（二）重大危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警技術(shù)
1．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成原理
重大危險(xiǎn)源計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的主體框架如圖4-3所示。
圖4-3中危險(xiǎn)源對(duì)象是指工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所需的以及各種生產(chǎn)場(chǎng)所擁有的設(shè)施或設(shè)備，如罐區(qū)、庫(kù)區(qū)、生產(chǎn)場(chǎng)所等對(duì)象。這些對(duì)象有各種易燃、易爆、毒性等危險(xiǎn)物質(zhì)，對(duì)安全生產(chǎn)和人身安全構(gòu)成了極大的威脅。它們的特性參數(shù)是重大危險(xiǎn)源監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)所要關(guān)注的主要參數(shù)，將這些參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)重大危險(xiǎn)源進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)視、預(yù)警和控制，預(yù)防重大事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
要達(dá)到重大危險(xiǎn)源的計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的目的，還應(yīng)將主計(jì)算機(jī)所計(jì)算出的結(jié)果報(bào)考反饋到危險(xiǎn)源對(duì)象上去，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)危險(xiǎn)源對(duì)象的各種參數(shù)進(jìn)行控制，使之運(yùn)行在安全范圍以內(nèi)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。
眾所周知，表征工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程特性的物理參數(shù)（危險(xiǎn)源對(duì)象）大部分是模擬信號(hào)，或者是開(kāi)關(guān)量信號(hào)，而計(jì)算機(jī)采用的是數(shù)字信號(hào)。為此，兩者之間必須采用模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（A／D）和數(shù)／模轉(zhuǎn)換器（D／A），以實(shí)現(xiàn)這兩種信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。盡管各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、危險(xiǎn)源對(duì)象多種多樣，但對(duì)其實(shí)施控制的計(jì)算機(jī)卻大同小異。
2．危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
應(yīng)用系統(tǒng)安全工程的理論、觀點(diǎn)和方法，結(jié)合過(guò)程控制、自動(dòng)檢測(cè)、傳感器、計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)通信等理論與實(shí)踐技術(shù)，構(gòu)成易燃、易爆、有毒重大危險(xiǎn)源監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。
首先從危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)始，分析哪些因素是造成事故的原因，找到需要采集的危險(xiǎn)源對(duì)象和參數(shù)。
將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，用于控制或預(yù)警系統(tǒng)的后處理。
數(shù)據(jù)采集裝置可以是數(shù)據(jù)采集卡、單片機(jī)或PLC，它往往可以同時(shí)采集多路標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。如果需采集的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)很多，也可以選用多個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置。
有的系統(tǒng)需要采用數(shù)據(jù)采集裝置所采集來(lái)的數(shù)據(jù)，且監(jiān)控計(jì)算機(jī)可能與數(shù)據(jù)采集裝置相距很遠(yuǎn)，因而需要采用遠(yuǎn)距離通信技術(shù)將數(shù)采裝置采集的數(shù)字信號(hào)傳送到較遠(yuǎn)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。必要的時(shí)候，還要采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將其連成局域網(wǎng)。整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采取分布式層級(jí)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4-5所示。
3．計(jì)算機(jī)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)
重大危險(xiǎn)源對(duì)象大多數(shù)時(shí)間運(yùn)行在安全狀況下。監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的目的主要是監(jiān)視其正常情況下危險(xiǎn)源對(duì)象的運(yùn)行情況及狀態(tài)，并對(duì)其實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)作一個(gè)整體評(píng)判，對(duì)系統(tǒng)的下一時(shí)刻做出一種超前（或提前）的預(yù)警行為。因而在正常工況下和非正常工況下應(yīng)該有對(duì)危險(xiǎn)源對(duì)象及參數(shù)的記錄顯示、報(bào)表等功能。
（1）正常運(yùn)行階段。正常工況下，危險(xiǎn)源運(yùn)行模擬流程，進(jìn)行主要參數(shù)（溫度、壓力、濃度、油／水界面、泄漏檢測(cè)傳感器輸出等）的數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表、超限報(bào)警，并根據(jù)臨界狀態(tài)判據(jù)自動(dòng)判斷是否轉(zhuǎn)入應(yīng)急控制程序。
（2）事故臨界狀態(tài)。當(dāng)被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的危險(xiǎn)源對(duì)象的各種參數(shù)超出正常值的界限時(shí)，如不采取應(yīng)急控制措施，就會(huì)引發(fā)火災(zāi)、爆炸及重大毒物泄漏事故。在這種狀態(tài)下，監(jiān)控系統(tǒng)一方面給出聲、光或語(yǔ)言報(bào)警信息，由應(yīng)急決策系統(tǒng)顯示排除故障系統(tǒng)的操作步驟，指導(dǎo)操作人員正確、迅速恢復(fù)正常工況，另一方面發(fā)出應(yīng)急控制指令（例如，條件具備時(shí)可自動(dòng)開(kāi)啟噴淋裝置，使危險(xiǎn)源對(duì)象降溫，自動(dòng)開(kāi)啟泄放閥降壓，關(guān)閉進(jìn)料閥制止液位上升等）；或者當(dāng)可燃?xì)怏w傳感器檢測(cè)到危險(xiǎn)源對(duì)象周?chē)諝庵械目扇細(xì)怏w濃度達(dá)到閾值時(shí)，監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)將及時(shí)報(bào)警，同時(shí)還能根據(jù)檢測(cè)的可燃?xì)怏w的濃度及氣象參數(shù)（風(fēng)速、風(fēng)和、氣溫、氣壓、溫度等）傳感器的輸出信息，快速繪制出混合氣云團(tuán)在電子地圖上的覆蓋區(qū)域、濃度預(yù)測(cè)值，以便采取相應(yīng)的措施，防止火災(zāi)、毒物的進(jìn)一步擴(kuò)大。
（3）事故初始階段。如果上述預(yù)防措施全部失效，或因其他原因致使危險(xiǎn)源及周邊空間起火，為及時(shí)控制火勢(shì)，應(yīng)與消防措施結(jié)合，可從兩個(gè)方面采取補(bǔ)救措施：①應(yīng)用“早期火災(zāi)智能探測(cè)與空間定位系統(tǒng)”及時(shí)報(bào)告火災(zāi)發(fā)生的準(zhǔn)確位置，以便迅速撲救；②自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急控制系統(tǒng)，將事故抑制在萌芽狀態(tài)。
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