鋼鐵企業煤氣報警器聯網系統應用實踐

董園園，馬 健

（1.唐鋼國際工程技術股份有限公司，河北063000；2.河鋼集團唐山不銹鋼有限責任公司，河北063105）

0 引言

唐山不銹鋼公司是一家包含燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、連鑄以及熱軋生產線的綜合性鋼鐵聯合企業。高、轉爐煤氣既是鋼鐵冶煉的副產品又是可回收利用的二次能源，在唐山不銹鋼公司各生產工序中被廣泛應用。煤氣是有毒氣體，且易燃、易爆，如果對其使用管理不當，極易導致安全生產事故，故廠區煤氣區域均安裝有固定式煤氣報警器，以防職工在生產作業環境中煤氣中毒事件發生，同時可用于安全部門以及生產調度部門實時檢測煤氣設施運行的安全情況。

由于唐山不銹鋼公司煤氣使用范圍大，且相對分散，導致生產安全部門無法對廠區內所有煤氣報警器進行實時監測，造成煤氣報警器監管困難。因此，煤氣報警器聯網系統的開發已迫在眉睫。本文介紹了一種簡單實用的煤氣報警器聯網系統，該系統可將全公司現場煤氣報警數據實時采集并存儲，實現全公司煤氣報警信息的在線監控和信息推送，提高公司安全管理部門對煤氣管線設施運行狀態的監控能力。

1 公司煤氣安全報警系統現狀

目前公司現場安裝的煤氣報警器的報警信號可傳輸到所在作業區主控室內，具有現場聲光報警和中控室報警功能，雖然可以作為現場警示，但是煤氣報警狀態無法做到實時監控，不利于安全管理和預防管理，具有極大的隱患。

1.1 報警信息傳遞慢

現場出現煤氣報警等異常情況，需要現場人員通過電話聯系安全部門進行匯報，存在信息傳遞慢、不全面等問題。管理人員在收到報告信息后，需要到現場了解情況，以區分是局部還是大范圍問題，導致煤氣報警應急處理速度慢。

1.2 報警器檢查困難

安全部門對于煤氣報警器的掌控，需管理人員到現場進行周期檢查，時間長，成本高，但覆蓋面非常有限。

1.3 報警信息不易統計

安全部門對現場報警信息有零星記錄，無法形成統計報表及數據分析，管控能力有限。

2 煤氣報警器聯網系統主要功能

鑒于上述問題，唐山不銹鋼公司推出并實施了煤氣報警器聯網系統，系統主要具有煤氣報警數據采集、數據解析、報警信息網頁展示和微信推送等功能。

2.1 報警數據采集

煤氣報警器探頭基本都是由單片機構成，其中包含串口通訊模塊，通過RS485 通訊接口與外部進行交互。現場通常使用RS485 通訊電纜將一臺主機與多個探頭連接，使其組成一個小型的局域網絡。主機通過廣播的形式向各個探頭發送16 進制數據，在一定時間內，探頭將數據以16 進制的格式返回到網絡中，主機接收數據。報警數據采集就是利用數據廣播的形式，將串口轉換器或計算機通過RS485 電纜接到報警器局域網絡中，實時進行報警數據采集，并轉換到使用TCP/IP 協議的以太網絡中上傳。在數據傳遞過程中，串口轉換器（或計算機）也起到了防火墻的作用，保護現場的煤氣探頭設備。

現場的煤氣報警器均為利舊使用，需要通過各種技術措施將不同廠家報警器的數據采集上來。如就近區域有計算機和網絡，RS485 電纜可與計算機的串口通訊模塊連接，利用計算機進行網絡通訊；如就近沒有計算機但有網絡，可增加串口轉換器用以通訊；如就近無計算機和網絡，可通過無線串口轉換器進行通訊。聯網系統的原則為最大限度提高現有設備利用率，節約資金。下面就三種數據采集形式進行介紹。

2.1.1 計算機數據采集

此數據采集方式是利用計算機上的串口卡通訊，在計算機上編寫服務程序，定時讀取來自串口卡讀取緩存區的字符串數據，根據廠家支持的Modbus 協議，將解析后的數據發送到關系型數據庫的相應表中，以便后續應用。此方式優點是最大限度利舊，只需購買接入計算機的串口模塊即可，缺點是對電腦的依賴性較強，當電腦出現問題時，無法采集數據。

2.1.2 有線串口轉換器數據采集

此數據采集方式利用的設備是串口轉換器，通過轉換器將原有的串口通訊變成了以太網通訊，數據采集程序全部集中到機房的服務器上，現場只需保證通電。優點是數據采集程序集中在遠程服務器上，與現場計算機無關。缺點為需要購買串口轉換器，并保持現場網絡的正常運行。

2.1.3 無線串口轉換器數據采集

此數據采集方式的關鍵在于4G 技術，在無線串口卡上安裝移動4G 卡，通過RS485 電纜將無線串口卡與現場探頭連接，數據通過無線信號發送到廠家數據庫中，再通過信息機房的服務器連接到無線串口卡接收數據。接收到的數據在服務器上進行解析，最終傳輸到關系型數據庫中。此種方式不受現場設備限制，適用于較偏僻、無網絡的位置，不需鋪設光纖，節約成本。缺點是：數據需先傳到廠家數據庫中，再返回來，無線信號影響較大；通過第三方，數據安全不能保證；節點較多，故障率較前兩種采集方式稍高。

2.2 報警數據解析

Modbus 協議是一種串行通訊協議，智能煤氣報警器通常使用的是Modbus RTU 協議，該協議數據格式由地址碼、功能碼、數據段、CRC 校驗四部分組成。 下面為一條煤氣報警器的完整數據“01030100000705F401030E0000001E0001000001F4 0000000B736E”， 此字符串前面8組數“01030100000705F4” 為煤氣報警器設備主機廣播發送的，其中“01”表示地址為01 的探頭，“03”表示讀數據，“0100”表示寄存器地址，“0007”表示讀取的位數，“05F4” 表示CRC 效驗，而后面字符串“01030E0000001E0001000001F40000000B736E” 是煤氣報警器探頭返回的數據，其中“01”表示地址為01 的探頭，“03”表示讀數據，“0E”表示有效數據的個數，“0000001E0001000001F40000000B”表示相應數據，包含了CO 濃度、現場溫度等信息，“736E”表示CRC 校驗。

通過Modbus 協議以及返回位置所表示的含義對數據進行解析，可得出煤氣報警器相應信息。

2.3 報警信息網頁展示

數據庫存儲的相應數據可實時展示在瀏覽器上，如圖1 所示。為使安全管理人員及崗位人員更直觀地了解煤氣分布及報警情況，網頁采用作業區—設備主機—煤氣探頭的方式劃分，對應 “位置”、“控制器”、“內容”三大部分。“位置”即探頭所在作業區，是設備的負責單位；“控制器”即煤氣報警器設備主機，是對探頭進行控制的大腦；“內容”即設備主機下探頭的實時情況。

為實現一目了然的視覺效果，在每一個探頭設備顯示數值的基礎上，對不同數值等級設置不同顏色，等級由低到高顏色分別為藍、黃、橙、紅，其數值范圍可隨需求進行調整。點擊“內容”中單元格，彈框中可以顯示唯一序號、設備位置、CO 實時濃度、當前溫度、損壞時間等信息。

圖1 中正常顏色為白色，如“位置”一列出現灰色，表示現場計算機、機房采集主機或現場網絡出現問題；如“控制器”一列出現灰色，表示現場探頭主機、串口轉換器出現問題；如“內容”一列出現灰色，表示報警器探頭設備、連接主機和探頭的雙絞線出現問題。此功能讓進入區域的人員提前關注現場情況，同時使維修部門第一時間得知問題所在，縮短檢修時間。

圖1 煤氣報警器聯網系統網頁展示

2.4 報警信息微信推送

為方便崗位人員查看報警器的實時數據，煤氣報警器聯網系統設置了微信報警信息推送臨界值。當煤氣報警數據滿足報警推送臨界值時，系統將主動推送相關信息到相應作業區安全微信群，這樣崗位人員可通過微信查看現場煤氣濃度情況。當煤氣濃度數值較大時，崗位人員需在規定時間內上報安全部門相關煤氣報警器報警原因，在一定程度上促進了安全部門對煤氣運行情況的掌控。微信煤氣報警推送如圖2 所示。

圖2 微信煤氣報警推送

3 煤氣報警器聯網系統實施效果

公司煤氣報警器聯網系統投運后，所有報警數據均在網頁上實時展現，供相關人員隨時監控，可提前發現煤氣異常情況，提高了安全管理部門對煤氣報警系統的監控能力。

全區域煤氣報警器數據的存儲、聯網后，實現了各作業區的煤氣報警情況實時發送安全微信群，形成了崗位人員、設備負責人、作業區領導、分廠領導、安全管理人員五級煤氣安全管理架構，提升了管理效率，杜絕煤氣中毒事故，保證了人員生命安全。

4 結語

在煤氣報警器聯網系統實施中，根據煤氣報警器安裝區域現場情況，通過現場計算機、有線串口轉換器或無線串口轉換器等多種信息化傳輸手段，唐山不銹鋼公司實現全區域煤氣報警器數據的采集、轉換、存儲、聯網、發布。

另外煤氣報警器聯網系統的成功投用，實現了公司安全管理部門對全區域煤氣報警信息的24小時監控，提高了公司安全部門對煤氣突發事故的處理效率和應急能力，降低了區域人員煤氣中毒風險，也為安全管理人員提供了統計、跟蹤的數據支持。