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首鋼煤氣安全實時監(jiān)測及應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的實現(xiàn)

文檔作者：朱俊杰黃金舫1 劉明2 文檔來源： 1．北京首鋼自動化信息技術(shù)有限公司 2．河北首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月11日
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第 336卷期 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 2015正
6 月
首鋼煤氣安全實時監(jiān)測及應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的實現(xiàn)
朱俊杰 ，黃金舫1，劉明2
(1．北京首鋼自動化信息技術(shù)有限公司，北京市100041；
2．河北首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司，河北遷安064400)
[摘 要]通過對我國冶金現(xiàn)場煤氣泄漏報警系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，針對傳統(tǒng)系統(tǒng)報警信息孤島、應(yīng)急指
揮亟待提高等問題，建立煤氣安全實時監(jiān)測及應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用數(shù)字通信交換、數(shù)字視頻、計算
機網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)，具有數(shù)據(jù)實時響應(yīng)、實時數(shù)字監(jiān)控、實時語音調(diào)度、靈活報警聯(lián)動機制等特點，為煤氣泄
漏安全事故的有效防范和有效控制提供了可靠的平臺。
[關(guān)鍵詞]煤氣安全；報警系統(tǒng)；實時監(jiān)測；應(yīng)急響應(yīng)；數(shù)字監(jiān)控
中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004-4345(2015)03—0051—03
Implementation of the Coal Gas Real-time Safety M onitoring and Emergency
Response System in Shougang Corporation
ZHU Junjie ，HUANG Jinfang ，LIU Ming2
(1．Beijing Shougang Automation Information Technology CO．，Ltd．，Beijing 100041，China；
2．Hebei Shougang Qianan Iron and Steel CO．，Ltd．，Qianan，Hebei 064400，China)
Abstract Based on analysis of coal gas leakage alarm ?system used in metallurgy?field，in allusion to some problems，such as
disadvantages of alarm inform ation of traditional system，urgency of emergency command improvement，this paper proposes to establish
the coal real-time safety monitoring and emergency response system．This system，featured by real—time data response，digital
monitoring，audio scheduling and flexible?alarm linkage?mechanism，can provide reliable platform that can efectively prevent and
control for coal gas leakage accident by fully use some advanced technology including digital communication exchange，digital video
and computer network．
Keywords coal gas safety；alarm system；real-time monitoring；emergency response；digital monitoring
在冶金工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域．特別是鋼鐵冶煉工藝流
程中，產(chǎn)生了大量的能源副產(chǎn)品，如煤氣等。隨著冶
金工業(yè)節(jié)能減排、節(jié)能增效的穩(wěn)步推進(jìn)，充分利用這
些煤氣的環(huán)節(jié)也在逐漸增多。在煤氣產(chǎn)生和利用的
過程中，因煤氣泄漏而導(dǎo)致的中毒事故也逐漸多發(fā)。
傳統(tǒng)煤氣泄漏報警系統(tǒng)一般采用固定式煤氣探
測器與煤氣報警控制器相結(jié)合的方式，安裝于冶金
現(xiàn)場的各個作業(yè)區(qū)，由相關(guān)的生產(chǎn)崗位人員進(jìn)行監(jiān)
控，耗費了大量的人力，同時也存在著報警信息孤島
問題【”，缺少一種統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度機制。為此，首鋼自主
研發(fā)了基于工業(yè)以太網(wǎng)平臺的煤氣安全實時監(jiān)測與
應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)．工業(yè)以太網(wǎng)將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工
業(yè)控制系統(tǒng)囝。該系統(tǒng)借鑒信息物理融合系統(tǒng)計算、
通信與控制相結(jié)合的邏輯結(jié)構(gòu)[3 。實現(xiàn)了鋼鐵冶煉
工藝流程中煤氣安全數(shù)據(jù)的集中管控，建立了一套
有效的事故應(yīng)急救援管理機制，進(jìn)一步增強了冶金
工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域特別是煤氣重點區(qū)域的安全性。
1 系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)首鋼鋼鐵工藝流程。在充分利用現(xiàn)有煤氣
泄漏報警系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，集成設(shè)計了基于TCPBP信
息網(wǎng)絡(luò)平臺的煤氣安全實時監(jiān)測與應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)。
收稿日期：2015—05—04
作者簡介：朱俊杰(1986一)，男，工程師，主要從事冶金自動化、信息化的應(yīng)用與研究。
． 52． 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 第36卷
該系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計包括數(shù)據(jù)采集管理子系統(tǒng)、
語音管理子系統(tǒng)、視頻管理子系統(tǒng)3個子系統(tǒng)，如圖
1所示。3個子系統(tǒng)由核心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器統(tǒng)一調(diào)度
管理。
圖1 煤氣安全實時監(jiān)測與應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)整體架構(gòu)
1．1 數(shù)據(jù)采集管理子系統(tǒng)設(shè)計
傳統(tǒng)的煤氣泄漏報警系統(tǒng)，一般采用固定式煤
氣探測器與煤氣報警控制器相結(jié)合的方式，固定式
煤氣探測器與煤氣報警控制器之間的信號傳輸采用
國際標(biāo)準(zhǔn)的4～20 mA電流。數(shù)據(jù)采集管理子系統(tǒng)主
要建立在傳統(tǒng)煤氣泄漏報警系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過煤氣
報警控制器的通訊輸出接口進(jìn)行煤氣報警數(shù)據(jù)的采
集。煤氣報警控制器的通訊輸出接口為工業(yè)RS485
串行通訊接口。數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式圈，以ASCII
碼的形式進(jìn)行傳輸。該系統(tǒng)的設(shè)計中，RS485串行通
信采用modbus的四號命令格式。
氣體采集服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令一幀數(shù)共有
8個字節(jié)．分別為：01H 04H 00H 10H 0F1H 0C6H。
其中第1字節(jié)為煤氣報警控制器的地址，第2字節(jié)
為modbus的四號命令(讀寄存器值)，第3、4個字節(jié)
是煤氣報警控制器通道的首地址，第5、6字節(jié)是煤
氣報警控制器通的道尾地址，第7、8字節(jié)是CRC校
驗字節(jié)。
氣體采集服務(wù)器接收到的煤氣報警控制器返回
的數(shù)據(jù)一幀共有37個字節(jié)。分別為：0x01 0xo4 0x20
0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xOO 0x00 0xo0 0xoo O) O 0x0O 0x00 Ox00 0xOO
0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x $0x料。其中第1字節(jié)
為煤氣報警控制器的地址，第2字節(jié)為modbus的四
號命令(讀寄存器值1，第3字節(jié)為報警信息有效數(shù)據(jù)
的字節(jié)總數(shù)，第4～35字節(jié)為報警信息有效數(shù)據(jù)。第
36、37字節(jié)為CRC校驗字節(jié)。氣體采集服務(wù)器將采
集到的煤氣報警信息數(shù)據(jù)寫入核心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，
進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與利用。
1_2 語音管理子系統(tǒng)設(shè)計
語音管理子系統(tǒng)依托語音程控調(diào)度平臺，采用
全數(shù)字時分交換語音方式進(jìn)行通信，具有電話呼叫
和電話會議功能，可提供可靠的高質(zhì)量語音。安全生
產(chǎn)管理者可以組織1O組多方多媒體通話，多方多媒
體通話包括語音和視頻監(jiān)控、可視電話?？梢宰寘⒓?
多方通話的用戶通過多媒體會議終端觀看生產(chǎn)現(xiàn)場
的實時監(jiān)控圖像，為事故應(yīng)急救援、統(tǒng)一調(diào)度指揮提
供有效的技術(shù)平臺。
安裝于冶金工業(yè)現(xiàn)場煤氣泄漏重點部位的擴音
設(shè)備，通過話音線路接受語音程控調(diào)度平臺的指令，
發(fā)生煤氣泄漏事故時自動啟動應(yīng)急預(yù)案播放程序，
第一時間引導(dǎo)事故現(xiàn)場人員緊急疏散以及采取必要
的應(yīng)急措施。
1．3 視頻管理子系統(tǒng)的設(shè)計
視頻管理子系統(tǒng)通過可視化技術(shù)進(jìn)一步增強對
工業(yè)現(xiàn)場煤氣泄漏重點部位的管控。視頻采集的應(yīng)
用，可以與不同廠家的攝像終端設(shè)備配合，進(jìn)行模擬
視頻至數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻碼流的轉(zhuǎn)換，采用H．264壓縮
后接入網(wǎng)絡(luò)，在信息網(wǎng)絡(luò)中以數(shù)字方式轉(zhuǎn)發(fā)、存儲、
調(diào)度及管理。隨著云技術(shù)的快速發(fā)展，云存儲技術(shù)滿
足視頻信息定期保存、信息回放等要求，為煤氣泄漏
事故的調(diào)查取證提供了強有力的信息技術(shù)手段。
視頻管理子系統(tǒng)中的可視電話和可視電話會議
模塊融合了一鍵啟動應(yīng)急響應(yīng)模式，進(jìn)一步增強了
應(yīng)急響應(yīng)的有效性．可以在第一時間組織相關(guān)專業(yè)
人員以視頻電話會議的方式進(jìn)行事故應(yīng)急處置、事
故分析與響應(yīng)，極大地提高了事故應(yīng)急響應(yīng)的效率。
2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
2_1 四分屏多媒體技術(shù)
煤氣安全實時監(jiān)測與應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)中的多媒體
客戶端應(yīng)用四分屏多媒體技術(shù)，集電話機功能、視頻
顯示功能、終端軟件運行環(huán)境于一體，通過網(wǎng)絡(luò)連接
系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和運算。多媒體客戶
端的GUI圖形用戶界面具有語音、視頻及數(shù)據(jù)的相
互融合的完整性和靈活性，在實時數(shù)據(jù)綜合分析的
基礎(chǔ)上，統(tǒng)一調(diào)度、協(xié)調(diào)，通過數(shù)據(jù)輸入與輸出接口
將控制信息傳輸至現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備，實時自動優(yōu)化、調(diào)
控．完成信息世界與物理世界的交互。
第3期 首鋼煤氣安全實時監(jiān)測及應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的實現(xiàn) ·53·
四分屏多媒體技術(shù)能夠隨時將工業(yè)設(shè)備的運行
狀態(tài)、操作方式及處理措施以桌面化的方式呈現(xiàn)在
管理者面前，完成工業(yè)生產(chǎn)中對于工業(yè)設(shè)備的全面
調(diào)度、管理和運行的控制。一旦事故突發(fā)，系統(tǒng)自啟
動事故響應(yīng)預(yù)案程序，根據(jù)程序設(shè)定預(yù)案或人為控
制，實現(xiàn)第一時間對事故的應(yīng)急處理。
2．2 動態(tài)多媒體技術(shù)
煤氣安全實時監(jiān)測與應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)中的大屏幕
顯示工作站，應(yīng)用動態(tài)多媒體技術(shù)，以地理信息系統(tǒng)
(Geographic Information System．GIS)為底層圖形用
戶界面，大屏幕顯示工作站自動加載地圖中的煤氣
報警探測器的實際地理圖標(biāo)。該系統(tǒng)的多媒體響應(yīng)
方式包括系統(tǒng)電子地圖顯示、不同顏色報警地理圖
標(biāo)顯示、不同等級語音報警顯示、動態(tài)報警隊列顯示
以及實時監(jiān)控圖像調(diào)取顯示。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)
規(guī)定。煤氣泄漏報警的響應(yīng)等級設(shè)定為一級報警、二
級報警、嚴(yán)重報警3個等級。
系統(tǒng)設(shè)定的判定規(guī)則為：1)報警數(shù)值超過一級
報警閾值且未達(dá)到二級報警閾值，報警信息點位圖
標(biāo)黃色響應(yīng)，系統(tǒng)報警聲音響應(yīng)；2)報警數(shù)值超過二
級報警閾值且為達(dá)到嚴(yán)重報警閾值，報警信息點位
圖標(biāo)紅色響應(yīng)，報警隊列詳細(xì)信息響應(yīng)，系統(tǒng)報警聲
音和實時監(jiān)控圖像響應(yīng)；3)報警閾值超過嚴(yán)重報警
閾值，報警信息點位圖標(biāo)黑色響應(yīng)，報警隊列詳細(xì)信
息響應(yīng)，系統(tǒng)報警聲音和實時監(jiān)控圖像響應(yīng)。
報警信息的實時數(shù)字量化判定、語音提示報警
與視頻監(jiān)控可視化等多媒體技術(shù)，輔助煤氣泄漏報
警的應(yīng)急響應(yīng)．根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)做出綜合數(shù)據(jù)分析，為
指導(dǎo)工業(yè)現(xiàn)場提供可靠資料依據(jù)。
3 系統(tǒng)應(yīng)用效果
本文所述的煤氣安全實時監(jiān)測及應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)
于2012年上線正式運行。截至目前，該系統(tǒng)已接人
重點部位煤氣泄漏報警點640個、現(xiàn)場實時監(jiān)控視
頻40路、現(xiàn)場實時擴音40套、事故應(yīng)急三級響應(yīng)預(yù)
案1套，實現(xiàn)了對生產(chǎn)工藝流程中重點煤氣區(qū)域的
全覆蓋。該系統(tǒng)的各項技術(shù)指標(biāo)如表l所示。
表1系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
注：系統(tǒng)響應(yīng)時間為煤氣探測器有效報警至系統(tǒng)響應(yīng)報警信息
所需時間
該系統(tǒng)的應(yīng)用效果主要包括：1)減輕了生產(chǎn)崗
位人員對煤氣泄漏報警實時監(jiān)測的工作壓力，讓生
產(chǎn)崗位人員專心地投入到生產(chǎn)作業(yè)；2)提升了企業(yè)
煤氣安全管理水平，及時發(fā)現(xiàn)、遏制煤氣泄漏事故，
為平安企業(yè)的建設(shè)提供了良好的平臺；3)為事故應(yīng)
急響應(yīng)提供了良好手段，進(jìn)一步提升了事故應(yīng)急響
應(yīng)水平。
4 結(jié)束語
首鋼基于TCPhP信息網(wǎng)絡(luò)平臺的煤氣安全實
時監(jiān)測與應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的投入運行，充分利用信息
自動化技術(shù)提高煤氣安全管理、安全防護(hù)等級，進(jìn)一
步提高實時應(yīng)急救援方面的管理水平，實現(xiàn)了煤氣
安全數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、報警聯(lián)動、應(yīng)急響應(yīng)等，提升
了對煤氣安全事故的有效防范和控制能力，在進(jìn)一
步保障安全生產(chǎn)的進(jìn)程中，也為工業(yè)信息化、自動化
的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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