石油化工企業(yè)危險源管理和應(yīng)急管理解決方案

　　1概述

　　對于存在重大危險源的工業(yè)企業(yè)，危險源管理和應(yīng)急管理是非常重要的管理內(nèi)容，但當(dāng)前市場上缺乏這方面的解決方案。而且，當(dāng)前的企業(yè)雖然很多具有報警系統(tǒng)，但是當(dāng)建設(shè)危險源管理的時候，會遇到以下難題：

　　(1)分布式系統(tǒng)中，往往因歷史原因安裝了不同廠家、不同型號的DCS、PLC、SCADA/HMI和其他設(shè)備，各自具備報警模塊，無統(tǒng)一管理平臺，信息分散，報警模型不一致，通信方式不一致，人機(jī)界面無法統(tǒng)一集中。整個系統(tǒng)在報警管理上是割裂的。

　　(2)報警設(shè)置過多或者不合理，造成無效報警淹沒重要報警，真正的危險很難發(fā)現(xiàn)。根據(jù)過去二十年里重大事故原因調(diào)查分析，報警泛濫、操作人員負(fù)荷大且對異常工況的準(zhǔn)確把握有限等問題位列事故原因之首，例如1994年7月24日，英國米爾福德港德士古煉油廠裝置爆炸起火，26人死亡，爆炸前1小時，超過275條報警產(chǎn)生。

　　(3)由于只有初級報警，**報警功能缺失，例如基于計算的報警、基于統(tǒng)計的報警、基于復(fù)雜邏輯的報警、自適應(yīng)報警等。無法通過建立復(fù)雜模型對危險提前預(yù)判。

　　本文介紹在力控工業(yè)智能報警管理平臺FAlarm的基礎(chǔ)上提供的一種解決方案，致力于解決以上的問題，為工業(yè)企業(yè)危險源管理提供整體解決方案。

　　2系統(tǒng)功能架構(gòu)

　　工業(yè)危險源管理和應(yīng)急管理的整體功能架構(gòu)如下圖所示：

　　整個系統(tǒng)分為4個層級：

　　(1)物理層：包括各種生產(chǎn)設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備和傳感器等，例如各類RTU、PLC、可燃?xì)怏w報警器等，除了為生產(chǎn)服務(wù)外，還負(fù)責(zé)對設(shè)備、環(huán)境，尤其是重大危險源的監(jiān)測。

　　(2)通信層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、報警采集、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)參。

　　(3)數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析。

　　(4)應(yīng)用層：主要功能包括數(shù)據(jù)監(jiān)控、報警管理、應(yīng)急管理等。

　　除了上面四個層級的功能，應(yīng)急管理信息系統(tǒng)需要與各類第三方系統(tǒng)集成使用，以滿足更廣泛的需求。

　　3系統(tǒng)部署架構(gòu)

　　系統(tǒng)的部署架構(gòu)如下圖所示：

　　整個系統(tǒng)采用分布式部署，為C/S與B/S混合架構(gòu)：

　　采集和通信服務(wù)器：1臺

　　實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：2臺，冗余部署

　　報警平臺服務(wù)器：1臺

　　應(yīng)急管理服務(wù)器：1臺

　　操作員客戶端

　　工程師客戶端

　　4數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控

　　數(shù)據(jù)的采集由pSpace IOServer完成，可以采集不同廠家、不同型號設(shè)備或系統(tǒng)數(shù)據(jù)，支持Modbus、OPC等3000多種常規(guī)驅(qū)動，對于特種設(shè)備，可快速定制采集驅(qū)動。數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容包括現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)采集、危險源數(shù)據(jù)采集、環(huán)境數(shù)據(jù)采集等。

　　FAlarm平臺則完成采集不同廠家、不同型號設(shè)備或系統(tǒng)報警信息的功能，支持OPC A&E、SOE等多種常規(guī)驅(qū)動，對于特種設(shè)備，可快速定制報警采集驅(qū)動。報警采集的內(nèi)容包括：生產(chǎn)報警采集、設(shè)備報警采集、危險源報警采集、環(huán)境報警采集等。

　　系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)下置功能，在具備網(wǎng)絡(luò)通信的條件下，可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程緊急切斷、遠(yuǎn)程緊急啟動和對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整等。

　　數(shù)據(jù)監(jiān)控則具備以下功能：

　　(1)工藝流程圖：提供集成化的設(shè)計環(huán)境，對工程模板創(chuàng)建、數(shù)據(jù)模型與畫面模型等都進(jìn)行了完整的模板化設(shè)計，支持窗口模板，支持多人協(xié)作與遠(yuǎn)程部署工程，支持工程模型的導(dǎo)入與導(dǎo)出、方便快速進(jìn)行工程組態(tài)，支持系統(tǒng)文件與工程文件的在線升級與動態(tài)維護(hù)。

　　(2)曲線圖表：提供多種曲線組件，典型的如實(shí)時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、XY曲線、直方圖、餅圖、溫控曲線等曲線工具，訪問的數(shù)據(jù)源可以來自本地或者遠(yuǎn)程的實(shí)時歷史庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫，各種曲線組件采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計，提供多種的屬性和方法，在腳本里可以靈活的控制，同時曲線組件可以方便的進(jìn)行web發(fā)布。

　　(3)**報表：提供各種靈活的報表工具，報表開發(fā)工具提供類似EXCEL的電子表格功能，各種報表工具能夠顯示和查詢產(chǎn)品的實(shí)時數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，外部關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。報表工具提供豐富的報表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制，提供類EXCEL的絕大部分功能，包括：編輯功能、計算功能、圖表功能等。

　　(4)多媒體插件：各類多媒體插件與視頻、音頻等技術(shù)**結(jié)合，支持包括幻燈片播放、圖片顯示、GIF動畫文件播放、FLASH文件播放，支持WINDOWS MEDIA PLAYER所支持的全部文件格式。該插件支持容器播放，至于數(shù)據(jù)類型不支持或者兼容性不能**的情況下，可以放在VBA的Form里通過力控界面里調(diào)用顯示。

　　(5)GIS組件：GIS組件支持豐富的地圖顯示和地圖操作功能，用戶可以自由瀏覽地圖，實(shí)現(xiàn)多種形式的地圖變換。支持Mapinfo與ArcGIS的地圖文件格式，支持組件方式集成GIS-GPS的功能，利用腳本調(diào)用可充分互動。

　　(6)視頻組件：與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行良好的集成，支持SCADA畫面如何與視頻畫面進(jìn)行聯(lián)動，可以與數(shù)字視頻技術(shù)基于服務(wù)器端與客戶端方式的開放融合?？梢酝瓿梢曨l圖像的實(shí)時播放，視頻圖像的存儲、捕捉和回放，可以播放各種格式的視頻、音頻文件，可以有效的集成視頻監(jiān)控。

　　5報警管理

　　報警管理采用力控FAlarm工業(yè)智能報警管理平臺。該平臺嚴(yán)格符合**報警標(biāo)準(zhǔn)ISA-18.2和EEMUA-191，可以為企業(yè)提供涵蓋報警系統(tǒng)整個生命周期的完整服務(wù)。

　　ISA-18.2是流程行業(yè)報警管理系統(tǒng)**標(biāo)準(zhǔn)，也可適用于離散行業(yè)，2003年開始制定，于2009年發(fā)布，涵蓋報警系統(tǒng)整個生命周期的管理內(nèi)容，在**范圍內(nèi)被廣泛實(shí)踐。

　　ISA-18.2是一套科學(xué)的報警方法論，其核心是通過對報警系統(tǒng)的事前設(shè)計和事后分析修正，減少無效報警，提高報警效果，定位系統(tǒng)問題，達(dá)到提高系統(tǒng)安全性的目的。

　　目前，****自動化廠商產(chǎn)品的報警功能均已經(jīng)逐步符合ISA-18.2的規(guī)范，如Honeywell、Rockwell、Siemens等。

　　5.1異構(gòu)系統(tǒng)報警統(tǒng)一采集

　　FAlarm實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)系統(tǒng)下對報警信息的統(tǒng)一管理：

　　該平臺統(tǒng)一了報警模型，除了可以采集力控各種產(chǎn)品的報警信息外，還可采集第三方不同廠家、不同型號的DCS、PLC、SCADA/HMI等產(chǎn)品的報警信息，如yokogawa Centum系列DCS、Siemens S7 300/400系列PLC、GE的iFix、Wonderware的InTouch等。

　　該平臺采用統(tǒng)一的通信中間件，**了整個系統(tǒng)內(nèi)實(shí)時報警、歷史報警、報警參數(shù)修改和報警處理信息的即時同步。

　　該平臺統(tǒng)一了報警存儲、人機(jī)界面和配置管理，使整個系統(tǒng)的報警信息可以進(jìn)行統(tǒng)一的顯示、處理、配置和統(tǒng)計分析。

　　該平臺部署方式靈活，既可以單機(jī)部署，也可以分布式部署，支持多層級部署，以適應(yīng)各種部署架構(gòu)的分布式DCS系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)。

　　跨平臺設(shè)計，其服務(wù)功能可以部署在Windows、Linux和Unix系統(tǒng)上，其可視化客戶端則可以通過不同操作系統(tǒng)的PC、手機(jī)或平板電腦進(jìn)行瀏覽。

　　5.2報警管理功能

　　5.2.1報警處理

　　該平臺提供完備的報警處理功能，可以協(xié)助操作人員或調(diào)度人員進(jìn)行報警處理：

　　記錄報警原因

　　提供處理規(guī)程

　　提示不處理或處理不當(dāng)?shù)暮蠊?/p>

　　記錄處理結(jié)果

　　對報警進(jìn)行評論

　　這些信息可以幫助操作人員或調(diào)度人員提高報警處理的效率，而且有利于新員工的學(xué)習(xí)，大大降低了培訓(xùn)成本。

　　5.2.2報警維護(hù)和參數(shù)管理

　　該平臺提供**的報警維護(hù)功能，包括對報警的短期擱置、根據(jù)條件進(jìn)行報警抑制、對報警進(jìn)行關(guān)閉和重啟、多工況報警條件設(shè)置等，且系統(tǒng)對維護(hù)行為進(jìn)行詳細(xì)記錄，可追溯維護(hù)歷史。通過報警維護(hù)功能，不僅可以有效減少干擾報警的數(shù)量，還能適應(yīng)多工況情況下的報警參數(shù)切換，支持設(shè)備維修、更換等情況下報警狀態(tài)的切換等，提高了管理的便捷性。

　　該平臺還提供報警參數(shù)管理功能，對報警參數(shù)的修改進(jìn)行記錄，記錄修改時間、修改內(nèi)容、修改人員和修改原因等，并可進(jìn)行歷史查詢和追溯，有利于報警管理和追責(zé)。

　　5.2.3報警統(tǒng)計和KPI管理

　　該平臺提供豐富的報警統(tǒng)計功能，提供種類豐富的圖表、報表和報告。通過對報警信息的統(tǒng)計分析，可以定位生產(chǎn)過程中存在的問題，實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)。

　　該平臺可以對報警歷史進(jìn)行統(tǒng)計，并與事先建立的各項報警系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行比較，對不合格指標(biāo)進(jìn)行分析定位，改進(jìn)報警系統(tǒng)本身，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化報警系統(tǒng)，提高報警效率的目標(biāo)。

　　該平臺可以為報警處理人員建立績效KPI指標(biāo)，對報警處理人員的工作進(jìn)行統(tǒng)計考核，以提高對報警處理人員的管理水平。

　　5.3報警統(tǒng)計與優(yōu)化

　　該平臺可以大幅度消除無效報警，突出嚴(yán)重報警，使操作人員和調(diào)度人員聚焦于真正嚴(yán)重的問題上，不被無效報警所干擾，從而消除無效報警的干擾，減少生產(chǎn)事故和人員傷亡，提高生產(chǎn)效率。

　　該平臺提供首因報警機(jī)制，可以識別報警和報警之間的因果關(guān)系，對于因同一原因產(chǎn)生的多個報警，可以判斷其**原因報警，即首因報警，從而抑制其他衍生報警，提高報警原因定位速度，降低事故風(fēng)險。

　　5.4**報警和預(yù)警

　　5.4.1**報警

　　該平臺提供**報警功能，以滿足**需求：

　　(1)基于邏輯的報警

　　系統(tǒng)提供基于邏輯的**報警方式，即通過組態(tài)方式或者腳本方式，配置測點(diǎn)或變量之間的邏輯運(yùn)算關(guān)系，產(chǎn)生邏輯運(yùn)算結(jié)果，并基于結(jié)果觸發(fā)相應(yīng)的報警信息。

　　(2)基于統(tǒng)計的報警

　　系統(tǒng)提供基于統(tǒng)計的**報警方式，主要分為兩類：

　　數(shù)據(jù)統(tǒng)計報警：指根據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果產(chǎn)生的報警信息。系統(tǒng)提供基礎(chǔ)統(tǒng)計算法觸

　　發(fā)的報警，用戶也可以使用計算引擎，實(shí)現(xiàn)自定義的復(fù)雜統(tǒng)計算法。

　　歷史報警統(tǒng)計報警：指根據(jù)歷史報警事件的統(tǒng)計結(jié)果產(chǎn)生的報警信息。系統(tǒng)可以通過組態(tài)配置，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的統(tǒng)計報警，對于復(fù)雜的統(tǒng)計報警模型，可通過計算引擎編程實(shí)現(xiàn)。

　　(3)基于計算的報警

　　系統(tǒng)提供基于計算的**報警方式，即通過多個測點(diǎn)的計算結(jié)果來觸發(fā)報警。

　　簡單的計算可以通過組態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)計算可通過計算引擎實(shí)現(xiàn)。

　　(4)自適應(yīng)報警

　　系統(tǒng)提供自適應(yīng)報警，即報警的參數(shù)是非固定的，而是依據(jù)參數(shù)模型，跟隨輸入數(shù)據(jù)的變化而變化。

　　系統(tǒng)提供參數(shù)模型配置，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)報警。

　　5.4.2報警發(fā)布

　　該平臺可及時向手機(jī)、平板電腦、郵箱等及時發(fā)布重要的報警信息，從而實(shí)現(xiàn)隨時隨地關(guān)注現(xiàn)場情況的目的，防止遺漏嚴(yán)重報警。

　　5.4.3應(yīng)急預(yù)警

　　該平臺提供預(yù)警功能，結(jié)合各個行業(yè)的需求建立預(yù)警模型，從而將事后分析變?yōu)槭虑邦A(yù)防，有效降低生產(chǎn)事故的風(fēng)險，將風(fēng)險扼殺在萌芽狀態(tài)。對于重大危險源和危險生產(chǎn)流程，系統(tǒng)提供應(yīng)急預(yù)警，并與應(yīng)急管理模塊形成系統(tǒng)聯(lián)動，以滿足快速應(yīng)急響應(yīng)的需求。

　　(1)預(yù)警模型和預(yù)警分析

　　對重大危險源和危險生產(chǎn)流程進(jìn)行分析后，根據(jù)分析結(jié)果在系統(tǒng)中建立預(yù)警模型，預(yù)警模型根據(jù)輸入的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時計算和分析，并輸出結(jié)果，實(shí)時監(jiān)控。

　　(2)預(yù)警公告

　　當(dāng)預(yù)警分析達(dá)到應(yīng)急預(yù)警條件時，系統(tǒng)會發(fā)出預(yù)警警告，并通過系統(tǒng)向所有終端進(jìn)行公告，包括C/S客戶端、B/S客戶端、手機(jī)客戶端和平板客戶端等，并通過廣播系統(tǒng)(第三方集成)進(jìn)行即時廣播。

　　(3)應(yīng)急管理聯(lián)動

　　系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置應(yīng)急預(yù)警聯(lián)動，當(dāng)應(yīng)急預(yù)警觸發(fā)時，可進(jìn)行如下聯(lián)動措施：

　　預(yù)警公告和廣播

　　遠(yuǎn)程緊急關(guān)斷或啟動相關(guān)設(shè)備

　　本系統(tǒng)切換至應(yīng)急管理模塊，顯示相關(guān)資源

　　視頻系統(tǒng)(第三方集成)緊急切換至相關(guān)畫面

　　相關(guān)系統(tǒng)資源聯(lián)動，包括應(yīng)急指揮系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、急救系統(tǒng)等

　　5.4.4報警知識庫

　　報警處理規(guī)程、報警處理結(jié)果、報警處理評論等內(nèi)容，共同構(gòu)成報警知識庫，并提供方便的過濾、查詢和展示功能，可為報警處理人員提供方便的幫助和查詢，也可用于心員工的報警管理培訓(xùn)。

　　6應(yīng)急管理

　　6.1重大危險源管理

　　(1)提供重大危險源分類信息數(shù)據(jù)庫，包含以下內(nèi)容：

　　危險介質(zhì)：包括易燃易爆介質(zhì)和有毒有害介質(zhì)，如危險性描述和分析、急救措施、消防措施、泄露應(yīng)急處理等。

　　危險設(shè)備：包括設(shè)備名稱和編號、設(shè)備危險參數(shù)、設(shè)備分布場所、環(huán)境和環(huán)境影響分析等。

　　(2)重大危險源數(shù)據(jù)監(jiān)測和預(yù)警

　　系統(tǒng)通過前面所述的采集模塊，對重大危險源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲，并通過可視化手段進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。通過“報警管理”模塊中的“應(yīng)急預(yù)警”模塊，實(shí)現(xiàn)對重大危險源的應(yīng)急預(yù)警。

　　6.2應(yīng)急資源數(shù)據(jù)庫

　　系統(tǒng)提供應(yīng)急資源數(shù)據(jù)庫，提供應(yīng)急資源信息，并提供輸入、審批、修改、查詢等基本功能。包括應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)、應(yīng)急通訊錄、應(yīng)急物資表和分布圖、人員疏散和緊急集合示意圖、現(xiàn)場警戒示意圖等。

　　6.3應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫

　　系統(tǒng)提供應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫具備以下功能：

　　(1)應(yīng)急預(yù)案管理：系統(tǒng)提供應(yīng)急預(yù)案綜合管理功能，包括應(yīng)急預(yù)案的建立和編寫、維護(hù)、修改和變更管理、審批、發(fā)布和實(shí)施、查詢等。

　　(2)應(yīng)急分類和分級：提供應(yīng)急分類和分級功能。

　　(3)應(yīng)急響應(yīng)流程：提供應(yīng)急響應(yīng)流程的配置，根據(jù)具體應(yīng)急事件的需求，編制具體的應(yīng)急響應(yīng)流程。

　　(4)應(yīng)急處置措施：提供應(yīng)急處置措施的配置，編制具體的應(yīng)急相應(yīng)處置措施，包括設(shè)備緊急關(guān)斷、開啟、消防滅火、人員救護(hù)疏散、現(xiàn)場警戒、應(yīng)急物資調(diào)配、搶修等。

　　(5)應(yīng)急結(jié)束條件：可以編制應(yīng)急響應(yīng)結(jié)束條件，當(dāng)滿足條件時，結(jié)束應(yīng)急響應(yīng)。

　　(6)后期處置措施：可以編制后期處置措施，包括單不限于污染物處理措施、生產(chǎn)秩序恢復(fù)措施、評估和報告等。

　　6.4應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫

　　系統(tǒng)提供應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫，對于真實(shí)發(fā)生的應(yīng)急案例需要編寫個案報告，形成應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫。應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫功能包括應(yīng)急案例的編制輸入、審核、查詢、評論等。

　　應(yīng)急案例輸入內(nèi)容包含但不限于：

　　(1)事件(或事故)情況，包括事件(或事故)發(fā)生時間、地點(diǎn)、波及范圍、損失、人員傷亡情況、事件發(fā)生原因等。

　　(2)應(yīng)急處置救援過程。

　　(3)處置過程中專業(yè)救援隊伍、裝備等應(yīng)急資源動用情況，救援過程中發(fā)生的實(shí)際費(fèi)用。

　　(4)處置過程遇到的問題、取得的經(jīng)驗(yàn)和吸取的教訓(xùn)。

　　(5)應(yīng)急預(yù)案啟動和執(zhí)行情況以及對預(yù)案的修改建議

　　6.5應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動處置

　　系統(tǒng)提供應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動功能，當(dāng)發(fā)生應(yīng)急事件時，提供關(guān)鍵設(shè)備遠(yuǎn)程緊急關(guān)斷、緊急啟動等功能。

　　6.6應(yīng)急信息發(fā)布和交換

　　在應(yīng)急事件中，執(zhí)行實(shí)時信息發(fā)布和交換功能，將信息實(shí)時推送到相關(guān)人員的客戶端、手機(jī)短信和Email系統(tǒng)中。

　　6.7應(yīng)急資源調(diào)度

　　在應(yīng)急事件中，應(yīng)急管理信息系統(tǒng)關(guān)聯(lián)應(yīng)急指揮系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)(地理信息系統(tǒng))、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)指揮系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、支持保障系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、急救系統(tǒng)、公安系統(tǒng)、媒體等相關(guān)資源系統(tǒng)，提供信息交互與聯(lián)動。

　　6.8事故追憶(歷史追憶)

　　系統(tǒng)提供事故追憶模塊，用于對已經(jīng)發(fā)生的事故進(jìn)行復(fù)盤。針對發(fā)生生產(chǎn)事故時的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位和分析不同的事故數(shù)據(jù)，通過報表和曲線的方式來進(jìn)行表示和查詢， 通過定義事故追憶條件和追憶變量，以及追憶時間的設(shè)置，當(dāng)追憶條件滿足的時候產(chǎn)生追憶指示，用戶可以通過追憶組件來查看事故的回放。回放的過程支持曲線和表格，并支持打印和存盤等。

　　7結(jié)論

　　基于力控FAlarm工業(yè)智能報警管理平臺所建設(shè)的危險源管理和應(yīng)急管理信息系統(tǒng)，具有部署靈活、統(tǒng)一管理、具備**報警管理功能等特點(diǎn)，可以將事故危險扼殺在萌芽狀態(tài)，是一種值得在工業(yè)企業(yè)進(jìn)行推廣的解決方案。