董園園，馬 健

（1.唐鋼國際工程技術股份有限公司，河北063000；2.河鋼集團唐山不銹鋼有限責任公司，河北063105）

0 引言

唐山不銹鋼公司是一家包含燒結(jié)、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、連鑄以及熱軋生產(chǎn)線的綜合性鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。高、轉(zhuǎn)爐煤氣既是鋼鐵冶煉的副產(chǎn)品又是可回收利用的二次能源，在唐山不銹鋼公司各生產(chǎn)工序中被廣泛應用。煤氣是有毒氣體，且易燃、易爆，如果對其使用管理不當，極易導致安全生產(chǎn)事故，故廠區(qū)煤氣區(qū)域均安裝有固定式煤氣報警器，以防職工在生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境中煤氣中毒事件發(fā)生，同時可用于安全部門以及生產(chǎn)調(diào)度部門實時檢測煤氣設施運行的安全情況。

由于唐山不銹鋼公司煤氣使用范圍大，且相對分散，導致生產(chǎn)安全部門無法對廠區(qū)內(nèi)所有煤氣報警器進行實時監(jiān)測，造成煤氣報警器監(jiān)管困難。因此，煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)已迫在眉睫。本文介紹了一種簡單實用的煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可將全公司現(xiàn)場煤氣報警數(shù)據(jù)實時采集并存儲，實現(xiàn)全公司煤氣報警信息的在線監(jiān)控和信息推送，提高公司安全管理部門對煤氣管線設施運行狀態(tài)的監(jiān)控能力。

1 公司煤氣安全報警系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前公司現(xiàn)場安裝的煤氣報警器的報警信號可傳輸?shù)剿谧鳂I(yè)區(qū)主控室內(nèi)，具有現(xiàn)場聲光報警和中控室報警功能，雖然可以作為現(xiàn)場警示，但是煤氣報警狀態(tài)無法做到實時監(jiān)控，不利于安全管理和預防管理，具有極大的隱患。

1.1 報警信息傳遞慢

現(xiàn)場出現(xiàn)煤氣報警等異常情況，需要現(xiàn)場人員通過電話聯(lián)系安全部門進行匯報，存在信息傳遞慢、不全面等問題。管理人員在收到報告信息后，需要到現(xiàn)場了解情況，以區(qū)分是局部還是大范圍問題，導致煤氣報警應急處理速度慢。

1.2 報警器檢查困難

安全部門對于煤氣報警器的掌控，需管理人員到現(xiàn)場進行周期檢查，時間長，成本高，但覆蓋面非常有限。

1.3 報警信息不易統(tǒng)計

安全部門對現(xiàn)場報警信息有零星記錄，無法形成統(tǒng)計報表及數(shù)據(jù)分析，管控能力有限。

2 煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要功能

鑒于上述問題，唐山不銹鋼公司推出并實施了煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)主要具有煤氣報警數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析、報警信息網(wǎng)頁展示和微信推送等功能。

2.1 報警數(shù)據(jù)采集

煤氣報警器探頭基本都是由單片機構(gòu)成，其中包含串口通訊模塊，通過RS485 通訊接口與外部進行交互?，F(xiàn)場通常使用RS485 通訊電纜將一臺主機與多個探頭連接，使其組成一個小型的局域網(wǎng)絡。主機通過廣播的形式向各個探頭發(fā)送16 進制數(shù)據(jù)，在一定時間內(nèi)，探頭將數(shù)據(jù)以16 進制的格式返回到網(wǎng)絡中，主機接收數(shù)據(jù)。報警數(shù)據(jù)采集就是利用數(shù)據(jù)廣播的形式，將串口轉(zhuǎn)換器或計算機通過RS485 電纜接到報警器局域網(wǎng)絡中，實時進行報警數(shù)據(jù)采集，并轉(zhuǎn)換到使用TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)絡中上傳。在數(shù)據(jù)傳遞過程中，串口轉(zhuǎn)換器（或計算機）也起到了防火墻的作用，保護現(xiàn)場的煤氣探頭設備。

現(xiàn)場的煤氣報警器均為利舊使用，需要通過各種技術措施將不同廠家報警器的數(shù)據(jù)采集上來。如就近區(qū)域有計算機和網(wǎng)絡，RS485 電纜可與計算機的串口通訊模塊連接，利用計算機進行網(wǎng)絡通訊；如就近沒有計算機但有網(wǎng)絡，可增加串口轉(zhuǎn)換器用以通訊；如就近無計算機和網(wǎng)絡，可通過無線串口轉(zhuǎn)換器進行通訊。聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的原則為最大限度提高現(xiàn)有設備利用率，節(jié)約資金。下面就三種數(shù)據(jù)采集形式進行介紹。

2.1.1 計算機數(shù)據(jù)采集

此數(shù)據(jù)采集方式是利用計算機上的串口卡通訊，在計算機上編寫服務程序，定時讀取來自串口卡讀取緩存區(qū)的字符串數(shù)據(jù)，根據(jù)廠家支持的Modbus 協(xié)議，將解析后的數(shù)據(jù)發(fā)送到關系型數(shù)據(jù)庫的相應表中，以便后續(xù)應用。此方式優(yōu)點是最大限度利舊，只需購買接入計算機的串口模塊即可，缺點是對電腦的依賴性較強，當電腦出現(xiàn)問題時，無法采集數(shù)據(jù)。

2.1.2 有線串口轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集

此數(shù)據(jù)采集方式利用的設備是串口轉(zhuǎn)換器，通過轉(zhuǎn)換器將原有的串口通訊變成了以太網(wǎng)通訊，數(shù)據(jù)采集程序全部集中到機房的服務器上，現(xiàn)場只需保證通電。優(yōu)點是數(shù)據(jù)采集程序集中在遠程服務器上，與現(xiàn)場計算機無關。缺點為需要購買串口轉(zhuǎn)換器，并保持現(xiàn)場網(wǎng)絡的正常運行。

2.1.3 無線串口轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集

此數(shù)據(jù)采集方式的關鍵在于4G 技術，在無線串口卡上安裝移動4G 卡，通過RS485 電纜將無線串口卡與現(xiàn)場探頭連接，數(shù)據(jù)通過無線信號發(fā)送到廠家數(shù)據(jù)庫中，再通過信息機房的服務器連接到無線串口卡接收數(shù)據(jù)。接收到的數(shù)據(jù)在服務器上進行解析，最終傳輸?shù)疥P系型數(shù)據(jù)庫中。此種方式不受現(xiàn)場設備限制，適用于較偏僻、無網(wǎng)絡的位置，不需鋪設光纖，節(jié)約成本。缺點是：數(shù)據(jù)需先傳到廠家數(shù)據(jù)庫中，再返回來，無線信號影響較大；通過第三方，數(shù)據(jù)安全不能保證；節(jié)點較多，故障率較前兩種采集方式稍高。

2.2 報警數(shù)據(jù)解析

Modbus 協(xié)議是一種串行通訊協(xié)議，智能煤氣報警器通常使用的是Modbus RTU 協(xié)議，該協(xié)議數(shù)據(jù)格式由地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)段、CRC 校驗四部分組成。 下面為一條煤氣報警器的完整數(shù)據(jù)“01030100000705F401030E0000001E0001000001F4 0000000B736E”， 此字符串前面8組數(shù)“01030100000705F4” 為煤氣報警器設備主機廣播發(fā)送的，其中“01”表示地址為01 的探頭，“03”表示讀數(shù)據(jù)，“0100”表示寄存器地址，“0007”表示讀取的位數(shù)，“05F4” 表示CRC 效驗，而后面字符串“01030E0000001E0001000001F40000000B736E” 是煤氣報警器探頭返回的數(shù)據(jù)，其中“01”表示地址為01 的探頭，“03”表示讀數(shù)據(jù)，“0E”表示有效數(shù)據(jù)的個數(shù)，“0000001E0001000001F40000000B”表示相應數(shù)據(jù)，包含了CO 濃度、現(xiàn)場溫度等信息，“736E”表示CRC 校驗。

通過Modbus 協(xié)議以及返回位置所表示的含義對數(shù)據(jù)進行解析，可得出煤氣報警器相應信息。

2.3 報警信息網(wǎng)頁展示

數(shù)據(jù)庫存儲的相應數(shù)據(jù)可實時展示在瀏覽器上，如圖1 所示。為使安全管理人員及崗位人員更直觀地了解煤氣分布及報警情況，網(wǎng)頁采用作業(yè)區(qū)—設備主機—煤氣探頭的方式劃分，對應 “位置”、“控制器”、“內(nèi)容”三大部分?！拔恢谩奔刺筋^所在作業(yè)區(qū)，是設備的負責單位；“控制器”即煤氣報警器設備主機，是對探頭進行控制的大腦；“內(nèi)容”即設備主機下探頭的實時情況。

為實現(xiàn)一目了然的視覺效果，在每一個探頭設備顯示數(shù)值的基礎上，對不同數(shù)值等級設置不同顏色，等級由低到高顏色分別為藍、黃、橙、紅，其數(shù)值范圍可隨需求進行調(diào)整。點擊“內(nèi)容”中單元格，彈框中可以顯示唯一序號、設備位置、CO 實時濃度、當前溫度、損壞時間等信息。

圖1 中正常顏色為白色，如“位置”一列出現(xiàn)灰色，表示現(xiàn)場計算機、機房采集主機或現(xiàn)場網(wǎng)絡出現(xiàn)問題；如“控制器”一列出現(xiàn)灰色，表示現(xiàn)場探頭主機、串口轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)問題；如“內(nèi)容”一列出現(xiàn)灰色，表示報警器探頭設備、連接主機和探頭的雙絞線出現(xiàn)問題。此功能讓進入?yún)^(qū)域的人員提前關注現(xiàn)場情況，同時使維修部門第一時間得知問題所在，縮短檢修時間。

圖1 煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)頁展示

2.4 報警信息微信推送

為方便崗位人員查看報警器的實時數(shù)據(jù)，煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設置了微信報警信息推送臨界值。當煤氣報警數(shù)據(jù)滿足報警推送臨界值時，系統(tǒng)將主動推送相關信息到相應作業(yè)區(qū)安全微信群，這樣崗位人員可通過微信查看現(xiàn)場煤氣濃度情況。當煤氣濃度數(shù)值較大時，崗位人員需在規(guī)定時間內(nèi)上報安全部門相關煤氣報警器報警原因，在一定程度上促進了安全部門對煤氣運行情況的掌控。微信煤氣報警推送如圖2 所示。

圖2 微信煤氣報警推送

3 煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實施效果

公司煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)投運后，所有報警數(shù)據(jù)均在網(wǎng)頁上實時展現(xiàn)，供相關人員隨時監(jiān)控，可提前發(fā)現(xiàn)煤氣異常情況，提高了安全管理部門對煤氣報警系統(tǒng)的監(jiān)控能力。

全區(qū)域煤氣報警器數(shù)據(jù)的存儲、聯(lián)網(wǎng)后，實現(xiàn)了各作業(yè)區(qū)的煤氣報警情況實時發(fā)送安全微信群，形成了崗位人員、設備負責人、作業(yè)區(qū)領導、分廠領導、安全管理人員五級煤氣安全管理架構(gòu)，提升了管理效率，杜絕煤氣中毒事故，保證了人員生命安全。

4 結(jié)語

在煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實施中，根據(jù)煤氣報警器安裝區(qū)域現(xiàn)場情況，通過現(xiàn)場計算機、有線串口轉(zhuǎn)換器或無線串口轉(zhuǎn)換器等多種信息化傳輸手段，唐山不銹鋼公司實現(xiàn)全區(qū)域煤氣報警器數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、存儲、聯(lián)網(wǎng)、發(fā)布。

另外煤氣報警器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的成功投用，實現(xiàn)了公司安全管理部門對全區(qū)域煤氣報警信息的24小時監(jiān)控，提高了公司安全部門對煤氣突發(fā)事故的處理效率和應急能力，降低了區(qū)域人員煤氣中毒風險，也為安全管理人員提供了統(tǒng)計、跟蹤的數(shù)據(jù)支持。