朱奇

（杭州蕭山國際機場有限公司，杭州 311207）

化工生產(chǎn)過程往往具有易燃、易爆、有毒、高溫和高壓等特點，所以安全風險大。化工生產(chǎn)原料和成品的倉儲和運輸可能對環(huán)境造成較大影響，所以環(huán)保要求高。當前“人工+自動化”的管理模式，已無法滿足越來越高的安全和環(huán)保要求，需要進一步引進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，加強和擴大在化工行業(yè)及其他領(lǐng)域的應(yīng)用，盡快實現(xiàn)管理“智慧化”，切實提升安全生產(chǎn)管理能力和運行效率。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，本質(zhì)是數(shù)字化物理世界，是將無處不在的業(yè)務(wù)設(shè)備通過有線無線和長短距網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)互通，借助物聯(lián)網(wǎng)平臺進行數(shù)據(jù)匯聚與應(yīng)用集成，在專網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，達到對實物進行定位、跟蹤、識別、控制和智能管理的目的?？偨Y(jié)來說，連接是基礎(chǔ)，平臺是關(guān)鍵，應(yīng)用是核心。

1 物聯(lián)網(wǎng)平臺結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)平臺由感知層、傳輸層、平臺層及應(yīng)用層組成。

感知層：在被管理的設(shè)備上安裝對應(yīng)傳感器，傳感器負責將需要的數(shù)據(jù)上傳；

傳輸層：提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的有線傳輸、無線傳輸通道，并轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)業(yè)務(wù)平臺；

平臺層：各業(yè)務(wù)平臺負責分析處理傳感器上傳的數(shù)據(jù)；

應(yīng)用層：提供客戶人機界面，將分析處理結(jié)果進行展示。

2 化工領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 化學品儲罐監(jiān)測

化學品儲罐是化工行業(yè)的重大危險源，需要進行全面、全時段的運行狀態(tài)監(jiān)測。要實現(xiàn)這一目的，可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)儲罐無線監(jiān)測系統(tǒng)。

監(jiān)測系統(tǒng)主要由3部分組成，分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是儲罐內(nèi)安裝的無線溫濕度傳感器、無線氣體傳感器，無線測控裝置等設(shè)備，可采集儲罐內(nèi)實時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)分為2 塊：1 塊是下層采集數(shù)據(jù)傳輸模塊，功能是獲取采集到的最初數(shù)據(jù)；另1塊是用于上層處理系統(tǒng)之間的通信。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由2部分組成，即服務(wù)器進程和客戶端進程。服務(wù)器進程主要功能是接收數(shù)據(jù)，客戶端進程用于與服務(wù)器進程進行數(shù)據(jù)信息的交互，從而獲得儲罐內(nèi)實時數(shù)據(jù)[1]。

監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能包括：1）儲罐狀態(tài)監(jiān)測，可實時監(jiān)測儲罐內(nèi)液位、壓力、溫度數(shù)據(jù)，氣化管路和調(diào)壓管路的溫度、壓力及流量數(shù)據(jù)等；2）監(jiān)測點定位，通過電子地圖顯示所有儲罐的地理位置分布；3）異常報警，當儲罐監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，立即報警通知相關(guān)人員；4）分析查詢，可查詢指定時間段內(nèi)儲罐監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況，可進行數(shù)據(jù)、曲線圖分析。

2.2 有毒有害氣體預(yù)警監(jiān)測

在化工行業(yè)，針對有毒有害氣體的防控是安全管理的重中之重。漏氣、跑氣無法依靠肉眼及時排查，隱蔽工程的隱患檢查也存在困難。要做到“防患于未然”，實現(xiàn)對有毒有害氣體的實時監(jiān)測，可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)有毒有害氣體報警監(jiān)測系統(tǒng)。

報警監(jiān)測系統(tǒng)主要由3部分組成，分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是在各管道節(jié)點安裝的氣體探測器，可采集環(huán)境中的有毒有害氣體實時含量數(shù)據(jù)，并利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行傳輸[2]。

報警監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能包括：1）氣體監(jiān)測，可實時監(jiān)測有毒有害氣體（烴類、醇類、鹵代烴和乙酸甲酯等）含量數(shù)據(jù)；2）氣體異常預(yù)警，當系統(tǒng)監(jiān)測到現(xiàn)場有毒有害氣體含量異常時，同時進行多種方式報警，包括現(xiàn)場聲光報警、監(jiān)控中心聲光語音報警、通過手機移動端推送給管理員等；3）報警聯(lián)動，當系統(tǒng)報警時，可聯(lián)動打開現(xiàn)場排風機等應(yīng)急處置設(shè)備；4）監(jiān)測點定位，通過電子地圖顯示所有氣體監(jiān)測點的地理位置[3]。

2.3 化工廢水監(jiān)測

化工行業(yè)會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，如處理不當會對環(huán)境產(chǎn)生較大影響。因此，對周邊水質(zhì)的監(jiān)測是環(huán)保管理的重要一環(huán)。要實現(xiàn)監(jiān)測的快速、便捷，可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)工業(yè)廢水監(jiān)測系統(tǒng)。

監(jiān)測系統(tǒng)主要由3部分組成，分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是在排放側(cè)安裝電磁流量計、COD在線分析儀、氨氮/總磷/各類重金屬在線分析儀和電動閥門等設(shè)備，可采集水質(zhì)實時數(shù)據(jù)，并利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行傳輸[4]。

監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能包括：1）水質(zhì)監(jiān)測，可實時監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)，包含COD、各類重金屬、流速、流量等；2）水質(zhì)異常報警，當系統(tǒng)監(jiān)測到水質(zhì)數(shù)據(jù)超過安全值域時，將發(fā)送報警信息[5]；3）監(jiān)測點定位，通過電子地圖顯示所有水質(zhì)監(jiān)測點的地理位置分布；4）水質(zhì)分析，可查詢指定時間段內(nèi)水質(zhì)數(shù)據(jù)變化情況，可進行曲線圖分析。

2.4 能源管控

化工行業(yè)對能源的消耗大，如果沒有持續(xù)有效的優(yōu)化手段，就會造成大量的能源浪費。因此，需要在能源管控上實現(xiàn)“信息化”和“可視化”，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中能源消耗過程和結(jié)構(gòu)中存在的問題，通過優(yōu)化實現(xiàn)節(jié)能增效、高效生產(chǎn)。要達到這一目的，可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)能源管控系統(tǒng)。

管控系統(tǒng)主要由3部分組成，分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是在各生產(chǎn)節(jié)點安裝智能水、電及燃氣表，可采集各類能源實時用量數(shù)據(jù)，并利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行傳輸[6]。

管控系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能包括：1）能耗監(jiān)測，可實時監(jiān)測各生產(chǎn)節(jié)點的能源（水、電及燃氣）用量數(shù)據(jù)；2）能耗報警，當某生產(chǎn)節(jié)點或設(shè)備的能耗超過設(shè)定值域時，將發(fā)送報警信息；3）能耗分析，包含各類能耗總量查詢、走勢分析、重點耗能設(shè)備分析、能耗結(jié)構(gòu)分析等。

2.5 用電管理

化工行業(yè)用電環(huán)境復雜，僅靠人力進行電力設(shè)施的巡檢，存在效率較低、安全管控能力不足的問題。要解決這些問題，可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)安全用電管理系統(tǒng)。

管理系統(tǒng)主要由3部分組成，分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是在各重要用電節(jié)點安裝剩余電流火災(zāi)探測器、剩余電流互感器、電流互感器及溫度傳感器，可采集電氣實時數(shù)據(jù)，并利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行傳輸[7]。

管理系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能包括：1）電氣監(jiān)測，可實時監(jiān)測各用電節(jié)點的電氣數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、有功功率、無功功率、漏電電流及配電箱溫度等；2）電氣異常報警，當某用電節(jié)點的電氣參數(shù)異常時，將發(fā)送報警信息，同時通過手機移動端推送給相關(guān)管理人員；3）安全分析，以曲線和表格形式顯示各個月份的報警和故障記錄。

2.6 閥門遠程控制

化工行業(yè)有大量管道閥門，其中放置在遠端（如野外、地下管網(wǎng)等）的管道閥門，主要依靠人力往返進行開關(guān)和狀態(tài)檢查，存在及時性差、運行管控能力不足的問題。要解決這些問題，可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)閥門遠程控制系統(tǒng)。

遠程控制系統(tǒng)主要由3部分組成，分別為現(xiàn)場控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中現(xiàn)場控制系統(tǒng)主要是在各節(jié)點安裝的電動閥門、電磁流量計及壓力送變器等設(shè)備，可接收和響應(yīng)閥門開關(guān)指令，采集閥門狀態(tài)數(shù)據(jù)，并利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行傳輸[8]。

遠程控制系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能包括：1）閥門遠程開關(guān)，通過系統(tǒng)遠程控制閥門的開啟和關(guān)閉，還可以進一步控制閥門開度；2）閥門狀態(tài)監(jiān)測，可實時監(jiān)測閥門狀態(tài)和開度；3）操作記錄查詢，可查詢指定時間的閥門操作記錄。

2.7 化學品運輸管控

化工生產(chǎn)所需的原材料及成品由于其特殊性，往往需要專門的運輸設(shè)備。在運輸?shù)倪^程中一旦發(fā)生泄露，將會對環(huán)境造成極大的危害。為加強運輸過程管控，可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)化學品運輸管控系統(tǒng)。

運輸管控系統(tǒng)主要由3部分組成，分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是在各運輸車上安裝GPS 和貼RFID 標簽，把化學品的名稱、品種、數(shù)量、批次、生產(chǎn)者信息及其他必要的內(nèi)容存儲在RFID標簽中[9-10]。

運輸管控系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能包括：1）車輛及運輸品跟蹤，可以通過系統(tǒng)查看車輛裝載的化學品詳細信息，何時從何處出發(fā)、何時到達何處，并可發(fā)送到相關(guān)人員的手持終端。一旦車輛發(fā)生事故，指揮中心可以迅速定位，并根據(jù)裝載化學品特性開展專業(yè)救援。2）進出庫快速盤點，運輸車輛上的RFID標簽可以幫助倉庫管理人掌握化學品信息，實現(xiàn)進出庫快速盤點。

3 應(yīng)用實例

湖州長興石灰礦環(huán)保監(jiān)測項目正在建設(shè)中，該項目利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測方面進行規(guī)劃建設(shè)，擬在礦山安裝大量無線傳感設(shè)備，如粉塵監(jiān)測傳感器、水質(zhì)監(jiān)測傳感器等，實現(xiàn)對礦山環(huán)境的實時監(jiān)測，對預(yù)警事件進行采集、分析、處置、反饋，建立環(huán)境監(jiān)測態(tài)勢分析圖，從而加強礦山的環(huán)境保護，實現(xiàn)“綠色礦山”。

4 結(jié)束語

以物聯(lián)網(wǎng)為關(guān)鍵技術(shù)，在化工領(lǐng)域積極開展智慧運行場景的應(yīng)用，可以實現(xiàn)化工生產(chǎn)高風險區(qū)域、高風險要素的運行態(tài)勢感知，從而達到對生產(chǎn)運行的精準監(jiān)控與準確預(yù)測的效果，切實提高不安全事件敏捷響應(yīng)能力。同時，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還有助于推進化工生產(chǎn)的少人化、無人化，減少人身安全風險，提升生產(chǎn)管控的智能化水平。以此為鑒，可將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)拓展到其他行業(yè)中，如民航業(yè)的“智慧機場”、“智慧空管”及“智慧物流”建設(shè)。