CN117132112A - 化工企业安全风险隐患排查评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境监测技术领域，提出了化工企业安全风险隐患排查评估方法及系统，化工企业安全风险隐患排查评估方法包括：按照第一周期监测防静电接地极的温度，当温度超过设定值时，按照第二周期监测防静电接地极的温度；所述第二周期小于第一周期；按照第一周期监测防静电接地极附近土壤的湿度，当湿度低于预设值时，按照第二周期监测防静电接地极附近土壤的湿度；将所述温度和湿度数据发送至管理平台，用于评估所述防静电接地极的安全风险。通过上述技术方案，解决了现有技术中人工排查安全隐患有疏漏、不能及时发现安全隐患的问题。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，涉及化工企业安全风险隐患排查评估方法及系统。
背景技术
化工企业生产、加工、储存的化工原料、化工产品具有高度的易燃易爆性和有毒性，发生火灾或泄漏事故后情况复杂，爆炸、复燃复爆，扩散的范围大、速度快，极易导致立体、大面积、多火点等形式的燃烧，因此，对化工企业来说，管理好安全风险、进行安全隐患排查，对企业的健康发展至关重要，也是企业实现长期生产的关键因素。目前，安全隐患排查的主要手段是人工定期对关键设备进行排查，发现问题进行检修或更换，关键设备包括：防静电接地极和安全阀等，防静电接地极用于将易燃物品在搬运、装卸过程中产生的静电及时导入大地；安全阀设置在各种管路中，正常情况下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。人工进行安全隐患排查会有疏漏，而且不能及时发现安全隐患。
发明内容
本发明提出化工企业安全风险隐患排查评估方法及系统，解决了现有技术中人工排查安全隐患有疏漏、不能及时发现安全隐患的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，化工企业安全风险隐患排查评估方法，包括：按照第一周期监测防静电接地极的温度，当温度超过设定值时，按照第二周期监测防静电接地极的温度；所述第二周期小于第一周期；
按照第一周期监测防静电接地极附近土壤的湿度，当湿度低于预设值时，按照第二周期监测防静电接地极附近土壤的湿度；
将所述温度和湿度数据发送至管理平台，用于评估所述防静电接地极的安全风险。
进一步，还包括：
在安全阀外壁设置声发射传感器，将所述声发射传感器的数据发送至管理平台，用于评估所述安全阀的泄漏风险。
进一步，还包括：监测有害气体的浓度，并发送至管理平台；所述有害气体包括CO、N2O、CH4和SO2。
第二方面，化工企业安全风险隐患排查评估系统，包括接地极温度监测单元，所述接地极温度监测单元包括三极管Q1、热敏电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3和比较器U1，所述三极管Q1的基极与主控芯片连接，所述三极管Q1的集电极与电源VCC连接，所述三极管Q1的发射极与热敏电阻R1的第一端连接，所述热敏电阻R1的第二端通过电容C1接地，所述电阻R2的第一端与所述三极管Q1的发射极连接，所述电阻R2的第二端通过电阻R3接地，所述热敏电阻R1的第二端接入所述比较器U1的同相输入端，所述电阻R2的第二端接入所述比较器U1的反相输入端，所述比较器U1的输出端接入所述主控芯片，所述主控芯片与所述管理平台通信连接。
进一步，还包括接地极湿度监测单元，所述接地极湿度监测单元包括湿度传感器和比较器U2A，所述湿度传感器的输出端接入所述比较器U2A的反相输入端，所述比较器U2A的同相输入端与基准电压REF1连接，所述比较器U2A的输出端与所述主控芯片连接。
进一步，还包括基准源电路，所述基准源电路包括串联的电阻R5、电位器RP1和电阻R6，所述电阻R5的一端与电源VDD连接，所述电阻R6的一端接地，所述电位器RP1与所述电阻R5的连接点作为所述基准电压REF1，接入所述运放U2A的同相输入端。
进一步，还包括安全阀泄漏监测单元，所述安全阀泄漏监测单元包括依次连接的声发射传感器、放大电路和带通滤波电路，所述声发射传感器用于检测泄漏声音信号，所述带通滤波电路与所述主控芯片连接。
进一步，所述放大电路包括运放U3A、电阻R7、电容C2、电阻R9、电容C3和电位器RP2，所述声发射传感器的输出端与所述电阻R7的第一端连接，所述电阻R7的第二端接入所述运放U3A的反相输入端，所述电容C2并联在所述电阻R7两端，所述运放U3A的同相输入端通过电位器RP2接地，所述运放U3A的输出端通过电阻R9反馈连接至所述电阻R7的第一端，所述电容C3并联在所述电阻R9的两端，所述运放U3A的输出作为所述放大电路的输出。
进一步，所述带通滤波电路包括依次连接的运放U4A和运放U4B，所述放大电路的输出端与电阻R8的第一端连接，所述电阻R8的第二端通过电容C4连接所述运放U4A的输出端，所述电阻R8的第二端与电阻R10的第一端连接，所述电阻R10的第二端通过电容C5接地，所述电阻R10的第二端接入所述运放U4A的同相输入端，所述运放U4A的输出端反馈连接至所述运放U4A的反相输入端，
所述运放U4A的输出端与电容C6的第一端连接，所述电容C6的第二端通过电阻R11连接所述运放U4B的输出端，所述电容C6的第二端连接所述电容C7的第一端，所述电容C7的第二端通过电阻R12接地，所述电容C7的第二端接入所述运放U4B的同相输入端，所述运放U4B的输出端反馈连接至所述运放U4B的反相输入端，所述运放U4B的输出端作为所述带通滤波电路的输出接入所述主控芯片。
进一步，还包括有害气体监测单元，所述有害气体监测单元包括多路气体检测传感器，其中一路包括CO气体检测传感器U5，所述CO气体检测传感器U5的输出X1和输出R1分别连接选择开关U9的输入端，所述选择开关U9的输出端和地址端均与所述主控芯片连接。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明首先提出了化工企业安全风险隐患排查评估方法，通过定期采集防静电接地极的温度数据和湿度数据，并发送至管理平台，管理平台的工作人员根据温度数据和湿度数据即可对静态接地极的工作状态进行评估。在正常状态下，接地极的发热量会及时向外界散热，使温度保持在允许的范围内，若出现发热异常则表明接地极出现了异常。湿度数据监测主要是为保持土壤的电阻率，如果接地极附近的土壤处于干旱状态，土壤电阻率变大，发热将增多，不利于接地极的正常使用。
当温度超过设定值、或者湿度低于预设值时，表明防静电接地极的工作状态存在异常，通过缩短采集周期，对防静电接地极进行重点关注，及时发现异常状态，消除安全隐患。
2、本发明还提出了化工企业安全风险隐患排查评估系统，其中接地极温度监测单元用于定期检测防静电接地极的温度，其工作原理为：主控芯片按照第一周期设定的时间间隔发送控制信号CTRL1到三极管Q1的基极，三极管Q1导通，电源VCC通过热敏电阻R1为电容C1充电，电容C1远离地的一端接入比较器U1的同相输入端，同时电阻R2和电阻R3分压，接入比较器U1的反相输入端，在电容C1刚充电时，比较器U1同相端电压小于反相端电压，比较器U1输出低电平；随着电容C1充电，当电容C1的电压大于电阻R3端电压时，比较器U1输出高电平；主控芯片通过检测从输出高电平信号CTRL1到比较器U1跳变为高电平的时间，即可得到电容C1的充电时间，而电容C1的充电时间由热敏电阻R1的阻值确定，热敏电阻做成探头的形式，设置在防静电接地极的附近，并保持与防静电接地极接触，热敏电阻R1的阻值和防静电接地极的温度直接相关，因此通过检测电容C1的充电时间，可以得到热敏电阻R1的阻值，进而得到对应的温度值。
如果监测到防静电接地极的温度值高于设定温度，则表明防静电接地极的工作状态存在异常，通过缩短采集周期，对防静电接地极进行重点关注，及时发现异常状态，消除安全隐患。其中，第一周期可以是半年、三个月、月，第二周期可以是月、周、天等。
常规的温度检测电路通过检测热敏电阻R1两端的电压值，得到对应的温度值，由于热敏电阻R1两端的电压值为模拟量，需要用到AD转换模块将模拟电压值转换为数字量，发送至主控芯片。本发明通过检测电容C1的充电时间即可检测温度值，省去了AD转换模块，而且需要的元件包括电容、电阻和比较器都是常用的元件，成本低。
附图说明
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。
图1为本发明化工企业安全风险隐患排查评估方法流程图；
图2为本发明中接地极温度监测单元电路原理图；
图3为本发明中接地极湿度监测单元电路原理图；
图4为本发明中安全阀泄漏监测单元电路原理图；
图5为本发明中有害气体监测单元电路原理图；
图中：1接地极温度监测单元，2接地极湿度监测单元，3安全阀泄漏监测单元，4有害气体监测单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例一
如图1所示，本实施例提出了化工企业安全风险隐患排查评估方法，包括：按照第一周期监测防静电接地极的温度，当温度超过设定值时，按照第二周期监测防静电接地极的温度；第二周期小于第一周期；
按照第一周期监测防静电接地极附近土壤的湿度，当湿度低于预设值时，按照第二周期监测防静电接地极附近土壤的湿度；
将温度和湿度数据发送至管理平台，用于评估防静电接地极的安全风险。
通过定期采集防静电接地极的温度数据和湿度数据，并发送至管理平台，管理平台的工作人员根据温度数据和湿度数据即可对静态接地极的工作状态进行评估。在正常状态下，接地极的发热量会及时向外界散热，使温度保持在允许的范围内，若出现发热异常则表明接地极出现了异常。湿度数据监测主要是为保持土壤的电阻率，如果接地极附近的土壤处于干旱状态，土壤电阻率变大，发热将增多，不利于接地极的正常使用。
当温度超过设定值、或者湿度低于预设值时，表明防静电接地极的工作状态存在异常，通过缩短采集周期，对防静电接地极进行重点关注，及时发现异常状态，消除安全隐患。
进一步，还包括：
在安全阀外壁设置声发射传感器，将声发射传感器的数据发送至管理平台，用于评估安全阀的泄漏风险。
当安全阀因密封较差而发生泄漏时，在泄漏口会有气或水形成高速射流喷射而出，射流与安全阀管壁相互冲击进而激发弹性波，产生连续型声发射信号，其频率范围在30~50kHz,属于超声波频带。本实施例在安全阀外壁设置声发射传感器，这样通过检测声信号的大小，便可检测出安全阀是否泄漏以及泄漏程度。
进一步，还包括：监测有害气体的浓度，并发送至管理平台；有害气体包括CO、N2O、CH4和SO2。
化工企业有害气体泄漏是化工企业的又一安全隐患，通过实时监测有害气体浓度，可以及时发现安全风险。
实施例二
基于与上述实施例一相同的实施例构思，本实施例还提出了化工企业安全风险隐患排查评估系统，包括接地极温度监测单元，如图2所示，接地极温度监测单元包括三极管Q1、热敏电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3和比较器U1，三极管Q1的基极与主控芯片连接，三极管Q1的集电极与电源VCC连接，三极管Q1的发射极与热敏电阻R1的第一端连接，热敏电阻R1的第二端通过电容C1接地，电阻R2的第一端与三极管Q1的发射极连接，电阻R2的第二端通过电阻R3接地，热敏电阻R1的第二端接入比较器U1的同相输入端，电阻R2的第二端接入比较器U1的反相输入端，比较器U1的输出端接入主控芯片，主控芯片与管理平台通信连接。
接地极温度监测单元用于定期检测防静电接地极的温度，其工作原理为：主控芯片按照第一周期设定的时间间隔发送控制信号CTRL1到三极管Q1的基极，三极管Q1导通，电源VCC通过热敏电阻R1为电容C1充电，电容C1远离地的一端接入比较器U1的同相输入端，同时电阻R2和电阻R3分压，接入比较器U1的反相输入端，在电容C1刚充电时，比较器U1同相端电压小于反相端电压，比较器U1输出低电平；随着电容C1充电，当电容C1的电压大于电阻R3端电压时，比较器U1输出高电平；主控芯片通过检测从输出高电平信号CTRL1到比较器U1跳变为高电平的时间，即可得到电容C1的充电时间，而电容C1的充电时间由热敏电阻R1的阻值确定，热敏电阻做成探头的形式，设置在防静电接地极的附近，并保持与防静电接地极接触，热敏电阻R1的阻值和防静电接地极的温度直接相关，因此通过检测电容C1的充电时间，可以得到热敏电阻R1的阻值，进而得到对应的温度值。
如果监测到防静电接地极的温度值高于设定温度，则表明防静电接地极的工作状态存在异常，通过缩短采集周期，对防静电接地极进行重点关注，及时发现异常状态，消除安全隐患。其中，第一周期可以是半年、三个月、月，第二周期可以是月、周、天等。
常规的温度检测电路通过检测热敏电阻R1两端的电压值，得到对应的温度值，由于热敏电阻R1两端的电压值为模拟量，需要用到AD转换模块将模拟电压值转换为数字量，发送至主控芯片。本实施例通过检测电容C1的充电时间即可检测温度值，省去了AD转换模块，而且需要的元件包括电容、电阻和比较器都是常用的元件，成本低。
进一步，还包括接地极湿度监测单元，如图3所示，接地极湿度监测单元包括湿度传感器和比较器U2A，湿度传感器的输出端接入比较器U2A的反相输入端，比较器U2A的同相输入端与基准电压REF1连接，比较器U2A的输出端与主控芯片连接。
湿度检测单元周期监测防静电接地极附近土壤的湿度，指示土壤湿度过低的状态，提醒工作人员及时采取措施。在防静电接地极附近通常设置有渗水孔，当土壤湿度过低时，可以人工注水，以保持土壤的电阻率。通过三极管Q2控制湿度检测单元的电源，只在进行湿度检测时通电，检测完毕断电，有利于降低系统功耗。
进一步，还包括基准源电路，如图3所示，基准源电路包括串联的电阻R5、电位器RP1和电阻R6，电阻R5的一端与电源VDD连接，电阻R6的一端接地，电位器RP1与电阻R5的连接点作为基准电压REF1，接入运放U2A的同相输入端。
电阻R5、电位器RP1和电阻R6组成串联分压电路，电阻R5和电位器RP1的串联点作为基准电压REF1，根据实际需要，通过调节电位器RP1的阻值可以调节基准电压REF1的大小，电路结构简单、操作方便。
进一步，还包括安全阀泄漏监测单元，如图4所示，安全阀泄漏监测单元包括依次连接的声发射传感器、放大电路和带通滤波电路，声发射传感器用于检测泄漏声音信号，带通滤波电路与主控芯片连接。
本实施例中声发射传感器通过磁吸附的方式设置在安全阀外壁，用于提取声音信号，并转换为电信号输出。声发射传感器输出的电信号依次经放大电路放大、带通滤波电路提取设定频段的信号之后，送入主控芯片，主控芯片通过读取带通滤波电路的输出即可得到安全阀的泄漏情况。
进一步，如图4所示，放大电路包括运放U3A、电阻R7、电容C2、电阻R9、电容C3和电位器RP2，声发射传感器的输出端与电阻R7的第一端连接，电阻R7的第二端接入运放U3A的反相输入端，电容C2并联在电阻R7两端，运放U3A的同相输入端通过电位器RP2接地，运放U3A的输出端通过电阻R9反馈连接至电阻R7的第一端，电容C3并联在电阻R9的两端，运放U3A的输出作为放大电路的输出。
运放U3A构成反相放大电路，其中，电阻R7用于限流，保护运放U3A的反相输入端不被损坏，同时，为避免电阻R7与运放U3A的输入电容构成一个极点、使运放产生自激振荡，在电阻R7两端并联电容C2，实现相位补偿，避免自激振荡的发生。
进一步，如图4所示，声发射传感器和电阻R7之间串联有电容C9。
电容C9和电阻R7串联，能够隔离掉声发射传感器的零漂，有利于声信号的准确检测。
进一步，如图4所示，带通滤波电路包括依次连接的运放U4A和运放U4B，放大电路的输出端与电阻R8的第一端连接，电阻R8的第二端通过电容C4连接运放U4A的输出端，电阻R8的第二端与电阻R10的第一端连接，电阻R10的第二端通过电容C5接地，电阻R10的第二端接入运放U4A的同相输入端，运放U4A的输出端反馈连接至运放U4A的反相输入端，
运放U4A的输出端与电容C6的第一端连接，电容C6的第二端通过电阻R11连接运放U4B的输出端，电容C6的第二端连接电容C7的第一端，电容C7的第二端通过电阻R12接地，电容C7的第二端接入运放U4B的同相输入端，运放U4B的输出端反馈连接至运放U4B的反相输入端，运放U4B的输出端作为带通滤波电路的输出接入主控芯片。
电阻R8和电容C4、电阻R10和电容C5构成二阶低通滤波电路，用于滤除10kHz以下的信号；电容C6、电阻R11、电容C7和电阻R12构成二阶高通滤波电路，用于滤除60kHz以上的信号。二阶低通滤波电路和二阶高通滤波电路相配合，最终选取10kHz~60kHz之间的信号，用于评估安全阀泄漏风险。
进一步，如图5所示，还包括有害气体监测单元，有害气体监测单元包括多路气体检测传感器，其中一路包括CO气体检测传感器U5，CO气体检测传感器U5的输出X1和输出R1分别连接选择开关U9的输入端，选择开关U9的输出端和地址端均与主控芯片连接。
本实施例中，多路气体检测传感器均采用TPS2534，通过在TPS2534中装配不同的红外光谱带通滤波器，实现CO、N2O、CH4和SO2等多种气体的浓度检测。以CO浓度检测为例，TPS2534具有X1和R1两个输出端，将两个输出端分别接入选择开关U9的输入端IO4和IO6，主控芯片向选择开关U9的地址端A/B/C输出选通信号，控制不同的输入端与输出端IO导通，实现多路传感器输出信号的分时输入主控芯片的AD通道，有利于节约主控芯片的资源。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.化工企业安全风险隐患排查评估方法，其特征在于，包括：
按照第一周期监测防静电接地极的温度，当温度超过设定值时，按照第二周期监测防静电接地极的温度；所述第二周期小于第一周期；
按照第一周期监测防静电接地极附近土壤的湿度，当湿度低于预设值时，按照第二周期监测防静电接地极附近土壤的湿度；
将所述温度和湿度数据发送至管理平台，用于评估所述防静电接地极的安全风险。
2.根据权利要求1所述的化工企业安全风险隐患排查评估方法，其特征在于，还包括：
在安全阀外壁设置声发射传感器，将所述声发射传感器的数据发送至管理平台，用于评估所述安全阀的泄漏风险。
3.根据权利要求1所述的化工企业安全风险隐患排查评估方法，其特征在于，还包括：监测有害气体的浓度，并发送至管理平台；所述有害气体包括CO、N2O、CH4和SO2。
4.化工企业安全风险隐患排查评估系统，其特征在于，包括接地极温度监测单元，所述接地极温度监测单元包括三极管Q1、热敏电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3和比较器U1，所述三极管Q1的基极与主控芯片连接，所述三极管Q1的集电极与电源VCC连接，所述三极管Q1的发射极与热敏电阻R1的第一端连接，所述热敏电阻R1的第二端通过电容C1接地，所述电阻R2的第一端与所述三极管Q1的发射极连接，所述电阻R2的第二端通过电阻R3接地，所述热敏电阻R1的第二端接入所述比较器U1的同相输入端，所述电阻R2的第二端接入所述比较器U1的反相输入端，所述比较器U1的输出端接入所述主控芯片，所述主控芯片与管理平台通信连接。
5.根据权利要求4所述的化工企业安全风险隐患排查评估系统，其特征在于，还包括接地极湿度监测单元，所述接地极湿度监测单元包括湿度传感器和比较器U2A，所述湿度传感器的输出端接入所述比较器U2A的反相输入端，所述比较器U2A的同相输入端与基准电压REF1连接，所述比较器U2A的输出端与所述主控芯片连接。
6.根据权利要求5所述的化工企业安全风险隐患排查评估系统，其特征在于，还包括基准源电路，所述基准源电路包括串联的电阻R5、电位器RP1和电阻R6，所述电阻R5的一端与电源VDD连接，所述电阻R6的一端接地，所述电位器RP1与所述电阻R5的连接点作为所述基准电压REF1，接入运放U2A的同相输入端。
7.根据权利要求4所述的化工企业安全风险隐患排查评估系统，其特征在于，还包括安全阀泄漏监测单元，所述安全阀泄漏监测单元包括依次连接的声发射传感器、放大电路和带通滤波电路，所述声发射传感器用于检测泄漏声音信号，所述带通滤波电路与所述主控芯片连接。
8.根据权利要求7所述的化工企业安全风险隐患排查评估系统，其特征在于，所述放大电路包括运放U3A、电阻R7、电容C2、电阻R9、电容C3和电位器RP2，所述声发射传感器的输出端与所述电阻R7的第一端连接，所述电阻R7的第二端接入所述运放U3A的反相输入端，所述电容C2并联在所述电阻R7两端，所述运放U3A的同相输入端通过电位器RP2接地，所述运放U3A的输出端通过电阻R9反馈连接至所述电阻R7的第一端，所述电容C3并联在所述电阻R9的两端，所述运放U3A的输出作为所述放大电路的输出。
9.根据权利要求7所述的化工企业安全风险隐患排查评估系统，其特征在于，所述带通滤波电路包括依次连接的运放U4A和运放U4B，所述放大电路的输出端与电阻R8的第一端连接，所述电阻R8的第二端通过电容C4连接所述运放U4A的输出端，所述电阻R8的第二端与电阻R10的第一端连接，所述电阻R10的第二端通过电容C5接地，所述电阻R10的第二端接入所述运放U4A的同相输入端，所述运放U4A的输出端反馈连接至所述运放U4A的反相输入端，
所述运放U4A的输出端与电容C6的第一端连接，所述电容C6的第二端通过电阻R11连接所述运放U4B的输出端，所述电容C6的第二端连接所述电容C7的第一端，所述电容C7的第二端通过电阻R12接地，所述电容C7的第二端接入所述运放U4B的同相输入端，所述运放U4B的输出端反馈连接至所述运放U4B的反相输入端，所述运放U4B的输出端作为所述带通滤波电路的输出接入所述主控芯片。
10.根据权利要求7所述的化工企业安全风险隐患排查评估系统，其特征在于，还包括有害气体监测单元，所述有害气体监测单元包括多路气体检测传感器，其中一路包括CO气体检测传感器U5，所述CO气体检测传感器U5的输出X1和输出R1分别连接选择开关U9的输入端，所述选择开关U9的输出端和地址端均与所述主控芯片连接。
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