工業(yè)企業(yè)危險源管理和應急管理解決方案
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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),但是當建設危險源管理的時候,會遇到以下難題:
?。?)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。
?。?)報警設置過多或者不合理,造成無效報警淹沒重要報警,真正的危險很難發(fā)現(xiàn)。根據過去二十年里重大事故原因調查分析,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條報警產生。
?。?)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
工業(yè)危險源管理和應急管理的整體功能架構如下圖所示:
整個系統(tǒng)分為4個層級:
?。?)物理層:包括各種生產設備、監(jiān)測設備和傳感器等,例如各類RTU、PLC、可燃氣體報警器等,除了為生產服務外,還負責對設備、環(huán)境,尤其是重大危險源的監(jiān)測。
?。?)通信層:負責數據采集、報警采集、遠程控制和遠程調參。
?。?)數據層:負責數據存儲和數據分析。
?。?)應用層:主要功能包括數據監(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
系統(tǒng)的部署架構如下圖所示:
整個系統(tǒng)采用分布式部署,為C/S與B/S混合架構:
采集和通信服務器:1臺
實時數據庫服務器: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 數據采集和監(jiān)控
數據的采集由pSpace IOServer完成,可以采集不同廠家、不同型號設備或系統(tǒng)數據,支持Modbus、OPC等3000多種常規(guī)驅動,對于特種設備,可快速定制采集驅動。數據采集的內容包括現(xiàn)場生產數據和設備數據采集、危險源數據采集、環(huán)境數據采集等。
FAlarm平臺則完成采集不同廠家、不同型號設備或系統(tǒng)報警信息的功能,支持OPC A&E、SOE等多種常規(guī)驅動,對于特種設備,可快速定制報警采集驅動。報警采集的內容包括:生產報警采集、設備報警采集、危險源報警采集、環(huán)境報警采集等。
系統(tǒng)具備數據下置功能,在具備網絡通信的條件下,可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備進行遠程緊急切斷、遠程緊急啟動和對現(xiàn)場設備進行參數調整等。
數據監(jiān)控則具備以下功能:
(1)工藝流程圖:提供集成化的設計環(huán)境,對工程模板創(chuàng)建、數據模型與畫面模型等都進行了完整的模板化設計,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。
?。?)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、XY曲線、直方圖、餅圖、溫控曲線等曲線工具,訪問的數據源可以來自本地或者遠程的實時歷史庫和關系數據庫,各種曲線組件采用面向對象的設計,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。
?。?)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EXCEL的電子表格功能,各種報表工具能夠顯示和查詢產品的實時數據,歷史數據,外部關系數據庫數據。報表工具提供豐富的報表操作函數集、支持復雜腳本控制,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。
?。?)多媒體插件:各類多媒體插件與視頻、音頻等技術完美結合,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,至于數據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用顯示。
?。?)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,可以與數字視頻技術基于服務器端與客戶端方式的開放融合。可以完成視頻圖像的實時播放,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2009年發(fā)布,涵蓋報警系統(tǒng)整個生命周期的管理內容,在國際范圍內被廣泛實踐。
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品的報警功能均已經逐步符合ISA-18.2的規(guī)范,如Honeywell、Rockwell、Siemens等。
5.1 異構系統(tǒng)報警統(tǒng)一采集
FAlarm實現(xiàn)了異構系統(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,保證了整個系統(tǒng)內實時報警、歷史報警、報警參數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的分布式DCS系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)。