CN111950911A - 一种化工热失控风险预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化工热失控风险预警系统。包括：热参数获取模块、数据处理器、显示模块和厂区人员携带终端。其中，热参数获取模块用于获取热相关参数。数据处理器根据热相关参数确定热风险覆盖范围和各区域的热风险程度，确定厂区人员个人的风险程度，根据厂区人员的个人风险程度、位置信息以及气象数据规划厂区人员的逃生措施。显示模块用于显示热风险覆盖范围和热风险覆盖范围内各区域的热风险程度。厂区人员携带终端获取厂区人员的生理参数、厂区人员的位置信息，将厂区人员的生理参数和位置信息传输至数据处理器，向厂区人员推送数据处理器给出的逃生措施。本发明能够实时显示热风险范围和热风险程度，并推送适合于员工个体的逃生措施。

Description

一种化工热失控风险预警系统

技术领域

本发明涉及热风险预警领域，特别是涉及一种化工热失控风险预警系统。

背景技术

对于化学反应来说，任何情况下都存在失控的危险，特别是放热化学反应，在反应过程中最主要的危险性来自于反应失控，一旦发生失控，放热反应的反应速率将急剧加速，最为严重的情形是在于反应过程中突然发生冷却的失效，在冷却失效的情况下，反应放出的热量无法经过热交换移去，反应体系的热生成远远大于热移出，导致热量的严重失衡，必将造成热量大量积累，从而导致反应温度的急剧升高。反应热在反应器内部积聚，物料温度的逐渐升高导致反应速率的明显增加，进一步加速了反应速率或热生成速率，有可能进一步引发分解反应和二次分解反应的发生，并同时伴有分解反应发生和气体生成时，导致反应失控，反应釜超压破坏，喷料，爆炸等的风险发生。

本着生命至上，安全第一的原则，研究化工热失控风险预警系统，提供风险预警以及事故发生时的应急救援具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种化工热失控风险预警系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种化工热失控风险预警系统，包括：

热参数获取模块，用于获取热相关参数，所述热相参数至少包括反应釜中的温度、反应釜中的压力、反应物料的反应速率、反应物料的焓变中的一种；

数据处理器，包括风险区域确定单元、风险程度确定单元、个人风险程度确定单元和逃生措施规划单元；所述风险区域确定单元用于根据所述热相关参数确定热风险覆盖范围；所述风险程度确定单元用于根据所述热相关参数确定所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度；所述个人风险程度确定单元用于根据厂区人员携带终端提供的厂区人员生理参数、所述厂区人员所处位置的热风险程度以及气象数据调取模块获取的气象数据确定所述厂区人员个人的风险程度；所述逃生措施规划单元用于根据所述厂区人员的个人风险程度、位置信息以及气象数据调取模块获取的气象数据规划所述厂区人员的逃生措施，其中，所述气象数据包括风向，所述逃生措施包括逃生路线；

显示模块，用于显示所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度；

厂区人员携带终端，包括生理参数获取单元、定位单元、无线传输单元和逃生措施预警单元，所述生理参数获取单元用于获取厂区人员的生理参数，所述定位单元用于获取厂区人员的位置信息，所述无线传输单元将厂区人员的生理参数和位置信息传输至所述数据处理器，所述逃生措施预警单元用于向厂区人员推送所述数据处理器给出的逃生措施。

可选的，所述厂区人员携带终端还包括显示单元，用于显示所述厂区人员携带终端附近的避难所、安全区域以及逃生路线。

可选的，所述显示单元还用于显示厂区热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度。

可选的，所述厂区人员携带终端为手机。

可选的，所述系统还包括检测手环，佩戴于厂区人员身上，与手机通信连接，用于检测厂区人员的生理参数。

可选的，所述生理参数包括血压、呼吸率和心率。

可选的，所述显示模块为设置在厂区的多个显示屏。

可选的，所述系统还包括PLC控制器，所述PLC控制器用于采集所述热检测传感器的传感数据，并将所述传感数据传输至所述数据处理器。

可选的，所述数据处理器还包括网络发布单元，用于将所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度发布到网络上，所述厂区人员携带终端从网络上获取所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度。

可选的，所述系统还包括报警模块，用于在热风险程度超过设定级别时，发出报警信号。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的化工热失控风险预警系统通过对反应釜中一些热相关参数的测量与分析，确定热风险范围以及热风险程度，并将其显示于厂区的多个屏幕上，以向厂区人员展示当前的热风险情况，同时，厂区人员也可以通过携带终端查看热风险范围以及热风险程度。而且，本发明提供的化工热失控风险预警系统通过厂区人员携带终端获取厂区人员的生理参数以及位置信息，数据处理器根据厂区人员携带终端提供的厂区人员生理参数、厂区人员所处位置的热风险程度以及气象数据调取模块获取的气象数据确定厂区人员个人的风险程度；并根据厂区人员的个人风险程度、位置信息以及气象数据调取模块获取的气象数据规划厂区人员的逃生措施，并将该措施传输至厂区人员携带终端，以实现对厂区内位于不同位置的、处于不同风险等级的人员提供针对性的逃生建议。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的化工热失控风险预警系统的结构示意图；

图2为化工反应装置主视图；

图3为化工反应装置俯视图；

图4为本发明实施例提供的化工热失控风险预警系统的工作流程图。

1、热参数获取模块；2、数据处理器；21、风险区域确定单元；22、风险程度确定单元；23、个人风险程度确定单元；24、逃生措施规划单元；3、显示模块；4、厂区人员携带终端；41、生理参数获取单元；42、定位单元；43、无线传输单元；44、逃生措施预警单元；5、温度传感器；6、压力传感器；7、控制器PLC；8、数据传输及采集储存系统；9、反应釜；10、搅拌器、11加热管；12、泄压阀；13、换热器；14、进料口；15、冷却层；16、气体报警探测器；17、底座；18、出料口

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，本实施例提供了一种化工热失控风险预警系统，该包括：热参数获取模块1、数据处理器2、显示模块3和厂区人员携带终端4。

热参数获取模块1，用于获取热相关参数，所述热相关参数至少包括反应釜中的温度、反应釜中的压力、反应物料的反应速率、反应物料的焓变中的一种，所述热相关参数可以由工厂提供，热参数获取模块可以直接获取工厂测量得到的热相关参数，或者，本发明提供的化工热失控风险预警系统也可以设置传感器组件，用以检测热风险参数。

数据处理器2，包括风险区域确定单元21、风险程度确定单元22、个人风险程度确定单元23和逃生措施规划单元24；所述风险区域确定单元21用于根据所述热相关参数确定热风险覆盖范围；所述风险程度确定单元22用于根据所述热相关参数确定所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度；所述个人风险程度确定单元23用于根据个人风险参数确定所述厂区人员个人的风险程度，所述个人风险参数包括厂区人员携带终端4提供的厂区人员生理参数、所述厂区人员所处位置的热风险程度以及气象数据调取模块获取的气象数据；所述逃生措施规划单元24用于根据所述厂区人员的个人风险程度、位置信息以及气象数据调取模块获取的气象数据规划所述厂区人员的逃生措施，其中，所述气象数据包括风向，所述逃生措施包括逃生路线。

显示模块3，用于显示所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度。其中，显示模块3可以为设置在厂区的多个显示屏，用直观的方式提醒厂区人员当前的热风险情况。

厂区人员携带终端4，包括生理参数获取单元41、定位单元42、无线传输单元43和逃生措施预警单元44，所述生理参数获取单元41用于获取厂区人员的生理参数，所述定位单元42用于获取厂区人员的位置信息，所述无线传输单元43将厂区人员的生理参数和位置信息传输至所述数据处理器2，所述逃生措施预警单元44用于向厂区人员推送所述数据处理器2给出的逃生措施。

作为一种实施方式，本实施例中的所述数据处理器2还包括网络发布单元，用于将所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度发布到网络上，所述厂区人员携带终端4从网络上获取所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度。厂区人员携带终端4还包括显示单元，用于显示厂区热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度，在该厂区人员存在风险时，显示单元还用于显示所述厂区人员携带终端4附近的避难所、安全区域以及逃生路线。

作为一种实施方式，所述厂区人员携带终端4为手机，手机通过APP来实现生理参数获取单元41的生理参数获取，定位单元42的位置信息获取，无线传输单元43的信息传输以及逃生措施预警单元44的逃生措施推送，其中，定位单元42可以通过手机GPS模块获取位置信息，无线传输单元43可以通过手机的无线通信模块进行信息的传输，为实现生理参数的测量，可以为厂区人员佩戴生理参数检测手环，该手环可以与手机进行通信，生理参数单元通过该手环获取厂区人员的生理参数，生理参数可以包括：血压、呼吸率和心率。

作为一种实施方式，本实施例在热风险程度超过设定级别时，发出报警信号，比如，播放当前很危险，要求人员疏散的音频。

本发明提供的化工热失控风险预警系统应用于化工反应装置的热失控预警中，该化工反应装置可以如图2和图3所示，该反应装置包括反应釜9、搅拌器10、加热管11、泄压阀12、温度传感器5、压力传感器6等，其中，温度传感器5、压力传感器6等用于测量反应过程中的温度和压力参数。可编程逻辑控制器PLC7控制温度调控装置中的换热器13，通过执行不同的命令控制不同位置的调节阀来实现对循环载体的温度控制。控制器PLC7执行存储逻辑运算和顺序控制、算术运算等操作的指令，并将数据通过无线方式传输到数据库进行储存，控制器PLC7执行的指令个数视情况而定。数据处理器2可将从PLC处获得的信息进行运算处理，通过可视化分析软件编程所得交互式界面显示于终端显示模块3上，并通过网络发布，工作人员可通过手机短信或APP实时获取目前热风险程度，当热风险为高级别时，全厂人员可接收到预警信号和相应的应急响应措施。APP可随时获取随时获取员工的血压、呼吸率和心率，GPS的定位信息，厂区的气象数据，APP也可以根据员工的身体素质和所处方位以及风向提供相应的救援方案。

本实施例将测得的温度、压力数据，结合具体反应的反应热、分解热、比热容、反应速率等参数建立失控判据，通过这些参数计算得到绝热温升、TMRad、工艺操作温度Tp、合成反应的最高温度MTSR、二次分解反应的绝热诱导期为24h的温度TD24、技术原因的最高温度MTT等热风险评估指标，然后根据这几个温度参数出现的不同次序，可以对工艺热风险的危险度进行分级。

参见图4，本实施例中的气象数据调取模块获取的是第三方(比如企业指定的厂区气候数据采集系统)的数据，主要分析风向和风速这两个指标，一旦判断热反应失控风险较高时，可根据风向和风速给出响应时间并指导人员疏散的方向。本实施例中的生理参数的测量设备也是由第三方提供的(比如企业指定的员工生理参数采集系统)，也可以是佩戴于厂区人员身上的检测手环，主要分析人的血压、呼吸率、心率和步行速度这几个指标。本实施例中的定位模块也是由第三方提供的(比如企业指定使用的定位数据系统)。最后，根据气象数据、生理参数以及员工的位置信息规划合理路线，实现不同员工可根据自己的身体特征，所处不同的危险位置，以多大的速度安全避难。

本实施例中，风险相关参数除厂区人员携带终端提供的厂区人员生理参数、厂区人员所处位置的热风险程度以及气象数据调取模块获取的气象数据外，还可以包括心理参数，该参数为提前根据员工的心理反应敏捷性、反应准确性、注意力集中能力、情绪稳定性、运动反应、情绪稳定性、精神质、性格等心理数据确定的参数。然后通过调用厂区地图和GPS定位，动态化显示固有危险影响范围，计算出不同员工在不同位置不同综合危险系数到达已规划的安全区域与就近避难所的时间，并对针对不同性质人员作出应急措施指导，实时提供安全区域与就近的避难所信息；最后程序输出道路规划。

以最危险状态为例，反应失控、制冷设备失效导致发生反应事故，发生爆炸。在发生事故前，通过PHP方式提前发布危险信号，触发手机向员工预警危险信号，调用第三方的GPS、风向、风速、血压、心率、呼吸率等相关数据通过后台服务器的分析计算发布方案。如果有的上了年龄的员工或者是最近身体不舒服的员工，并且所处位置的危险程度较高，根据他们目前的状态，后台根据采集的数据规划出向上风向最近的避难以多快的速度前往进行紧急避难，同时发出求救信号等待救援。如果有的员工身体指标正常，同时也处在危险程度较高的区域，可以根据他此时的状态指出最近的避难路径，并指出朝哪个方向以多快的速度前往安全区域，或中途突然身体不舒服等其他变故，也可以随时更新方案，前往避难所避难，实时采集修整时的数据，待调整好继续提供新的方案；如果员工恢复正常，经其他的数据分析可以离开避难所继续沿着新规划的路径前往安全区域，那他们可以继续离开，反之继续待在避难室直到可以离开。其余员工的判断方法与上述一致，根据自己所处的不同位置，不同危险程度，不同的生理指标显示不同的避难路径。所有的提示都包括语音播报和可视化显示。

本发明综合运用计算机、互联网、物联网等新兴技术对化工厂区内放热反应器的热失控风险进行实时监测和预警。借助于手机移动终端，将当前的数据情况分析整合后以短信或者是APP软件发给厂区员工的手机里，当有紧急情况发生时，可以及时疏散，节省了宝贵的时间。在APP软件中加入的GPS功能和测量生理指标的功能，随时采集数据并进行系统分析，一旦发生危险，根据不同员工的身体素质、不同地点、不同运动速度和面临不同的危险程度提供不同的应急救援。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种化工热失控风险预警系统，其特征在于，包括：

热参数获取模块，用于获取热相关参数，所述热相参数至少包括反应釜中的温度、反应釜中的压力、反应物料的反应速率、反应物料的焓变中的一种；

数据处理器，包括风险区域确定单元、风险程度确定单元、个人风险程度确定单元和逃生措施规划单元；所述风险区域确定单元用于根据所述热相关参数确定热风险覆盖范围；所述风险程度确定单元用于根据所述热相关参数确定所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度；所述个人风险程度确定单元用于根据厂区人员携带终端提供的厂区人员生理参数、所述厂区人员所处位置的热风险程度以及气象数据调取模块获取的气象数据确定所述厂区人员个人的风险程度；所述逃生措施规划单元用于根据所述厂区人员的个人风险程度、位置信息以及气象数据调取模块获取的气象数据规划所述厂区人员的逃生措施，其中，所述气象数据包括风向，所述逃生措施包括逃生路线；

显示模块，用于显示所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度；

厂区人员携带终端，包括生理参数获取单元、定位单元、无线传输单元和逃生措施预警单元，所述生理参数获取单元用于获取厂区人员的生理参数，所述定位单元用于获取厂区人员的位置信息，所述无线传输单元将厂区人员的生理参数和位置信息传输至所述数据处理器，所述逃生措施预警单元用于向厂区人员推送所述数据处理器给出的逃生措施。

2.根据权利要求1所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述厂区人员携带终端还包括显示单元，用于显示所述厂区人员携带终端附近的避难所、安全区域以及逃生路线。

3.根据权利要求2所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述显示单元还用于显示厂区热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度。

4.根据权利要求1所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述厂区人员携带终端为手机。

5.根据权利要求4所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述系统还包括检测手环，佩戴于厂区人员身上，与手机通信连接，用于检测厂区人员的生理参数。

6.根据权利要求1或5所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述生理参数包括血压、呼吸率和心率。

7.根据权利要求1所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述显示模块为设置在厂区的多个显示屏。

8.根据权利要求1所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述系统还包括PLC控制器，所述PLC控制器用于采集所述热检测传感器的传感数据，并将所述传感数据传输至所述数据处理器。

9.根据权利要求1所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述数据处理器还包括网络发布单元，用于将所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度发布到网络上，所述厂区人员携带终端从网络上获取所述热风险覆盖范围以及所述热风险覆盖范围内各区域的热风险程度。

10.根据权利要求1所述的化工热失控风险预警系统，其特征在于，所述系统还包括报警模块，用于在热风险程度超过设定级别时，发出报警信号。

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