物聯(lián)網(wǎng)背景下的 化工園區(qū)封閉化智慧管理平臺(tái)研究

曲堂東(萊州銀?；ぎa(chǎn)業(yè)園管理服務(wù)中心，山東 煙臺(tái) 261413)

0 引言

近幾年，我國(guó)化工園區(qū)建設(shè)迅速發(fā)展，化工園區(qū)內(nèi)部所聚集的?；髽I(yè)龐雜，其所涵蓋設(shè)備范圍大，化工工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)運(yùn)行條件苛刻。園區(qū)的主要安全風(fēng)險(xiǎn)為密集化的危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)存在發(fā)生嚴(yán)重事故的可能。按照國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)化工園區(qū)安全管理的指導(dǎo)方針，迫切需要建立一套完善的化工園區(qū)安全生產(chǎn)管理制度，同時(shí)必須符合化工行業(yè)結(jié)構(gòu)的“分類控制，分級(jí)管理，逐步實(shí)施”的要求，使園區(qū)達(dá)到安全生產(chǎn)管理一體化，從而實(shí)現(xiàn)園區(qū)封閉化智慧管理。

1 傳統(tǒng)化學(xué)園區(qū)管理存在的問(wèn)題

當(dāng)前，管理化工園區(qū)中的人員、車輛和物品通常是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，管理區(qū)域并使用不同的管理系統(tǒng)進(jìn)行同時(shí)管理會(huì)導(dǎo)致管理效率低下。另一方面，由于企業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性和園區(qū)的環(huán)境制約，很難實(shí)時(shí)跟蹤和管理園區(qū)的狀況。傳統(tǒng)模式對(duì)化工園區(qū)安全監(jiān)控的隱患主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

1.1 化工園區(qū)的建設(shè)需要對(duì)安全規(guī)劃有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)

化工園區(qū)已成為我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的新業(yè)態(tài)模式。傳統(tǒng)層面的安全監(jiān)控系統(tǒng)和管理模式在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，難以滿足化學(xué)園區(qū)快速發(fā)展的要求。使得化工園區(qū)的事故風(fēng)險(xiǎn)處于高位，對(duì)人民財(cái)產(chǎn)和社會(huì)安全帶來(lái)巨大的潛在隱患。針對(duì)現(xiàn)代化工園區(qū)集中化，規(guī)?；ｋU(xiǎn)源的發(fā)展特點(diǎn)，合理規(guī)劃，可以有效預(yù)防和控制可能發(fā)生的嚴(yán)重事故，保證安全生產(chǎn)和化工業(yè)園區(qū)的社會(huì)穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)化工園區(qū)的健康生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。

1.2 化工園區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)管理覆蓋水平較低

許多化工園區(qū)沒(méi)有訪客登記系統(tǒng)或車輛識(shí)別功能，并且所有過(guò)程都基于人工評(píng)估。在化工園區(qū)中，管道交叉儲(chǔ)罐和存儲(chǔ)設(shè)備非常緊湊，制造和存儲(chǔ)多種類型的危險(xiǎn)化學(xué)品。使用傳統(tǒng)的手動(dòng)檢查和檢測(cè)方法，很難及時(shí)檢測(cè)事故或隱患。 “十三五”明確提出要全面提高化工園區(qū)的數(shù)字互聯(lián)化水平和智能化管理水平，真正把化工園區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)化和計(jì)算機(jī)化深度融合的園區(qū)平臺(tái)。這也是進(jìn)行化工園區(qū)智能現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)。

1.3 化工園區(qū)管理方式粗放，安全管理體系有待完善

我國(guó)現(xiàn)有的大部分化工園區(qū)的管理方式比較粗放，園區(qū)對(duì)于企業(yè)的管理大多局限于安全、環(huán)境等方面，沒(méi)有覆蓋到節(jié)能管理、空間管理、運(yùn)營(yíng)管理等領(lǐng)域，在管理方式上處于被動(dòng)狀態(tài)，不能針對(duì)園區(qū)內(nèi)各類情況很快調(diào)整管理策略。有的化工園區(qū)安全系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)搭建尚未完成，并且尚未建立將危險(xiǎn)化學(xué)品和其他資源整合以應(yīng)對(duì)緊急情況的安全管理系統(tǒng)。許多化工園區(qū)管理機(jī)構(gòu)和?；袠I(yè)安全監(jiān)管部門(mén)在制定緊急救援計(jì)劃時(shí)仍然采用傳統(tǒng)的一次性模式，片面考慮所在區(qū)域的公司，而不考慮園區(qū)整體物聯(lián)網(wǎng)管理的情況，影響附近的分支企業(yè)機(jī)構(gòu)，這很容易造成事故的“多米諾骨牌”效應(yīng)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，如何利用好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐園區(qū)的發(fā)展戰(zhàn)略、滿足園區(qū)內(nèi)企業(yè)智能化發(fā)展需求、進(jìn)一步提升園區(qū)的管理效率，是化工園區(qū)未來(lái)發(fā)展所面臨的共同課題。智慧化工園區(qū)建設(shè)，旨在以新一代信息技術(shù)為手段，以智慧應(yīng)用為支撐，全面整合園區(qū)內(nèi)外資源，實(shí)現(xiàn)園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施智能化、公共管理精細(xì)化、公共服務(wù)便捷化、資源利用綠色化、產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能化，促進(jìn)園區(qū)發(fā)展向產(chǎn)業(yè)集聚型、生態(tài)環(huán)保型轉(zhuǎn)變。這對(duì)于拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展，推進(jìn)兩化深度融合及轉(zhuǎn)型升級(jí)都具有重要的作用。

2 物聯(lián)網(wǎng)智慧管理平臺(tái)綜述

本研究建立的封閉式化工園區(qū)智慧管理平臺(tái)就是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將化工園區(qū)安全、消防、通訊網(wǎng)絡(luò)、信息發(fā)布、管網(wǎng)設(shè)備能源監(jiān)控、?；愤\(yùn)輸、停車管理、自動(dòng)化辦公等多個(gè)系統(tǒng)整合到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的信息交互、信息共享、參數(shù)關(guān)聯(lián)、聯(lián)動(dòng)互動(dòng)，獨(dú)立共生。同時(shí)根據(jù)運(yùn)營(yíng)實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)積累、習(xí)慣性分析報(bào)表等，達(dá)到園區(qū)管理平臺(tái)的智慧化，將園區(qū)內(nèi)環(huán)保、安全、消防、物流等的在線監(jiān)測(cè)、應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人、物、區(qū)域功能系統(tǒng)之間無(wú)縫連接與協(xié)同聯(lián)動(dòng)。這樣提升園區(qū)環(huán)境監(jiān)管和應(yīng)急救援水平，從而促進(jìn)園區(qū)安全環(huán)保本質(zhì)水平實(shí)現(xiàn)大幅提升。

智慧化工園區(qū)的建立有必要對(duì)不同園區(qū)子系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)聯(lián)系進(jìn)行分類，同時(shí)打開(kāi)與其他外部智能系統(tǒng)甚至與其他化工園區(qū)、港口和運(yùn)營(yíng)區(qū)域的關(guān)系，以形成一個(gè)完美的紐帶結(jié)構(gòu)。化工園區(qū)的安全性除了為管理決策制定提供支持外，有效改善化工園區(qū)的安全性和智能管理計(jì)劃還能夠支持公共場(chǎng)所的危險(xiǎn)化學(xué)品，重要的環(huán)境參數(shù)在發(fā)生事故時(shí)的緊急救援。本平臺(tái)旨在改善園區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)智能交互管理，并嚴(yán)格控制危險(xiǎn)化學(xué)品、人員和車輛的進(jìn)入。實(shí)時(shí)監(jiān)控特種車輛進(jìn)出園區(qū)的位置，并配備緊急指揮和調(diào)度平臺(tái)以應(yīng)對(duì)緊急情況。由于采用了完全封閉的管理原則，它主要依靠園區(qū)的全面封閉管理平臺(tái)來(lái)對(duì)許多安全子系統(tǒng)以及云計(jì)算，大型數(shù)據(jù)中心等進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。

增強(qiáng)工業(yè)園區(qū)鏈的特點(diǎn)，避免隱性類型的安全隱患以及其他復(fù)雜情況。這也逐步促進(jìn)了園區(qū)的封閉管理，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展為化工園區(qū)內(nèi)部的智能化管理提供了先進(jìn)的信息處理方式，同時(shí)增強(qiáng)了智能效率來(lái)支持安全管理決策。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與封閉式化工園區(qū)的安全管理相結(jié)合已成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在我國(guó)也進(jìn)行了許多研究，并提出了設(shè)計(jì)子系統(tǒng)的想法，該子系統(tǒng)用于跟蹤和定位化工園區(qū)中的每種移動(dòng)危險(xiǎn)化學(xué)品，該技術(shù)基于射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)來(lái)獲得。通過(guò)對(duì)于危險(xiǎn)的移動(dòng)化學(xué)品的危險(xiǎn)來(lái)源的定位：它已成為基于物聯(lián)網(wǎng)和Zig Bee 提出的無(wú)線通信技術(shù)，基于化學(xué)園區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控的可靠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它將物聯(lián)網(wǎng)的功能與物聯(lián)網(wǎng)的需求相結(jié)合，是化工園區(qū)從監(jiān)視植入點(diǎn)到最高級(jí)別的應(yīng)用保證，化學(xué)園區(qū)的安全性基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的三層體系結(jié)構(gòu)。民防和監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)配備了全套的Baupl NEN 作為前身的應(yīng)急管理平臺(tái)。

3 化工園區(qū)智慧管理平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 系統(tǒng)協(xié)調(diào)管理

本研究構(gòu)建的智慧管理平臺(tái)，將視頻監(jiān)控中心、地理信息機(jī)制、公共廣播系統(tǒng)，大屏幕顯示系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)相集成中心在智能化工園中創(chuàng)建多級(jí)協(xié)作管理模式。后端數(shù)據(jù)中心是系統(tǒng)級(jí)智能解決方案的重要組成部分，通過(guò)處理收集到的現(xiàn)場(chǎng)信息，有必要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面評(píng)估，以確保采用正確的解決方案。指揮與探險(xiǎn)的實(shí)質(zhì)是現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)和分配各種資源和救援力量，反映在數(shù)據(jù)分析中并解決理想的分配問(wèn)題。例如，優(yōu)化的目的是將現(xiàn)場(chǎng)情況而變化及時(shí)反饋?；馂?zāi)事故初期的緊迫目標(biāo)是盡快完成救援，在火勢(shì)得到控制的情況下，更容易采用經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn)行救援，因此整個(gè)協(xié)調(diào)過(guò)程都在進(jìn)行中動(dòng)態(tài)變化。另一個(gè)重要任務(wù)是事故預(yù)測(cè)。命令和緊急調(diào)試平臺(tái)連接到大量傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)控化工園區(qū)內(nèi)公司的狀況。該平臺(tái)連續(xù)分析傳感器收集的數(shù)據(jù)并解決異常情況的發(fā)生。減少了源頭事故的發(fā)生。第一種是基于地理信息機(jī)制，對(duì)化工園區(qū)的資產(chǎn)和資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，執(zhí)行單一圖像增強(qiáng)化工園區(qū)資產(chǎn)管理的顯示能力，可以全面理解整體資源解決方案化工園；提供全面的園區(qū)管理者在全景、動(dòng)態(tài)和直觀的實(shí)時(shí)駕駛艙中，管理者可以清楚地了解化工園區(qū)的整體運(yùn)作，并通過(guò)歷史數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)鏈比較以及其他定量現(xiàn)場(chǎng)分析進(jìn)行管理。動(dòng)態(tài)變更過(guò)程，提供逐層鉆探的科學(xué)算法模型，挖掘有效控制信息并指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的管理決策。

3.2 人員、車輛和物體的協(xié)同管理

化工園區(qū)內(nèi)的許多?；髽I(yè)，擁有多種類型的儲(chǔ)罐，并裝有大量?；贰１仨毟鶕?jù)園區(qū)管理制度和道路制定嚴(yán)格的管理和控制措施，以應(yīng)對(duì)人員進(jìn)出危險(xiǎn)車輛，特種車輛和普通車輛的情況。 依據(jù)Gate Bay 管理系統(tǒng)，視頻監(jiān)控平臺(tái)，面部識(shí)別，RFID 定位等先進(jìn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人員、車輛和物體的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從而減少交通事故和公共安全事件的發(fā)生。數(shù)字的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)為化工園區(qū)創(chuàng)造了安全的生產(chǎn)環(huán)境。車輛管理使用圖像分析和LOT 感知技術(shù)，前端設(shè)備支持車牌識(shí)別和圖像智能分析并使用車牌分析技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)RFID 技術(shù)獲得主動(dòng)非接觸式批準(zhǔn)，并顯著提高車輛的交通效率?；趥鬏斁W(wǎng)絡(luò)，將前端視頻數(shù)據(jù)和基本車輛屬性傳輸?shù)焦芾砗蠖?，并由管理平臺(tái)管理和配置車輛資源，用戶資源和設(shè)備資源后端。車輛和非機(jī)動(dòng)車輛管理渠道主要包括識(shí)別卡，解碼終端，以及身份識(shí)別算法，訪問(wèn)控制主機(jī)和管理平臺(tái)。其中，個(gè)人識(shí)別卡用于識(shí)別進(jìn)入和離開(kāi)隨附身份證的人員，同時(shí)，調(diào)用內(nèi)部公共安全數(shù)據(jù)接口以識(shí)別相關(guān)人員的身份。它由諸如讀卡器和ID 卡之類的設(shè)備組成，這些設(shè)備可以自動(dòng)識(shí)別人員的身份并評(píng)估其訪問(wèn)權(quán)限。人臉檢測(cè)終端主要用于進(jìn)出人員時(shí)的圖像信息采集，重要數(shù)據(jù)的采集和自動(dòng)歸檔，這對(duì)于該設(shè)備非常實(shí)用。

3.3 “兩重點(diǎn)一重大”實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

化工園區(qū)中很多企業(yè)大多都涉及“兩重點(diǎn)一重大”(重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品、重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝、危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源)化工裝置和危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施，這些裝置和設(shè)施一旦存有安全隱患，導(dǎo)致發(fā)生安全事故造成損失不言而喻。本研究基于化工企業(yè)的dcs 和sis 系統(tǒng)通過(guò)數(shù)采儀所采集的數(shù)據(jù)(壓力、溫度、液位等)經(jīng)專線傳輸至管理平臺(tái)數(shù)據(jù)中心，后臺(tái)通過(guò)云計(jì)算，當(dāng)壓力、溫度、液位等數(shù)值超過(guò)預(yù)警指標(biāo)時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，管理平臺(tái)迅速通知企業(yè)，做好具體措施，防范安全事故的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

文章展示了化工園區(qū)在物聯(lián)網(wǎng)背景下智能管理方面前所未有的進(jìn)步和創(chuàng)新。新的智能化平臺(tái)具有完整的基礎(chǔ)架構(gòu)，生產(chǎn)流程自動(dòng)化，以及物流流程和智能園區(qū)管理功能。通過(guò)智能識(shí)別和分析，合理的應(yīng)急指揮與調(diào)度分配與協(xié)調(diào)方法解決了諸如危險(xiǎn)化學(xué)品等特種車輛的精確定位，軌跡跟蹤和位移預(yù)警的問(wèn)題?；@區(qū)面臨著智能管理和智能服務(wù)的變化和改進(jìn)，必須更加重視化工園區(qū)的智能化運(yùn)營(yíng)，為今后物聯(lián)網(wǎng)背景下化工園區(qū)的建設(shè)添磚加瓦，使園區(qū)保持健康持續(xù)發(fā)展，從而為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。