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基于物联网的化工园区事故态势感知方法及应用研究

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：殷捷

[导读] 摘要：基于对化工园区事故态势感知需求的分析，应用物联网技术进行化工园区信息的采集与监测，在园区内设计无线传感网络，并提出以位置与剩余能量为基础的集中分簇路由协议，之后，借助数据信息对化工园区的事故演化趋势进行动态表征，在事故征兆出现之前提前完成对相关风险与异常情况的感知，最后，构建化工园区事故预警三维结构模型，从逻辑维、时间维与知识维3个维度衡量事故预警结构，明确事故熵预警流程，完成化工园区事故态

        天津九洲合纵科技有限公司天津   300000
        摘要：基于对化工园区事故态势感知需求的分析，应用物联网技术进行化工园区信息的采集与监测，在园区内设计无线传感网络，并提出以位置与剩余能量为基础的集中分簇路由协议，之后，借助数据信息对化工园区的事故演化趋势进行动态表征，在事故征兆出现之前提前完成对相关风险与异常情况的感知，最后，构建化工园区事故预警三维结构模型，从逻辑维、时间维与知识维3个维度衡量事故预警结构，明确事故熵预警流程，完成化工园区事故态势感知的应用。
        关键词：物联网，无线传感网络，化工园区
        引言
        化工园区内企业重大危险源数量众多，一旦园区内某个企业发生重大火灾、爆炸事故，容易波及相邻企业和周边建筑，甚至还可能引发灾难性的事故连锁效应，造成大面积群死群伤。近年来，我国大型化工企业和化工园区的火灾爆炸事故多有发生，２０１９年３月２１日，位于江苏省盐城市响水县生态化工园区的天嘉宜化工有限公司发生特别重大爆炸事故，造成７８人死亡、７６人重伤，直接经济损失１９．８６亿元。２０１５年８月１２日，位于天津市滨海新区天津港的瑞海公司危险品仓库发生火灾爆炸事故，本次事故中爆炸总能量约为４５０吨ＴＮＴ当量，造成１６５人死亡，直接经济损失６８．６６亿元。化工园区因火灾、爆炸或危险化学品泄漏扩散等事故而造成的灾难性后果不仅表现在巨额的经济损失、重大的人员伤亡，还会造成恶劣的社会影响。本文就化工园区消防安全管理情况进行探讨。
        1基于物联网的化工园区事故态势感知方法
        化工园区的安全状态实时监控覆盖的区域范围较大，涉及的监测目标对象众多，信息的采集与感知应考虑日常监控与采集数据的稳定可靠性以及应急监测的机动灵活性。针对差异化的应用环境，物联网的信息采集方式主要分为传感器信号采集、射频信号采集与视频信号采集3种，传感器采集方式主要用于化工园区厂房、车间、仓库区环境参数等的采集，含温度、湿度以及各种气体浓度等；射频信号采集方式主要用于移动车辆的管理，含出入库登记、装载危化品检测等；视频信号采集方式则主要进行化工园区公共区域、仓库区以及园区楼宇等的监控，与红外识别处理技术相结合达到智能视频监控的目的。此处对无线传感器网络的相关设计进行研究，以无线传感器的网络通信协议为重点分析网络布局与数据传输机制。
        2化工园区事故
        2.1选址的历史问题
        许多大型化工园区，尤其是老化工园区，由于选址和建设比较早，后期周围的生活配套完善后，周边居民人口密度增大，有些居民区跟厂区边界的距离也在缩短，甚至有些化工园区已经慢慢被城市建设包围，使得安全问题显得尤为突出，诸如此类的化工园区，有的已经选择被迫关停或搬迁，但在这个过程中，也遇到了很多难题和阻力，毕竟需要消耗大量人力物力财力，也需要很长的时间，并且经济成本对园区内企业来说也是很大的挑战。目前国内还存在不少这种情况的老化工园区，只能靠政府政策引导，逐步迁出，有序转移的方式来逐步解决老化工园区的安全问题。
        2.2消防设施维护与管理不到位
        《中国人民共和国消防法》第十六条规定，机关、团体、企业、事业等单位应当履行按照国家标准、行业标准配置消防设施、器材、设置消防安全标志，并定期组织检验、维修、确保完好有效。在实际建设过程中，企业投入了大量的资金用于消防安全设施建设，但是其中一些企业在经过验收后忽视了消防设施经常性的维护与管理，消防设施配件遗失，消防水管压力不足，灭火剂过期失效等是很多企业存在的共同问题。
        2.3物料装卸，储存和处置问题
        化工园区内仍有许多企业的原料和产品输送，采用铁桶和袋装形式，这种操作形式容易造成物料挥发，尤其是VOCs的挥发积聚，一方面造成严重的环境问题，另一方面存在很大的安全隐患，一旦达到爆炸极限，后果不堪设想。因此原料和产品的输送尽量采用全密闭、连续化、自动化等生产技术，如采用管道输送，以减少工艺过程无组织排放，消除安全隐患。生产末端产生的废液和废渣也要收集好，采用密闭储存的形式，防止物料挥发带来安全问题。装卸车区域要经常对装卸泵和鹤管的密闭性进行检查，装卸车后要对鹤管中残留液体进行统一收集处置，有条件的厂区可通过油气回收装置，对装卸车过程中损失的气体组分进行回收利用。
        3化工园区事故处理措施
        3.1培训教育，持证上岗。
        制订年、月度的安全生产知识和技术的培训教育计划，采用请进来、走出去的内培外训方法，做到培训教育经常化、制度化、多样化、专业化、系统化，提高园区企业的安技素质。

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如企业负责人要落实本企业的“三级安全教育”面要达到100％，未经教育和考试不合格者禁止上岗操作；特殊工种（电工、金属焊割、起重机械和电梯、机动车辆驾驶、登高作业、锅炉、压力容器、制冷、危化品等）和其它关键岗位人员的安全技术培训教育，必须严格按照行业要求和国家有关法律规定，经资质部门培训合格，做到持证上岗。通过经常性的培训教育，确实让员工掌握安全生产的知识和技术，变不懂安全为懂安全，变“要我安全”为“我要安全”。人人管住自己，守好“责任田”，做到“不伤害自己，不伤害别人，也不被他人所伤害”。
        3.2环境监控预警网络构建
        在化学园运行过程中，环境监控网络能够为园区内的环境污染问题提供可靠的基础信息数据，这也是化学园区实现风险预警以及环境监控的重要保障措施。在设置化学园区的点位与检测站时，应该保证设置点位的灵活性、均匀性以及代表性，并且在设置固定点位之后，在完善园区内的移动检测点位，例如移动实验室等，使监测点位在园区内部能够动静结合，形成全面覆盖式的监控网络。通常情况下在园区内设置环境监控预警网络，相关设备应该满足以下要求。首先在设置相关设备时应该将区别对待与统一要求相互结合，其次对于园区内部的特征污染物应该进行优先监测，其次在设备质量有所保障的基础上提高设备的性价比，在此过程中有线监测设备要优先于无线监测设备，除此之外，相关人员在选用监控设备时还应该兼顾先进性与实用性，以便确保设备能够稳定可靠的运行。化学园区的环境监控预警网络主要以自身监控稳住，第三方监控为辅，在开展自身监控工作时，主要以自动监控系统为主，手工监控系统为辅。
        3.3优化园区消防布局，健全火灾防范机制
        为保证化工园区火灾风险控制效果，减少园区损失。相关人员应及时优化园区消防布局，健全火灾防范机制。首先，进一步完善、规划化工园区内的消防、安全布局，配备基础性防火、灭火设施。以此通过有效区域安排，增强园区预防火灾、应对火灾的能力。同时整合地区综合性的消防、危险化学品救援力量，并且以化工园区为中心点，建设覆盖园区主要存储区域的危险化学品的救援基地。其次，互联网、信息技术的发展，能够为化工园区提供信息化平台，用以创新传统消防手段。使内部人员在火灾风险控制中，可借助信息系统，展开火灾预警、演练、火灾推演等工作。为管理人员准确评估火灾产生因素、规律奠定基础[3]。化工园区应利用虚拟现实、GIS地理信息技术，健全内部消防体系。具体来说一方面，化工园区需借助现代技术，完成火灾危险源、应急监测、敏感区域保护、火灾风险等级评价等数据库。确保在火灾发生后，系统可模拟火灾场景，给出最佳逃生路径，以及灭火方案。另一方面，相关人员应根据现有数据库，建设火灾防控模型，梳理火灾风险控制要点，明确火灾风险潜在因素较多的危险区域。继而高效指导化工园区火灾风险控制工作，提高园区火灾防控水平。
        3.4完善应急能力评估制度
        工业园区要将风险防控体系落实下去，全面辨别园区内的重大危险源，仔细排查各类事故隐患，实时监督重大危险源的安全状况以及各项参数变化情况，及时预警和处置各类事故问题。同时，工业园区安全管理人员需定期评估高风险作业场所的应急准备能力，也可将相关专家聘请过来，提升评估的科学性和有效性。首先，要静态评估园区的应急准备能力，如全面检查应急培训记录、演练记录、管理制度内容等。其次，要通过区域综合应急演练活动的开展，动态评估应急准备能力。结合应急演练活动的实施成效，对园区内潜在的安全风险及时发现和防范，促使园区的突发事故应急处置能力得到增强，事故后果、严重程度等得到降低或减缓。
        3.5提高化工企业安全意识，做好消防安全培训
        在进行化工园区火灾控制的时候，企业和人员的防火意识和火灾风险防范对策的实践之间的关系尤为密切。企业的主要负责人要积极组织并制定安全技能培训方案，企业培训方案要包括全员，值得注意的是要将那些外包施工队伍、劳务派遣工人也涵盖在内，从根本上进一步提升职工基本职能水平、执行操作规范、岗位风险管控、岗位风险排查与应急处理能力，通过这些标准来制定相应的培训课程体系。化工园区政府管理人员要从根本上来进一步提升化工企业安全意识，督促各企业做好安全培训工作，从而正确意识到火灾风险控制的作用。
        结语
        化工园区内有很多危险物质与工艺装置，潜在事故风险拓展由点及面。针对传统风险管控技术的不足，进行以物联网技术为基础的化工园区事故态势感知方法及应用研究，可在较大程度上提高化工园区风险管控与事故应急集成化的水平，有利于园区一体化安全管控的实现。
        参考文献：
        [1]黄颖.化工产品仓库火灾危险性认定分析[J].消防技术与产品信息，2018（7）：66-67.
        [2]黄孔星，陈国华，曾涛，等.化工园区Na-Tech事件定量风险评价与防控体系评述[J].化工进展，2019（07）：11-15.
        [3]张然.化工园区环境监控预警体系国内外发展概况[J].资源节约与环保，2018，203（10）：62-63.