工業(yè)企業(yè)危險源管理應急管理解決方案

1 概述

對于存在重大危險源的工業(yè)企業(yè),危險源管理和應急管理是非常重要的管理內(nèi)容,但當前市場上缺乏這方面的解決方案。而且,當前的企業(yè)雖然很多具有報警系統(tǒng),但是當建設(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、操作人員負荷大且對異常工況的準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,高級報警功能缺失,例如基于計算的報警、基于統(tǒng)計的報警、基于復雜邏輯的報警、自適應報警等。無法通過建立復雜模型對危險提前預判。

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、可燃氣體報警器等,除了為生產(chǎn)服務外,還負責對設(shè)備、環(huán)境,尤其是重大危險源的監(jiān)測。

(2)通信層:負責數(shù)據(jù)采集、報警采集、遠程控制和遠程調(diào)參。

(3)數(shù)據(jù)層:負責數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析。

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

除了上面四個層級的功能,應急管理信息系統(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):

采集和通信服務器:1臺

實時數(shù)據(jù)庫服務器:2臺,冗余部署

報警平臺服務器:1臺

應急管理服務器: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,可實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程緊急切斷、遠程緊急啟動和對現(xiàn)場設(shè)備進行參數(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)作與遠程部署工程,支持工程模型的導入與導出、方便快速進行工程組態(tài),支持系統(tǒng)文件與工程文件的在線升級與動態(tài)維護。

(2)曲線圖表:提供多種曲線組件,典型的如實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、*y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程的實時歷史庫和關(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行web發(fā)布。

(3)專家報表:提供各種靈活的報表工具,報表開發(fā)工具提供類似e*cel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、支持復雜腳本控制,提供類e*cel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)完美結(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保證的情況下,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)進行良好的集成,支持scada畫面如何與視頻畫面進行聯(lián)動,可以與數(shù)字視頻技術(shù)基于服務器端與客戶端方式的開放融合?？梢酝瓿梢曨l圖像的實時播放,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。該平臺嚴格符合國際報警標準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。

isa-18.2是流程行業(yè)報警管理系統(tǒng)國際標準,也可適用于離散行業(yè),2003年開始制定,于2023年發(fā)布,涵蓋報警系統(tǒng)整個生命周期的管理內(nèi)容,在國際范圍內(nèi)被廣泛實踐。

isa-18.2是一套科學的報警方法論,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,達到提高系統(tǒng)安全性的目的。

目前,國際知名自動化廠商產(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ifi*、wonderware的intouch等。

該平臺采用統(tǒng)一的通信中間件,保證了整個系統(tǒng)內(nèi)實時報警、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、人機界面和配置管理,使整個系統(tǒng)的報警信息可以進行統(tǒng)一的顯示、處理、配置和統(tǒng)計分析。

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

跨平臺設(shè)計,其服務功能可以部署在windows、linu*和uni*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、手機或平板電腦進行瀏覽。

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?shù)暮蠊?/p>

記錄處理結(jié)果

對報警進行評論

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習,大大降低了培訓成本。

5.2.2 報警維護和參數(shù)管理

該平臺提供完善的報警維護功能,包括對報警的短期擱置、根據(jù)條件進行報警抑制、對報警進行關(guān)閉和重啟、多工況報警條件設(shè)置等,且系統(tǒng)對維護行為進行詳細記錄,可追溯維護歷史。通過報警維護功能,不僅可以有效減少干擾報警的數(shù)量,還能適應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,并可進行歷史查詢和追溯,有利于報警管理和追責。

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,實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率的目標。

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

該平臺可以為報警處理人員建立績效kpi指標,對報警處理人員的工作進行統(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,突出嚴重報警,使操作人員和調(diào)度人員聚焦于真正嚴重的問題上,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,可以判斷其第一原因報警,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,降低事故風險。

5.4 高級報警和預警

5.4.1 高級報警

該平臺提供高級報警功能,以滿足高級需求:

(1)基于邏輯的報警

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

(2)基于統(tǒng)計的報警

系統(tǒng)提供基于統(tǒng)計的高級報警方式,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,實現(xiàn)自定義的復雜統(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,實現(xiàn)基礎(chǔ)的統(tǒng)計報警,對于復雜的統(tǒng)計報警模型,可通過計算引擎編程實現(xiàn)。

(3)基于計算的報警

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

簡單的計算可以通過組態(tài)的方式實現(xiàn),負責計算可通過計算引擎實現(xiàn)。

(4)自適應報警

系統(tǒng)提供自適應報警,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,實現(xiàn)自適應報警。

5.4.2 報警發(fā)布

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

5.4.3 應急預警

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

(1)預警模型和預警分析

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

(2)預警公告

當預警分析達到應急預警條件時,系統(tǒng)會發(fā)出預警警告,并通過系統(tǒng)向所有終端進行公告,包括c/s客戶端、b/s客戶端、手機客戶端和平板客戶端等,并通過廣播系統(tǒng)(第三方集成)進行即時廣播。

(3)應急管理聯(lián)動

系統(tǒng)可預先設(shè)置應急預警聯(lián)動,當應急預警觸發(fā)時,可進行如下聯(lián)動措施:

預警公告和廣播

遠程緊急關(guān)斷或啟動相關(guān)設(shè)備

本系統(tǒng)切換至應急管理模塊,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。

6 應急管理

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)進行數(shù)據(jù)采集和存儲,并通過可視化手段進行實時監(jiān)控。通過“報警管理”模塊中的“應急預警”模塊,實現(xiàn)對重大危險源的應急預警。

6.2 應急資源數(shù)據(jù)庫

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

6.3 應急預案數(shù)據(jù)庫

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

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

(2)應急分類和分級:提供應急分類和分級功能。

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

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

(5)應急結(jié)束條件:可以編制應急響應結(jié)束條件,當滿足條件時,結(jié)束應急響應。

(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)秩序恢復措施、評估和報告等。

6.4 應急案例數(shù)據(jù)庫

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

應急案例輸入內(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、波及范圍、損失、人員傷亡情況、事件發(fā)生原因等。

(2)應急處置救援過程。

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

(4)處置過程遇到的問題、取得的經(jīng)驗和吸取的教訓。

(5)應急預案啟動和執(zhí)行情況以及對預案的修改建議

6.5 應急響應聯(lián)動處置

系統(tǒng)提供應急響應聯(lián)動功能,當發(fā)生應急事件時,提供關(guān)鍵設(shè)備遠程緊急關(guān)斷、緊急啟動等功能。

6.6 應急信息發(fā)布和交換

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

6.7 應急資源調(diào)度

在應急事件中,應急管理信息系統(tǒng)關(guān)聯(lián)應急指揮系統(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)生的事故進行復盤。針對發(fā)生生產(chǎn)事故時的數(shù)據(jù)進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)的危險源管理和應急管理信息系統(tǒng),具有部署靈活、統(tǒng)一管理、具備高級報警管理功能等特點,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)進行推廣的解決方案。