提升化工園區安全管控水平

曉訥

為了保障我國化工園區整體安全穩定，提升園區安全監管監控水平，中國安全生產科學研究院于2012年初立項，計劃用3年的時間，到2014年12月31日前，完成“化工園區事故預警與現場動態監測關鍵技術及成套裝備開發”項目。

該項目主要通過對化工園區生產安全事故預警、動態監測、安全聯鎖、應急處置技術與裝備等方面的研發，提升化工園區事故預測預警、安全監控監管水平，增強事故應急能力，進而提高化工園區的整體事故預防與控制能力。同時，該項目還能提高我國在安全監控、監管設備和產品的自主研發和創新能力，課題研發的具有自主知識產權的技術和裝備，可經產業化形成先進實用的安全監控技術與產品，促進同類裝備通用化、標準化、系列化，提升安全生產和應急技術、產品及服務水平，加快安全產業發展。

研究內容及技術方案

由于保障化工園區的安全穩定是近年來政府高度重視的一項工作，為了對項目進行細致研究，中國安科院項目組將這一課題分為4個專題進行研究，包括：化工園區事故預警方法與模型研究；儲罐安全監控與聯鎖保護系統及裝置研發；石化裝置故障診斷與網絡化在線安全運行監測平臺研發；防爆無線信息采集傳輸與處理裝備及監測預警系統研發。

化工園區事故預警方法與模型研究

研究化工園區事故前兆信息的監測、識別、診斷和評價技術方法，建立化工園區事故預警評價指標體系和事故預警原則；開發化工園區事故預測預警數學模型；研究事故預警預報閾值和預警方法；研究事故預警風險信息處理與分析方法；研究化工園區事故警報通知策略與方法。

儲罐安全監控與聯鎖保護系統及裝置研發

研究儲罐管路系統壓力、流速、流量和差壓階躍性變化與儲罐液位之間的關系，研制儲罐無源液位監控與聯鎖保護技術裝備，建立儲罐液位安全監控與聯鎖保護系統；研究目前國內外高含硫原油儲運過程中硫化氫脫除工藝，提出目前各種硫化氫脫除工藝的風險防范措施，設計安全的高硫原油中硫化氫脫除工藝， 研制具有高可靠性和高可用性的原油儲罐脫硫劑加注過程安全監控與聯鎖裝置；研究氯氣、氨氣等儲罐泄漏擴散規律，研制儲罐泄漏監控與噴淋吸附系統。

石化裝置故障診斷與網絡化在線安全運行監測平臺研發

研究與開發基于主元分析、符號有向圖、模糊邏輯及專家系統等定性定量故障診斷技術融合的推理引擎，開發相關軟件系統；研究運用數據預處理技術，對采集的數據進行濾波，消除噪聲和尖峰等干擾；利用基于符號有向圖等故障診斷技術，研發能夠解釋故障傳播路徑的實用方法及顯示故障根本原因的實時顯示系統；研究石化裝置智能故障診斷與網絡化監測技術，開發基于網絡化架構的石化裝置故障診斷與網絡化在線安全運行監測平臺；并結合具體石化裝置的特點，建立專家知識庫與故障診斷模型，進行石化裝置故障診斷與網絡化動態安全監測平臺工程示范。

防爆無線信息采集傳輸與處理裝備及監測預警系統研發

研制適合化工防爆、防腐、高低溫環境要求，符合防爆等級要求的系列隔爆視頻采集裝備，進行視頻采集裝備的小型化試驗，使設備整體美觀、協調，并符合防爆標準。同時，在此基礎上，還將研發防爆無線視頻采集裝備及傳輸基站，并完成隔爆設計及設備小型化設計。研制適合化工防爆、防腐、高低溫環境要求，符合防爆等級要求的化工企業防爆安全參數信息采集與轉換設備；研制符合國家3C認證標準的基于安卓（Android）系統，并符合防爆等級標準的無線移動安全監管及執法終端。研究化工園區安全監測信息采集傳輸及被監測對象異常狀況感知機制，研究異構實時數據庫的數據交換與通信技術，研究安全監測數據挖掘和信息智能融合技術，開發基于物聯網的化工園區安全監測預警與管理信息系統。

技術難點

在該項目研究中，存在不少技術難點，給項目組帶來了一定挑戰。

在化學工業園區事故預警方法與模型研究方面，由于事故預測預警結果的準確性，在很大程度上取決于能否從海量數據信息中，提煉出反映事故風險本質的警兆指標，以及這些指標是否具有可重復性。但是，事故具有一定的偶然性、突發性，需要有長期大量的數據積累，并從中挖掘、探索規律，篩選出合適的事故預測預警指標。因此，如何利用海量信息，建立起科學、合理的化工園區事故預警指標體系，是本課題的主要技術難點之一。

在安全監控與聯鎖保護系統及裝置研發方面，由于化工園區各企業生產流程復雜、耦合因素眾多，對安全監控結構模式和安全工作機制的設計造成很大挑戰。同時，工作現場環境惡劣，如：強干擾、強腐蝕等，極易造成設備和系統的失效，這對安全系統的可靠性、可用性和穩定性提出了很高的要求，我們希望所構建的安全監控與聯鎖系統，應該能夠在危險發生時及時、準確、可靠地執行其安全功能。因此，如何針對復雜的被控對象和應用環境，找到合理的監控模式與安全工作機制，解決具有高可靠性、高可用性、本質安全型的自動監控與聯鎖裝置和系統的設計與開發等，將是本項目的主要技術難點。

在石化裝置故障診斷與網絡化在線安全運行監測平臺研發方面，為克服定性及定量故障診斷技術的缺點，定性故障診斷方法需要引入必要的定量知識，以解決分辨率低的問題。兩者如何相融合，是決定故障診斷準確率的關鍵，需要解決定量信息確定、定量信息引入方式和故障診斷方法的優選等問題。同時，如何將石化生產過程中的強耦合、非線性大系統劃分為子系統，解決分布推理、數據濾波和偵破方法的有效性等方面，也是一個重要的技術難點。

在防爆無線信息采集傳輸與處理裝備及監測預警系統研發方面，由于化工園區危險化學品生產和儲存場所的環境條件惡劣，尤其在易燃、易爆、強腐蝕、強干擾等高風險作業場合，或者是在有限空間，如何解決事故動態監測與傳輸設備的防爆、防腐蝕設計，以及小型化、輕型化設計，是本專題的主要技術難點。

創新點

目前，該項目已經進行了一年多的時間，在研發過程中，項目組克服上述種種技術難點的同時，也展現出不少創新點。如：構建“物的不安全狀態+人的不安全行為”雙源一體的化工園區事故前兆信息采集體系；開發具有高可靠性、無電截流和本質安全等特性的液位監控與聯鎖保護裝置；運用定性推理技術融合主元分析、神經網絡及專家系統等多種定量征兆提取技術，開發針對石化系統復雜故障“劇情”的智能故障診斷的新算法，這一方法具有高故障診斷準確率與分辨率；研制具有快速查詢與自動分析功能的便攜式安全監測及執法終端。

下一步，中國安科院將繼續完善這些創新技術，使其真正能夠運用在化工園區安全管理實踐中。

編輯 楊 璇endprint