石油化工码头安全监控系统研究

２石油化工码头安全监控分析
码头的安全监控过程及监控对象如图Ｉ所示， 监控对象主要包括装卸作业、油库、危险化学品仓 库、输油管道、危险品运输车辆等。对于装卸作业， 主要监测现场视频和装卸过程中可能出现的易燃易 爆气体、有毒气体的泄漏；对于油库和危险化学品仓 库，主要对储罐和仓库的温度、压力、泄漏气体浓度 及现场视频等安全参数进行监控；对于输油管道，主 要对人为或腐蚀造成的管道泄漏进行监控；对于危 险品运输车辆，则借助ＧＰＳ、ＧＰＲＳ、ＧＩＳ技术，对运输 路径、车辆超速、车辆越界等进行监控。
（３）预警报警及多媒体联动报警模块。为液 位、温度、压力、流量及泄漏气体浓度设置多级阈值， 实现参数超限报警和分级报警功能，预防罐区跑冒 漏窜事故的发生；当产生报警时，自动调出相关的视 频信息，实现参数报警与视频报警的联动，以便监控 中心人员及时了解现场情况，及时进行应急处置。
（４）事故处置模块。根据监测数据完成对监测 区域的事故状态分析预测，对工艺安全进行操作控 制和处置紧急情况，指导现场人员实施救灾方案。
３监控方案
由于油库、危化品仓库、油品收发及危化品装卸 作业、危化品运输车辆、输油管道等监控对象的安全 特性不尽相同，因此，其监控方案的技术细节有较大 差别，下面针对这些监控对象分别提出安全监控软 硬件设计方案。 ３．１ 油库 ３．１．１监控方案
油库安全监控系统结构如图２所示。ＰＬＣ和Ｌ／ ０模块通过Ｐｒｏｆｉｂｕｓ ＰＡ、ＭＯＤＢＵＳ等现场总线通讯 接口将采集的工况数据，传送到参数监控主机；参数 监控主机实现油库安全状态分析评价，现场异常状 态的预警和报警等功能，根据需要进行分级报警处 理；并将液位、温度、压力、流量等数据转发给监控服
（３）智能诊断与分析模块。实现系统运行状态 的实时评价、异常状态下事故预警和事故后果分析、 系统故障的智能分析和险情排除及系统设备的自检 测和故障定位，如视频图像丢失报警、终端采集器断 线报警、模拟数据丢失报警等功能。
（４）分级报警及安全保护模块。可在前端探测 器、仓库监控中心、远程监控中心设定不同的报警阀 值或报警条件自动判断报警信号实时传递到本地控 制中心还是远程监控中心，实现分级报警；并以短 信、电话或电子邮件等方式自动告警和通知相关部
（２）管道泄漏报警与泄漏点定位模块。建立管 道发生泄漏时的温度、流量、压力模型，对温度、流 量、压力等实时数据进行综合分析，判断管道是否发 生泄漏。如果发生泄漏，则进行报警，并计算泄漏点 的位置，在ＧＩＳ上显示出泄漏点的可能位置，为抢修 救援提供依据。
ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｏｉｌ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｄｏｃｋ；ｍａｊｏｒ ｈａｚａｒｄｓ；ｓａｆｅｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｏｉｌ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ；ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｐｌａｎ
危化品运输车辆运输过程的主要危险来自装载 化学品的泄漏及交通事故。事故发生的主观原因主 要是车辆车速超速、越线及不按规定路线行驶等。 因此，需要对车辆的速度、运输路线以及所载车厢内 危化品的泄漏气体浓度进行全程监控。
危化品运输车辆监控系统由车载装置、ＧＰＲＳ 网络和车辆监控主机组成，如图３所示。危化品运 输车辆车载装置实现车辆安全参数监测处理、显示、 本地参数报警以及向车辆监控主机传送安全参数信 息及报警信息。车辆监控主机通过ＧＰＲＳ网络接收 处理来自运输车辆的安全参数、车辆位置、车辆速度 和安全报警信息等。当参数超限或车辆发生碰撞 时，启动本地报警器报警，并向车辆监控主机发送报 警信息。运输车辆与监控主机间通过ＧＰＲＳ网络实 现信息交互。
（１）实时参数监控模块。实现现场数据实时采 集与管理、数据综合报表、参数运行趋势曲线显示、 历史数据查询、系统运行状态的实时动态显示、基于 ＷＥＢ的实时远程监控和管理及参数超限实时报警 （如：闪灯，灯光，警号等）等功能，为操作人员对报 警现场及时地作出应急措施提供依据。
（２）多媒体视频监控报警模块。实现本地视频 监视（可按预定多种显示方案，轮巡显示各路画 面）、异地远程视频监视（通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）及自动录像 和回放等功能。实现监控参数报警及与视频监控联 动功能，可实时接收前端参数报警信号，监控画面联 动切换到报警点（监控画面出现闪灯，并发出警号 声），并联动录像。
摘要：本文提出了石油化工码头安全监控系统的总体架构，并分别提出了油库、危化品仓库、油
品收发及危化品装卸作业、危化品运输车辆、输油管道等监控对象的监控方案及软件功能模块 设计。
关键词：石油化工码头；重大危险源；安全特性；输油管道
中图分类号：ｘ９３７
文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｄｏｃｋ
第４卷第４期 ２００８年８月
中国安全生产科学技术
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号：１６７３—１９３Ｘ（２００８）一０４－００２７—０５
Ｖ０１．４ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２００８
石油化工码头安全监控系统研究木
桑海泉，康荣学，魏利军
（中国安全生产科学研究院，北京１０００２９）
收稿日期：２００８一０５一１０ 作者简介：桑海泉，博士。 ·基金项目：国家８６３计划项目（编号：２００６ＡＡ０ｄ０１０７）；围家
科技支撑计划项目（编号：２００６ＢＡＫＯｌｌｔ０３）；中 国安全生产科学研究院基本科研业务费专项资 金项目（编号：２００７ＪＢＫＹ０５）资助
仓库、油品收发和危险化学品装卸作业、输油管道、 危化品运输车辆进行安全监控预警的整体解决方 案，建设集３Ｇ（ＧＩＳ、ＧＰＳ、ＧＰＲＳ）、数据库、参数与多 媒体监控及联动、事故模拟评估、安全分析与预警技 术于一身的“石油化工码头安全监控系统”。
图３危化品运输车辆安全监控系统‘‘１
无线数据传输方式能够满足这一空间要求。ＺＩＧＢＥＥ 是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成 本的双向无线通信技术，适合于远程数据采集领域。 各监控点的信息经过多级节点接力传输，最后由中心 节点汇集后，向参数监控主机传送。 ３．５．２软件功能设计
（１）参数信息实时采集管理模块。对管道温 度、压力、流量等信息进行实时采集处理，以参数运 行趋势曲线显示，实现历史数据查询（包括该数据 的发生时间等），生成数据综合报表及数据归档 纪录。
门及人员。 ３．３油品收发及危化品装卸作业 ３．３．１监控方案
油品收发和危化品的装卸作业涉及大量有毒、 有害、易燃易爆化学品，作业过程以及货物堆放过程 中，都可能产生化学品的泄漏事故。因此，油品收发 及危化品装卸作业安全监控系统现场设备主要是易 燃易爆、毒性气体传感器及摄像头等组成。
气体传感器应布置在油品收发区域、危化品装 卸区域靠近装卸设备的地方以及货物堆场的周围， 安装地点不要影响正常作业。每种气体检测设置数 量根据监测区域的面积、传感器探测范围等因素确 定。摄像头重点对油品收发区及装卸设备进行监 控。摄像头的数量应能保证覆盖作业区域及危化品 货物堆场。
考虑到作业现场监控点比较分散、布线困难等 特点，气体传感器与监控主机之间的通讯采用无线 方式，由现场气体传感器组成无线自组织网络，自动 构建信息路由向监控主机传送信息。采用无线自组 网络可以根据作业要求灵活配置传感器数量和位 置，便于系统的功能扩展¨。。 ３．３．２软件功能设计
与油库监控软件相类似，装卸作业监控软件也 包含如下三个功能模块：安全参数监控模块、多媒体 视频监控报警模块、分级报警及安全保护模块，主要 区别在于监控的安全参数不同。 ３．４危化品运输车辆 ３．４．１ 监控方案
１ 引言
石油化工码头危险化学品的装卸、油品收发作 业及库区储罐、危化品仓库、输油管道等重大危险源 都涉及大量易燃、易爆、有毒、有害化学物质，一旦发 生事故，不但会造成巨大的财产损失和人员伤亡，还 会造成恶劣的社会影响，因此，石油化工码头的安全 生产工作意义重大¨“。。
本文依照国家有关法律法规的要求，以事故预 防及事故应急处理为目标，提出对码头油库、危化品
（５）消防设施管理与火灾联动模块。主要完成 系统操作管理、设备工况管理、防火管理与数据存 储；当发生火灾时，启动消防灭火设备，进行灭火 救援。
（６）操作管理模块。强化操作管理，及时提醒 操作工完成岗位巡检。系统产生的报警，均记录在
万方数据
第４期
中国安全生产科学技术
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案，并可通过实时数据库进行查询统计，从而可以督 促操作工及时处理各种报警。 ３．２危化品仓库 பைடு நூலகம்．２．１监控方案
除了温度和湿度的监测外，还应根据仓库中是 否有可能泄漏出或者产生有毒气体、易燃易爆气体 等，设置相应的气体浓度检测传感器，防止和消除事 故的发生。另外，还应该在仓库的门窗处设置红外 防侵人传感器，对仓库内外进行视频监控，防止人为 侵入和破坏。根据仓库现场的实际需求，还可以设 置烟雾、明火报警装置，对初期火灾事故进行预警和 处置。
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（泄漏监测）
硝器偷 装卸Ｉ詈麓
警ｌ孽
趸菰面孬再面酊１仓库
码头
油 船 （泄捕监删’
输川ｆ铽．ｊａ （泄漏监测）
油库 区
务器，形成分布式实时监控系统。
图１码头监控对象及监控过程示意图
第４卷
３系统整体架构设计
系统的整体架构采用符合工业设计规范要求的 设备层、监控层和信息层的三层结构模式。设备层 主要由现场安全监控设备组成，包括安全总线、各种 传感器、安全栅、总线采集模块（Ｉ／Ｏ模块）、摄像机、 报警装置和通讯线路等。监控层主要以ＰＬＣ可编 程逻辑控制器、工控机或视频服务器等监控预警主 机为中心，将设备层采集到的工艺参数送入组态软 件的实时数据库，完成组态设置视频采集、现场参数 和视频图像的显示处理等。信息层通过对现场信息 的智能分析处理，及时发现事故隐患，提供多种形式 的事故报警和预警，并由故障诊断给出事故原因分 析及应急处置的指导，并通过异构网络的集成及专 用数据接口，同企业的ＭＩＳ系统互联，纳入企业信 息化管理的平台。