劉 茂

(中國石油化工股份有限公司，北京 100000)

0 引言

危險化學品行業(yè)是我國國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一，在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用[1]。但與此同時，危險化學品行業(yè)風險較大,且危化品一般具有易燃、易爆、有毒有害、腐蝕等危險性，安全威脅大，環(huán)境污染重[2]。其對生產(chǎn)的危險性主要是由物料的危險性及工藝過程的危險性決定的[3]。?；肥鹿试诮鼛资陙韺映霾桓F，如“11·22青島輸油管道爆炸事故”、“8·12天津濱海新區(qū)爆炸事故”、“滬昆高速7·19特別重大道路交通危險化學品爆燃事故”、“3·21江蘇鹽城化工園區(qū)爆炸事故”等[4，5]。這些危險化學品安全事故嚴重威脅人民群眾生命安全，造成極大的財產(chǎn)經(jīng)濟損失，并給后人留下深刻的教訓。不僅僅是我國，世界各國的安全生產(chǎn)與風險監(jiān)測工作都經(jīng)歷了從“亂”到“防”的過程，在這一過程中，安全生產(chǎn)信息化是安全生產(chǎn)工作的基礎，安全生產(chǎn)與風險監(jiān)測預警系統(tǒng)在安全生產(chǎn)工作順利開展的過程中起著重要的保障和支撐作用。國家應急管理部十分重視危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警工作，并提出分階段建設的要求，最終實現(xiàn)危險化學品生產(chǎn)、存儲、使用、經(jīng)營、運輸和廢棄處置等全鏈條基礎信息共享和監(jiān)管業(yè)務協(xié)同。中國石油化工股份有限公司通過設計針對企業(yè)和總部集團的風險監(jiān)測預警信息服務平臺，對監(jiān)測對象的工藝安全平穩(wěn)性、設備完整性等指標，從多個方面，以多種角度進行綜合分析研判，形成了危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警整體解決方案，為國內外相關企業(yè)提供了有價值的參考與借鑒。

1 危險化學品行業(yè)現(xiàn)狀分析

當前歐美工業(yè)技術發(fā)達國家企業(yè)都已建立比較完善的安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，而我國企業(yè)的危險化學品安全管理等方面目前大多停留在宣傳、教育、定期安全檢查的水平上，而且多數(shù)是定性分析或事故后分析，這種管理辦法較為被動、反應慢，很難適應現(xiàn)代生產(chǎn)管理的要求[6，8,9]。大多企業(yè)在運用計算機輔助質量與安全管理時，由于缺乏相關管理信息系統(tǒng)理論基礎，系統(tǒng)建設和應用很不理想。

1.1 國外行業(yè)現(xiàn)狀

許多發(fā)達國家在化學品理化性質測定、毒理試驗、風險評價、優(yōu)先名單篩選、信息系統(tǒng)建立、事故預測和制定應急措施、事故應急救援體系研究與建設等諸多方面，較早開展了大量的工作。美國、英國、加拿大、日本等都有著自己的危險化學品數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)[6，7]。

隨著大型企業(yè)生產(chǎn)能力和規(guī)模的逐年加大，生產(chǎn)儲存裝置逐漸向大型化、規(guī)?；l(fā)展，重特大危險源的數(shù)量不斷增多,一旦事故發(fā)生，容易產(chǎn)生連鎖反應，引起事故災害規(guī)模擴大，造成災難性后果。建立高效統(tǒng)一的危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警機制，從事后處理走向事前預防是社會步入現(xiàn)代化管理的必然選擇。

陶氏化學公司的風險監(jiān)測預警系統(tǒng)及德國巴斯夫公司的化學品監(jiān)測系統(tǒng)應用于實時監(jiān)測、風險定位，重在預測預警及快速跟蹤響應問題；殼牌公司對風險的識別、監(jiān)控、評估全生命周期管理，使風險降至合理的最低限度；英國BP公司應急監(jiān)控系統(tǒng)屬于公司級應急指揮系統(tǒng)，重在“平戰(zhàn)”結合、分級處置，支撐一體化應急響應，為應急指揮救援工作提供決策依據(jù)，以及BP公司利用三維、VR等新技術開展模擬演練，提升員工應急響應及處置能力。國外風險監(jiān)測預警現(xiàn)狀主要特點有：應急資源共享化、集中集成、平戰(zhàn)結合、現(xiàn)場可視化、風險預警決策科學化等。

盡管國外風險監(jiān)測預警技術相對來說比較成熟，但是仍有可能發(fā)生危險化學品重特大安全生產(chǎn)事故。如2020年8月4日，黎巴嫩首都貝魯特港口區(qū)發(fā)生重大爆炸事件，造成數(shù)百人死亡，近30萬民眾流離失所無家可歸，國際影響極其惡劣。據(jù)官方消息，此次爆炸是由于易燃易爆物品引燃了倉庫中存放的兩千多噸硝酸銨，在高溫環(huán)境下，經(jīng)過一段時間蓄熱，引起了庫存硝酸銨的爆炸，具體原因仍在調查中。

1.2 國內行業(yè)形勢

我國的安全生產(chǎn)監(jiān)督管理信息化在本世紀初起步，國家安監(jiān)總局成立以后，也逐步開展了安全生產(chǎn)監(jiān)管和監(jiān)察信息化基礎性的建設工作，主要包括信息網(wǎng)絡基礎、安全生產(chǎn)監(jiān)管、監(jiān)察應用系統(tǒng)和基礎數(shù)據(jù)庫的建設[6，10]。然而，我國危險化學品生產(chǎn)及安全管理目前還存在許多問題，例如危險化學品的管理體系不健全，企業(yè)安全意識淡漠，危險化學品登記難度大等等[11]。

在MLAA-22酶切位點分析結果提示：MLAA-22存在大量的Proteinase K的酶切位點，蛋白激酶催化蛋白質磷酸化從而改變其活性，蛋白激酶是細胞信號通道中起化學修飾作用的成員，參與多種細胞功能諸如

2015年8 月12 日，位于天津市濱海新區(qū)天津港的瑞海國際物流有限公司危險品倉庫發(fā)生特別重大火災爆炸事故，造成165人遇難(參與救援處置的公安消防人員110人，事故企業(yè)、周邊企業(yè)員工和周邊居民55人)、8人失蹤(天津港消防人員5人，周邊企業(yè)員工、天津港消防人員家屬3人)，798人受傷(傷情重及較重的傷員58人、輕傷員740人)。最終認定事故直接原因是：瑞海公司危險品倉庫運抵區(qū)南側集裝箱內的硝化棉由于濕潤劑散失出現(xiàn)局部干燥，在高溫(天氣)等因素的作用下加速分解放熱，積熱自燃，引起相鄰集裝箱內的硝化棉和其他危險化學品長時間大面積燃燒，導致堆放于運抵區(qū)的硝酸銨等危險化學品發(fā)生爆炸[5]。

2018年11月河北張家口某化工公司氯乙烯泄漏擴散至廠外區(qū)域，遇火源發(fā)生爆燃，造成24人死亡、21人受傷，直接經(jīng)濟損失4100萬元。直接原因是氯乙烯氣柜卡頓、傾斜，氯乙烯泄漏導致壓縮機入口壓力降低，操作人員仍然按照常規(guī)操作方式調大壓縮機回流，進入氣柜的氣量加大，氯乙烯沖破環(huán)形水封泄漏并擴散，遇火源發(fā)生爆燃。間接原因包括企業(yè)對安全生產(chǎn)不夠重視，安全管理混亂，安全投入不足，應急處置能力差等。

2019年國家應急管理部要求各級應急管理部門和中央企業(yè)建設危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警系統(tǒng)，實現(xiàn)危險化學品企業(yè)安全生產(chǎn)風險的動態(tài)監(jiān)測和自動預警[12-14]。在2022年底前完成危險化學品企業(yè)、化工園區(qū)建設完善監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，對重大危險源和關鍵部位的監(jiān)測實現(xiàn)監(jiān)控全覆蓋。應急管理部門建成危險化學品監(jiān)測預警系統(tǒng)，能夠調閱特定重大危險源、值班監(jiān)控中心等視頻監(jiān)控圖像和預警數(shù)據(jù)。實現(xiàn)危險化學品安全生產(chǎn)基礎信息采集共享，建立或完善危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測監(jiān)控預警運行保障機制。

1.3 發(fā)展趨勢

開發(fā)研究系統(tǒng)模塊功能強大，管理決策服務高度專業(yè)化、智能化、系統(tǒng)化、自動化、空間跨度大的共享平臺，將是我國安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)化建設的一個主導方向[6]。國家關于危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警起步比較晚，缺少相關的平臺對其進行有效支撐，近幾年來，石油化工行業(yè)安全事故頻繁發(fā)生，對國家?guī)砭薮蟮挠绊懠盀暮?，國家對安全的工作環(huán)境標準日趨嚴格及高標準要求，為保護人生、財產(chǎn)和生產(chǎn)經(jīng)營活動不受傷害或損壞，建立危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警是必然趨勢。

要建立健全的?；凤L險監(jiān)測管控機制和統(tǒng)一的技術標準，實現(xiàn)對計劃及要求上傳下達與協(xié)同作戰(zhàn)提供支撐。建立風險監(jiān)測預警系統(tǒng)，當發(fā)生監(jiān)測數(shù)據(jù)報警，實現(xiàn)對風險準確定位，第一時間發(fā)出報警信號，進入應急狀態(tài)。完善相應的法律體系，加強監(jiān)管處理的落實[15-18]。建立科學的決策輔助模型和依賴信息分析技術手段，以提高決策的準確性和有效性，使應急管理變被動為主動，從事后處置專項事前預防，加強動態(tài)適應能力。

2 危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警業(yè)務研究

2.1 企業(yè)風險監(jiān)測預警設計

基于風險的概念，即事故后果嚴重程度與事故發(fā)生可能性的組合，選取危險化學品重大危險源分級，綜合考慮廠區(qū)人數(shù)、周邊人數(shù)、物料危險系數(shù)、廠區(qū)面積等指標綜合計算得出企業(yè)事故后果，來表征企業(yè)的固有危險屬性，選取關鍵參數(shù)實時報警數(shù)據(jù)來表征企業(yè)安全生產(chǎn)動態(tài)風險，建立企業(yè)安全生產(chǎn)風險預警指標體系。關鍵參數(shù)包括溫度、壓力、液位、有毒有害氣體、可燃氣體。

(1)

式中，T1,j為工藝控制指標；T1,j為罐區(qū)泄漏報警指標；α1、α2分別為各二級指標的權重系數(shù)，由層次分析法計算得到。

基于風險分級理論及風險矩陣計算方法，將影響重大危險源安全生產(chǎn)的兩類因素引入數(shù)學模型中，根據(jù)危險化學品重大危險源事故后果表征參數(shù)、安全生產(chǎn)實時監(jiān)控指標及得分、以及修正系數(shù)，建立重大危險源安全生產(chǎn)風險預警值計算模型。

Risk=TR×Ci

(2)

式中，Risk為重大危險源安全生產(chǎn)預警值；Ci為重大危險源事故后果表征參數(shù)；TR為關鍵參數(shù)實時預警分級得分。

關鍵參數(shù)實時預警指數(shù)是在關鍵參數(shù)實時預警指標體系評估計算分值的基礎上進行歸一化處理，將其按照風險由高到低劃分為高、較高、一般、低共四個等級，并將每個等級用1～4個等級區(qū)間的數(shù)值來表示，如表2所示。

表2 風險等級劃分參數(shù)表

對于危險化學品企業(yè)，需要及時監(jiān)控各對象的工藝安全平穩(wěn)性、設備完整性整體綜合指標，對不滿足要求的對象進行安全檢查，督促基層單位及時整改處理；監(jiān)控各個對象的風險變化趨勢和全廠總的風險變化趨勢，掌握風險薄弱環(huán)節(jié)，對全廠安全性有較大威脅的對象進行重點管控；監(jiān)控高風險作業(yè)環(huán)節(jié)并及時處理；監(jiān)控各重點部位的可燃及有毒有害氣體泄漏報警情況。同時對本企業(yè)可能導致重大事故及以上的對象的各類監(jiān)控指標進行重點監(jiān)控和督查。

對危化品企業(yè)的安全生產(chǎn)各監(jiān)測點位進行實時監(jiān)測，主要包含儲罐區(qū)實時點位數(shù)據(jù)感知、高危工藝裝置區(qū)點位數(shù)據(jù)監(jiān)測、廠區(qū)氣體泄漏監(jiān)測等，實現(xiàn)實時監(jiān)測、歷史趨勢查詢等功能。

利用模型對重大危險源涉及的危險化學品安全生產(chǎn)監(jiān)測指標的實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行計算，得到罐區(qū)、高危工藝裝置、廠區(qū)泄漏等不同維度的風險度，針對風險度計算結果，考慮企業(yè)人員及周邊人口情況、天氣條件等，進一步得到企業(yè)風險度。根據(jù)企業(yè)風險繪制風險態(tài)勢曲線，實現(xiàn)對企業(yè)監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時維護及跟蹤查詢。為安全監(jiān)管，應急決策提供技術支持。

2.2 總部集團風險監(jiān)測預警設計

圍繞危險化學品儲存罐區(qū)、高危工藝生產(chǎn)裝置等重大危險源以及能量聚集部位的安全風險，利用物聯(lián)網(wǎng)感知技術采集關鍵安全參數(shù)，研發(fā)風險預警模型，構建風險分級管控與動態(tài)監(jiān)測預警體系，開發(fā)安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警系統(tǒng)，不斷提升危險化學品安全監(jiān)管的信息化、網(wǎng)絡化、智能化水平，推動了企業(yè)主體責任落實到位，有效化解重大安全風險、遏制重特大事故。

依托于企業(yè)的風險監(jiān)測預警數(shù)據(jù)，建立預警分析、報警情況分析、企業(yè)風險分析、在線情況分析，歷史數(shù)據(jù)庫等綜合應用，并配以大屏應用實現(xiàn)對風險研判、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、企業(yè)風險分布與統(tǒng)計、在線聯(lián)網(wǎng)分析等功能進行集中展示及集中監(jiān)控，為風險管控中心輔助應急決策。

2.3 風險態(tài)勢研判

風險態(tài)勢研判包括四部分內容：重大危險源風險研判、重大危險源風險度研判、企業(yè)風險度研判、集團風險度研判分析。

運用工業(yè)機理模型，根據(jù)不同的風險分析需求進行重大危險源風險分析計算。從危險化學品的儲量、化學品的危險特性(主要是可燃性、毒性、化學活性)等方面進行風險度計算，分析重大危險源的靜態(tài)風險。

通過匯總企業(yè)危險化學品實時數(shù)據(jù)，采集關鍵安全參數(shù)(溫度、壓力、液位、可燃氣體泄漏、有毒氣體泄漏)數(shù)據(jù)，通過構建的風險預警算法模型實時計算重大危險的靜態(tài)風險和危險事件的動態(tài)風險，加上周邊環(huán)境影響因素，進行態(tài)勢研判。

3 風險監(jiān)測預警平臺設計與實現(xiàn)

在企業(yè)端部署數(shù)采服務器，將企業(yè)的采集點數(shù)據(jù)按照五分鐘的上傳頻率進行部署設計，將重大危險源、重點工藝設備等相關的溫度、壓力、液位參數(shù)等指標的閾值報警信息輸送至集團公司，形成集團、企業(yè)兩級風險監(jiān)測預警平臺，實現(xiàn)報警信息的集中管理。云平臺整體技術架構如圖1所示。

基于云平臺建設成果，建設面向安全管理的業(yè)務組件域，實現(xiàn)信息基礎技術支撐的集成化、組件化。采用“平臺+應用+服務”的技術路線，建設危險化學品信息、儲罐風險、裝置風險等業(yè)務組件，應急指揮風險區(qū)域、報警模型等服務，為業(yè)務應用提供安全、可靠、高效的基礎支撐平臺采用B/S架構[19]，以及先進成熟的微服務設計理念，遵循前后端分離原則及RESTFUL接口規(guī)范。引入GIS、風險預警計算等技術支撐危化品風險監(jiān)測信息化水平提升。

4 應用實踐

研究成果在天津、寧波、茂名等多家?；菲髽I(yè)開展試點應用，完成基礎數(shù)據(jù)收集與導入、關鍵用戶培訓，并與政府應急管理部門組織多次技術交流。針對現(xiàn)場反饋需求，實現(xiàn)關鍵安全參數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)、火災報警、工業(yè)視頻監(jiān)控等各類數(shù)據(jù)的實時安全接入，采集重大危險源數(shù)據(jù)與周邊環(huán)境基礎數(shù)據(jù)，建立不同范圍、不同維度的風險態(tài)勢，進行風險研判，為安全監(jiān)管提供技術支持?；谄髽I(yè)基礎數(shù)據(jù)和動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時計算重大危險源風險度，進而計算企業(yè)風險度，根據(jù)風險預警模型確定企業(yè)的風險級別，并根據(jù)預警機制進行預警推送，實現(xiàn)重大危險源企業(yè)風險預警和企業(yè)風險預警，具體應用如下。

(1) 指標報警監(jiān)控

實時監(jiān)控指標監(jiān)測狀態(tài)，動態(tài)跟蹤報警走向，對指標從報警到消警實現(xiàn)全過程管理，為企業(yè)規(guī)避風險提供數(shù)據(jù)可視化支持。

(2) 指標離線監(jiān)控

通過數(shù)據(jù)自動巡檢，對長時間丟失心跳的設備進行跟蹤，定時輸出指標離線狀態(tài)，推送給相應運維保障人員，為設備檢測提供有力保障。

(3) 風險預警監(jiān)控

通過風險預警模型，對重大危險源、企業(yè)等不同層級的風險進行有效預警，并通過短信提醒定向推送給各層級管理人員，為加快風險處理及減輕風險帶來的后續(xù)影響提供過程管控及督導。

通過在企業(yè)的應用表明，危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警的建設，有效整合企業(yè)既有資源，有效減少信息重復采集、節(jié)省人力成本，提高了信息利用率和時效性，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益。日常監(jiān)測預警等功能，將可能發(fā)生的事件遏制在萌芽狀態(tài)，事件發(fā)生后，能夠縮短救援和人群疏散的時間，從而獲取巨大的社會經(jīng)濟效益。將企業(yè)重大危險源接入監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、保障監(jiān)測監(jiān)控措施到位、保證安全生產(chǎn)條件，杜絕地方處罰與媒體曝光，減少對企業(yè)聲譽的損害。信息化從數(shù)字化、網(wǎng)絡化向智能化的轉變，加強了總部集團及當?shù)卣畬ζ髽I(yè)落實主體責任的監(jiān)督，提升了企業(yè)安全管理技術和安全生產(chǎn)保障水平。

5 結論

(1) 對國內外危險化學品行業(yè)的現(xiàn)狀進行了分析，與發(fā)達國家相比，我國的安全監(jiān)督信息化水平遠遠落后。為了能夠早日與國際接軌，從安全監(jiān)管和信息管理的角度出發(fā)，研發(fā)一種系統(tǒng)模塊功能強大，具有高度智能化，專業(yè)化，系統(tǒng)化，覆蓋面廣的云平臺，將成為我國危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測系統(tǒng)化建設的一個主導方向。

(2) 危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警的技術難點在于數(shù)據(jù)的及時監(jiān)測與記錄分析，系統(tǒng)風險態(tài)勢的研判，以及系統(tǒng)各部分的相互耦合。中石化結合危險化學品行業(yè)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢分析，以現(xiàn)代信息技術為支撐，提出了企業(yè)和總部集團兩級風險監(jiān)測預警的解決方案，并建立了?；钒踩a(chǎn)風險監(jiān)測預警云服務平臺，突破了傳統(tǒng)的風險監(jiān)測模式，探索出一種?；钒踩芾硇履Ｊ?。

(3) 結合物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘等先進技術的發(fā)展，提升系統(tǒng)的智能化應用，優(yōu)化系統(tǒng)，為企業(yè)和總部集團提供更多的輔助決策，提高預警能力，提高安全水平，實現(xiàn)風險的前置化，具有廣闊的推廣應用前景。