化工行业安全生产应急信息管理平台

发布时间：2012-03-12 作者：张海军

　　目前在工业技术发达国家和发展中国家都已形成比较完善的安全生产管理信息网，其内容包括安全生产法规及其查询系统、安全生产应急管理系统及其事故预案系统、安全卫生信息统计决策支持系统等。最终建立一个以管理、生产、预警等综合一体化的信息平台。
　　应用MES系统之前，采用电话、文件共享和人员传递文件的管理方式，效率低下，获取信息不及时也不完全，因此有时生产过程中出现一些异常情况不能及时地发现，严重时出现安全事故导致生产装置停车。而主管生产人员必须到生产现场了解生产运行状况，导致不能及时处理问题而影响生产。近年来，随着自动化技术在企业中的广泛应用，利用这些技术构建的安全信息管理平台，不仅提高了企业对突发事件的综合应变能力，而且大大的降低了事故的突发性，以及事故造成的财产损失和人员的伤亡。同时也做到了对企业各车间实时生产情况的统一管理、统一调度与统一监控。
　　项目概况
　　河南昊华宇航化工有限责任公司是中国化工集团公司的下属企业。中国化工500强、河南省工业综合实力百强、焦作市18家重点发展企业之一。以烧碱、聚氯乙烯树脂为主业，与之配套的热电、电石、工业盐、水泥、PVC深加工、进出口贸易等为一体的综合性企业集团。公司生产经营的危险化学品与人体皮肤和眼睛直接接触可能造成灼伤，发生泄漏容易造成人员中毒，其蒸汽与空气能够形成爆炸性混合物；生产和库存的原料、产品与高热源、强氧化剂等接触，易发生火灾爆炸。
　　系统设计及构成
　　系统设计
　　为满足现场对生产情况的远程实时调度、对重大危险源点的及时报警及处理方案、远程视频实时监控。经过综合考察现场情况，系统方案设计在基础办公网络和独立生产自动化控制系统的基础上，建立以实时数据库的生产远程调度管理系统、重大危险源点的远程预警系统和远程视频监控为一体的综合安全生产信息平台。
　　通过主干网络交换机，把以上全部资源整合到统一的网络中，以服务器为基点通过硬件防火墙的防护同企业的办公网络连接起来。对下层网络做到独立运行，统一监控；对上层办公网络做到“以结点对网络”，达到对企业下层生产网络的最大防护。
　　系统构成
　　整个安全信息平台采用二个环形网络（拓扑结构网络系统拓扑结构图如图1所示），由一台生产实时监控服务器、一台预警管理系统服务器、一台视频服务器、一台硬件防火墙、8台环网交换机、6个工段监控工程师站、13个上位机监控点、6台危险源报警监控PLC、一套SQL Server 2005数据库组成。生产实时监控服务器负责各个生产工段的工艺远程动态生产调度、重大危险源的声光报警、重点数据的历史记录与存储、提供远程WEB查询功能。预警管理系统服务器提供整个重大危险源点的数据分析处理、预警处理预案。视频服务器将处理全厂视频监控点的动态监控与WEB查询功能。

图1 安全生产信息平台架构图

　　监控平台主要采用中控公司的PIMS软件，以实现整个系统的监控。PIMS生产信息管理系统，是一套用于生产管理的软件系统。它提供了一个信息集成和管理的平台，主要用于企业网络环境下的全厂生产数据的采集、数据存储、数据查看、数据处理和数据管理。它真正实现了办公室和生产现场的信息沟通，实现了企业网络环境下的实时数据的管理、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成、生产统计报表生成等功能，从而实现企业过程控制系统与信息系统的网络集成与综合管理。用户可以通过微软IE浏览器登陆PIMS Web Server浏览生产过程的信息，无须在远程客户端PIMS工作站上安装PIMS软件或其他任何客户端软件。
　　鉴于系统数据各危险源点比较分散，I/O数据采集量大，综合考虑性价比，本方案集中选用中控小型GCS控制系统。SUPCON WebField GCS-1系统是中控控制系统家族的新成员，是一种面向中小型控制领域的“混合功能性”控制系统，可实现数据采集、过程控制、顺序控制等实时任务。之所以被称为“混合功能性”控制系统，是因为系统在进行功能设计时，除保留了常规DCS系统强大的模拟量处理和回路控制功能，还兼具快速逻辑控制功能及更高的系统实时性性能。
　　生产实时监控服务器与预警管理系统服务器均采用DELL 工业级服务器，两台服务器之间采用PIMS软件的双机热备功能，实现服务器数据的相互热备。同时选用Windows 2003服务器版本作为网络服务器操作系统，从而保证系统尽可能的达到高稳定性。

　图2 生产工艺监控流程图

　　13台上位机监控点，每个监控点均采用DELL专用PC机。并在充分考虑视频远程调用监控以及信息安全平台远程监控、使用便捷性的基础上，客户端在原有硬件的配置情况下扩充显卡为512M，内存为1G，操作系统均采用Windows 2000 Professional。
　　硬件防火墙采用CISCO 506E，Cisco PIX 506E防火墙是应用极为广泛的Cisco PIX 506防火墙的增强版本，可以通过一个可靠的、强大的安全设备为远程办公室和分支机构提供企业级的安全性。可以通过经济有效的、高性能解决方案提供丰富的安全功能和强大的远程管理功能，从一个集成化的、基于Web的管理工具到集中的、基于策略的工具，以及对各种远程监控协议的支持。
　　主要实现功能
　　安全生产信息平台是以PIMS软件数据采集平台为基础，采用0.5S的速度调用生产现场DCS数据以及重大危险源点PLC数据；以PIMS图像化编程开发软件为平台结合PIMS实时数据采集从而实现全厂生产系统集于一体的实时动态监控平台、实时重大危险源点的预警传输、报警处理预案、实时趋势、历史趋势的查询分析、WEB浏览功能、量化管理和消防管理；以PIMS软件的远程WEB浏览功能结合视频采集软件从而达到实时全厂动态视频远程监控；以PIMS软件的报表功能可以实现生产的日报表以及各种企业生产数据报表。
　　实时数据、流程图浏览功能
　　基于PIMS开发系统制作的流程图能够较真实地反映工艺流程情况，所有画面具有实时、立体、动态效果，如液位升降、故障报警等。数据实时刷新，可达到0.5S的刷新速度。使企业管理层能够清晰地了解当前生产情况及设备运行状况。

图3 重大危险源点平面图

　　声光报警功能
　　基于PIMS开发系统制作的流程图能够较真实地反映现场报警情况。实现有毒、有害、可燃气体的数据或报警点超过设定值后出现声音提示，并同时伴随闪光报警、重大危险源点的温度、压力、液位的数据超过设定值后出现声光报警，显示报警地点及报警点测量介质并在危险源点分布图上显示。出现重大报警点自动切换到报警的画面。确认报警后，声音报警消除。低于报警值后闪光报警消除。出现报警后如在规定的时间内无人确认，引发更高级的外部声光报警。
　　实时动态视频监控功能
　　有视频的重大危险源点，在监控画面上点击此监控点，能弹出本监控点的视频画面。在13个监控点通过WEB浏览器都可以随时浏览到动态实时的现场监控画面。

图4 远程视频监控

　　重大危险源点预警预案处理
　　达到预案条件后，在监控画面上弹出预案报警并显示可能引起报警的原因。经确认出现了异常情况，引发预案，显示处理方法。如果在规定时间内无人确认，系统自动用短信、电话的方式通知相关人员；预案启动后，系统能够对报警部位的监控数据进行识别，针对不同的危化品、超标浓度等相关信息，将危化品、超标浓度、超标部位、单位周边环境信息、风力信息、风速信息等内容分级在各监控点的桌面上进行显示，为监控人员提供决策依据。并且通过各种监控数据对事故现场进行跟踪，当所有相关监控数据达到系统所设定的控制范围时，系统会显示“报警解除”字样，向监控人员说明事故已经处理完毕。图5是该企业重大危险源点预警预案处理流程图。

图5 重大危险源点预警预案处理流程图

　　量化管理系统
　　通过对主要监控点进行监控，实现对重大危险源的量化管理。监控系统根据危险源的监控数据、设备型号、设备储存介质的性质及储量等各方面信息对各控制点形成数据在相关监控点上显示，并列表统计，便于日常管理。
　　消防管理系统
　　在企业内部及周边矢量地理信息图上建立企业重大危险源点分布图，为监控人员提供相关的地理信息。将企业内部重大危险源点的位置信息、企业道路信息、消防设置信息、周边环境信息、气象信息在地理信息图上标注出来，为事故的处置提供依据。信息能够根据需要分类分层次显示。
　　有毒、有害、可燃气体泄漏后，系统能自动根据气象信息、浓度等相关信息，显示扩散范围、扩散速度等相关信息。

图6 用互联网查看本系统

　　应用效果
　　通过对重点装置的视频、探测点监控，将企业潜在的化学事故风险降至最低以保证企业的安全生产。同时实现全厂生产系统的互连，做到了对各车间实时生产情况的统一管理、统一调度与统一监控。有效的降低了生产调度周期，实现了企业的高效、及时、安全生产的管理理念。
　　通过对重点部位的视频、探测点监控，将企业潜在的化学事故风险降至最低，同时也能在发生重大安全生产事故时，能够及时发现并响应，启动应急预案。
　　安全信息管理平台的构建，能对突发性事故造成的影响做到正确判断，提高了企业对突发事件的综合管理应变能力，从而有效降低人员伤亡和财产损失。
　　化工行业是国民经济的基础工业，属于我国的支柱性产业。而安全生产是化工生产过程中的的保障前提。因此，安全生产应急管理成为安全生产工作的重要组成部分，遵循“安全第一，预防为主，综合治理”的主要方针，建立点面结合的安全生产应急管理运作机制和信息共享网络，以提高预防和处置安全生产事故灾难的能力，迅速有效地控制和处置可能发生的事故，最大限度减少人员伤亡和财产损失。