，管理等。类别为储罐区、库区、生产场所、压力管道、锅炉、压力容器、尾矿库等。重大危险源分类监管子系统具有将危险源从登记、审核、存档进行信息化、自动化分类管理的功能。严格按照国家有关重大危险源、危险化学品相关法规标准来制定，管理重大危险源。实现“一源一档”，即一个危险源一个档案。

重大事故隐患信息子系统:重大事故隐患排查整改情况动态信息的上报，查询和统计分析。系统动态监督提示。在规定日期内进行整改，提交整改报告，若没有整改，则对相关责任人进行消息提示，并进行预警登记备案，进行安全行政处罚。系统提供查看收录重大隐患报告、整改报告及整改审查验收报告的详细文档。

安全生产知识库:安全生产知识库分为危险化学品数据库、典型事故案例库、安全标准库和安全法规库四大类。通过对安全生产知识库的不断完善，促使企业形成规范化的文件、资料、数据档案管理，为企业安全文化建设和各方面工作顺利开展打下良好的基础。

统计分析系统:统计分析是指对系统中各类危险源进行统计分析，统计出来的数据可用表格、饼图和柱状图的方式显示出来，可以直观地查看数据分析情况，报表，商业智能分析。

安全生产监控预警系统:实时监控预警系统主要是监控及管理探测器信息;接收并处理采集的数据信息;可以自动搜索显示本用户所能监控的探测器;以列表方式实时显示各探测器测量的气体浓度及报警状态;地图显示厂区各个车间位置，各个监测点位置等。各个探测器以不同颜色表示探测器不同的报警状态;实时曲线描绘各探测器测量的气体浓度变化;实时显示探测器当前工作情况，即自动统计出正常数、报警数、故障数;可提供声音报警或光报警;根据预警级别自动启动应急预案，并通过手机短信、短消息、邮件等多种方式发送至有关责任人等。

应急救援系统:应急资源管理模块是对应急资源的基本信息、位置信息进行分类管理。系统能够准确地描述出资源的分布情况和使用情况，方便安全监管人员和应急指挥人员的使用。应急资源包括应急机构信息、应急救援人员信息、应急专家信息、应急物资装备信息、危险源信息、避险场所信息、法律法规信息、企业信息。包括应急救援的事件接收、事件受理、事故调度、信息反馈等功能。通过Email、短信、短消息多方式发送。当系统接受到报警信息后，系统自动进行信息查询，实现现场图像远程察看、该报警危险源应急预案的执行，救援资源、专家、队伍管理;事故协调调度，对重大事故应急演练能够提供全过程(包括准备、策划、实施、评价)的管理:演练方案设计，演练脚本编写，演练评估与总结，演练归档;应急救援统计:包括事故快报，事故续报，事故卡片登记，事故报表。应急救援分析:包括安全事故分析、统计分析报表等功能。

权限系统:为了保证信息的安全性，系统设计权限管理系，相应人员分配权限后，才能访问各地的视频、参数等信息。一些敏感点的信息只能对特定的授权人员开放，从而保障信息的安全性。

5 结束语

重大危险源监控系统以物联网技术、计算机技术、多媒体技术等先进的技术为核心，立足于实际情况，为煤化工企业打造重大危险源监控系统解决方案。建立重大危险源监控系统信息管理网络，实现由过去单一的“人防”向“人防”与“机防”相结合的管理方式转变。对危险源进行动态的，全方位，全过程，全时空的实时监控，实现本质安全。实时预测事故、消除隐患、分析安全生产形势和及时决策提供服务。严密监视和及时传递可能使危险源对象的安全状态向事故临界状态转化的各种参数的变化趋势，及时发出预警和控制指令，把事故隐患消灭在萌芽状态。