提升化工園區(qū)安全管控水平

曉訥

為了保障我國化工園區(qū)整體安全穩(wěn)定，提升園區(qū)安全監(jiān)管監(jiān)控水平，中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院于2012年初立項(xiàng)，計(jì)劃用3年的時(shí)間，到2014年12月31日前，完成“化工園區(qū)事故預(yù)警與現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及成套裝備開發(fā)”項(xiàng)目。

該項(xiàng)目主要通過對(duì)化工園區(qū)生產(chǎn)安全事故預(yù)警、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、安全聯(lián)鎖、應(yīng)急處置技術(shù)與裝備等方面的研發(fā)，提升化工園區(qū)事故預(yù)測(cè)預(yù)警、安全監(jiān)控監(jiān)管水平，增強(qiáng)事故應(yīng)急能力，進(jìn)而提高化工園區(qū)的整體事故預(yù)防與控制能力。同時(shí)，該項(xiàng)目還能提高我國在安全監(jiān)控、監(jiān)管設(shè)備和產(chǎn)品的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力，課題研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和裝備，可經(jīng)產(chǎn)業(yè)化形成先進(jìn)實(shí)用的安全監(jiān)控技術(shù)與產(chǎn)品，促進(jìn)同類裝備通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，提升安全生產(chǎn)和應(yīng)急技術(shù)、產(chǎn)品及服務(wù)水平，加快安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

研究內(nèi)容及技術(shù)方案

由于保障化工園區(qū)的安全穩(wěn)定是近年來政府高度重視的一項(xiàng)工作，為了對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)致研究，中國安科院項(xiàng)目組將這一課題分為4個(gè)專題進(jìn)行研究，包括：化工園區(qū)事故預(yù)警方法與模型研究；儲(chǔ)罐安全監(jiān)控與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)及裝置研發(fā)；石化裝置故障診斷與網(wǎng)絡(luò)化在線安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)研發(fā)；防爆無線信息采集傳輸與處理裝備及監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)。

化工園區(qū)事故預(yù)警方法與模型研究

研究化工園區(qū)事故前兆信息的監(jiān)測(cè)、識(shí)別、診斷和評(píng)價(jià)技術(shù)方法，建立化工園區(qū)事故預(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和事故預(yù)警原則；開發(fā)化工園區(qū)事故預(yù)測(cè)預(yù)警數(shù)學(xué)模型；研究事故預(yù)警預(yù)報(bào)閾值和預(yù)警方法；研究事故預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)信息處理與分析方法；研究化工園區(qū)事故警報(bào)通知策略與方法。

儲(chǔ)罐安全監(jiān)控與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)及裝置研發(fā)

研究儲(chǔ)罐管路系統(tǒng)壓力、流速、流量和差壓階躍性變化與儲(chǔ)罐液位之間的關(guān)系，研制儲(chǔ)罐無源液位監(jiān)控與聯(lián)鎖保護(hù)技術(shù)裝備，建立儲(chǔ)罐液位安全監(jiān)控與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)；研究目前國內(nèi)外高含硫原油儲(chǔ)運(yùn)過程中硫化氫脫除工藝，提出目前各種硫化氫脫除工藝的風(fēng)險(xiǎn)防范措施，設(shè)計(jì)安全的高硫原油中硫化氫脫除工藝， 研制具有高可靠性和高可用性的原油儲(chǔ)罐脫硫劑加注過程安全監(jiān)控與聯(lián)鎖裝置；研究氯氣、氨氣等儲(chǔ)罐泄漏擴(kuò)散規(guī)律，研制儲(chǔ)罐泄漏監(jiān)控與噴淋吸附系統(tǒng)。

石化裝置故障診斷與網(wǎng)絡(luò)化在線安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)研發(fā)

研究與開發(fā)基于主元分析、符號(hào)有向圖、模糊邏輯及專家系統(tǒng)等定性定量故障診斷技術(shù)融合的推理引擎，開發(fā)相關(guān)軟件系統(tǒng)；研究運(yùn)用數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，消除噪聲和尖峰等干擾；利用基于符號(hào)有向圖等故障診斷技術(shù)，研發(fā)能夠解釋故障傳播路徑的實(shí)用方法及顯示故障根本原因的實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)；研究石化裝置智能故障診斷與網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)的石化裝置故障診斷與網(wǎng)絡(luò)化在線安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)；并結(jié)合具體石化裝置的特點(diǎn)，建立專家知識(shí)庫與故障診斷模型，進(jìn)行石化裝置故障診斷與網(wǎng)絡(luò)化動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)工程示范。

防爆無線信息采集傳輸與處理裝備及監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)

研制適合化工防爆、防腐、高低溫環(huán)境要求，符合防爆等級(jí)要求的系列隔爆視頻采集裝備，進(jìn)行視頻采集裝備的小型化試驗(yàn)，使設(shè)備整體美觀、協(xié)調(diào)，并符合防爆標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上，還將研發(fā)防爆無線視頻采集裝備及傳輸基站，并完成隔爆設(shè)計(jì)及設(shè)備小型化設(shè)計(jì)。研制適合化工防爆、防腐、高低溫環(huán)境要求，符合防爆等級(jí)要求的化工企業(yè)防爆安全參數(shù)信息采集與轉(zhuǎn)換設(shè)備；研制符合國家3C認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的基于安卓（Android）系統(tǒng)，并符合防爆等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的無線移動(dòng)安全監(jiān)管及執(zhí)法終端。研究化工園區(qū)安全監(jiān)測(cè)信息采集傳輸及被監(jiān)測(cè)對(duì)象異常狀況感知機(jī)制，研究異構(gòu)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換與通信技術(shù)，研究安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)挖掘和信息智能融合技術(shù)，開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的化工園區(qū)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與管理信息系統(tǒng)。

技術(shù)難點(diǎn)

在該項(xiàng)目研究中，存在不少技術(shù)難點(diǎn)，給項(xiàng)目組帶來了一定挑戰(zhàn)。

在化學(xué)工業(yè)園區(qū)事故預(yù)警方法與模型研究方面，由于事故預(yù)測(cè)預(yù)警結(jié)果的準(zhǔn)確性，在很大程度上取決于能否從海量數(shù)據(jù)信息中，提煉出反映事故風(fēng)險(xiǎn)本質(zhì)的警兆指標(biāo)，以及這些指標(biāo)是否具有可重復(fù)性。但是，事故具有一定的偶然性、突發(fā)性，需要有長期大量的數(shù)據(jù)積累，并從中挖掘、探索規(guī)律，篩選出合適的事故預(yù)測(cè)預(yù)警指標(biāo)。因此，如何利用海量信息，建立起科學(xué)、合理的化工園區(qū)事故預(yù)警指標(biāo)體系，是本課題的主要技術(shù)難點(diǎn)之一。

在安全監(jiān)控與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)及裝置研發(fā)方面，由于化工園區(qū)各企業(yè)生產(chǎn)流程復(fù)雜、耦合因素眾多，對(duì)安全監(jiān)控結(jié)構(gòu)模式和安全工作機(jī)制的設(shè)計(jì)造成很大挑戰(zhàn)。同時(shí)，工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，如：強(qiáng)干擾、強(qiáng)腐蝕等，極易造成設(shè)備和系統(tǒng)的失效，這對(duì)安全系統(tǒng)的可靠性、可用性和穩(wěn)定性提出了很高的要求，我們希望所構(gòu)建的安全監(jiān)控與聯(lián)鎖系統(tǒng)，應(yīng)該能夠在危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地執(zhí)行其安全功能。因此，如何針對(duì)復(fù)雜的被控對(duì)象和應(yīng)用環(huán)境，找到合理的監(jiān)控模式與安全工作機(jī)制，解決具有高可靠性、高可用性、本質(zhì)安全型的自動(dòng)監(jiān)控與聯(lián)鎖裝置和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)等，將是本項(xiàng)目的主要技術(shù)難點(diǎn)。

在石化裝置故障診斷與網(wǎng)絡(luò)化在線安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)研發(fā)方面，為克服定性及定量故障診斷技術(shù)的缺點(diǎn)，定性故障診斷方法需要引入必要的定量知識(shí)，以解決分辨率低的問題。兩者如何相融合，是決定故障診斷準(zhǔn)確率的關(guān)鍵，需要解決定量信息確定、定量信息引入方式和故障診斷方法的優(yōu)選等問題。同時(shí)，如何將石化生產(chǎn)過程中的強(qiáng)耦合、非線性大系統(tǒng)劃分為子系統(tǒng)，解決分布推理、數(shù)據(jù)濾波和偵破方法的有效性等方面，也是一個(gè)重要的技術(shù)難點(diǎn)。

在防爆無線信息采集傳輸與處理裝備及監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)方面，由于化工園區(qū)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)和儲(chǔ)存場(chǎng)所的環(huán)境條件惡劣，尤其在易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)干擾等高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)合，或者是在有限空間，如何解決事故動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與傳輸設(shè)備的防爆、防腐蝕設(shè)計(jì)，以及小型化、輕型化設(shè)計(jì)，是本專題的主要技術(shù)難點(diǎn)。

創(chuàng)新點(diǎn)

目前，該項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了一年多的時(shí)間，在研發(fā)過程中，項(xiàng)目組克服上述種種技術(shù)難點(diǎn)的同時(shí)，也展現(xiàn)出不少創(chuàng)新點(diǎn)。如：構(gòu)建“物的不安全狀態(tài)+人的不安全行為”雙源一體的化工園區(qū)事故前兆信息采集體系；開發(fā)具有高可靠性、無電截流和本質(zhì)安全等特性的液位監(jiān)控與聯(lián)鎖保護(hù)裝置；運(yùn)用定性推理技術(shù)融合主元分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及專家系統(tǒng)等多種定量征兆提取技術(shù)，開發(fā)針對(duì)石化系統(tǒng)復(fù)雜故障“劇情”的智能故障診斷的新算法，這一方法具有高故障診斷準(zhǔn)確率與分辨率；研制具有快速查詢與自動(dòng)分析功能的便攜式安全監(jiān)測(cè)及執(zhí)法終端。

下一步，中國安科院將繼續(xù)完善這些創(chuàng)新技術(shù)，使其真正能夠運(yùn)用在化工園區(qū)安全管理實(shí)踐中。

編輯 楊 璇endprint