報警推送管理系統的應用

牟寶強

(中國石化股份有限公司齊魯分公司 信息中心，山東 淄博 255400)

隨著石化行業生產經營向綠色、低碳環保發展模式的轉變，某石化公司生產經營面臨諸多挑戰：

1)生產運維挑戰。該公司擁有10個生產廠、各類生產裝置140余套，存在點多面廣、設備數量龐大、設備種類繁多、人員老化、結構性缺員等諸多實際問題，其中儀控設備臺件數高達20余萬臺，尤其是關鍵聯鎖控制及安全環保儀表設備，任何一個環節出現問題都會影響生產裝置的平穩運行。僅僅依靠傳統的定時巡檢制度和工作方式難以及時發現關鍵設備的實時故障與存在的隱患，不能及時、精準、高效地處置設備故障。

2)質量管控挑戰。該公司作為煉化一體化的特大型企業，涉及的原料、產品和中間產品1 000多種、采樣點多于5.2×103個，任何一個地方的物料質量出現問題，都會對生產和銷售產生影響，物料質量的管控難度也非常大。

3)環境環保挑戰。該公司作為煉化一體化的企業，使用和生產各種有毒、有害、易燃、易爆的化工原料和產品，數量眾多，分布面廣，因此面臨的環保壓力也是非常大。

針對上述生產管控的難點、痛點，該公司認真分析生產管理現狀，制定了公司級、廠級、車間級三級報警分級標準，設計了統一的報警推送管理流程，并充分利用目前的信息技術構建企業生產關鍵信息全面感知、精準運維、閉環管理的報警推送管理系統，實現各類報警的統一管理，滿足業務部門的管理需要，助力生產管控智能化轉型升級。

1 系統的總體技術架構

經過多年的信息化建設，該公司已建成了企業資源計劃系統(ERP)，制造執行系統(MES)，實驗室信息管理系統(LIMS)等多個大型信息化系統，同時也建立了覆蓋全公司的底層實時數據庫系統。依托這些成熟的系統和豐富的數據資源，充分利用網絡和短信技術，實時抓取各系統產生的報警信息，并根據統一制定的報警推送規則進行短信和管理駕駛艙雙路同時推進，實現報警信息的實時、閉環管理，并為管理人員分析異常故障提供有效支撐。報警推送管理系統的總體架構如圖1所示，網絡拓撲結構如圖2所示。

2 報警推送管理系統功能

整個報警推送管理系統共有四大功能。

2.1 報警類別管理

根據生產管理的相關專業情況對報警數據進行分類，類別包括： 生產、工藝、質量、環保、設備(防腐)、計量、MES等七大類。報警推送管理系統也可根據情況增加和修改類別。

2.2 報警數據參數設置

根據報警數據的類別對報警數據相關參數進行維護和設置。主要內容包括： 報警數據點位以及名稱、所屬生產廠、上限、下限、報警級別、報警推送類型(短信、管理駕駛艙系統推送)。

2.3 報警數據推送管理

報警數據推送管理由四個子功能組成。

2.3.1報警信息數據推送

當該系統中各專業管理數據超出正常運行值范圍后，會自動生成報警信息，并根據超標數據的推送設置推送消息。推送方式分為兩種： 管理駕駛艙系統消息推送和手機短信報警信息推送。

2.3.2未處理報警信息處理

未處理報警信息處理功能用于超標數據報警信息推送后，當相關管理部門或崗位遲遲未對系統所發送的消息反饋時，該系統根據未處理的消息條數自動將相關信息通過手機短信推送至上級主管領導或者上級主管領導的管理駕駛艙。

2.3.3異常報警信息例外處理

異常報警信息處理用于超標數據異常報警情況。有的超標數據是由于生產裝置設備短時間內不能恢復正常導致相關生產工藝參數持續超標報警，該系統隨之也會按照設定的頻次推送報警信息，會造成大量無效報警信息積壓。因此該系統設置例外處理方式，一旦出現上述情況由相關專業的技術管理人員對相應的參數位號進行例外處理，這樣該系統就不再對其超標數據推送報警消息。相關技術人員對相關點位進行例外設置后，提交由業務分管領導進行審閱通過即可生效。

2.3.4報警信息處理

報警信息推送處理主要用于用戶登錄系統后，在系統內查詢報警信息以及回饋操作。

1)報警推送信息查詢。用戶登錄系統后首頁顯示當前用戶需要接受和回饋的報警推送信息。需要進行回饋處理的信息以紅色標記顯示在最上面，已處理的信息順延顯示。

2)報警推送信息處理。用戶登錄系統后可以通過該項功能進行報警推送信息的回饋操作。

2.4 報警的統計分析

報警統計分析以報表和圖表的形式讓業務管理人員查詢統計某一時間段內的不同類別的報警的總數量、已反饋和未反饋數量等信息，使得生產異常故障點的分析、處理更加精準、智能。

2020年1月1日至5月14日報警推送管理系統生成的報警統計數據見表1所列。

表1 報警數據統計 個

3 系統的主要實現方式

以下詳細介紹覆蓋面廣、實施難度大的關鍵儀表信息報警推送的實現過程：

1)編制報警信息手機分級推送策略。按照報警推送管理平臺的三級報警分級規則，結合運維中心儀表分級管理規定，經過頂層設計、現場調研，制定了關鍵儀表信息手機分級推送策略，確保A， B級儀表的安全穩定運行。報警信息手機分級推送過程如圖3所示。

圖3 報警信息手機分級推送過程示意

結合各生產裝置儀控設備運行情況及日常維護經驗，最終確定關鍵儀表設備信息推送清單，包括： 機柜間溫濕度、UPS電源電壓、直流24 V電源運行狀態、聯鎖控制回路等關鍵參數、DCS/CCS/PLC/DEH/機組振動監測系統報警五個方面的運行狀態信息。

2)核查所有儀控系統的數據采集鏈路，確保具備數據采集條件。儀表信息推送的關鍵環節是經過通信組態調試將不同推送點信息引入DCS，再通過OPC數據采集接口，將儀控系統中關鍵儀表參數采集至實時數據庫IP21。所以必須核查所有儀控系統的數據采集鏈路，確保工業過程控制網和企業信息管理網的跨接。

3)技術攻關。整個公司范圍內需要維護的控制系統共計444套，涉及21個品牌38種型號，不同工業控制系統框架差距加大，實現不同系統間數據通信及運行狀態的采集是很大的技術難點。通過多次研討攻關，同時查閱大量技術資料，最大程度地突破技術壁壘，分類逐項實施。

4)依據關鍵儀表設備信息推送清單，編制關鍵儀表信息數據表。組織儀表車間工程師收集推送點信息，并確定不同推送點推送人員的級別，實現分級管理，精準推送。

4 系統主要創新點

報警推送管理系統主要包含以下創新內容：

1)融合了工業控制技術、數據庫技術及網絡信息技術，打破信息“孤島”，建立了統一的報警推送管理信息平臺，實現了信息和數據共享。

2)精準分級推送。實現儀表運維、質量管控、環保監測、工藝管理、設備管理等專業異常故障信息分層級管理，充分發揮各層級作用，保證了關鍵儀表、重要儀表、重要物料和環保風險點等各類數據的運行維護和管理的準確、合理，實現了報警數據的標準化、規范化管理。

3)手機實時推送。打造了全天候、全時段智能巡檢，有效提高了關鍵信息發現的及時性和全面性(尤其是隱性故障)。

4)創新實現了UPS輸出電壓的在線檢測、故障預警和歷史記錄。

5 主要應用成效

5.1 確保儀表精準運維并及時消除隱患

2018年6月16日11時26分，烯烴廠裂解裝置電源柜UPS電壓從220 V直接降至199 V，并持續波動，如果未能及時發現并處理，電壓持續降低將會引起控制系統供電異常，甚至導致烯烴廠裂解裝置停工。該車間領導及工程師第一時間接收到UPS電壓超限報警推送短信，立即組織現場排查，通過與電氣工程師合作，臨時切換至市電后，迅速消除了重大電源故障，保障了裝置平穩運行。

2019年10月17日17時21分，氯堿廠2號氯乙烯裝置SIS的DI卡故障報警。氯堿儀表車間領導及工程師第一時間接收到故障報警推送短信，及時組織人員在線消除了重大系統故障，避免了一次裝置非計劃停工。氯堿廠2號氯乙烯裝置SIS采用霍尼韋爾FSC系統，目前已長周期運行15 a，電子元器件老化，系統故障率持續偏高。車間長期實行特護管理，占用大量人力資源，而且無法實現全天候、全時段智能維護。利用關鍵儀表信息手機分級推送后，成功在線消除系統故障8次，確保了裝置安全穩定運行。

以上兩起案例是利用手機分級推送信息技術快速消除重大設備故障的典型應用，也是利用新技術手段提升運維保障能力的縮影。經過持續的完善，該系統已實現1 775條關鍵儀控設備報警信息推送，覆蓋了所有關鍵儀控設備，打造了全天候、全時段智能運維的新模式，提高了對生產裝置儀控設備主動控制能力、快速響應能力、預知維護能力，有效減少了因關鍵儀表設備故障造成生產波動或停工。同時釋放了大量人力資源，為公司運維市場化運行、區域化維保、班組優化、值班運維方式改革奠定了堅實基礎。

5.2 化驗分析物料的全面監控

該系統自投用以來，對該公司所有化驗分析的物料進行全面的實時監控，每天進行一次統計評比，責任明確，問題清晰。經過不斷的技術攻關，質量提升明顯，不合格報警數量持續下降。報警推送管理系統投用后，2018年7月～2020年5月質量不合格項報警變化趨勢如圖4所示。

圖4 質量不合格項報警變化趨勢示意

截至目前，通過報警推送管理系統分級推送關鍵儀表信息及時并成功處置較大儀控系統故障報警54次，重大儀控系統故障報警12次，挽回直接經濟損失1 000余萬元人民幣，并可持續有效減少因關鍵儀表設備故障造成的生產波動或停工，實現平穩增效。

6 結束語

通過建立統一的報警推送管理系統，實現了該公司儀表、質量、環保、工藝、設備等專業重要管控信息的實時監控、精準處理和閉環管理，不僅大幅降低了工人的勞動強度，也降低了運維成本，促進了該公司生產管控向智能化轉型升級。