楊韶華 王聰

摘 要：針對城市重大危險源檢測與預(yù)警工作的重要性，文中提出運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計城市重大危險源檢測與預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用傳感器技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集，并結(jié)合城市重大危險源檢測理論進行辨識，一旦發(fā)生異常情況及時預(yù)警，并做出初步?jīng)Q策，從而縮短決策時間、提高決策準確性，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的遠程監(jiān)控。通過系統(tǒng)的運用，還可形成重大危險源數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)化工類、壓力設(shè)備類和煤礦類等危險源的辨識和預(yù)警，為生產(chǎn)現(xiàn)場處置工作提供了數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用;城市危險源;重大危險源辨識;傳感器技術(shù);數(shù)據(jù)實時采集;預(yù)警系統(tǒng)

中圖分類號：TP311.13文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）07-00-02

0 引 言

隨著我國工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，一些以工業(yè)生產(chǎn)為主要支柱產(chǎn)業(yè)的工業(yè)型城市在經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，也存在著不容忽視的安全隱患。如生產(chǎn)或使用危險化學(xué)品的企業(yè)、遍布城市各個角落的加油站和生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜的煤礦礦井等，安全生產(chǎn)的形式仍然十分嚴峻。加之城市人口密度大、重大危險源分布情況復(fù)雜、應(yīng)急措施決策不及時等問題，一旦發(fā)生事故，對社會制度、人民財產(chǎn)安全和自然環(huán)境造成的損失無法估量。因此，迫切需要用傳感器與物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)，對城市重大危險源進行檢測和預(yù)警，從而最大限度降低城市的安全風險[1]。

1 城市重大危險源檢測與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)背景

1.1 國內(nèi)外危險源檢測技術(shù)的發(fā)展

所謂危險源，是指可能造成人身傷害、財產(chǎn)損失或者環(huán)境破壞等情況的危險因素和狀態(tài)。

現(xiàn)在，重大危險源檢測技術(shù)是全世界各國的重點研究問題之一，直接影響著社會、經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展。1993年第80屆國際勞工大會上，《預(yù)防重大工業(yè)事故公約》要求世界各國對重大危險源進行持續(xù)管理和監(jiān)控。為了實現(xiàn)這一目標，歐盟建立了重大危險源監(jiān)控系統(tǒng)，美國和沙特阿拉伯聯(lián)合開發(fā)了天然氣監(jiān)督管理系統(tǒng)。而最著名的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA則運用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程、設(shè)備運行等情況進行監(jiān)視和控制[2]。

國內(nèi)的重大危險源監(jiān)測技術(shù)研究開展的較晚，軟硬件設(shè)備目前還不完善，與先進國家相比存在一定差距。存在的主要問題包括監(jiān)測系統(tǒng)所需的精密儀器依賴進口、設(shè)備檢測和控制水平低、安全信息管理混亂等。

1.2 城市重大危險源檢測的必要性

隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，城市人口密集，城市重大危險源一旦發(fā)生事故，將對人民生命財產(chǎn)、社會生產(chǎn)、城市環(huán)境等造成嚴重危害。因此，城市重大危險源的檢測和預(yù)警工作被各部門和企業(yè)重視，已經(jīng)成為國家安全生產(chǎn)的重要任務(wù)之一。

2 城市重大危險源檢測的理論基礎(chǔ)

2.1 城市重大危險源分類目前，城市重大危險源主要有如下3種類型。

（1）靜態(tài)危險源，指存在于生產(chǎn)系統(tǒng)中、可能因意外而釋放或泄漏的能量或者物質(zhì)。

（2）可能因人員失誤、設(shè)備障礙或環(huán)境因素等導(dǎo)致的能量物質(zhì)約束措施失效的情況。

（3）因管理缺陷、組織失誤、管理決策失誤、系統(tǒng)擾動等，造成生產(chǎn)系統(tǒng)畸變、破損失調(diào)、運行無序等的不安全因素。

本文所討論的城市重大危險源主要指城市中危險化學(xué)品生產(chǎn)、經(jīng)營、儲存和使用單位的貯罐區(qū)（貯罐）、庫區(qū)（庫）和生產(chǎn)場所等存放的危險化學(xué)品及重大危險源。

2.2 危險源辨識的相關(guān)定義

單元：一套生產(chǎn)裝置和設(shè)施或一個生產(chǎn)場所，抑或位于同一廠區(qū)且它們之間的距離小于500 m的設(shè)備或場所。

臨界量：是用來界定重大危險源的重要指標，是危險物質(zhì)在安全范圍內(nèi)的數(shù)量，如果超出臨界量則將此單元認定為重大危險源。

2.3 城市重大危險源的辨識結(jié)合城市特點，本文主要討論化工類、壓力設(shè)備和礦山類的危險源辨識問題。

（1）化工類危險源辨識

化工類危險源主要存在于存儲或使用危險化學(xué)物質(zhì)的區(qū)域。如果是單一品種的化學(xué)物質(zhì)，對其辨識主要是將單元內(nèi)危險物質(zhì)的量與臨界量進行比對;如果是多種危險物質(zhì)，當各危險物質(zhì)的實際量與臨界量的比值之和大于等于1時，則認定為重大危險源。

（2）壓力設(shè)備危險源辨識

壓力設(shè)備指壓力管道容器與鍋爐等設(shè)備，這些設(shè)備中一般含有易燃易爆物質(zhì)，具有危險能量，且工作時處于高溫或高壓狀態(tài)，一旦發(fā)生事故破壞性極大，對其識別的方法主要為與臨界量做比較。

（3）煤礦重大危險源辨識

煤礦類礦井的危險源辨識主要包括瓦斯，CO，CO2等氣體的檢測與監(jiān)控，一旦超過臨界值，將根據(jù)危險級別采取不同的措施[3]。

各類物質(zhì)和場所的臨界量確定參考我國出臺的《關(guān)于開展重大危險源監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見》。

3 城市重大危險源檢測與預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與在各個行業(yè)的深入應(yīng)用，建設(shè)一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市重大危險源檢測與預(yù)警系統(tǒng)，可以大大方便對各類危險源的實時監(jiān)控和預(yù)警。綜合運用傳感器技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動控制技術(shù)等實現(xiàn)對危險源環(huán)境、受控設(shè)備運行參數(shù)的遠程檢測，一旦發(fā)生險情前兆，系統(tǒng)可自動發(fā)出預(yù)警信息，方便管理人員采取應(yīng)急措施。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市重大危險源檢測與預(yù)警系統(tǒng)中的主要應(yīng)用：利用各類新型傳感器采集危險源現(xiàn)場數(shù)據(jù)，在保證數(shù)據(jù)實時性的同時降低人員工作的危險性;利用無線通信技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。

3.2 檢測與預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)通過前端采集設(shè)備對城市重大危險源的重要數(shù)據(jù)進行實時采集，經(jīng)加密處理后通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用服務(wù)器并存入數(shù)據(jù)庫。管理人員可通過授權(quán)登錄網(wǎng)絡(luò)客戶端或者通過手機實時獲取各重大危險源的工作情況。一旦出現(xiàn)突發(fā)情況，系統(tǒng)會通過網(wǎng)絡(luò)客戶端和手機進行報警[4-6]。檢測與預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。