安全生产监控系统

    当前，全国各行业对安全生产工作非常重视，从国家到地方各级政府均已成立安全生产监督管理机构。《安全生产法》、《危险化学品管理条例》等相关的法律法规相继出台，都充分的体现了安全问题的重要性。“安全生产，以人为本”的理念已深入人心。
    由于化肥行业拥有高温、高压的生产条件，同时又有易燃易爆气体及有毒有害气体，属高危生产行业。因此，在生产过程中，容易发生财产损失和人员伤亡事故。各级政府部门对化肥行业的安全生产非常重视，制定法律、法规、规章制度保证安全生产工作落实到位，实施安全生产在线监测和控制，对化肥生产科学管理，避免重特大事故的发生，具有特别重要的意义。
    化肥生产过程涉及成品、半成品多是有毒、易燃、易爆物质（如CO、H2、NH3、H2S、SO2、NOX、甲醇等）,生产装置中重大危险源多（如煤气气柜，氨、甲醇罐，合成压缩机，氨合成塔等）。另一方面，随着工厂生产规模的不断扩大，企业生产技术和自动化控制水平不断提高，安全生产的连锁与监控，快速处理安全生产事故成为企业今后努力的方向。因此，如何将现有条件下生产系统中得到的大量的实时监测数据，及时有效地采集、存储、分析、公布，加强对关键重要生产场所环境在线监视、监测和设备状态检测，提高现有生产装置的安全生产监控和应急响应水平，这就成为了企业安全生产发展的当务之急。
    目前我国大中型化工企业和化肥企业中只有少数企业采用了本安全生产监控系统中的部分功能，综合安全生产监控系统正处于研究和发展阶段。北京思创公司与清华大学合作，利用当今国内外先进的计算机软硬件技术、测控技术、现代通讯信息网络、工业数字电视、易燃/有毒气体监测、设备状态检测等技术和设备，建立高效灵敏、反应快捷、运行可靠的安全生产综合监控系统，在国内处于领先水平。思创安全生产监控系统包含了全厂生产信息实时监控、仪表电信号自动数据采集、工业数字电视监视、易燃/有毒气体及关键工艺参数在线监测等子系统，对生产装置进行多级综合监控，对安全生产起到保驾护航的作用。
    思创安全生产监控系统能及时掌握生产装置安全生产动态，提高安全生产监督、管理信息化水平，同时加强了重大危险源的管理，严格控制工艺指标，防止超温、超压、超负荷、设备带病运行，提高安全生产管理水平。“加快安全生产信息化建设”是国家安全生产发展的主要任务，也符合《国家安全生产发展规划纲要》（2004－2010）的要求。

    对于化肥生产企业来说，安全生产主要包括静态和动态信息两大部分，“思创”安全生产监控系统主要实现动态信息的自动采集和静态信息的文档管理功能。动态信息主要包括工艺生产指标等生产过程数据信息和图象信息。
    主要工艺指标为生产装置中的温度、压力、流量、液位、成分等参数，其中需要包含的主要安全信息有：

    
1. 气柜出口氧含量
2. 气柜差压变送器（气柜高度）
3. 液氨储槽液位
4. 循环氢脱硫系统
5. 抽负压力负值
6. 合成塔入口压力
7. 合成塔出口压力
8. 精炼压力
9. 合成塔塔壁温度

    此外，为便于生产指挥，需要采集大型压缩机、泵等各机电设备的开停状态信息和变电所的高压电流、电压、功率因素等电网信息。
“思创”安全生产监控系统主要包括：

    
1. 实时数据库平台数据采集子系统图象监控子系统易燃/有毒气体监测子系统
2. 压缩机等大型转动设备状态监测子系统

（1）实时数据库系统：

    建立工业实时数据库平台，通过OPC、DDE、TCP/IP MODBUS、或专用接口等协议和方式自动将DCS、PLC、工控机或数采系统上的生产实时数据采集到工业实时数据库StrongDAS中，并进行数据分析处理，存储和监视，实现数据计算、报表生成、数据发布等，同时对工艺生产流程中的各个部分进行监控，并可以将处理后的主要数据自动复制到关系型数据库（如MS  SQL  Server2000等）服务器中，建立生产信息内部网站，通过权限设置，可用浏览器进行动态生产过程监控。
    实时数据库系统包含了化肥生产企业的各个主要装置和岗位（如热电、造气、净化、合成、尿素、联碱等生产装置）的关键、重要工艺参数。

（2）仪表电信号数据采集子系统：

    对于还采用仪表进行控制和操作的岗位，采用智能化远端测控模块，将各种类型的仪表电信号（0-10mA、4-20mA、1-5V、mV、热电偶、热电阻、开关量信号、电流电压等电量信号）采集到采集站计算机中，并传送到实时数据库系统StrongDAS中，实现各装置中未进入计算机系统的压力、流量、液位、成份、电流、电压、功率因素、设备开停状态等各种过程量的集中监控。

（3）数字视频子系统：

    电视监控系统是一种先进的、安全防范能力极强的综合系统。它的主要功能是通过摇控摄像机及其辅助设备来监视被控场所，并把监测到的图像、声音内容传送到监控中心。系统组成：摄像机、镜头、云台、解码器、防护罩、支架、监视器、数字硬盘录像机等。本系统将采集的图象信号存入视频服务器里，将压缩处理后的电视视频信号传送到安全生产监控系统中，进行分析处理，并通过局域网，以IE浏览器的方式，对化肥厂各关键岗位和危险场所进行全天侯的远程监视。

（4）易燃/有毒气体监测子系统：

    主要在危险场所安装有毒、易燃、易爆气体在线监测分析仪，完成主控室报警并将信号传送到实时数据库系统中进行集中显示。对于突发性的泄漏、正常生产过程中发生的少量泄漏，特别是无嗅无味的CO气体，人是很难发现的。采用易燃/有毒气体监测系统能极早地发现有毒、易燃、易爆气体泄漏情况，可避免事故扩大，防止人员中毒，保障生产安全运行。
    主要在合成氨压缩厂房、净化煤鼓厂房、造气煤气发生炉厂房安装CO在线监测报警器，合成冰机厂房安装NH3在线监测报警器。

（5）压缩机等大型转动设备监测子系统：

    主要包括振动检测、轴承故障检测、电气设备故障测试与诊断技术等。建立企业设备状态检测系统，在计算机上进行分析、管理和打印，实现计算机管理。
    化肥生产企业有往复式氢氮压缩机、CO2压缩机，另外还有各种冰机、风机、循环机等，每年都要对这些设备进行计划维修。我们将采用各种先进的测试仪器和专用诊断软件，将检测数据上传到计算机，利用计算机对主要设备的运行状态进行长时间的趋势跟踪，建立数据库和报表，通过状态变化，得以在事故发生前采取积极措施，有计划的维修或更换，减少停机时间。

    安全生产监控系统以实时数据库技术StrongDAS为核心，为化肥生产企业的安全生产和生产管理及指挥服务。主要实现以下功能：
    （1）、安全生产监控功能：
    ·当发生超温超压等故障时，系统有自动报警功能。可以设置报警级别、报警限功能，并对报警信息的记录、维护和管理功能。有效预防事故，把事故苗头消灭在萌芽状态。
    ·提供事故追忆功能，当事故发生时，系统产生报警，启动事故记录，记录相关报警、事件、时间及相关的大量信息。提供事故追忆的事故分析功能。提供事故追忆的管理功能，由有权用户进行事故管理的设定、修改、取消等。
    （2）、人员财产安全保障功能：
    1）易燃/有毒气体往往容易引起火灾、爆炸、中毒等重大事故，本功能可有效预防重大事故发生，确保生产安全。
    2）通过图象信号的自动采集，帮助企业实现生产现场关键设备、厂区的安全监控和周界防范，实现操作人员劳动纪律的监督。
    （3）、进行事故预警：
    1）系统提供完善的工艺参数越限报警机制，及时发现事故，采取预防措施；万一发生事故，事后提供分析依据；提高厂区安全
    2）提供事故追忆功能，当事故发生时，系统产生报警，启动事故记录，记录相关报警、事件、时间及相关的大量信息。提供事故追忆的事故分析功能。提供事故追忆的管理功能，由有权用户进行事故管理的设定、修改、取消等。
    （4）、提高生产管理水平：
    可以帮助企业管理者有效监督操作工认真负责地在岗操作，为岗位考核提供量化的依据；减少生产管理人员的决策失误；生产报表计算机打印，避免人为修改数据；加强劳动纪律的监督执行，加强职工的责任心。
    （5）、进行工艺分析和改进：
    要改进产品，必须具备与之相关的原料的知识并了解当前和过去的操作状态。StrongDAS采集、存贮流程信息，并把这些数据提供给人们，其他应用程序可从这些数据中精选出有意义的信息。这些信息可以用来指导流程改进，降低物耗，增加产量。然而，实际的过程改进只能是用户和应用程序使用这些信息的结果。
    （6）、提高生产管理的效率：
    管理者坐在办公室里，一打开电脑，就可以看到您所期望看到的工艺参数的实时变化；如果出差在外还想了解生产运行情况，只要用笔记本电脑连上因特网，就可以实时看到生产运行情况。对于生产厂长等领导来讲，拥有本系统，在不在现场的情况下很直观的即可了解生产运行状态。 大大提高了工作效率和生产管理的准确性。
    （7）、实现现代化的生产调度与指挥：
    StrongDAS实时数据库系统将全厂的工艺生产数据通过计算机网络传输到生产调度室，调度室人员坐在调度室里就可以在计算机屏幕上及时看到每个装置的所有生产实时数据，安装本系统以后不用再打电话到每个岗位去询问生产工艺指标的情况，并且实时监视工艺指标数据的动态变化，如果一旦发现情况，马上打电话通知各岗位操作室，及时调整生产工况，对稳定生产、协调各个岗位和每套生产装置的运行、及时发现生产上的一些情况等提供了最佳手段，为调度提供了一双同时看见全厂所有装置运行情况的“眼睛”，为生产指挥提供了直接的先进工具。

    （8）、辅助设备管理：
1）在设备预防性维护中，可将设备的实时信息中的仪表读数作为依据，一旦某设备累计运行时间或动作次数等工作指标达到设定数值，则系统自动调出该设备的预维护计划，提交给相应的检修部门；2）在设备的日常维护中，若设备的相关运行指标超过某一限定值，则可以诊断此设备发生的故障，并自动生成检修工作单；3）通过实时信息的历史记录对设备的运行历史进行分析，找出影响设备使用寿命的不合理的运行指标，调整设备运行方式，延长设备使用周期
    （9）、生产综合报表：
    实现企业的生产日报表及班报表的组态及查询功能。用户可根据本企业的实际生产情况定制各类生产报表，比如反映每套装置投入产出的物料平衡报表、各个班组成本核算统计报表、生产工况物耗能耗标定报表等，灵活设置报表的样式，使报表的每列数据可以是DCS的某一项指标，也可以是某几项指标的运算表达式，并可在报表内进行计算、汇总等操作，提供方便的报表查询与打印功能；报表相关联的指标数值可以是取值频率为每秒钟或每分钟的平均值，也可以是每小时的瞬时值。此功能的实现为企业的管理者及时、快速的了解生产情况，分析生产过程提供了依据。
    （10）、解决ERP系统生产过程中信息流不畅的瓶颈问题：
    作为连接管理网(ERP系统)和自控系统的桥梁，实现管控一体化，实现信息的上传下达。采集所有的生产过程数据，并向管理信息系统(ERP)、生产优化系统、办公自动化系统、专家决策系统提供数据，以达到对整个生产过程的综合管理及优化的目的。一方面，把生产过程信息、原料消耗、过程产品产量、产品产量、能源消耗量、设备状态等科学地分类,提供给管理层数据库,从而减少人为干预,提高了管理层数据库的准确性；另一方面，把管理层的生产作业调度指令、生产计划、能耗指标等快速准确地反映到生产过程控制层。

    “思创”安全生产监控系统的主要子系统已在陕西西乡氮肥厂、陕西洋县氮肥厂、内蒙古乌拉山化肥厂投入运行，取得了良好的应用效果。