淺談石油化工企業(yè)巡檢系統(tǒng)的設(shè)計

于欣愷,林洪俊,王曉菡

(中石油華東設(shè)計院有限公司，山東 青島 266071)

石油化工行業(yè)是流程工業(yè)，需要連續(xù)長周期運(yùn)行，具有工藝流程長，動靜機(jī)械設(shè)備多，管閥件數(shù)量大，故障率高的特點(diǎn)。同時，石油化工企業(yè)既儲備有大量易燃易爆氣體、液體等危險化學(xué)品，又伴有高溫、高壓的工況，具有很高危險性。巡檢工作作為生產(chǎn)裝置日常檢查維護(hù)、事故隱患排查和安全防范的一種重要手段，是關(guān)乎石油化工企業(yè)正常生產(chǎn)和安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作。目前，石油化工企業(yè)多已采用或輔助采用巡檢系統(tǒng)代替了以往落后的人工掛牌的巡檢方式，然而石油化工企業(yè)巡檢系統(tǒng)的設(shè)計目前還沒有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得巡檢系統(tǒng)的設(shè)計面臨無規(guī)可依、無據(jù)可查的現(xiàn)狀。因此，筆者結(jié)合了以往多個項(xiàng)目的工程經(jīng)驗(yàn)，對石油化工企業(yè)中巡檢系統(tǒng)的設(shè)計做以下探討。

1 巡檢系統(tǒng)的功能設(shè)計

巡檢系統(tǒng)是記錄、分析和管理巡檢人員的巡檢路線、巡檢時間等巡檢行為的電子系統(tǒng)。

1)巡檢系統(tǒng)基本功能設(shè)計包括[1]：

a)應(yīng)能設(shè)置巡檢線路軌跡、時間、巡檢人員和多條并發(fā)線路。

b)應(yīng)能設(shè)置巡檢異常報警規(guī)則。

c)應(yīng)能在預(yù)先設(shè)定的巡檢路線中，監(jiān)督和記錄人員的巡檢活動狀態(tài)。

d)應(yīng)能在發(fā)現(xiàn)異常事件時及時報警。

e)應(yīng)能統(tǒng)計設(shè)置內(nèi)容、巡查活動情況，形成報表。

2)巡檢系統(tǒng)可選功能設(shè)計包括：

a)可對巡檢人員實(shí)時定位，并在電子地圖上顯示當(dāng)前位置和運(yùn)行軌跡。

b)可實(shí)時上傳現(xiàn)場事件，如設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備或環(huán)境檢測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場照片及視頻等。

c)可分析對比設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與正常參數(shù)，作為風(fēng)險評估和隱患排查的依據(jù)。

d)可在發(fā)現(xiàn)異常事件時實(shí)時報警，自動上傳事件發(fā)生時間、地點(diǎn)、參數(shù)等信息。

e)可實(shí)現(xiàn)與電視監(jiān)視系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)之間的聯(lián)動。

巡檢系統(tǒng)功能設(shè)計同時應(yīng)滿足實(shí)用性、可靠性、可維護(hù)性、可實(shí)施性、易操作性、環(huán)境適應(yīng)性等原則。

2 巡檢系統(tǒng)的方案比選

目前石油化工企業(yè)中常用的巡檢系統(tǒng)主要分為三種： 在線式巡檢系統(tǒng)、離線式巡檢系統(tǒng)、智能式巡檢系統(tǒng)。

1)在線式巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括： 巡檢點(diǎn)、巡檢儀、巡檢主機(jī)。每個巡檢點(diǎn)設(shè)備是帶地址的有源裝置，用于記錄巡檢時間、地點(diǎn)和路線。手持巡檢儀是有源或無源的觸發(fā)裝置，巡檢人員用巡檢儀觸發(fā)巡檢點(diǎn)，巡檢信息會通過信號電纜實(shí)時從巡檢點(diǎn)上傳至巡檢主機(jī)的管理軟件，該軟件可顯示出巡檢人員的巡查路線、到達(dá)每個巡檢點(diǎn)的時間、人員漏檢、誤點(diǎn)等信息，并統(tǒng)計巡檢正點(diǎn)率、誤點(diǎn)率、漏檢次數(shù)等信息，作為信息查詢和考核管理的依據(jù)。

2)離線式巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括： 巡檢點(diǎn)、巡檢儀、數(shù)據(jù)通信器、巡檢主機(jī)。每個巡檢點(diǎn)設(shè)備是帶地址的無源裝置，用于標(biāo)識巡檢地點(diǎn)的名稱。手持巡檢儀是基于嵌入式系統(tǒng)的有源裝置，記錄巡檢時間、地點(diǎn)和路線。巡檢人員將巡檢點(diǎn)的信息讀取到巡檢儀中，巡檢結(jié)束后通過數(shù)據(jù)通信器將巡檢信息導(dǎo)入到巡檢主機(jī)的管理軟件中，該軟件功能基本同在線式系統(tǒng)管理軟件。

3)智能式巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)集合了地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位技術(shù)、移動通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、集群通信技術(shù)、感應(yīng)卡技術(shù)、信號處理技術(shù)等多種技術(shù)，由手持智能巡檢終端及服務(wù)器和管理軟件組成。手持智能巡檢終端支持GPS/北斗定位，2G/3G/4G，WIFI，藍(lán)牙，錄像及照相，語音對講，RFID和NFC識別，二維碼識別等多種功能的組合，外接相應(yīng)傳感器，還可實(shí)現(xiàn)測溫、測震動、可燃及有毒氣體檢測等功能。管理軟件引入了云、電子地圖、數(shù)據(jù)挖掘等多種前沿技術(shù)。巡檢人員可通過智能巡檢終端采集現(xiàn)場信息點(diǎn)信息，通過2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時將時間、地點(diǎn)、事件、圖片或視頻等信息傳輸至管理系統(tǒng)軟件，用于管理人員判斷巡檢人員位置和現(xiàn)場情況，該系統(tǒng)也可通過GPS/北斗技術(shù)進(jìn)行人員實(shí)時定位，在電子地圖上實(shí)時顯示人員的巡檢路線。

4)三種巡檢系統(tǒng)方案對比。三種巡檢系統(tǒng)方案對比見表1所列。

表1 三種巡檢系統(tǒng)方案對比

石油化工企業(yè)巡檢系統(tǒng)的設(shè)計可參照表1并結(jié)合工程實(shí)際情況、業(yè)主使用習(xí)慣和投資情況選擇系統(tǒng)方案。目前石油化工行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的是離線式巡檢系統(tǒng)。隨著移動通信和信息技術(shù)的發(fā)展以及工廠精細(xì)化管理的需求，筆者認(rèn)為智能式巡檢系統(tǒng)將會在石油化工企業(yè)得到越來越多的應(yīng)用。目前一些智能化程度較高的企業(yè)已經(jīng)建設(shè)有工業(yè)4G專網(wǎng)，一般帶寬不低于20 M bit/s，完全可以支持智能巡檢終端的數(shù)據(jù)傳輸需求，巡檢信息、照片、語音、儀表檢測數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸都可實(shí)現(xiàn)，同時由于是專網(wǎng)，數(shù)據(jù)安全性也有保障。目前多路視頻的同時傳輸還受限于帶寬的限制，相信未來隨著5G技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，該問題也會迎刃而解。

3 巡檢儀/智能巡檢終端的配置

巡檢儀/智能巡檢終端的配置可遵循兩個原則： 巡檢終端配置數(shù)量滿足每班巡檢人員使用的原則；為節(jié)約成本各個班組共用共享、交接使用的原則。結(jié)合石油化工企業(yè)車間“四班三倒”的生產(chǎn)管理制度，根據(jù)車間定崗定員，可為車間配備不多于每班人數(shù)數(shù)量的巡檢終端，交接班時兩班人員對巡檢終端也進(jìn)行交接，保證下一班組的使用。在這種工作模式下，巡檢儀/智能巡檢終端配置數(shù)量約等于每班外操工數(shù)量。同時考慮到可能臨時班次調(diào)整或是設(shè)備故障的情況，可為每車間備用一定數(shù)量的巡檢儀/巡檢終端。

4 巡檢點(diǎn)位的設(shè)計

巡檢點(diǎn)的安裝位置建議設(shè)在重要的或容易引發(fā)事故的設(shè)備處，不能影響設(shè)備的正常運(yùn)行且應(yīng)便于巡檢人員采集信息。筆者結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，對煉化廠生產(chǎn)裝置和公用工程單元巡檢點(diǎn)的設(shè)置原則見表2所列。

5 應(yīng)用展望

未來隨著人工智能技術(shù)、無線電技術(shù)、移動通信技術(shù)、信息技術(shù)等高新技術(shù)的不斷成熟，一些新型巡檢系統(tǒng)可能會在石油化工企業(yè)得到應(yīng)用，比如巡檢機(jī)器人，目前巡檢機(jī)器人已有在變電站、礦井、監(jiān)獄等一些行業(yè)成功應(yīng)用的案例。石油化工行業(yè)屬于高危險行業(yè)，石油煉化廠存在有毒有害氣體、粉塵、噪聲等有害環(huán)境，人不適宜長時間在其中工作，且巡檢是重復(fù)性強(qiáng)、機(jī)械性、耗時費(fèi)力的勞動密集型工作，因此適于巡檢機(jī)器人的應(yīng)用。在未來5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用后，理論上其數(shù)據(jù)傳輸帶寬至少是4G網(wǎng)絡(luò)的幾十倍，且低時延、安全性更高，這使機(jī)器人能夠快速接收指令并作出反應(yīng)，實(shí)時傳輸巡檢數(shù)據(jù)、高清視頻流和搭載的各種傳感器的檢測數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)保密性更好，屆時巡檢機(jī)器人將有望獲得推廣應(yīng)用。

6 結(jié)束語

本文對巡檢系統(tǒng)在石油化工企業(yè)中的設(shè)計做了簡單介紹，希望能對讀者有所啟發(fā)。目前在石油化工企業(yè)巡檢系統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計單位常面臨找不到設(shè)計規(guī)范、上游專業(yè)提不出設(shè)計委托、業(yè)主給不了設(shè)計要求的局面，令設(shè)計方一直比較困惑?！肮び破涫?，必先利其器”，巡檢系統(tǒng)作為工廠生產(chǎn)管理的一項(xiàng)重要工具，建議國內(nèi)相關(guān)部門能夠結(jié)合目前巡檢系統(tǒng)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用實(shí)際情況，出臺相關(guān)規(guī)范，對石油化工企業(yè)中巡檢系統(tǒng)的設(shè)計做出明確要求，使得設(shè)計能夠有的放矢，更好地滿足工廠的實(shí)際使用需求，提高企業(yè)工作效率和管理水平。