工業(yè)企業(yè)危險源管理應(yīng)急管理解決方案
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(yīng)急管理是非常重要的管理內(nèi)容,但當(dāng)前市場上缺乏這方面的解決方案。而且,當(dāng)前的企業(yè)雖然很多具有報警系統(tǒng),但是當(dāng)建設(shè)危險源管理的時候,會遇到以下難題:
(1)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(shè)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(jī)界面無法統(tǒng)一集中。整個系統(tǒng)在報警管理上是割裂的。
(2)報警設(shè)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(jù)過去二十年里重大事故原因調(diào)查分析,報警泛濫、操作人員負(fù)荷大且對異常工況的準(zhǔn)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(chǎn)生。
(3)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(fù)雜邏輯的報警、自適應(yīng)報警等。無法通過建立復(fù)雜模型對危險提前預(yù)判。
本文介紹在力控工業(yè)智能報警管理平臺falarm的基礎(chǔ)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(gòu)
工業(yè)危險源管理和應(yīng)急管理的整體功能架構(gòu)如下圖所示:
整個系統(tǒng)分為4個層級:
(1)物理層:包括各種生產(chǎn)設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備和傳感器等,例如各類rtu、plc、可燃?xì)怏w報警器等,除了為生產(chǎn)服務(wù)外,還負(fù)責(zé)對設(shè)備、環(huán)境,尤其是重大危險源的監(jiān)測。
(2)通信層:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、報警采集、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)參。
(3)數(shù)據(jù)層:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析。
(4)應(yīng)用層:主要功能包括數(shù)據(jù)監(jiān)控、報警管理、應(yīng)急管理等。
除了上面四個層級的功能,應(yīng)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(gòu)
系統(tǒng)的部署架構(gòu)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(gòu):
采集和通信服務(wù)器:1臺
實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:2臺,冗余部署
報警平臺服務(wù)器:1臺
應(yīng)急管理服務(wù)器:1臺
操作員客戶端
工程師客戶端
4 數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控
數(shù)據(jù)的采集由pspace ioserver完成,可以采集不同廠家、不同型號設(shè)備或系統(tǒng)數(shù)據(jù),支持modbus、opc等3000多種常規(guī)驅(qū)動,對于特種設(shè)備,可快速定制采集驅(qū)動。數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容包括現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)采集、危險源數(shù)據(jù)采集、環(huán)境數(shù)據(jù)采集等。
falarm平臺則完成采集不同廠家、不同型號設(shè)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(qū)動,對于特種設(shè)備,可快速定制報警采集驅(qū)動。報警采集的內(nèi)容包括:生產(chǎn)報警采集、設(shè)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(shù)據(jù)下置功能,在具備網(wǎng)絡(luò)通信的條件下,可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程緊急切斷、遠(yuǎn)程緊急啟動和對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整等。
數(shù)據(jù)監(jiān)控則具備以下功能:
(1)工藝流程圖:提供集成化的設(shè)計環(huán)境,對工程模板創(chuàng)建、數(shù)據(jù)模型與畫面模型等都進(jìn)行了完整的模板化設(shè)計,支持窗口模板,支持多人協(xié)作與遠(yuǎn)程部署工程,支持工程模型的導(dǎo)入與導(dǎo)出、方便快速進(jìn)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(hù)。
(2)曲線圖表:提供多種曲線組件,典型的如實(shí)時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、*y曲線、直方圖、餅圖、溫控曲線等曲線工具,訪問的數(shù)據(jù)源可以來自本地或者遠(yuǎn)程的實(shí)時歷史庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫,各種曲線組件采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)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(jìn)行web發(fā)布。
(3)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e*cel的電子表格功能,各種報表工具能夠顯示和查詢產(chǎn)品的實(shí)時數(shù)據(jù),歷史數(shù)據(jù),外部關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。報表工具提供豐富的報表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制,提供類e*cel的絕大部分功能,包括:編輯功能、計算功能、圖表功能等。
(4)多媒體插件:各類多媒體插件與視頻、音頻等技術(shù)完美結(jié)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(shù)據(jù)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(diào)用顯示。
(5)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(shí)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(diào)用可充分互動。
(6)視頻組件:與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行良好的集成,支持scada畫面如何與視頻畫面進(jìn)行聯(lián)動,可以與數(shù)字視頻技術(shù)基于服務(wù)器端與客戶端方式的開放融合?？梢酝瓿梢曨l圖像的實(shí)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(yán)格符合國際報警標(biāo)準(zhǔn)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(wù)。
isa-18.2是流程行業(yè)報警管理系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn),也可適用于離散行業(yè),2003年開始制定,于2023年發(fā)布,涵蓋報警系統(tǒng)整個生命周期的管理內(nèi)容,在國際范圍內(nèi)被廣泛實(shí)踐。
isa-18.2是一套科學(xué)的報警方法論,其核心是通過對報警系統(tǒng)的事前設(shè)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(dá)到提高系統(tǒng)安全性的目的。
目前,國際知名自動化廠商產(chǎn)品的報警功能均已經(jīng)逐步符合isa-18.2的規(guī)范,如honeywell、rockwell、siemens等。
5.1 異構(gòu)系統(tǒng)報警統(tǒng)一采集
falarm實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)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(chǎn)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(chǎn)品的報警信息,如yokogawa centum系列dcs、siemens s7 300/400系列plc、ge的ifi*、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(nèi)實(shí)時報警、歷史報警、報警參數(shù)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(jī)界面和配置管理,使整個系統(tǒng)的報警信息可以進(jìn)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(jī)部署,也可以分布式部署,支持多層級部署,以適應(yīng)各種部署架構(gòu)的分布式dcs系統(tǒng)和scada系統(tǒng)。
跨平臺設(shè)計,其服務(wù)功能可以部署在windows、linu*和uni*系統(tǒng)上,其可視化客戶端則可以通過不同操作系統(tǒng)的pc、手機(jī)或平板電腦進(jìn)行瀏覽。
5.2 報警管理功能
5.2.1 報警處理
該平臺提供完備的報警處理功能,可以協(xié)助操作人員或調(diào)度人員進(jìn)行報警處理:
記錄報警原因
提供處理規(guī)程
提示不處理或處理不當(dāng)?shù)暮蠊?/p>
記錄處理結(jié)果
對報警進(jìn)行評論
這些信息可以幫助操作人員或調(diào)度人員提高報警處理的效率,而且有利于新員工的學(xué)習(xí),大大降低了培訓(xùn)成本。
5.2.2 報警維護(hù)和參數(shù)管理
該平臺提供完善的報警維護(hù)功能,包括對報警的短期擱置、根據(jù)條件進(jìn)行報警抑制、對報警進(jìn)行關(guān)閉和重啟、多工況報警條件設(shè)置等,且系統(tǒng)對維護(hù)行為進(jìn)行詳細(xì)記錄,可追溯維護(hù)歷史。通過報警維護(hù)功能,不僅可以有效減少干擾報警的數(shù)量,還能適應(yīng)多工況情況下的報警參數(shù)切換,支持設(shè)備維修、更換等情況下報警狀態(tài)的切換等,提高了管理的便捷性。
該平臺還提供報警參數(shù)管理功能,對報警參數(shù)的修改進(jìn)行記錄,記錄修改時間、修改內(nèi)容、修改人員和修改原因等,并可進(jìn)行歷史查詢和追溯,有利于報警管理和追責(zé)。
5.2.3 報警統(tǒng)計和kpi管理
該平臺提供豐富的報警統(tǒng)計功能,提供種類豐富的圖表、報表和報告。通過對報警信息的統(tǒng)計分析,可以定位生產(chǎn)過程中存在的問題,實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)。
該平臺可以對報警歷史進(jìn)行統(tǒng)計,并與事先建立的各項(xiàng)報警系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行比較,對不合格指標(biāo)進(jìn)行分析定位,改進(jìn)報警系統(tǒng)本身,從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化報警系統(tǒng),提高報警效率的目標(biāo)。
該平臺可以為報警處理人員建立績效kpi指標(biāo),對報警處理人員的工作進(jìn)行統(tǒng)計考核,以提高對報警處理人員的管理水平。
5.3 報警統(tǒng)計與優(yōu)化
該平臺可以大幅度消除無效報警,突出嚴(yán)重報警,使操作人員和調(diào)度人員聚焦于真正嚴(yán)重的問題上,不被無效報警所干擾,從而消除無效報警的干擾,減少生產(chǎn)事故和人員傷亡,提高生產(chǎn)效率。
該平臺提供首因報警機(jī)制,可以識別報警和報警之間的因果關(guān)系,對于因同一原因產(chǎn)生的多個報警,可以判斷其第一原因報警,即首因報警,從而抑制其他衍生報警,提高報警原因定位速度,降低事故風(fēng)險。
5.4 高級報警和預(yù)警
5.4.1 高級報警
該平臺提供高級報警功能,以滿足高級需求:
(1)基于邏輯的報警
系統(tǒng)提供基于邏輯的高級報警方式,即通過組態(tài)方式或者腳本方式,配置測點(diǎn)或變量之間的邏輯運(yùn)算關(guān)系,產(chǎn)生邏輯運(yùn)算結(jié)果,并基于結(jié)果觸發(fā)相應(yīng)的報警信息。
(2)基于統(tǒng)計的報警
系統(tǒng)提供基于統(tǒng)計的高級報警方式,主要分為兩類:
數(shù)據(jù)統(tǒng)計報警:指根據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果產(chǎn)生的報警信息。系統(tǒng)提供基礎(chǔ)統(tǒng)計算法觸發(fā)的報警,用戶也可以使用計算引擎,實(shí)現(xiàn)自定義的復(fù)雜統(tǒng)計算法。
歷史報警統(tǒng)計報警:指根據(jù)歷史報警事件的統(tǒng)計結(jié)果產(chǎn)生的報警信息。系統(tǒng)可以通過組態(tài)配置,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的統(tǒng)計報警,對于復(fù)雜的統(tǒng)計報警模型,可通過計算引擎編程實(shí)現(xiàn)。
(3)基于計算的報警
系統(tǒng)提供基于計算的高級報警方式,即通過多個測點(diǎn)的計算結(jié)果來觸發(fā)報警。
簡單的計算可以通過組態(tài)的方式實(shí)現(xiàn),負(fù)責(zé)計算可通過計算引擎實(shí)現(xiàn)。
(4)自適應(yīng)報警
系統(tǒng)提供自適應(yīng)報警,即報警的參數(shù)是非固定的,而是依據(jù)參數(shù)模型,跟隨輸入數(shù)據(jù)的變化而變化。
系統(tǒng)提供參數(shù)模型配置,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)報警。
5.4.2 報警發(fā)布
該平臺可及時向手機(jī)、平板電腦、郵箱等及時發(fā)布重要的報警信息,從而實(shí)現(xiàn)隨時隨地關(guān)注現(xiàn)場情況的目的,防止遺漏嚴(yán)重報警。
5.4.3 應(yīng)急預(yù)警
該平臺提供預(yù)警功能,結(jié)合各個行業(yè)的需求建立預(yù)警模型,從而將事后分析變?yōu)槭虑邦A(yù)防,有效降低生產(chǎn)事故的風(fēng)險,將風(fēng)險扼殺在萌芽狀態(tài)。對于重大危險源和危險生產(chǎn)流程,系統(tǒng)提供應(yīng)急預(yù)警,并與應(yīng)急管理模塊形成系統(tǒng)聯(lián)動,以滿足快速應(yīng)急響應(yīng)的需求。
(1)預(yù)警模型和預(yù)警分析
對重大危險源和危險生產(chǎn)流程進(jìn)行分析后,根據(jù)分析結(jié)果在系統(tǒng)中建立預(yù)警模型,預(yù)警模型根據(jù)輸入的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時計算和分析,并輸出結(jié)果,實(shí)時監(jiān)控。
(2)預(yù)警公告
當(dāng)預(yù)警分析達(dá)到應(yīng)急預(yù)警條件時,系統(tǒng)會發(fā)出預(yù)警警告,并通過系統(tǒng)向所有終端進(jìn)行公告,包括c/s客戶端、b/s客戶端、手機(jī)客戶端和平板客戶端等,并通過廣播系統(tǒng)(第三方集成)進(jìn)行即時廣播。
(3)應(yīng)急管理聯(lián)動
系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置應(yīng)急預(yù)警聯(lián)動,當(dāng)應(yīng)急預(yù)警觸發(fā)時,可進(jìn)行如下聯(lián)動措施:
預(yù)警公告和廣播
遠(yuǎn)程緊急關(guān)斷或啟動相關(guān)設(shè)備
本系統(tǒng)切換至應(yīng)急管理模塊,顯示相關(guān)資源
視頻系統(tǒng)(第三方集成)緊急切換至相關(guān)畫面
相關(guān)系統(tǒng)資源聯(lián)動,包括應(yīng)急指揮系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、急救系統(tǒng)等
5.4.4 報警知識庫
報警處理規(guī)程、報警處理結(jié)果、報警處理評論等內(nèi)容,共同構(gòu)成報警知識庫,并提供方便的過濾、查詢和展示功能,可為報警處理人員提供方便的幫助和查詢,也可用于心員工的報警管理培訓(xùn)。
6 應(yīng)急管理
6.1 重大危險源管理
(1)提供重大危險源分類信息數(shù)據(jù)庫,包含以下內(nèi)容:
危險介質(zhì):包括易燃易爆介質(zhì)和有毒有害介質(zhì),如危險性描述和分析、急救措施、消防措施、泄露應(yīng)急處理等。
危險設(shè)備:包括設(shè)備名稱和編號、設(shè)備危險參數(shù)、設(shè)備分布場所、環(huán)境和環(huán)境影響分析等。
(2)重大危險源數(shù)據(jù)監(jiān)測和預(yù)警
系統(tǒng)通過前面所述的采集模塊,對重大危險源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲,并通過可視化手段進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。通過“報警管理”模塊中的“應(yīng)急預(yù)警”模塊,實(shí)現(xiàn)對重大危險源的應(yīng)急預(yù)警。
6.2 應(yīng)急資源數(shù)據(jù)庫
系統(tǒng)提供應(yīng)急資源數(shù)據(jù)庫,提供應(yīng)急資源信息,并提供輸入、審批、修改、查詢等基本功能。包括應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)、應(yīng)急通訊錄、應(yīng)急物資表和分布圖、人員疏散和緊急集合示意圖、現(xiàn)場警戒示意圖等。
6.3 應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫
系統(tǒng)提供應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫具備以下功能:
(1)應(yīng)急預(yù)案管理:系統(tǒng)提供應(yīng)急預(yù)案綜合管理功能,包括應(yīng)急預(yù)案的建立和編寫、維護(hù)、修改和變更管理、審批、發(fā)布和實(shí)施、查詢等。
(2)應(yīng)急分類和分級:提供應(yīng)急分類和分級功能。
(3)應(yīng)急響應(yīng)流程:提供應(yīng)急響應(yīng)流程的配置,根據(jù)具體應(yīng)急事件的需求,編制具體的應(yīng)急響應(yīng)流程。
(4)應(yīng)急處置措施:提供應(yīng)急處置措施的配置,編制具體的應(yīng)急相應(yīng)處置措施,包括設(shè)備緊急關(guān)斷、開啟、消防滅火、人員救護(hù)疏散、現(xiàn)場警戒、應(yīng)急物資調(diào)配、搶修等。
(5)應(yīng)急結(jié)束條件:可以編制應(yīng)急響應(yīng)結(jié)束條件,當(dāng)滿足條件時,結(jié)束應(yīng)急響應(yīng)。
(6)后期處置措施:可以編制后期處置措施,包括單不限于污染物處理措施、生產(chǎn)秩序恢復(fù)措施、評估和報告等。
6.4 應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫
系統(tǒng)提供應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫,對于真實(shí)發(fā)生的應(yīng)急案例需要編寫個案報告,形成應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫。應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫功能包括應(yīng)急案例的編制輸入、審核、查詢、評論等。
應(yīng)急案例輸入內(nèi)容包含但不限于:
(1)事件(或事故)情況,包括事件(或事故)發(fā)生時間、地點(diǎn)、波及范圍、損失、人員傷亡情況、事件發(fā)生原因等。
(2)應(yīng)急處置救援過程。
(3)處置過程中專業(yè)救援隊伍、裝備等應(yīng)急資源動用情況,救援過程中發(fā)生的實(shí)際費(fèi)用。
(4)處置過程遇到的問題、取得的經(jīng)驗(yàn)和吸取的教訓(xùn)。
(5)應(yīng)急預(yù)案啟動和執(zhí)行情況以及對預(yù)案的修改建議
6.5 應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動處置
系統(tǒng)提供應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動功能,當(dāng)發(fā)生應(yīng)急事件時,提供關(guān)鍵設(shè)備遠(yuǎn)程緊急關(guān)斷、緊急啟動等功能。
6.6 應(yīng)急信息發(fā)布和交換
在應(yīng)急事件中,執(zhí)行實(shí)時信息發(fā)布和交換功能,將信息實(shí)時推送到相關(guān)人員的客戶端、手機(jī)短信和email系統(tǒng)中。
6.7 應(yīng)急資源調(diào)度
在應(yīng)急事件中,應(yīng)急管理信息系統(tǒng)關(guān)聯(lián)應(yīng)急指揮系統(tǒng)、gis系統(tǒng)(地理信息系統(tǒng))、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)指揮系統(tǒng)、erp系統(tǒng)、支持保障系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、急救系統(tǒng)、公安系統(tǒng)、媒體等相關(guān)資源系統(tǒng),提供信息交互與聯(lián)動。
6.8 事故追憶(歷史追憶)
系統(tǒng)提供事故追憶模塊,用于對已經(jīng)發(fā)生的事故進(jìn)行復(fù)盤。針對發(fā)生生產(chǎn)事故時的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位和分析不同的事故數(shù)據(jù),通過報表和曲線的方式來進(jìn)行表示和查詢, 通過定義事故追憶條件和追憶變量,以及追憶時間的設(shè)置,當(dāng)追憶條件滿足的時候產(chǎn)生追憶指示,用戶可以通過追憶組件來查看事故的回放?；胤诺倪^程支持曲線和表格,并支持打印和存盤等。
7 結(jié)論
基于力控falarm工業(yè)智能報警管理平臺所建設(shè)的危險源管理和應(yīng)急管理信息系統(tǒng),具有部署靈活、統(tǒng)一管理、具備高級報警管理功能等特點(diǎn),可以將事故危險扼殺在萌芽狀態(tài),是一種值得在工業(yè)企業(yè)進(jìn)行推廣的解決方案。
