智慧安监:危险化学品重大危险源安全监控系统方案

1 概述
1.1项目背景
化工厂、化学品仓库等区域存在大量挥发性、易燃性及有毒气体、粉尘及原材料，如聚乙烯、聚丙烯及原油原材料等，一旦泄露会对人体、周围环境产生重大影响；且此类区域为易燃易爆高危区域，如油气库、化工贮藏区，若发生火灾、爆炸事故，其所造成的后果都是不可估量的。 

对于此类高危区域的安防管理，主要是提升能源行业厂区在发生突发事件时的预警、处置以及厂区的日常安全防范管理能力。安防需求主要包含生产/贮存区域安全监控、人员车辆管控、事故预警以及应急处理等方面。 

《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》(安监总局令第40号)(以下简称《规定》)经2011年7月22日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过，自2011年12月1日起施行。《规定》中对危险化学品重大危险源的辨识与评估、安全管理、监督检查、法律责任等方面做了具体要求，其中对重大危险源的安全监测监控是这样要求的：
   
第十三条 危险化学品单位应当根据构成重大危险源的危险化学品种类、数量、生产、使用工艺(方式)或者相关设备、设施等实际情况，按照下列要求建立健全安全监测监控体系，完善控制措施：(一)重大危险源配备温度、压力、液位、流量、组份等信息的不间断采集和监测系统以及可燃气体和有毒有害气体泄漏检测报警装置，并具备信息远传、连续记录、事故预警、信息存储等功能;一级或者二级重大危险源，具备紧急停车功能。记录的电子数据的保存时间不少于30天;(二)重大危险源的化工生产装置装备满足安全生产要求的自动化控制系统;一级或者二级重大危险源，装备紧急停车系统;(三)对重大危险源中的毒性气体、剧毒液体和易燃气体等重点设施，设置紧急切断装置;毒性气体的设施，设置泄漏物紧急处置装置。涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，配备独立的安全仪表系统(SIS);(四)重大危险源中储存剧毒物质的场所或者设施，设置视频监控系统;(五)安全监测监控系统符合国家标准或者行业标准的规定。
   
第十五条　危险化学品单位应当按照国家有关规定，定期对重大危险源的安全设施和安全监测监控系统进行检测、检验，并进行经常性维护、保养，保证重大危险源的安全设施和安全监测监控系统有效、可靠运行。维护、保养、检测应当作好记录，并由有关人员签字。
第十八条　危险化学品单位应当在重大危险源所在场所设置明显的安全警示标志，写明紧急情况下的应急处置办法。

1.2项目概述
随着社会经济和文化生活的不断发展，公众服务和公共安全就成为政府部门和各行各业部门的一个非常重要的工作。提高政府及各行业的部门对紧急、突发事件的快速反应和抗风险的能力，建设救援指挥系统为公众提供更快捷的紧急救助服务，已成为社会一个迫切的课题。对重大突发事件的现场高效指挥调度处理能力已经成为现代化管理程度的重要标志之一。
   
随着城市建设的发展，一些有毒、有害、易燃、易爆等危险源有明显向城市整体区域扩散的趋势，由此产生的火灾、爆炸和毒物泄漏等重大灾害事故也屡屡发生，严重危及了城市的安全，必须把城市重大危险源的控制与管理提到重要位置。
   
危险源对象是指工业生产过程中所需要的以及各种生产场所拥有的设施或设备，如罐区、库区、生产场所等对象。这些对象有各种易燃、易爆、毒性等危险物质，对安全生产和人身安全构成了极大的威胁。他们的特性参数是重大危险源监控预警系统所要关注的主要参数，将这些参数进行数据采集，转换成计算机所能识别的信号，进行计算机对重大危险源的检测、监测、预警和控制，预防重大事故的发生，实现安全生产的目的。

1.3设计依据
重大危险源监控预警系统的主要设计依据：
《危险化学品重大危险源管理暂行规定》(总局令第40号)
《危险化学品重大危险源 罐区现场安全监控装备设置规范》(AQ3036-2010)
《危险化学品重大危险源 安全监控通用技术规范》(AQ3035-2010)
《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》(GB 50493-2009)
《易燃易爆罐区安全监控预警系统验收技术要求》(GB 17681-1999)

《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)
《危险化学品重大危险源辨识标准》(GB18218-2009)
《视频安防监控系统工程设计规范》(GB50395-2007)
《危险场所电气防爆安全规范》(AQ3009-2007)
《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》(GB12358-2006)

《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)
《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》(GB50493-2009)
《石油化工安全仪表系统设计规范》(GB/T50770-2013)
《企业安全生产网络化监测系统技术规范 第1部分：危险场所网络化监测系统接入技术规范》(AQ9003.2-2008)

《企业安全生产网络化监测系统技术规范 第2部分：危险场所网络化监测系统集成技术规范》(AQ9003.2-2008)
《视频安防监控系统工程设计规范》(GB50395-2007)
《有毒与可燃气体检测系统安全评价导则》(GB/T26073-2010)
《化工建设项目安全设计管理导则》(AQ/T3033-2010)
《国家安全监管总局关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》(安监总管三〔2014〕68号)

2系统组成
系统由网络交换机、监控计算机、数据存储服务器、UPS电源、线缆、打印机、视频处理设备、分站、6参数传感器（甲烷、CO、硫化氢、氧气、温湿度）、氨气传感器、粉尘传感器、烟雾传感器、火焰传感器、水位传感器、控制箱、摄像头、执行机构（包括报警器）、其他必要设备等和软件组成。
系统框图如下：

其中，监控中心硬件主要包括网络交换机、监控计算机、数据存储服务器、UPS电源、打印机；为保证监控系统的稳定工作，采用一主一备两台监控计算机作为中心站，数据存储在服务器中，上级管理部门可通过网络调取实时监控数据。现场设备主要包括分站、6参数传感器（甲烷、CO、硫化氢、氧气、温湿度）、氨气传感器、粉尘传感器、烟雾传感器、火焰传感器、水位传感器、控制箱、摄像头、执行机构（包括报警器）等。
   
监控中心（主站）设备框图：

3 系统功能和特点
3.1系统功能
系统实时对视频图像、安全技术参数进行采集、显示、存储、控制、输出、声光报警等。并且将各个监测参数、视频及地理信息相关联，便于管理查询，从而更好的预防、控制隐患的发生。
（1）视频和数据采集
采集的信号主要包括两种：重大危险源现场视频图像和安全技术参数（甲烷、CO、硫化氢、氧气、温湿度、烟雾、明火及水位）。由于这部分是保证整个系统工作质量最重要的部分，是其他各功能实现的数据基础，因此必须满足全天候监控要求。

（2）显示
在显示界面依据系统实际情况显示各测点的参数。监控参数列表显示功能，同一参数各量值应统一采用标准计算单位，包括模拟量、模拟量累计值和开关量等；监控参数图形显示功能，包括模拟量实时曲线和历史曲线显示，开关量状态图及柱状图显示功能。
系统具有视频图像显示功能，可选择全屏、4分屏及16分屏等多种方式。
系统具有报警信息显示功能，除了报警汇总列表显示外，在界面上应有一个专门的报警区或弹出式界面，用来指示最新、最高优先级的或其他设定条件的未经确认的系统报警。

（3）存储
系统具有监控数据存储功能，将数据加工处理后以数据文件的形式存储在数据储存服务器内并保留一定的时间，包括监控参数、报警及处置、视频图像、故障及排除以及相关系统信息等，所有数据附带时间信息。

（4）控制
系统可控制安全监控设备或装置及带有安全功能的执行机构等，如控制灯光、水位及通风状态；并可以手动、现场及远程控制。

3.2技术特点
（1）系统结构采用当前使用最成熟的B/S结构技术，使用操作十分简单方便。
（2）系统具有高度的稳定性、兼容性、扩展性和效率性，数据采用多种加密技术，安全可靠。
（3）将现场总线网络通过智能终端直接连接到以太网，同时通过TCP/IP协议解释和提供Internet 网络连接接口，实现与远程Web管理的应用。
（4）主控机可以和企业服务器、市、区应急救援指挥中心、远程客户端等数据交换通过以太网实现。
（5）主控机集软件与硬件为一体，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，适用于重大危险源中要求实时、多任务的控制体系。
（6）系统提供多种自我诊断功能。当某一设备出现故障时，系统能迅速识别，自动关闭有故障的设备，并做出报警通知。
（7）多种报警同时并列，软件报警自动记录，报警数据自动存储、回放。
（8）丰富的图型类库可以满足各类型企业不同设备的差异化需求。 

4 主要技术指标
4.1系统的技术指标
4.1.1供电电源
交流供电电源：电压：380V/220V，误差不大于±5%；
              频率：50Hz，误差不大于±0.5Hz；
              谐波失真系数：不大于±5%。
直流供电电源：
               电压：误差不大于±5%。

4.2主要设备技术指标
4.2.1UPS电源
在供电失败后，电源可以保证系统连续监控时间大于30分钟。
4.2.2网络交换机
产品类型：千兆以太网交换机
应用层级：三层
传输速率：10/100/1000Mbps
交换方式：存储-转发
背板带宽：256Gbps
包转发率：72Mpps
     MAC地址表：16K
4.2.3分站
监控分站具有采集、存储、传输数据的功能，能够实时将传感器数据传输给上位机。
a.电源特性：
工作电压：(   ±1)V DC；
工作电流：≤    mA。

b.通讯方式：
通讯接口：RS485总线(主从式半双工)；
传输速率：1200 bps。

c.分站容量
可接6路频率输出型的传感器，可接两路485输出型的传感器。

d.传输距离
分站至传感器之间最大传输距离不小于2km；
分站至传输接口之间最大传输距离不小于10km。

e.电源波动性
应能在供电电源为12～24V范围内正常工作。
f.输出供电电压
分站给传感器供电电压：DC9V(频率输出型传感器)、DC12V(485输出型传感器)，外接传感器总电流＜200毫安
g.数据存储容量不小于8000组数据。
h.模拟量输入传输处理误差应不大于1%
i.误码率应不大于10-8。
j.操作方式：中文菜单式；
k.电气安全：
绝缘电阻：50MΩ
工频耐压：500v

4.2.4 六参数传感器
六参数传感器广泛适用于存在易燃、易爆可燃性气体混合物的工作环境中，连续检测空气中的甲烷、氧气、一氧化碳、硫化氢、湿度共6项参数，并通过RS485串行接口进行数据远程传输。
甲烷    （0~5）%非散射红外原理
氧气     (0~25)%
一氧化碳（0~1000）ppm
硫化氢   (0~100)ppm
温度     (-20-80)℃
湿度     (0~100)%RH
显示方式  LCD
声光报警：断续声光报警
工作电压 (9~24)V
输出信号 (200~1000)Hz\RS485
防爆等级 Exibd I
防护等级 IP54
外形尺寸245X125X55mm
重量     0.8kg

4.2.5氨气传感器

4.2.6粉尘传感器
型号AS02-K34电源12-24VDC功率1.8W /平均检测参数及探测元件激光颗粒传感器可吸入颗粒物测量范围（当量换算值）：0~1000μg/m3或0-50000粒/L最小检出粒子直径0.3μm以上相对误差≦5%预热时间3分钟数据刷新3秒分辨率1ug/m3稳定性使用周期内小于2%反应时间小于3分钟通讯接口Modbus RS485/（AS02-K3I）4-20ma可选通讯速率9600（默认），14400，19200，28800，38400 bps（可设定），15KV防静电保护，3位独立地址，最大网络节点数64（可选）操作环境0~50℃(32~122℉); 20~95%RH壳体材料塑料外壳防护等级IP20存储条件-40~70℃(-40~158℉)重量/尺寸38G / 100×68x36mm仪器版本V2.0安装方向任意方向。

4.2.7烟雾传感器
工作电压：DC15—35V;
    型号：JTY-GD-882（与DZ-B801底座兼容）；

4.2.8火焰传感器
工作电压：DC24V；
输出信号形式：
RS485信号；协议形式：Modbus-RTU；
开关量无源点形式输出；
型号：JTGB-UF-XSS665;

4.2.9水位传感器
上限位和下限位，两个开关量无源点(常闭或常开)； 
上限位：水位满溢出；下限位：水位低停止抽水；

4.2.10控制箱
接受到分站信号控制灯光、通风及水位情况。

4.2.11摄像头
摄像机的水平分辩力应不低于480TVL，宜具有彩色／黑白自动转换功能。

4.2.12报警器
带灯的蜂鸣器；电压：DC24V； 型号：AD16-22SM ;
当发生故障，蜂鸣器发出报警声，并伴随有闪烁灯光；

4.2.12电流电压参数变送器
测试电流范围：0—30A；测试电压：220V；
辅助电源: 220V；
输出信号形式：RS485信号；协议形式：Modbus-RTU；
变送器仪表型号：PZ80-E4/C；互感器型号：AKH-0.66 30I 200/5A; 

5 软件介绍
5.1软件功能
（1）能够对上述内容的监测项目进行实时采集，展示。对采集后的数据进行分类存储，同时提供视频资料和历史数据查询功能，满足用户监测分析需要。
（2）提供地里位置信息图形导航查询及报警界面展示功能。
（3）提供完整的系统配置及监测参数扩展功能。
（4）提供相关参数报警信息设置及报警查询，及声光报警功能。
（5）系统能够根据监测状况，提供必要的设备辅助控制，如通风设备、排水设备。
（6）提供相关日志记录及查询功能，满足系统用户需要.