煤氣作業(yè)遠(yuǎn)程安全管控系統(tǒng)分析

白文生 趙小平 黃少斌

[摘 ? ?要 ]為吸取“2.5事故”教訓(xùn)，杜絕類似事故重演，韶關(guān)鋼鐵實(shí)施了本成果項(xiàng)目，雖然不能直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但是提高了煤氣系統(tǒng)管控的安全本質(zhì)化，可有效避免員工煤氣中毒事故的發(fā)生。成果實(shí)施使用后效果顯著，實(shí)現(xiàn)了煤氣閥門的遠(yuǎn)程操作，并且成功預(yù)警過2次煤氣泄漏故障，及時(shí)進(jìn)行處置，避免了故障的擴(kuò)大化，對人員起到了保護(hù)作用。

[關(guān)鍵詞]煤氣; 遠(yuǎn)程控制; 管控系統(tǒng);應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]TF088 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）06–00–03

[Abstract]In order to learn from the "2.5 accident" lesson and prevent similar accidents from recurring， Shaoguan Iron and Steel implemented this achievement project. Although it cannot directly generate economic benefits， it improves the safety and nature of gas system control and can effectively avoid employee gas poisoning accidents. . After the results are implemented， the effect is significant， the remote operation of the gas valve is realized， and the two gas leakage failures have been successfully warned， and the timely treatment has been carried out to avoid the expansion of the failure， and even the possibility of gas poisoning. Protective effects.

[Keywords]gas; remote control; control system; application

1 概述

一般情況下，鋼鐵行業(yè)在煤氣設(shè)施停運(yùn)檢修時(shí)，為了有效地隔絕煤氣，必須對煤氣管道進(jìn)行堵盲板作業(yè)。在檢修后煤氣設(shè)施投入運(yùn)行時(shí)，會(huì)對煤氣管道進(jìn)行抽盲板作業(yè)，將煤氣引入到煤氣設(shè)施中，因此在冶金行業(yè)抽堵盲板是一種常見、勞動(dòng)強(qiáng)度大的作業(yè)。盲板裝置目前有人工盲板、手動(dòng)盲板閥、自動(dòng)（電動(dòng)、氣動(dòng)或液動(dòng)）盲板閥。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為了降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，人工盲板已逐慚被手動(dòng)盲板閥、自動(dòng)（電動(dòng)、氣動(dòng)或液動(dòng)）盲板閥所代替。

實(shí)施本項(xiàng)目前韶鋼抽堵盲板作業(yè)都是在現(xiàn)場進(jìn)行的，即便是自動(dòng)盲板閥也是在現(xiàn)場機(jī)旁箱操作。煤氣是有毒易燃易爆氣體，操作不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致大量的煤氣泄漏至作業(yè)環(huán)境，引發(fā)煤氣中毒、著火、爆炸事故，因此抽堵盲板作業(yè)屬于高危險(xiǎn)作業(yè)。近年來冶金行業(yè)發(fā)生了多起抽堵盲板（含開關(guān)盲板閥）過程中煤氣中毒傷亡事故。

1.1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境架構(gòu)

系統(tǒng)需集成三維地圖數(shù)據(jù)、人員定位數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、CO煤氣檢測數(shù)據(jù)、閥門聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)等，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

1.2 平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

涉煤氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）為主的體系，建立于ASP.NET MVC平臺(tái)之上的多層應(yīng)用架構(gòu)，平臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用SQL SERVER 2014。

平臺(tái)基于ASP.NET MVC+EF6+Bootstrap等主流開發(fā)框架進(jìn)行定制化開發(fā)，支持SQL Server、MySQL、Oracle、Access等多數(shù)據(jù)庫類型。對于所有業(yè)務(wù)操作權(quán)限控制精密細(xì)致，對所有管理鏈接都進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證，可控制到導(dǎo)航菜單、功能按鈕。平臺(tái)集成了針對企業(yè)相關(guān)應(yīng)用的信息接口，如視頻信號(hào)接入、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理（Redis實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫）、實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)接口等，方便平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)。平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

1.3 三維引擎技術(shù)

系統(tǒng)三維引擎技術(shù)基于CityMaker三維地理信息平臺(tái)軟件定制化開發(fā)。該平臺(tái)軟件基于全組件式體系結(jié)構(gòu)，主要由CityMaker Builder（數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺(tái)）、CityMaker Server（服務(wù)平臺(tái)）、CityMaker Explorer（應(yīng)用平臺(tái)）和CityMaker SDK（二次開發(fā)工具）4類產(chǎn)品組成。平臺(tái)除了提供虛擬三維可視化服務(wù)外，還可將二維的分析運(yùn)算擴(kuò)展成三維分析運(yùn)算，將傳統(tǒng)的二維信息融入三維場景中，實(shí)現(xiàn)可視化、空間分析的二三維一體化。同時(shí)，CityMaker提供空間對象創(chuàng)建、編輯、分析等三維應(yīng)用功能。具有良好的開放性和可擴(kuò)展性，與第三方系統(tǒng)無縫集成，支持ArcSDE、Oracle spatial等空間數(shù)據(jù)庫。CityMaker在模型展示方面也具有獨(dú)特的優(yōu)勢，其支持高精度的三維模型、照片級(jí)模型貼圖，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供良好的平臺(tái)基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目中只負(fù)責(zé)接入現(xiàn)有韶鋼三維地理信息服務(wù)并通過平臺(tái)進(jìn)行展現(xiàn)，不涉及三維模型數(shù)據(jù)的制作與維護(hù)。

1.4 人員位置監(jiān)控

作業(yè)人員佩戴具有GPS、通信、心率監(jiān)測功能的定位手環(huán)，系統(tǒng)通過定位器獲得作業(yè)人員在各作業(yè)點(diǎn)的位置信息，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳入監(jiān)控端，監(jiān)控端在地圖上實(shí)時(shí)顯示作業(yè)人員的位置、分布、路徑，對涉煤氣作業(yè)人員情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

本項(xiàng)目中的人員定位手環(huán)基于移動(dòng)通信技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)卡與互聯(lián)網(wǎng)保持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互，其中手環(huán)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過以下兩種方式與本系統(tǒng)對接。

（1）當(dāng)手環(huán)監(jiān)測數(shù)據(jù)改變時(shí)，手環(huán)會(huì)自動(dòng)/定時(shí)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到手環(huán)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心，本系統(tǒng)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心往本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中推送手環(huán)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（2）當(dāng)本系統(tǒng)需要主動(dòng)請求手環(huán)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（如發(fā)送指令、修改手環(huán)參數(shù)等），則由本平臺(tái)服務(wù)層中的手環(huán)數(shù)據(jù)請求服務(wù)統(tǒng)一發(fā)送指令，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心接受指令后與手環(huán)進(jìn)行通信獲取數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)返回給本系統(tǒng)，并及時(shí)展示給前端。

1.5 煤氣泄漏監(jiān)控

系統(tǒng)通過“基于NB-IOT技術(shù)的CO檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”對接，本項(xiàng)目應(yīng)用服務(wù)器通過Modbus TCP協(xié)議解析煤氣濃度數(shù)據(jù)，并在監(jiān)控端地圖中實(shí)時(shí)展示CO監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際位置，并顯示實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)，發(fā)生異常時(shí)自動(dòng)報(bào)警，對報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位查看。CO檢測采集系統(tǒng)一旦發(fā)生報(bào)警，系統(tǒng)將報(bào)警點(diǎn)位置、附近涉煤氣作業(yè)人員等信息通過手機(jī)短信推送給煤氣安全生產(chǎn)相關(guān)人員。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)傳感器模型定位、數(shù)據(jù)標(biāo)簽展示、傳感器分布查詢等功能，以三維可視化的角度展現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，便于用戶更加直觀、準(zhǔn)確地定位到監(jiān)測點(diǎn)，提高工作效率，因此，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)的直接監(jiān)控，是本系統(tǒng)的主要監(jiān)控內(nèi)容。

兩種類型的監(jiān)測在實(shí)現(xiàn)上是同一個(gè)原理，區(qū)別在于傳感器在Sql Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的區(qū)域字段，可在區(qū)域字段中定義傳感器屬于何種類型的監(jiān)測;在三維場景的操作實(shí)現(xiàn)上可分為2種：點(diǎn)擊傳感器模型和雙擊目錄樹中傳感器節(jié)點(diǎn)。

1.6 視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)

系統(tǒng)將現(xiàn)有煤氣防護(hù)站區(qū)域66個(gè)攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接入，將攝像頭實(shí)際位置在地圖中標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)通過視頻探頭列表和地圖中的探頭模型之間的雙向關(guān)聯(lián)查詢，通過地圖中的探頭模型直接調(diào)出實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，并且能和人員定位信息進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)調(diào)出當(dāng)前查看人員附近的攝像頭監(jiān)控畫面，如圖3所示。

實(shí)時(shí)視頻播放功能是通過攝像機(jī)設(shè)備獲取當(dāng)前監(jiān)控地點(diǎn)的實(shí)時(shí)畫面，并傳輸?shù)奖O(jiān)控終端上進(jìn)行顯示的功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這一功能有2種方式：點(diǎn)擊攝像機(jī)模型;雙擊目錄樹中攝像機(jī)節(jié)點(diǎn)。

實(shí)線方框環(huán)節(jié)均調(diào)用攝像頭廠家提供的SDK接口。實(shí)時(shí)視頻播放功能在平臺(tái)中的調(diào)用。

實(shí)時(shí)流數(shù)據(jù)捕獲和錄像、聲音控制、抓圖和云臺(tái)控制等功能也通過調(diào)用視頻廠家提供的SDK接口來實(shí)現(xiàn)，這些功能是并列的關(guān)系，必須在啟動(dòng)預(yù)覽后才能調(diào)用，目前僅在桌面客戶端實(shí)現(xiàn)。

1.7 煤氣閥門遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)

系統(tǒng)集成閥門控制狀態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)閥門狀態(tài)改變時(shí)，三維地圖自動(dòng)定位該閥門，并調(diào)取附近視頻監(jiān)控，使操控人員準(zhǔn)確把握現(xiàn)場情況。本平臺(tái)通過閥門狀態(tài)采集服務(wù)器獲取閥門狀態(tài)改變實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過閥門與攝像頭的關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)閥門狀態(tài)改變時(shí)，及時(shí)自動(dòng)調(diào)出該閥門所關(guān)聯(lián)的攝像頭信息。

2 結(jié)束語

煤氣作業(yè)遠(yuǎn)程安全管控系統(tǒng)可以有效地建立作業(yè)環(huán)境安全監(jiān)控平臺(tái)，還原了作業(yè)現(xiàn)場的真實(shí)情況，為遠(yuǎn)程集中操作創(chuàng)造了有利條件，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人操作，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。建立煤氣盲板閥遠(yuǎn)程集中操控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集中操作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員數(shù)量。通過蝶閥與盲板閥的聯(lián)鎖，杜絕了操作失誤造成的煤氣大量泄漏，降低了煤氣泄漏帶來的不安全風(fēng)險(xiǎn)。

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