CN110427000A - 一种化工厂分点分级预案智能管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工厂安全关联技术领域，具体涉及一种化工厂分点分级预案智能管控系统，包括数据处理单元、存储器、数据获取单元、数据录入单元和监视器，数据获取单元从化工厂的DCS读取化工厂的监控数据，存储器存储有化工厂GIS数据和若干个预案表，预案表包括预案对象信息、触发条件、等级、升级条件、分级预案内容和解除条件，触发条件为触发预案的条件，升级条件为预案升级的条件，解除条件为预案解除的条件。本发明的实质性效果是：通过等级来指示事故的严重情况，预案表及其预案内容自动展现，通过关联变量能够跟踪事态发展，通过延期关联变量能够对事故在未来一段时间内的发展做出预估，为事故的处置提供了依据。

Description

一种化工厂分点分级预案智能管控系统

技术领域

本发明涉及化工厂安全关联技术领域，具体涉及一种化工厂分点分级预案智能管控系统。

背景技术

在现代化的工业化进程中，化工厂的规模和种类不断扩大，逐渐在工业产业中占据了较大的比重。许多工业产业都需要使用化工厂提供的原材料、产品或能量。化工企业对社会经济发展，乃至生产生活产生的促进作用，越来越明显。然而，化工厂的很多原材料、产品以及中间产物，都具有毒性、易燃、易爆或对环境有极大的影响。一旦化工厂发生安全事故，将会造成极大的经济损失，甚至带来人员的伤亡，并造成严重的环境负担。目前化工厂虽然建立了应急预案制度，但预案通常为纸质版，查阅不方便。且预案内容繁多，培训和掌握困难，在出现紧急状况时，难以及时准确的随着化工厂的增多，且存在部分化工厂安全管控措施较差，屡屡发生的安全事故，造成了不良的社会影响。化工厂的安全生产关系到化工厂自身以及附近居民的切身利益。因而，化工厂的安全管控成为目前重要的研究课题。

如中国专利CN109522962A，公开日2019年3月26日，一种化工厂安全定量评估方法。其建立一个基于贝叶斯网络的化工厂安全定量分析研究模型。在该模型中主要从组织、信息、工作设计、人机系统接口、任务环境、工作场所设计和操作员特征七个方面的人因可靠性角度展开详细分析，使用调查问卷和专家判断法，建立化工厂安全指标体系，同时使用贝叶斯网络训练样本。最后运用贝叶斯进行处理和建模，最终估算化工厂安全定量值，判断化工厂的安全等级。其具有精确推理、计算快速和评估全面等特点。但其仅能进行笼统的评估，不能有效的监管化工厂的安全事故，及时发出预警，并指导事故的处置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前缺乏有效监管化工厂安全状态方案的技术问题。提出了一种能够监管化工厂安全事故的化工厂分点分级预案智能管控系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种化工厂分点分级预案智能管控系统，包括数据处理单元、存储器、数据获取单元、数据录入单元和监视器，数据获取单元与化工厂的DCS建立通信连接，从化工厂的DCS读取化工厂的监控数据，数据获取单元与存储器以及数据处理单元连接，存储器、数据录入单元以及监视器均与数据处理单元连接，存储器存储有化工厂GIS数据和若干个预案表，预案表包括预案对象信息、触发条件、等级、升级条件、分级预案内容和解除条件，所述预案对象信息包括对象名称、对象类型以及对象区域，触发条件为触发预案时监控数据需满足的条件，升级条件为预案升级时监控数据需满足的条件，解除条件为预案解除时监控数据需满足的条件；所述数据处理单元运行有预案表编辑模块和预案表运行模块，所述预案表编辑模块通过数据录入单元及监视器由人工录入或修改预案表，并根据化工厂GIS数据将预案表与化工厂的设备关联，所述预案表运行模块周期性读取化工厂的监控数据，若监控数据符合触发条件则触发预案并在监视器上显示该预案表，若监控数据符合升级条件则将预案表等级提升，若监控数据符合解除条件，则解除预案表。通过将预案表与设备关联，当预案表被触发时，能够准确判断事故设备，通过等级来指示事故的严重情况，预案表及其预案内容自动展现，能够方便值班人员参考，并制定针对性的事故处置方案。

作为优选，所述预案表还包括关联变量和关联触发条件，关联变量包括预案对象所在区域的温度、危险气体种类和危险气体浓度。关联变量反映了在安全事故的影响下，每个预案表对应的预案对象区域的温度以及危险气体情况，起到跟踪安全事故事态发展的作用。

作为优选，所述关联变量还包括风向和风速。事故现场的风向及风速对事故的发展具有显著的影响，通过监控风向和风速，在显示预案表的同时，显示对应区域的风向和风速，使事故处置值班人员能够更全面的掌握事故情况。

作为优选，所述预案表还包括推演时间T和延期关联变量，当存在安全事故时，服务器以实时监控数据推演T时间后预案表的等级以及关联变量的值，T时间后的关联变量的值作为延期关联变量的值。在安全事故发生后，处置措施到位前，有一段空窗期T，这段时间事故会持续发展变化。因而从一开始就预计出空窗期T后事故的范围和强度，能够使事故的处置更有针对性。

作为优选，所述预案表运行模块还执行以下步骤：A)若存在对应火情的预案表被触发，则推导并更新每个预案表的关联变量的温度值，若存在的安全事故包括危险气体泄漏，则推导并更新每个预案表的关联变量的危险气体浓度，关联变量中的危险气体种类为对应泄漏种类；B)显示装置显示被触发的预案，以及关联变量发生变化最大的若干个预案。计算出相关设备的温度以及设备区域危险气体的种类、浓度，能够为事故处置决策，提供重要的参考，使事故处置决策更具针对性和更加稳妥。

作为优选，步骤A还包括：若存在的安全事故包括火情，推导T时间后每个预案表的关联变量的温度值，并更新延期关联变量的温度值，若存在的安全事故包括危险气体泄漏，推导T时间后每个预案表的关联变量的危险气体浓度，并更新延期关联变量的危险气体浓度，关联变量以及延期关联变量中的危险气体种类均为对应泄漏种类。通过推导T时间后预案表的关联变量值，能够预测事态的发展情况，为事故处置提供参考。

作为优选，推导每个预案表的关联变量的温度值的方法为：若预案表的预案对象与火情区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的温度值保持不变；若预案表的预案对象与火情区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则判断气流通道区域是否无风，若无风，则按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值，若气流通道区域有风，则判断预案表的预案对象是否在下风口，若在下风口，则距火情发生时间t≤D_s/v_w内时，按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值，其中D_s为预案对象区域与火情区域的最短距离，v_w为风速，距火情发生时间t＞D_s/v_w内时，预案表的关联变量的温度值为C_m，C_m＝βC_t，β∈[0.6，1]，C_t为火情区域的边缘的温度值，β为调整系数，预案对象区域与火情区域距离越小，或预案对象区域与火情区域的气流通道阻力越小时，β取更大值，若预案表的预案对象在上风口，则按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值。

作为优选，推导每个预案表的关联变量的危险气体浓度的方法为：若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的危险气体浓度保持不变；若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则以泄漏源为中心沿水平方向均匀划分八个方位，沿垂直方向划分上、下两个方位，根据化工厂的厂房布局、危险气体密度、风向及风速，判断危险气体在十六个方位的流量比例δ_r，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Q_y＝δ_u·Q，其中δ_u表示预案表的预案对象区域在泄漏源的方位，Q为泄漏源处的危险气体浓度。

作为优选，危险气体在十六个方位的流量比例δ_r的方法为：确定水平方向的流量比：根据化工厂的厂房布局，选定某个气流通道作为参照通道，进而确定水平其余七个方位的气流通道阻力相对参照通道的阻力比，若某个方向无气流通道，则气流通道阻力比为无穷大，以每个方向的阻力比的倒数作为权重，若泄漏区域有风，则下风向的若干个方位按权重分配确定流量比例，其余方位流量比例为0，若泄漏区无风，则水平方向上的八个方位按权重分配确定流量比例；确定垂直方向的流量比：若危险气体为重气，则上方位的流量比例为0，下方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例，若危险气体密度与空气相当，则上、下方位的流量比例分别等于水平方向所确定的流量比例的一半，若危险气体密度小于空气密度，则下方位的流量比例为0，上方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例。

本发明的实质性效果是：通过将预案表与设备关联，当预案表被触发时，能够准确判断事故设备，通过等级来指示事故的严重情况，预案表及其预案内容自动展现，能够方便值班人员参考，并制定针对性的事故处置方案，通过关联变量能够跟踪事态发展，通过延期关联变量能够对事故在未来一段时间内的发展做出预估，为事故的处置提供了依据。

附图说明

图1为实施例一系统结构示意图。

图2为实施例一预案表运行模块执行流程框图。

图3为实施例一关联变量温度值推导方法流程框图。

图4为实施例一关联变量危险气体浓度推导方法流程框图。

其中：100、数据录入单元，200、存储器，300、化工厂DCS，400、数据处理单元，500、监视器，600、数据获取单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种化工厂分点分级预案智能管控系统，如图1所示，本实施例包括数据处理单元400、存储器200、数据获取单元600、数据录入单元100和监视器500，数据获取单元600与化工厂DCS 300建立通信连接，从化工厂DCS 300读取化工厂的监控数据，数据获取单元600与存储器200以及数据处理单元400连接，存储器200、数据录入单元100以及监视器500均与数据处理单元400连接，存储器200存储有化工厂GIS数据和若干个预案表，预案表包括预案对象信息、触发条件、等级、升级条件、分级预案内容、关联变量、关联触发条件、推演时间T、延期关联变量和解除条件，预案对象信息包括对象名称、对象类型以及对象区域，触发条件为触发预案时监控数据需满足的条件，升级条件为预案升级时监控数据需满足的条件，解除条件为预案解除时监控数据需满足的条件，当存在安全事故时，服务器以实时监控数据推演T时间后预案表的等级以及关联变量的值，T时间后的关联变量的值作为延期关联变量的值。关联变量包括预案对象所在区域的温度、风向、风速、危险气体种类和危险气体浓度。关联变量反映了在安全事故的影响下，每个预案表对应的预案对象区域的温度以及危险气体情况，起到跟踪安全事故事态发展的作用。事故现场的风向及风速对事故的发展具有显著的影响，通过监控风向和风速，在显示预案表的同时，显示对应区域的风向和风速，使事故处置值班人员能够更全面的掌握事故情况。

如表1所示，预案表记载了名称为储气罐二，类型为立式储气罐，区域位置为西北区二罐、高跨度一楼至三楼，的一个储存有可燃气体的储气罐在起火情况下的预案内容。一级火情预案内容为由值班灭火组携带灭火器具，扑灭初期、稳定的火灾，关闭气源阀门；一级的触发条件为对应位置烟感传感器触发报警或罐表面测得温度C>160℃且罐内压力有异常损失。由于该预案表针对火情，因而危险气体种类：无，本实施例中危险气体种类主要指有毒气体，有毒可燃气体在燃烧前作为有毒气体对待，燃烧后作为火情对待。当关联触发条件中的温度达到1200℃时，即储气罐二本身完好，但由于附近气体罐体存在火情，导致储气罐二的罐体温度达到1200℃，高温下罐体材料发生变形，罐体产生裂缝，气体泄漏，进而引起储气罐二产生火情，从而触发储气罐二的火情预案表。

表1储气罐二火情预案表

数据处理单元400运行有预案表编辑模块和预案表运行模块，预案表编辑模块通过数据录入单元100及监视器500由人工录入或修改预案表，并根据化工厂GIS数据将预案表与化工厂的设备关联。

如图2所示，预案表运行模块周期性读取化工厂的监控数据，若监控数据符合触发条件则触发预案并在监视器500上显示该预案表，若监控数据符合升级条件则将预案表等级提升，若监控数据符合解除条件，则解除预案表；若存在对应火情的预案表被触发，则推导并更新每个预案表的关联变量的温度值，若存在的安全事故包括危险气体泄漏，则推导并更新每个预案表的关联变量的危险气体浓度，关联变量中的危险气体种类为对应泄漏种类。若存在的安全事故包括火情，推导T时间后每个预案表的关联变量的温度值，并更新延期关联变量的温度值，若存在的安全事故包括危险气体泄漏，推导T时间后每个预案表的关联变量的危险气体浓度，并更新延期关联变量的危险气体浓度，关联变量以及延期关联变量中的危险气体种类均为对应泄漏种类。

如图3所示，推导每个预案表的关联变量的温度值的方法为：若预案表的预案对象与火情区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的温度值保持不变；若预案表的预案对象与火情区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则判断气流通道区域是否无风，若无风，则按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值，若气流通道区域有风，则判断预案表的预案对象是否在下风口，若在下风口，则距火情发生时间t≤D_s/v_w内时，按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值，其中D_s为预案对象区域与火情区域的最短距离，v_w为风速，距火情发生时间t＞D_s/v_w内时，预案表的关联变量的温度值为C_m，C_m＝βC_t，β∈[0.6，1]，C_t为火情区域的边缘的温度值，β为调整系数，预案对象区域与火情区域距离越小，或预案对象区域与火情区域的气流通道阻力越小时，β取更大值，若预案表的预案对象在上风口，则按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值。

如图4所示，推导每个预案表的关联变量的危险气体浓度的方法为：若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的危险气体浓度保持不变；若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则以泄漏源为中心沿水平方向均匀划分八个方位，沿垂直方向划分上、下两个方位，根据化工厂的厂房布局、危险气体密度、风向及风速，判断危险气体在十六个方位的流量比例δ_r，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Q_y＝δ_u·Q，其中δ_u表示预案表的预案对象区域在泄漏源的方位，Q为泄漏源处的危险气体浓度。

危险气体在十六个方位的流量比例δ_r的方法为：确定水平方向的流量比：根据化工厂的厂房布局，选定某个气流通道作为参照通道，进而确定水平其余七个方位的气流通道阻力相对参照通道的阻力比，若某个方向无气流通道，则气流通道阻力比为无穷大，以每个方向的阻力比的倒数作为权重，若泄漏区域有风，则下风向的若干个方位按权重分配确定流量比例，其余方位流量比例为0，若泄漏区无风，则水平方向上的八个方位按权重分配确定流量比例；确定垂直方向的流量比：若危险气体为重气，则上方位的流量比例为0，下方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例，若危险气体密度与空气相当，则上、下方位的流量比例分别等于水平方向所确定的流量比例的一半，若危险气体密度小于空气密度，则下方位的流量比例为0，上方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例。

显示装置显示被触发的预案，以及关联变量发生变化最大的若干个预案。通过将预案表与设备关联，当预案表被触发时，能够准确判断事故设备，通过等级来指示事故的严重情况，预案表及其预案内容自动展现，能够方便值班人员参考，并制定针对性的事故处置方案。计算出相关设备的温度以及设备区域危险气体的种类、浓度，能够为事故处置决策，提供重要的参考，使事故处置决策更具针对性和更加稳妥。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，

包括数据处理单元、存储器、数据获取单元、数据录入单元和监视器，数据获取单元与化工厂的DCS建立通信连接，从化工厂的DCS读取化工厂的监控数据，数据获取单元与存储器以及数据处理单元连接，存储器、数据录入单元以及监视器均与数据处理单元连接，存储器存储有化工厂GIS数据和若干个预案表，预案表包括预案对象信息、触发条件、等级、升级条件、分级预案内容和解除条件，所述预案对象信息包括对象名称、对象类型以及对象区域，触发条件为触发预案时监控数据需满足的条件，升级条件为预案升级时监控数据需满足的条件，解除条件为预案解除时监控数据需满足的条件；所述数据处理单元运行有预案表编辑模块和预案表运行模块，所述预案表编辑模块通过数据录入单元及监视器由人工录入或修改预案表，并根据化工厂GIS数据将预案表与化工厂的设备关联，所述预案表运行模块周期性读取化工厂的监控数据，若监控数据符合触发条件则触发预案并在监视器上显示该预案表，若监控数据符合升级条件则将预案表等级提升，若监控数据符合解除条件，则解除预案表。

2.根据权利要求1所述的一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，

所述预案表还包括关联变量和关联触发条件，关联变量包括预案对象所在区域的温度、危险气体种类和危险气体浓度。

3.根据权利要求2所述的一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，

所述关联变量还包括风向和风速。

4.根据权利要求3所述的一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，

所述预案表还包括推演时间T和延期关联变量，当存在安全事故时，服务器以实时监控数据推演T时间后预案表的等级以及关联变量的值，T时间后的关联变量的值作为延期关联变量的值。

5.根据权利要求4所述的一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，

所述预案表运行模块还执行以下步骤：

A)若存在对应火情的预案表被触发，则推导并更新每个预案表的关联变量的温度值，若存在的安全事故包括危险气体泄漏，则推导并更新每个预案表的关联变量的危险气体浓度，关联变量中的危险气体种类为对应泄漏种类；

B)显示装置显示被触发的预案，以及关联变量发生变化最大的预案。

6.根据权利要求5所述的一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，

步骤A还包括：若存在的安全事故包括火情，推导T时间后每个预案表的关联变量的温度值，并更新延期关联变量的温度值，若存在的安全事故包括危险气体泄漏，推导T时间后每个预案表的关联变量的危险气体浓度，并更新延期关联变量的危险气体浓度，关联变量以及延期关联变量中的危险气体种类均为对应泄漏种类。

7.根据权利要求5或6所述的一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，

推导每个预案表的关联变量的温度值的方法为：

若预案表的预案对象与火情区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的温度值保持不变；

若预案表的预案对象与火情区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则判断气流通道区域是否无风，若无风，则按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值，若气流通道区域有风，则判断预案表的预案对象是否在下风口，若在下风口，则距火情发生时间t≤D_s/v_w内时，按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值，其中D_s为预案对象区域与火情区域的最短距离，v_w为风速，距火情发生时间t＞D_s/v_w内时，预案表的关联变量的温度值为C_m，C_m＝βC_t，β∈[0.6，1]

C_t为火情区域的边缘的温度值，β为调整系数，预案对象区域与火情区域距离越小，或预案对象区域与火情区域的气流通道阻力越小时，β取更大值，若预案表的预案对象在上风口，则按空气热传导模型获得预案表的关联变量的温度值。

8.根据权利要求5或6所述的一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，

推导每个预案表的关联变量的危险气体浓度的方法为：

若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道隔绝或气流通道的气流阻力大于设定阈值，则预案表的关联变量的危险气体浓度保持不变；

若预案表的预案对象与危险气体泄漏区域的气流通道阻力小于或等于设定阈值，则以泄漏源为中心沿水平方向均匀划分八个方位，沿垂直方向划分上、下两个方位，根据化工厂的厂房布局、危险气体密度、风向及风速，判断危险气体在十六个方位的流量比例δ_r，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Q_y＝δ_u·Q，其中δ_u表示预案表的预案对象区域在泄漏源的方位，Q为泄漏源处的危险气体浓度。

9.根据权利要求8所述的一种化工厂分点分级预案智能管控系统，其特征在于，危险气体在十六个方位的流量比例δ_r的方法为：

确定水平方向的流量比：根据化工厂的厂房布局，选定某个气流通道作为参照通道，进而确定水平其余七个方位的气流通道阻力相对参照通道的阻力比，若某个方向无气流通道，则气流通道阻力比为无穷大，以每个方向的阻力比的倒数作为权重，若泄漏区域有风，则下风向的若干个方位按权重分配确定流量比例，其余方位流量比例为0，若泄漏区无风，则水平方向上的八个方位按权重分配确定流量比例；

确定垂直方向的流量比：若危险气体为重气，则上方位的流量比例为0，下方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例，若危险气体密度与空气相当，则上、下方位的流量比例分别等于水平方向所确定的流量比例的一半，若危险气体密度小于空气密度，则下方位的流量比例为0，上方位的八个方向的流量比例等于水平方向所确定的流量比例。