倉(cāng)儲(chǔ)人員安全入倉(cāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

方江坤 黃呈兵 鄒藝?yán)? 羅超

摘要：以糧倉(cāng)密閉環(huán)境主要傷害危險(xiǎn)源識(shí)別為研究對(duì)象，以入倉(cāng)作業(yè)人員傷害事故防范為技術(shù)要點(diǎn)，采用現(xiàn)代科技手段，提出了對(duì)進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)人員的傷害危險(xiǎn)預(yù)警和事故風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種能夠識(shí)別糧倉(cāng)密閉環(huán)境的危險(xiǎn)源并及時(shí)監(jiān)控入倉(cāng)作業(yè)人員的人身安全的倉(cāng)儲(chǔ)人員安全入倉(cāng)系統(tǒng)，并將其在漳州直屬庫(kù)進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。結(jié)果表明，該系統(tǒng)通過(guò)建立作業(yè)環(huán)境檢測(cè)、危險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警等措施，可將安全生產(chǎn)隱患消滅于萌芽之中，最終實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、避免企業(yè)員工人身傷害事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：進(jìn)出倉(cāng)；安全；糧食；預(yù)警；系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TS210.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240124

Design and application of safe warehousing system for warehouse personnel

Fang Jiangkun1， Huang Chengbing2， Zou Yikun3， Luo Chao4

（1. Zhangpu Directly Subordinate Bank of Fujian Grain Reserve Management Co.， Ltd.， Zhangzhou， Fujian 363213； 2. Xianyou Directly Subordinate Bank of Fujian Grain Reserve Management Co.， Ltd.， Putian， Fujian 351251； 3. Zhangzhou Directly Subordinate Bank of Fujian Grain Reserve Management Co.， Ltd.， Zhangzhou， Fujian 363005； 4. Beijing Changshun Anda Measurement and Control Technology Co.， Ltd.， Beijing 100176）

Abstract： Taking the identification of the main injury hazard sources in the confined environment of the grain silo as the research object， and taking the prevention of injury accidents of the operators entering the warehouse as the technical point， using modern scientific and technological means， the injury risk warning and accident risk control technology for operators entering and leaving the warehouse is proposed， and a safe warehousing personnel entry system that can identify the danger source of the closed environment of the grain silo and timely monitor the personal safety of the warehouse operators is designed and developed， and it is applied and verified in the Zhangzhou direct warehouse. The results showed that the system could eliminate hidden dangers in production safety in the bud by establishing measures such as operation environment detection， danger monitoring and early warning， and finally achieve safe production and avoid personal injury accidents of enterprise employees.

Key words： in and out of the warehouse； safe； grain； early warning； system

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)糧食行業(yè)先后發(fā)生多起糧食進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)安全事故，造成人員傷亡，大多數(shù)集中在糧食進(jìn)出庫(kù)及倉(cāng)內(nèi)密閉環(huán)境作業(yè)過(guò)程中[1-3]。糧食進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)因其環(huán)境的特殊性，具有較強(qiáng)的危險(xiǎn)性，其危險(xiǎn)源存在于糧食進(jìn)出倉(cāng)各個(gè)環(huán)節(jié)，涉及多種類型。比如糧食輸送設(shè)備設(shè)計(jì)安裝缺陷造成的人員機(jī)械損傷、設(shè)備運(yùn)作時(shí)的粉塵危害、糧堆不穩(wěn)定引起的人員掩埋、設(shè)備安裝不穩(wěn)定引起的高空墜落、糧倉(cāng)缺氧引起的人員窒息、熏蒸處理不妥當(dāng)造成的人員中毒等[4-6]。糧庫(kù)工作人員進(jìn)入一個(gè)密閉的糧倉(cāng)（有限空間）作業(yè)屬高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，其存在的風(fēng)險(xiǎn)具有隱蔽性、突發(fā)性和復(fù)雜性，因此，作業(yè)前對(duì)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)，消除存在的危險(xiǎn)有害因素；作業(yè)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警，采取措施控制危害的發(fā)生，就顯得尤為重要。當(dāng)前糧倉(cāng)安全作業(yè)以制度要求為主，尚無(wú)有效科技手段智能識(shí)別作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，因而急需根據(jù)糧食倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)安全生產(chǎn)管理要求，對(duì)進(jìn)出糧倉(cāng)內(nèi)作業(yè)人員的傷害事故風(fēng)險(xiǎn)和科技防范技術(shù)開展系統(tǒng)研究[7-8]。

本文以保障糧食入倉(cāng)安全為研究目標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)安全生產(chǎn)管理理念與安全生產(chǎn)技術(shù)，設(shè)計(jì)一種倉(cāng)儲(chǔ)人員安全入倉(cāng)系統(tǒng)并將其應(yīng)用于實(shí)際倉(cāng)房中，以期有效規(guī)避入倉(cāng)作業(yè)人員的傷害事故，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

1 倉(cāng)儲(chǔ)人員安全入倉(cāng)系統(tǒng)的構(gòu)成和技術(shù)路線

安全入倉(cāng)控制系統(tǒng)是為糧庫(kù)工作人員進(jìn)出倉(cāng)提供的安全控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)環(huán)境情況，通過(guò)在倉(cāng)內(nèi)檢測(cè)點(diǎn)布置氣管，抽氣到倉(cāng)外控制箱檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)氧氣、二氧化碳及磷化氫氣體濃度（也可定制其他氣體檢測(cè)）；通過(guò)檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)氣體濃度，判斷是否可以進(jìn)倉(cāng)。系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)氣體濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)后，禁止進(jìn)倉(cāng)或進(jìn)倉(cāng)后進(jìn)行報(bào)警提示。同時(shí)，倉(cāng)內(nèi)安裝監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)倉(cāng)內(nèi)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，當(dāng)作業(yè)人員發(fā)生跌倒或陷入危險(xiǎn)、出倉(cāng)人員與進(jìn)倉(cāng)人員數(shù)量不符時(shí)自動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警功能，它是保證人身安全的一套控制系統(tǒng)。

1.1 產(chǎn)品構(gòu)架

系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由氣管、電磁鎖和控制箱組成，其中氣管連接倉(cāng)內(nèi)和倉(cāng)外，用于倉(cāng)內(nèi)氣體的抽取，電磁鎖安裝于倉(cāng)門上，控制箱安裝于倉(cāng)外。硬件構(gòu)架圖見圖1。

1.2 功能架構(gòu)

系統(tǒng)主要功能包括進(jìn)出倉(cāng)控制、倉(cāng)內(nèi)濃度檢測(cè)、遠(yuǎn)程審批、數(shù)據(jù)記錄查詢等，系統(tǒng)功能架構(gòu)見圖2。

1.2.1 參數(shù)設(shè)置

在觸摸屏上設(shè)置檢測(cè)時(shí)間和參數(shù)設(shè)置權(quán)限密碼。

1.2.2 賬號(hào)密碼設(shè)置

在觸摸屏上設(shè)置進(jìn)倉(cāng)賬號(hào)和密碼，強(qiáng)制進(jìn)倉(cāng)賬號(hào)和密碼。

1.2.3 進(jìn)出倉(cāng)控制

進(jìn)倉(cāng)前，在觸摸屏上登錄賬號(hào)，設(shè)備開始檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)氣體濃度，當(dāng)氧氣濃度≥19.5%，磷化氫濃度<0.2 mL/m3，二氧化碳濃度<0.5%，倉(cāng)內(nèi)氣體濃度正常，倉(cāng)房門鎖自動(dòng)打開，否則判定倉(cāng)內(nèi)氣體濃度異常，門鎖不會(huì)打開，同時(shí)聲光報(bào)警。如必須進(jìn)倉(cāng)，則發(fā)起審批，審批通過(guò)后，倉(cāng)房門鎖打開，做好防護(hù)后進(jìn)倉(cāng)。

1.2.4 數(shù)據(jù)記錄

記錄人員進(jìn)出倉(cāng)時(shí)間、人員數(shù)量及倉(cāng)內(nèi)檢測(cè)的氧氣濃度，并可以進(jìn)行查詢。

1.3 技術(shù)路線

1.3.1 入倉(cāng)作業(yè)審批

需入倉(cāng)作業(yè)人員可通過(guò)“人員安全出入倉(cāng)”系統(tǒng)客戶端，發(fā)起入倉(cāng)作業(yè)審批，負(fù)責(zé)人可通過(guò)線上（手機(jī)或電腦）進(jìn)行遠(yuǎn)程審批。

1.3.2 進(jìn)倉(cāng)權(quán)限設(shè)置

通過(guò)預(yù)設(shè)權(quán)限、賬號(hào)密碼，防止作業(yè)人員未經(jīng)審批，或外來(lái)人員未經(jīng)同意私自入倉(cāng)。

1.3.3 入倉(cāng)前檢測(cè)

人員進(jìn)倉(cāng)前系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)氣體（氧氣、二氧化碳、磷化氫）濃度，判斷是否符合人員安全進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)，并自動(dòng)控制門鎖打開放行或關(guān)閉阻止。

1.3.4 作業(yè)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控

（1） 當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)倉(cāng)后，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)倉(cāng)內(nèi)氣體濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，如作業(yè)過(guò)程中倉(cāng)內(nèi)氣體濃度超標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警提示人員出倉(cāng)。

（2） 倉(cāng)內(nèi)安裝行為識(shí)別攝像頭，對(duì)倉(cāng)內(nèi)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，當(dāng)作業(yè)人員發(fā)生跌倒或陷入危險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警功能。

1.3.5 人員出倉(cāng)檢測(cè)

進(jìn)倉(cāng)作業(yè)完成后，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)出倉(cāng)人員數(shù)量是否與進(jìn)倉(cāng)人員數(shù)量相等，如人員數(shù)量不相等，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提示，并阻止倉(cāng)外人員關(guān)閉鎖止倉(cāng)門，防止有作業(yè)人員被遺留在倉(cāng)內(nèi)。

1.3.6 作業(yè)記錄查詢

系統(tǒng)本地存儲(chǔ)作業(yè)審批、進(jìn)倉(cāng)人員賬號(hào)、隨行人員記錄，作業(yè)監(jiān)控錄像等最近10組業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)記錄查詢。

1.4 系統(tǒng)特點(diǎn)

1.4.1 安裝簡(jiǎn)便

該系統(tǒng)無(wú)需更換倉(cāng)門，只需在倉(cāng)門上安裝電磁鎖和倉(cāng)外安裝控制箱即可。

1.4.2 防熏蒸

該系統(tǒng)采集、控制部分全部安裝在倉(cāng)外（見圖1），磷化氫熏蒸時(shí)對(duì)系統(tǒng)無(wú)影響。

1.4.3 進(jìn)倉(cāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)

當(dāng)人員進(jìn)倉(cāng)后，倉(cāng)內(nèi)氣體濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)，如果倉(cāng)內(nèi)氣體氧氣濃度<19.5%，或磷化氫濃度≥0.2 mL/m3，或二氧化碳濃度≥0.5%，報(bào)警提示出倉(cāng)。

1.4.4 進(jìn)倉(cāng)權(quán)限設(shè)置

通過(guò)預(yù)設(shè)賬號(hào)密碼，防止外來(lái)人員未經(jīng)同意入倉(cāng)。

1.4.5 記錄查詢

進(jìn)出倉(cāng)人員記錄及進(jìn)倉(cāng)后倉(cāng)內(nèi)最高濃度查詢。

1.4.6 遠(yuǎn)程審批

倉(cāng)內(nèi)濃度超標(biāo)后如需進(jìn)倉(cāng)可以發(fā)起進(jìn)倉(cāng)審批流程，負(fù)責(zé)人可通過(guò)手機(jī)或電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程審批。

2 倉(cāng)儲(chǔ)人員安全入倉(cāng)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用倉(cāng)房

漳州直屬庫(kù)P6倉(cāng)，倉(cāng)房規(guī)格24 m×42 m，堆糧高度6 m，設(shè)計(jì)倉(cāng)容4 600 t。

2.2 系統(tǒng)安裝

2.2.1 主控制箱

在試驗(yàn)倉(cāng)門口墻上懸掛式安裝，主要由觸摸屏、可編程控制器、聲光報(bào)警器、氣體檢測(cè)儀、真空抽氣泵、電磁閥等組成。

2.2.2 電磁鎖安裝

在試驗(yàn)倉(cāng)原倉(cāng)門上加裝電磁鎖。

2.2.3 攝像頭安裝

倉(cāng)內(nèi)安裝行為識(shí)別攝像頭，連接至系統(tǒng)主控制箱。

2.2.4 倉(cāng)內(nèi)氣體檢測(cè)點(diǎn)布置

在實(shí)驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)布置3個(gè)氣體檢測(cè)點(diǎn)，空間正中間布置1個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，東西兩側(cè)分別布置1個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。檢測(cè)范圍：磷化氫：量程 0～1 mL/m3，示值引用誤差±3% FS；氧氣：量程0%～25%，示值引用誤差±3% FS；二氧化碳：量程0%～3%，示值引用誤差±3% FS。

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝完成后開始進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試。

2.3.1 運(yùn)行步驟

第一步：系統(tǒng)采集錄入作業(yè)人員信息，設(shè)置人員密碼、權(quán)限。

第二步：作業(yè)人員通過(guò)系統(tǒng)客戶端發(fā)起、完成入倉(cāng)作業(yè)審批。

第三步；作業(yè)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，準(zhǔn)備入倉(cāng)作業(yè)。

2.3.2 系統(tǒng)操作

（1） 在系統(tǒng)主控制箱觸控屏上點(diǎn)擊輸入賬號(hào)和密碼，登錄“人員安全出入倉(cāng)系統(tǒng)”。系統(tǒng)操作顯示界面見圖3。

（2） 點(diǎn)擊“進(jìn)倉(cāng)”按鈕，并確認(rèn)“入倉(cāng)隨行人員”后，系統(tǒng)開始自動(dòng)檢測(cè)判斷倉(cāng)內(nèi)氣體濃度是否滿足安全指標(biāo)。

（3） 系統(tǒng)檢測(cè)完成后，倉(cāng)內(nèi)氣體濃度安全達(dá)標(biāo)，倉(cāng)房電磁門鎖自動(dòng)打開，并發(fā)出語(yǔ)音提示，允許進(jìn)倉(cāng)；如檢測(cè)氣體濃度安全不達(dá)標(biāo)，則鎖止電磁門鎖，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示，阻止作業(yè)人員入倉(cāng)。

（4） 作業(yè)開始系統(tǒng)對(duì)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)測(cè)到環(huán)境氣體濃度超標(biāo)，或作業(yè)人員發(fā)生跌倒陷入危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警功能，提示作業(yè)人員搶救和緊急避險(xiǎn)。

（5） 人員出倉(cāng)檢測(cè)，作業(yè)完成系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)對(duì)比出倉(cāng)與入倉(cāng)人員數(shù)量是否相等，如人員數(shù)量異常，系統(tǒng)則發(fā)出報(bào)警提示并阻止倉(cāng)外人員關(guān)閉鎖止倉(cāng)門，防止有人員滯留倉(cāng)內(nèi)。

（6） 作業(yè)結(jié)束，作業(yè)人員出倉(cāng)關(guān)閉鎖止倉(cāng)門，確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊作業(yè)結(jié)束按鈕，系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)并自動(dòng)保存記錄業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的顯示查詢。

2.4 應(yīng)用結(jié)果

實(shí)際運(yùn)行測(cè)試自2021年5月16日—2022年11月12日；連續(xù)運(yùn)行測(cè)試538 d。

對(duì)系統(tǒng)硬件安裝是否方便、功能是否穩(wěn)定、檢測(cè)結(jié)果是否準(zhǔn)確等方面進(jìn)行了驗(yàn)證。

2.4.1 電磁鎖

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需手動(dòng)開鎖機(jī)構(gòu)，緊急情況下斷電即可開鎖。直線吸力2 746 N鎖止?fàn)顟B(tài)下人力無(wú)法打開。不破壞現(xiàn)有倉(cāng)門結(jié)構(gòu)易于安裝集成。

2.4.2 聲光報(bào)警器

大于100 dB；距聲源水平方向10 cm處；光源：紅綠兩色燈。聲音傳播范圍遠(yuǎn)，顏色易于辨別。

2.4.3 倉(cāng)內(nèi)危險(xiǎn)源氣體檢測(cè)

根據(jù)GB 30871—2022《危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)特殊作業(yè)安全規(guī)范》規(guī)定，設(shè)置氧氣安全濃度為不低于19.5%、二氧化碳濃度不高于0.5%、磷化氫濃度不高于0.2 mL/m3。

通過(guò)與人工數(shù)據(jù)對(duì)比（表1），氣體濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)可完全代表倉(cāng)內(nèi)各處的氣體濃度指標(biāo)，檢測(cè)用時(shí)短，檢測(cè)數(shù)據(jù)安全可靠。

2.4.4 行為識(shí)別攝像頭

可支持行為分析，具備跌倒檢測(cè)、走動(dòng)檢測(cè)、人員靠近檢測(cè)、人員滯留檢測(cè)等行為分析判斷。當(dāng)倉(cāng)內(nèi)人員發(fā)生異常情況時(shí)能自動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警功能，對(duì)人員作業(yè)過(guò)程中有可能發(fā)生的危險(xiǎn)傷害事故，能起到很好的前期預(yù)警作用，系統(tǒng)靈敏度高。

2.4.5 可拓展性

系統(tǒng)預(yù)留RS485、RJ45接口，可以與庫(kù)區(qū)信息化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全面對(duì)接。

3 結(jié) 論

本研究設(shè)計(jì)開發(fā)了一種能夠識(shí)別糧倉(cāng)密閉環(huán)境的危險(xiǎn)源并及時(shí)監(jiān)控入倉(cāng)作業(yè)人員人身安全的倉(cāng)儲(chǔ)人員安全入倉(cāng)系統(tǒng)，并將其在漳州直屬庫(kù)進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，得出如下結(jié)論：① 該系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)的危險(xiǎn)源氣體，檢測(cè)結(jié)果與人工檢測(cè)結(jié)果一致，能夠準(zhǔn)確反映倉(cāng)內(nèi)各處的氣體濃度指標(biāo)；② 該系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)危險(xiǎn)源氣體的濃度，及時(shí)報(bào)警提示作業(yè)人員，能夠有效保障人員的作業(yè)安全；③ 該系統(tǒng)具有實(shí)施監(jiān)測(cè)和出倉(cāng)檢測(cè)功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)人員是否出現(xiàn)危險(xiǎn)，在出倉(cāng)時(shí)避免人員遺留倉(cāng)內(nèi)，確保人員全部安全出倉(cāng)；④ 該系統(tǒng)安裝方便，性能穩(wěn)定，能為倉(cāng)儲(chǔ)人員入倉(cāng)作業(yè)的安全提供有力保障。

參 考 文 獻(xiàn)

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