CN111182046A - 一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统 - Google Patents
一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111182046A CN111182046A CN201911345282.8A CN201911345282A CN111182046A CN 111182046 A CN111182046 A CN 111182046A CN 201911345282 A CN201911345282 A CN 201911345282A CN 111182046 A CN111182046 A CN 111182046A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plan
- plan table
- chemical plant
- area
- associated variable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 123
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 24
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 claims description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 230000007480 spreading Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003892 spreading Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 5
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 231100000279 safety data Toxicity 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/02—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP]
- H04L67/025—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP] for remote control or remote monitoring of applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B19/00—Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及应急预案管理技术领域，具体涉及一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统，包括：数据获取单元、气象数据获取单元、预案表编辑单元和服务器，服务器与数据获取单元、气象数据获取单元以及预案表编辑单元连接；包括以下步骤：读取化工厂的监控数据并存储；编辑和存储若干个预案表；获取每个化工厂区域气象数据；实时分析每个化工厂监控数据和气象数据；监控终端，用于显示与安全事故对应的预案表。本发明的实质性效果是：评估化工厂各个设备、区域在气象因素作用下，受事故设备、区域的影响，为事故的蔓延提供跟踪预测提高事故处理决策的针对性和科学性；升级改造不会对化工厂的正常生产带来干扰及风险，部署成本低。
Description
技术领域
本发明涉及应急预案管理技术领域，具体涉及一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统。
背景技术
化工企业在经营过程中，需要接触化工原料或成品，大多化工产品具有易燃易爆或者是有毒有腐蚀的特性。在生产、储存、运输以及使用的过程中，火灾爆炸、中毒窒息、腐蚀灼烫等安全事故在全国各地的化工企业中一次又一次的出现，这对一个个企业是沉重的打击，对一个个家庭是一场无法弥补的灾难。在国内外危险化学品典型事故案例中发现，在生产环节事故的比例最多，后果也最严重。在安全事故的调查中，带侥幸心里导致的违规作业和思想麻痹导致的平时检测不到位往往是造成事故的主因。从调查结果得知，化工厂至少85％的事故都是违规作业和监管疏忽所造成的。化工厂安全状态的实时监管是化工厂安全生产工作最重要的内容。压力、温度、液位、流量、功率、频率、各类可燃气体、有毒有害气体、氧气的浓度等参数都是化工厂的重要安全指标。目前尚缺乏有效监控这些数据的化工厂安全监管系统。
中国专利CN108918781A，公开日2018年11月30日，一种硫化氢气体在线监测系统，包括信息采集模块、网络传输模块、数据汇集及处理模块和预警模块，其技术方案可根据需要设置多级预警级别及范围，并可在不同的预警级别选择联动不同的处理预案，系统采用全模块化设计、标准的借口，支持参数化配置，支持组件及组件的动态加载，在技术和系统容量上留有充分扩展余地，支持多种硬件平台，采用通用标准开发平台开发，具备良好的可移植性，支持与其它系统的数据交换和共享；系统安全性好，系统采用用户认证、授权和访问控制，发生安全事件时，能以事件触发的方式通知系统管理员处理。
但其具有以下不足之处：一、在时间上，不能预测下一刻异常参数的预测值，不能跟踪事态发展，只能提供报警，而不能提供预警；二、其监控效果依赖其各个传感器的布置密度和布置位置合理性；三、在空间上，不能得出异常设备附近或受影响区域的状态，在事故发生后，不能提供事故处置的参考。因而其对于化工厂的安全管理仅能起到及时报警的效果，不能起到预防效果，事故发生后也不能帮助减少损失；四、需要布设大量传感器，改造成本高，不适宜推广使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前缺乏有效在线监管化工厂安全的系统的技术问题。提出了一种改造成本低的能够积累监控经验数据的考虑化工厂气象数据的安全监管系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，包括以下步骤：分别与多家化工厂的DCS通信，读取化工厂的监控数据并存储；获取每个化工厂区域气象数据；编辑和存储若干个预案表；实时分析每个化工厂监控数据和气象数据，判断是否出现安全事故，若出现安全事故，则调出匹配的预案表；显示与安全事故对应的预案表。独立于化工厂DCS，不会对化工厂的正常生产控制产生太大的干扰。优选为化工厂DCS空闲时，将监控数据流发送到数据获取单元，并优先保证最新的监控数据发送到数据获取单元，数据获取单元所获取到的数据越及时，本发明监控效果越好。气象数据获取单元从气象预报中心获取数据，或者气象数据获取单元包含若干采集气象环境数据的传感器，由传感器获得气象环境数据，本发明对气象数据获取单元的具体形式不做限定。DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System)，又称为集散控制系统。DCS的主要特点是“分散控制”和“集中管理”。DCS通常采用若干个控制器、过程站对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。DCS从结构上划分包括过程级、操作级和管理级。
作为优选，所述监控终端包括设在化工厂监控值班室的第一监控终端和设置在上级部门值班室的第二监控终端。通过第一监控终端为化工厂及时处理事故提供支持。通过第二监控终端，为上级主管部门协助进行事故处理提供支持，具有信息传递快，自动上报事故的有益效果。
作为优选，所述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。
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、风向、风力、危险气体种类和危险气体浓度，当存在安全事故时，服务器周期性根据监控数据推演并更新每个预案表的关联变量，关联触发条件为触发预案时关联变量需满足的条件。通过关联变量来跟踪事故对其他设备、区域的影响，能够及时准确的发现受事故影响而产生的二次事故。
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。通过预测T时间后，预案表的各个关联变量的值，能够提供短期的事态发展预测，为事故的处理以及撤离疏散的安排，提供针对性的参考，避免事故处理、撤离决策因二次事故而无法获得预期收效。
作为优选，当预案表被触发时，服务器执行以下步骤：A11)读取监控数据和气象数据，若存在的安全事故包括火情，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；A12)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；A13)周期性读取监控数据，若满足预案升级条件则将预案升级，若满足解除条件则将预案解除；A14)重复执行步骤A11至A13，直到预案解除或人工关闭预案。发生火情后，会对附近的设备造成影响，具体的影响程度将决定附近设备的安全状态，通过推导计算能够预估出附近设备所受影响程度，为事故蔓延的跟踪的提供了条件。
作为优选，当预案被触发时，服务器执行以下步骤：A21)若存在的安全事故包括火情，则推导并更新每个预案表的关联变量的温度值，推导T时间后每个预案表的关联变量的温度值、风向以及风力，并更新相关的延期关联变量，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、风向以及风力，推导T时间后每个预案表的关联变量的危险气体浓度、风向以及风力，并更新相关延期关联变量，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；A22)显示被触发的预案、关联变量变化最大的若干个预案以及延期关联变量变化最大的若干个预案；A23)周期性读取监控数据，若满足预案升级条件则将预案升级，若满足解除条件则将预案解除；A24)重复执行步骤A21至A23，直到预案解除或人工关闭预案。通过推导时间T之后，各个预案表的延期关联变量值，能够反映时间T后每个设备或区域受事故发展的影响，为决策人员提供有针对性的参考，帮助降低事故损失。避免二次事故的发生导致事故处置策略的实效。
作为优选，步骤A21)还包括：推算第n个T时间后，全部预案表的状态数据，列举与事故发生前的状态相比，变化不超过预设安全阈值的预案表作为延期安全预案表，选出延期安全预案表对应的对象区域为通道区域的延期安全预案表，将筛选后的延期安全预案表对应的对象区域为延期安全区域，筛选依次从每个员工岗位位置开始不断寻找延期安全区域，若无法找到延期安全子区域到达安全出口，则发出报警并显示给值班人员。本优选方案提供具有预见性的事故状态预测，能够及时发现存在撤离危险的员工，及时报警并通知该员工，使其能够及时撤离，有效避免人员伤亡。
作为优选，步骤A11中，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，则按空气热传导规律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≤Ds/vw内时，按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值，其中Ds为预案对象区域与火情区域的距离，vw为风速，距火情发生时间t＞Ds/vw内时，预案表的关联变量的温度值为Cm，Cm＝βCt，β∈[0.6，1]，其中，Ct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，则按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值。通过本优选方案，分类进行温度影响的计算，为事故事态发展的跟踪提供了更为准确的跟踪方案。
作为优选，步骤A11中，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δr，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Qy＝δu·Q，其中δu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。根据化工厂的设备、建筑布局，判断每个预案表对应的设备与泄露源之间的气流通道情况，能够提供更准确的气体扩散预测，为危险气体泄露事故的处置提供更为准确的参考。
作为优选，确定危险气体在十六个方位的流量比例δr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。使用本优选方案，能够通过简单高效的方式，确定气体扩散在各个方向的占比，为气体泄露情况的跟踪，提供了高效的方法。
一种考虑化工厂气象环境的安全监管系统，用于执行如前述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，包括：数据获取单元，分别与多家化工厂的DCS通信，读取化工厂的监控数据并存储；气象数据获取单元，获取每个化工厂区域气象数据；预案表编辑单元，用于编辑和存储若干个预案表；服务器，用于实时分析每个化工厂监控数据和气象数据，判断是否出现安全事故，若出现安全事故，则调出匹配的预案表，与数据获取单元、气象数据获取单元以及预案表编辑单元连接；监控终端，用于显示与安全事故对应的预案表，与服务器连接。
本发明的实质性效果是：通过结合化工厂区域的气象数据，具体评估化工厂各个设备、区域在气象因素作用下，受事故设备、区域的影响，为事故的蔓延提供跟踪预测，为事故的处理提供参考依据，提高事故处理决策的针对性和科学性；本发明系统独立于化工厂的DCS系统，升级改造不会对化工厂的正常生产带来干扰及风险，部署成本低；出现事故后，综合的监测全部预案表对应设备状态及其受异常设备、区域的影响，能够提供更及时的报警，有效提高化工厂的安全管理；有利于化工厂之间共享安全数据，形成有效的经验数据积累。
附图说明
图1为实施例一安全监管系统构成示意图。
图2为实施例一预案表被触发后服务器处理流程框图。
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。
图5为实施例一火情预案表处置示意图。
图6为实施例一危险气体泄漏预案表处置示意图。
其中：100、化工厂DCS，101、储气罐二，102、输气管六，103、储气罐四，104、储气罐二火情预案表，105、输气管六泄漏预案表，106、储气罐四泄漏预案表，107、办公室三泄漏预案表，200、气象数据获取单元，300、数据获取单元，400、预案表编辑单元，500、服务器，600、监控终端。
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：
一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统，如图1所示，本实施例包括：数据获取单元300，分别与多家化工厂DCS 100通信，读取化工厂的监控数据并存储；气象数据获取单元200，获取每个化工厂区域气象数据；预案表编辑单元400，用于编辑和存储若干个预案表；服务器500，用于实时分析每个化工厂监控数据和气象数据，判断是否出现安全事故，若出现安全事故，则调出匹配的预案表，与数据获取单元300、气象数据获取单元200以及预案表编辑单元400连接；监控终端600，用于显示与安全事故对应的预案表，与服务器500连接布置在化工厂的监控值班室。监控终端600包括设在化工厂监控值班室的第一监控终端600和设置在上级部门值班室的第二监控终端600。
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。关联变量包括预案对象所在区域的温度、风向、风力、危险气体种类和危险气体浓度，当存在安全事故时，服务器500周期性根据监控数据推演并更新每个预案表的关联变量，关联触发条件为触发预案时关联变量需满足的条件。通过关联变量来跟踪事故对其他设备、区域的影响，能够及时准确的发现受事故影响而产生的二次事故。
如表1所示，预案表记载了名称为储气罐二101，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，即储气罐二101本身完好，但由于附近气体罐体存在火情，导致储气罐二101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，进而引起储气罐二101产生火情，从而触发储气罐二101的火情预案表。
表1储气罐二火情预案表104
当预案表被触发时，如图2所示，服务器500执行以下步骤：
A11)读取监控数据和气象数据，若存在的安全事故包括火情，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。
关联变量的温度值的推导有多种方式，现有技术中的有限元仿真模型、热传导模型以及热对流模型均可以用于本实施例的温度值推导。但本实施例提供一种关联变量温度值推导方式。该方式具有速度快，推导结果必然收敛的优点，适合在事故处置情况下，需要快速给出参考结果的情形。如图3所示，该温度推导方法具体为：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。气流通道的阻力通过气流测试或者流体力学分析获得，由于仅需要获得通道间的相对阻力结果。本实施例采用将通道的平均截面面积以及通道转弯次数作为确定气流通道阻力的依据。若气流通道转弯角度累计超过540度，则判断气流通道阻力大于设定阈值。气流通道的截面面积为S，以火情最近点为球心，以火情最近点到达气流通道入口的距离为半径的球形的表面积为SV，若S/SV＜0.1，则判断气流通道阻力大于设定阈值。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，则按空气热传导规律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≤Ds/vw内时，按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值，其中Ds为预案对象区域与火情区域的距离，vw为风速，距火情发生时间t＞Ds/vw内时，预案表的关联变量的温度值为Cm，Cm＝βCt，β∈[0.6，1]，其中，Ct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，则按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值。
关联变量的危险气体浓度的推导方法可以使用现有技术中的流体力学分析和流体有限元分析，但流体力学分析以及有限元分析耗时长，且结果不一定收敛。因而本实施例使用如下方法，如图4所示，该方法具体包括：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，共十六个方位，具体为：上西、上西北、上北、上东北、上东、上东南、上南、上西南、上西、上西北、上北、上东北、上东、上东南、上南和上西南，位于泄漏源下方且连线与水平的夹角大于5度为下方，其余均视为上方。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δr，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Qy＝δu·Q，其中δu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。
确定危险气体在十六个方位的流量比例δr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。使用本方案，能够通过简单高效的方式，确定气体扩散在各个方向的占比，为气体泄露情况的跟踪，提供了高效的方法。
A12)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。
A13)周期性读取监控数据，若满足预案升级条件则将预案升级，若满足解除条件则将预案解除。
A14)重复执行步骤A11至A13，直到预案解除或人工关闭预案。
本实施例具有以下有益效果：独立于化工厂DCS100，不会对化工厂的正常生产控制产生太大的干扰。在化工厂DCS100空闲时，将监控数据流发送到数据获取单元300，并优先保证最新的监控数据发送到数据获取单元300，数据获取单元300所获取到的数据越及时，本发明监控效果越好。若化工厂DCS100总是不能及时的将监控数据流传送到数据采集但，则应升级化工厂DCS100的性能。气象数据获取单元200从气象预报中心获取数据，或者气象数据获取单元200包含若干采集气象环境数据的传感器，由传感器获得气象环境数据，本发明对气象数据获取单元200的具体形式不做限定。通过第一监控终端600为化工厂及时处理事故提供支持。通过第二监控终端600，为上级主管部门协助进行事故处理提供支持，具有信息传递快，自动上报事故的有益效果。发生火情后，会对附近的设备造成影响，具体的影响程度将决定附近设备的安全状态，通过推导计算能够预估出附近设备所受影响程度，为事故蔓延的跟踪的提供了条件。
如图5所示，当本实施例遭遇储气罐二101发生火情时，本实施例的运行和对事故的辅助处置具体为：
当储气罐二101发生火情，储气罐二火情预案表104被触发，此时预案表等级为一，储气罐二101的罐内压力下降不明显，表示火焰较小，预案内容为派遣值班队，使用灭火器进行人工灭火，扑灭初期火情，若进展顺利，则火情扑灭后，监测到罐体表面温度下降到预设值以下，预案解除。
相对的，若在储气罐二火情预案表104等级为一时，值班队正在去灭火的路上或者正在灭火时，监测到储气罐二101的罐内压力逐步加快的下降趋势，导致压力损失超过预设值，此时预案表等级升级为二级，此时，提示事故处置值班人员，应当迅速召回值班灭火小队，需要使用消防车进行灭火处置。同时，本实施例通过关联变量的计算，发现输气管六102所在区域的温度超过设定阈值，即输气管六102后位于下风口，导致输气管六102遭受高温。高温使输气管六102边形并发生泄漏，因而通过关联触发，使得输气管六泄漏预案表105被触发，提示事故处置值班人员，应当操作关闭输气管六102的输入阀门，同时通知消防车注意在情况允许时，对输气管六102进行灭火或者降温。如消防车灭火成功，输气管六102也进行了降温处理，则在监测到罐体表面温度下降到预设值以下时，解除预案。
相对的，若在消防车灭火过程中，服务器500发现储气罐二101内的气体压力呈快速下降趋势，则将预案表等级升级为三级，要求厂区附近区域停产，并上报上级部门或政府部门，提示事故处置值班人员，应当通知厂区人员疏散。消防车应注意观察火势，若无法取得灭火成效，则消防车应当移动到与储气罐二101距离为安全距离的位置。并请求上级派遣更大型的灭火设备支援。
实施例二：
在实施例一的基础上，本实施例对预案表的内容进行了进一步的扩展，本实施例中，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500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。
当预案被触发时，服务器500执行以下步骤：A21)若存在的安全事故包括火情，则推导并更新每个预案表的关联变量的温度值，推导T时间后每个预案表的关联变量的温度值、风向以及风力，并更新相关的延期关联变量，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、风向以及风力，推导T时间后每个预案表的关联变量的危险气体浓度、风向以及风力，并更新相关延期关联变量，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；A22)显示被触发的预案、关联变量变化最大的若干个预案以及延期关联变量变化最大的若干个预案；A23)周期性读取监控数据，若满足预案升级条件则将预案升级，若满足解除条件则将预案解除；A24)重复执行步骤A21至A23，直到预案解除或人工关闭预案。通过推导时间T之后，各个预案表的延期关联变量值，能够反映时间T后每个设备或区域受事故发展的影响，为决策人员提供有针对性的参考，帮助降低事故损失。避免二次事故的发生导致事故处置策略的实效。
本实施例具有以下有益效果：通过预测T时间后，预案表的各个关联变量的值，能够提供短期的事态发展预测，为事故的处理以及撤离疏散的安排，提供针对性的参考，避免事故处理、撤离决策因二次事故而无法获得预期收效。当存在预案表升级时，延迟推演时间T。本实施例是对实施例一的进一步改进，未述内容同实施例一。
如图6所示，当本实施例遭遇储气罐四103内储存的有毒但非可燃的重气气体泄漏时，在无风情况下，本实施例的运行和对事故的辅助具体为：
储气罐四103的位置在北区，垂直跨度为一楼至三楼，储气罐四103顶部密封舱盖发生泄漏，触发储气罐四泄漏预案表106，预案表等级为一级，提示事故处置值班人员，关闭上游阀门后，派遣值班处置小队进行处理，处置小队做好防毒措施。按前述方法，能够确定危险气体的气流通道，即泄漏通道，为贯穿西南和东北方向的厂区通道，气体流向分为两个方向，分别为西南方向和东北方向，气体流量均为泄漏量的一半。服务器500通过关联变量获得办公室三所在区域的危险气体浓度超过阈值，触发办公室三泄漏预案表107，事故处置值班人员应通知办公室三内的人员撤离。
同时，通过储气罐四103的罐内压力，推断泄漏总量，根据危险气体在空气中的饱和浓度，推断出泄漏范围，一小段时间内，就可以推断出气体泄漏扩散的速率，从而在泄漏发生1～2分钟时，就可以计算出10分钟后，气体泄漏所覆盖的区域。若计算所得10分钟后，气体泄漏覆盖区域没有覆盖到办公室三所在区域，则在泄漏发生1～2分钟时，就能够通知办公室三内的人员具有至少八分钟的撤离时间，避免办公室三内的人员发生慌乱，导致不应当出现的损失。
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 (10)
1.一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，其特征在于，
包括以下步骤：
分别与多家化工厂的DCS通信，读取化工厂的监控数据并存储；
获取每个化工厂区域气象数据；
编辑和存储若干个预案表；
实时分析每个化工厂监控数据和气象数据，判断是否出现安全事故，若出现安全事故，则调出匹配的预案表；
显示与安全事故对应的预案表。
2.根据权利要求1所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，其特征在于，
所述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。
3.根据权利要求2所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，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、风向、风力、危险气体种类和危险气体浓度，当存在安全事故时，服务器周期性根据监控数据推演并更新每个预案表的关联变量，关联触发条件为触发预案时关联变量需满足的条件。
4.根据权利要求3所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，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2或3所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，其特征在于，
当预案表被触发时，服务器执行以下步骤：
A11)读取监控数据和气象数据，若存在的安全事故包括火情，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；
A12)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；
A13)周期性读取监控数据，若满足预案升级条件则将预案升级，若满足解除条件则将预案解除；
A14)重复执行步骤A11至A13，直到预案解除或人工关闭预案。
6.根据权利要求4所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，其特征在于，
当预案被触发时，服务器执行以下步骤：
A21)若存在的安全事故包括火情，则推导并更新每个预案表的关联变量的温度值，推导T时间后每个预案表的关联变量的温度值、风向以及风力，并更新相关的延期关联变量，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、风向以及风力，推导T时间后每个预案表的关联变量的危险气体浓度、风向以及风力，并更新相关延期关联变量，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；
A22)显示被触发的预案、关联变量变化最大的若干个预案以及延期关联变量变化最大的若干个预案；
A23)周期性读取监控数据，若满足预案升级条件则将预案升级，若满足解除条件则将预案解除；
A24)重复执行步骤A21至A23，直到预案解除或人工关闭预案。
7.根据权利要求5所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，其特征在于，
步骤A11中，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，则按空气热传导规律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≤Ds/vw内时，按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值，其中Ds为预案对象区域与火情区域的距离，vw为风速，距火情发生时间t＞Ds/vw内时，预案表的关联变量的温度值为Cm，Cm＝βCt，β∈[0.6，1]
Ct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，则按空气热传导规律获得预案表的关联变量的温度值。
8.根据权利要求5所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，其特征在于，步骤A11中，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δr，r∈[1，16]，则预案表的关联变量的危险气体浓度Qy＝δu·Q，其中δu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所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，其特征在于，
确定危险气体在十六个方位的流量比例δr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。
10.一种考虑化工厂气象环境的安全监管系统，用于执行如权利要求1至9任一项所述的一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法，其特征在于，
包括：
数据获取单元，分别与多家化工厂的DCS通信，读取化工厂的监控数据并存储；
气象数据获取单元，获取每个化工厂区域气象数据；
预案表编辑单元，用于编辑和存储若干个预案表；
服务器，用于实时分析每个化工厂监控数据和气象数据，判断是否出现安全事故，若出现安全事故，则调出匹配的预案表，与数据获取单元、气象数据获取单元以及预案表编辑单元连接；
监控终端，用于显示与安全事故对应的预案表，与服务器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911345282.8A CN111182046A (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911345282.8A CN111182046A (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111182046A true CN111182046A (zh) | 2020-05-19 |
Family
ID=70650280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911345282.8A Pending CN111182046A (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111182046A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111879353A (zh) * | 2020-06-20 | 2020-11-03 | 杭州后博科技有限公司 | 一种有害气体超标风险识别和处理方法及系统 |
| CN111950911A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-17 | 河南理工大学 | 一种化工热失控风险预警系统 |
| CN114001867A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-02-01 | 北京伟瑞迪科技有限公司 | 面向园区气体泄漏的监测及应对方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102456091A (zh) * | 2010-10-15 | 2012-05-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种大气环境风险应急系统 |
| CN205177117U (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-20 | 温州博远工业设计有限公司 | 一种基于物联网的化工生产监控系统 |
| CN108490889A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-09-04 | 浙江大学 | 基于te模型的智能工厂安全大数据数据源发生方法及装置 |
| CN110427522A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-11-08 | 浙江天澈科技有限公司 | 一种化工厂独立安全监管系统 |
-
2019
- 2019-12-19 CN CN201911345282.8A patent/CN111182046A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102456091A (zh) * | 2010-10-15 | 2012-05-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种大气环境风险应急系统 |
| CN205177117U (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-20 | 温州博远工业设计有限公司 | 一种基于物联网的化工生产监控系统 |
| CN108490889A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-09-04 | 浙江大学 | 基于te模型的智能工厂安全大数据数据源发生方法及装置 |
| CN110427522A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-11-08 | 浙江天澈科技有限公司 | 一种化工厂独立安全监管系统 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111879353A (zh) * | 2020-06-20 | 2020-11-03 | 杭州后博科技有限公司 | 一种有害气体超标风险识别和处理方法及系统 |
| CN111879353B (zh) * | 2020-06-20 | 2022-09-02 | 杭州后博科技有限公司 | 一种有害气体超标风险识别和处理方法及系统 |
| CN111950911A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-17 | 河南理工大学 | 一种化工热失控风险预警系统 |
| CN114001867A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-02-01 | 北京伟瑞迪科技有限公司 | 面向园区气体泄漏的监测及应对方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111182046A (zh) | 一种考虑化工厂气象环境的安全监管方法及系统 | |
| CN108490889B (zh) | 基于te模型的智能工厂安全大数据数据源发生方法及装置 | |
| CN110488777B (zh) | 一种化工厂事故预警及事态跟踪系统 | |
| KR101830295B1 (ko) | IoT 센서를 이용한 유해물질 사업장의 지능형 사고대비 훈련선정 의사결정시스템 | |
| CN113554318B (zh) | 一种化工园区三维可视化风险智能管控一体化系统及方法 | |
| CN112766909A (zh) | 适用于舰船消防安全的智能管控系统及方法、计算机介质 | |
| CN103268109A (zh) | 基于gis的化工园区风险管理信息系统 | |
| CN111754715B (zh) | 一种消防应急响应方法、装置及系统 | |
| CN112633553B (zh) | 燃气管线-危化企业耦合隐患辨识与风险评估方法及系统 | |
| CN108764638A (zh) | 一种建筑消防安全评估系统 | |
| CN110427522B (zh) | 一种化工厂独立安全监管系统 | |
| CN110120143A (zh) | 一种炼化企业易燃易爆区域烟雾智能监测系统 | |
| CN113713311B (zh) | 一种用于石油化工厂的消防安全系统 | |
| CN110426994B (zh) | 一种化工厂在线安全监管系统 | |
| CN116966468A (zh) | 智慧消防设备监管系统 | |
| CN115689281A (zh) | 一种厂区危险源风险管控方法和装置 | |
| CN118097875A (zh) | 一种基于互联网的区域消防安全预警系统及方法 | |
| CN110427000B (zh) | 一种化工厂分点分级预案智能管控系统 | |
| CN111176229B (zh) | 基于可燃性气体浓度检测的化工厂安全监管系统及方法 | |
| CN110442091B (zh) | 一种化工厂电子化应急预案及事故处置辅助方法 | |
| Abdullah et al. | The Influence of the Conformity Level of Fire Alarm Installations, Fire Detectors, and Portable Fire Extinguishers on the Fire Protection System | |
| Pape et al. | A basic approach for the analysis of risks from major toxic hazards | |
| CN111199342A (zh) | 一种化工厂在线安全诊断及事故处置指导方法及系统 | |
| RU2736624C1 (ru) | Способ и система прогнозирования последствий аварий с участием опасных веществ на опасных производственных объектах в режиме реального времени | |
| Shojaee Barjoee et al. | Modeling the consequences of benzene leakage from tank using ALOHA in tar refining industrial of Kerman, Iran |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200519 |