冶煉廠配料運輸安全預警體系構建研究

劉朝春

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東 肥城 271600）

我國一部分金屬加工企業生產運輸事故的發生，給國家、社會、職工的人身安全帶來了損失，由于配料在運輸過程中溫度極高，一旦發生側翻安全事故，輸送中的配料就會發生飛濺，對企業職工以及附近行駛的車輛造成損傷。因此以物聯網為基礎建立人—管—環的安全行為監管體系，建立在配料運輸中的危險行為預警機制，以確保冶煉廠在配料運輸過程中的安全生產作業[1]。

1 配料生產運輸安全預警體系構建

1.1 配料運輸過程分析

冶煉企業的配料運輸是高爐與轉爐間的運輸過程[2]。以罐車為例，罐車在高爐接收配料，遂將配料運輸到配料處理站進行預處理，隨后將配料輸送到冶煉廠進行倒罐工序作業，由此形成了一個配料運輸工序。魚雷罐車在1號、2號、3號、4號等高爐接受輸送配料之后，進行預處理后，最后完成一個TPC罐次的配料運輸。首先應該保證冶煉廠生產的連續性，其次對冶煉設備的使用率進行提高，以此提升配料輸送的效率，配料運送流程圖見圖1。

圖1 配料輸送流程圖

1.2 配料輸送調度過程

冶煉企業配料運輸線路錯綜復雜，需要指派專門的調度人員對配料運輸實施配送，但冶煉企業的配料運輸體系的需求關系不確定性、周期規律性差以及生產波動可能性差，亦會影響整個配料輸送系統。在配料的運輸過程中，有時會遭遇到多輛機車運行在相同路段上的占用，就必須要規定一些交通規則，否則就會造成安全隱患。此外，隨著時間的推移，運輸配料的溫度會逐漸降低，所以要求協調溫度和時間的平衡。因此需要選擇合適的運輸，因此筆者針對前述問題，提出了關于運輸配料的動靜態調度以及配料的物流平衡之調度總體結構。

1.3 配料輸送過程中不安全行為分析

在我國的部分冶煉廠中，由于企業的生產安全培訓工作不到位、職工的安全意識淡薄以及配料輸送設備的管理不善造成人身安全與設備安全受到傷害。根據國家安全局的事故統計，中毒窒息、車輛傷害、高空墜落打擊所占比例最高，但其他類包括配料運輸占比可達到4.3%，因此筆者對配料運輸過程進行預警監控，以此確保配料輸送的安全作業。

本文從人的不安全行為、環境的不安全因素、運行設備的不安全管理對配料輸送過程中進行綜合分析。如配料輸送的調配行為失誤可以導致多輛機車發生碰撞造成車輛事故。在配料的輸送過程中，由于運輸系統較為繁雜，亦可使得車輛及人員發生傷害。

1.4 基于物聯網的事故預警體系

事故預警系統，即為運用高新技術對事故發生前的安全隱患進行充分預測，盡可能的防止事故發生。當下我國的冶煉廠多數依靠于現場安全員的實時監察，沒有建立科學有效的事故預警系統，導致事故前征兆難以發覺，無法將事故扼殺在萌芽。事故一旦發生，由于缺少有效的應急措施，往往措手不及，造成了無法挽回的人員財產損失。本文依靠物聯網技術運用在冶煉廠的配料運輸上來，構建起感知、傳送、運用三個層次架構。

該預警體系的感知層架構相當于人類的耳、鼻、喉等感知器官，其中包括RFID、紅外感知技術、定位技術、視頻監控技術、傳感器技術等，可以充分對作業人員實時位置、配料運輸設備情況、作業環境狀態進行異常分析判斷，進而及時做出預警警報。該預警體系的傳送層架構將感知到的安全風險輸送到運用層之中，起到了信息中轉站的作用，其中包括移動通信、無線通信、遠程無人控制等，傳送層分類見表1。該預警體系的運用層架構是預警系統之核心層，主要對傳輸數據進行大數據分析工作，并進行處理分析，起到事故警報控制作用。其主要包括演化仿真系統、預警分析系統以及預警決策系統。

表1 傳送層技術分類

2 配料運輸安全預警系統設計

2.1 總體結構設計

預警系統的設計是保證配料生產運輸過程安全為目標，兼顧配料調度優化，在保證安全的前提下提高配料的運輸效率。本次對配料運輸中的配料、作業現場等對象進行預警監控，示意圖見圖2。通信子系統首先把其余四個子系統連接起來，相互調配，以便同時對配料輸送進行全方位的監控作業。車載子系統主要包括有機車運行情況、配料狀態等，而監控子系統則對作業人員的不安全行為進行監督。

圖2 配料運輸不安全預警系統示意圖

2.2 監控子系統

監控子系統一般會布置在冶煉廠區內的智能攝像頭，通過移動通信網絡可以將數據傳輸到視頻監控中去，隨機工作人員會對視頻影像信息予以深入處理分析。基于配料運輸過程的不安全行為考慮，將不安全行為主要分為勞保品穿戴不規范、進入紅區、違規操作三大類，根據上述三大類危險行為，可以運用視頻監控進行充分識別處理，對于勞保品穿戴不規范行為，應該首先將作業人員的崗位穿著要求輸入預警系統，智能識別作業人員身上的勞保品穿戴情況，并和大數據庫中對應崗位人員進行比對，若不規范，則可以實時提醒安全監察人員發出警報。對于進入紅區行為，應對廠區內的紅色區域進行充分識別，智能識別出紅區所在人員，并進行預警監測。對于違規操作行為，大數據中應建立起完備的操作規范數據庫系統，運用視頻監控分析手段進行行為判斷，也應該對未來的全生產過程中，需要逐步完善行為庫，實現全面的行為識別。

2.3 通信子系統

作為預警機制構架中的子系統，其中包括有接入點、中轉站以及接受點，以無線形式進行聯網，進而可以對整個配料運輸體系進行全方位覆蓋，為車載子系統、讀卡器等提供無線AP。監控中心是整個配料生產運輸安全預警系統的核心，起到人的大腦的作用。

2.4 運輸設備跟蹤子系統

當下針對機車與魚雷罐車的定位技術有很多，其中包括有RFID、聲波監測、GPS定位技術等等。這些技術上GPS技術應用是最為廣泛的，其技術中的全自動化、全時間、高精準度可以對機車或魚雷罐車提供快速準確的坐標定位。而且冶煉企業中廠區較多，各區域分散，會導致GPS定位不準確，信號嚴重衰減，致使系統無法正常運行。并且其定位系統的運營成本相比其它技術較高，因此本次選用RFID通信技術為主要的定位形式，其運營成本較低，而且可以在相對惡劣的環境中穩定運行，除此之外RFID技術還可以對機車或魚雷罐車的運行速度進行矢量判定。本次使用的RFID標簽為只讀標簽，將配料運輸網與岔道口分為小路段，軌道下均埋有只讀標簽，而在機車上布設數據傳輸設備以及數據相應閱讀裝置，當閱讀器收到相應信號后，隨即通過移動通信傳輸至視頻監控中心。每個岔路口的RFID只讀標簽均是唯一，接收到的路段編號即可推斷出機車與魚雷罐車的準確位置。并且亦可由當前岔路口、路段以及上段時間準確計算出機車與魚雷罐車的行駛方向。

3 結語

本文基于對冶煉企業配料輸送過程中的安全隱患進行了深刻剖析，從配料的生產再到中轉站，對配料輸送的動態調度做出相應分析，并且以人—管—環的角度上得出在配料輸送中所存在的安全隱患行為。在此基礎之上，建立了以物聯網為基礎的事故預警體系，并詳細的說明了系統的構建原則以及各子系統的主要運行模式與功能，以期為合理控制配料運輸過程中產生的不安全行為提供一定借鑒。