1  建立安全生产监控系统的重要性和紧迫性

    当前，国家对各行业安全生产工作非常重视，各级政府均已成立安全生产监督管理机构。《安全生产法》、《危险化学品管理条例》等相关的法律法规相继出台，都充分的体现了安全问题的重要性。“安全生产，以人为本”的理念已深入人心。在化工生产过程中，容易发生财产重大损失和人员伤亡事故。各级政府部门对化肥行业的安全生产尤为重视，制定法律、法规、规章制度保证安全生产工作落实到位，实现安全生产信息实时监控与指挥，对化肥生产科学管理，避免重特大事故的发生，具有特别重要的意义。

    化肥产品、半成品的生产过程中有许多是有毒、易燃、易爆物质(如CO、H₂、NH₃、H₂S、SO₂、NO_x、甲醇、二甲醚、甲醛、NaOH、H₂SO₄、HCl等)，生产装置中重大危险源多(如煤气气柜、氨球罐、合成压缩机、氨合成塔等)。另一方面，随着化肥生产企业生产规模的不断扩大，操作人员并没有增加，有的岗位反而减少了人员，这得益于生产技术水平的发展和自动化控制水平的提高，但安全生产形势还不容乐观。如何将现有条件下生产系统中大量的实时生产数据及时、有效地采集、存储、分析、公布，同时加强对关键重要生产岗位和场所环境在线监视、监测和设备状态检测，提高现有生产装置的安全生产监控和应急响应水平，这就成为了企业安全生产发展的当务之急。

    合成氨生产装置具有大型、连续化的特点，工艺结构复杂，包含了化学工程领域的几乎所有单元操作。在整个生产过程中进行传热、传质、传递和化学反应，生产基本上是在高温、高压的环境下进行，生产环境易燃易爆。操作工的文化水平普遍偏低，分析和解决问题的能力较弱，事故隐患较多。面对合成氨装置的这种现状，如何加强生产管理水平，避免和预防事故的发生，是摆在广大生产企业面前的问题。生产管理问题目前没有引起厂领导的足够重视，成为一个盲点。往往要等到发生了重大事故(比如爆炸)，才被引起重视。

    作为化肥厂厂主要生产管理部门的总调度室，目前的手段是极其落后的。有的企业是将一些主要的工艺参数和状态以仪表电信号的方式引到调度室进行监视，但信号数量十分有限，并且无法进行数据的存储记录；有的企业为每个调度员配备了厂区的无线通讯设备(大哥大)，依靠调度员分别到每个岗位上看生产工艺参数，然后报给调度室；有的企业依靠操作工以电话的方式往调度室上报生产数据等等。这些方式都十分落后，有问题不能及时发现，数据的一致性差(比如看见造气时，不能同时看见变换的数据)，了解生产运行情况必须得下现场。生产报表由操作工填写，有很大的人为因素，对操作工的操作质量缺乏科学的评判依据。往往得等到出了事故或问题，事后来解决，造成管理上极大的被动。

    目前我国大中型化工企业和化肥企业中只有少数企业采用了本安全生产监控系统中的部分功能，综合安全生产监控系统正处于研究和发展阶段。“北京思创”利用当今国内外先进的现代通讯信息网络、工业数字电视、易燃／有毒气体监测、设备状态检测等技术和设备，根据化肥生产企业的现状，密切跟踪国内外最新安全生产技术的发展，开发了综合安全生产监控系统Strong-PSP(Process Scheduling & Safety Platform)，该安全生产监控系统包含了设备状态检测、工业数字电视监视、易燃/有毒气体及关键工艺参数在线监测、全厂生产信息实时监控等子系统，对生产装置进行多级综合监控，能对安全生产起到保驾护航的作用。

    Strong-PSP安全生产监控系统能及时掌握生产装置安全生产动态，提高安全生产监督、管理信息化水平。同时加强了对重大危险源的管理，严格控制工艺指标，防止超温、超压、超负荷、设备带病运行，提高安全生产管理水平。

    “加快安全生产信息化建设”是国家安全生产发展的主要任务，符合《国家安全生产发展规划纲要》(2004～2010)的要求。Strong-PSP为企业建立高效灵敏、反应快捷、运行可靠的安全生产综合监控系统，在国内处于绝对领先水平。Strong-PSP是实现生产装置“安、稳、长、满、优”的最新、最佳工具与手段!

2  Strong-PSP安全生产监控系统平台简介

    Strong-PSP是专为厂级领导、生产管理人员、安全管理人员和调度人员了解装置生产情况而开发的，它是仪表控制系统或DCS的上层系统，它将各分厂、各岗位、各工序、各车间的生产实时数据集中到一起进行监控，协调和调度各个装置生产过程的节奏，对各个装置的生产过程进行全厂统一指挥和管理，是厂级领导、生产管理人员和调度人员的得力助手，为他们及时、准确地提供生产现场的信息，以便作出正确的生产管理决策。Strong-PSP改变了传统生产调度需要通过人为方式进行巡检、报表、报告的缺陷；改变以往了解生产操作运行必须下现场，生产操作实时数据、历史数据人工填表的陈旧做法，以现代化管理方式有效地保证生产过程安全、稳定、长周期运行。该系统是每天24 h对各操作岗位的全天候监视系统，在事故发生前有利于及时采取措施预防事故的发生，在事故发生后能够提供事故的分析依据。

    Strong-PSP采用了最新计算机测控技术和“北京思创”在国内处于绝对领先地位的实时数据库技术StrongDAS。该系统能够按2～10 s的时间间隔不断地采集生产过程的关键数据，及时地以直观形象的彩色大屏幕画面显示出来，并能通过生产数据的模拟分析计算软件立即给出全厂或各车间的生产状况的报告，同时还具有历史趋势记录和报警显示记录功能。

    对于已经实现了DCS、PLC、微机控制系统的生产流程，Strong-PSP能从其操作站或控制站获得数据；对于未实现微机控制，还采用仪表盘进行操作的生产流程和岗位，Strong-PSP系统通过智能测控模块可下接热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、流量变送器、压力变送器、物位(液位)变送器、成分分析仪、开关信号、触点信号及其他任意类型的电信号。Strong-PSP最有效地实现了全厂范围的生产信息集成与安全监控。

    Strong-PSP安全生产调度平台由以下几部分组成：

    (1)全厂生产信息实时数据库平台StrongDAS；

    (2)仪表电信号数据采集子系统；

    (3)关键岗位、危险重要场所数字闭路电视监控子系统；

    (4)大屏幕显示子系统；

    (5)易燃／有毒气体监测子系统；

    (6)大型转动设备(压缩机)振动监测子系统。

    某化肥厂Strong-PSP系统结构示意图见图1。

 

2.1  全厂生产信息实时数据库平台StrongDAS

    建立工业实时数据库平台，通过OPC、DDE、TCP／IP MODBUS等协议和方式自动将DCS／PLC、工控机、仪表电信号数据采集子系统、易燃/有毒气体监测子系统上的生产实时数据采集到StrongDAS工业实时数据库中，并进行数据分析处理，存储和监视，实现数据计算、报表生成、数据发布等，同时对工艺生产流程中的各个部分进行监控，并可以将处理后的主要数据自动复制到MS SQL Server 2000、Sybase、Oracle等数据库服务器中，建立生产信息内部网站，通过权限设置，可用浏览器进行动态生产过程监控，并利用Internet将全厂的安全生产信息传输到各级(省、地、县)安全监控中心。

2.2  易燃／有毒气体监测子系统

    主要在危险场所(如压缩机厂房、循环机厂房、尿素主厂房等)安装有毒、易燃、易爆气体在线监测分析仪，完成主控室报警并将信号传送到全厂生产信息实时数据库平台StrongDAS中进行集中显示。对于突发性的泄漏、正常生产过程中发生的少量泄漏，特别是无嗅无味的CO气体，人是很难发现的。采用易燃／有毒气体监测系统能极早地发现有毒、易燃、易爆气体泄漏情况，可避免事故扩大，防止人员中毒，保障生产安全运行。

    主要在合成氨压缩厂房、净化煤鼓厂房、造气煤气发生炉厂房安装CO在线监测报警器，合成冰机厂房安装NH₃在线监测报警器。某化肥厂易燃/有毒气体监测系统主要安装地点见图2。

 

2.3  主要设备状态检测子系统

    主要包括振动检测、轴承故障检测、电气设备故障测试与诊断技术等。建立企业设备状态检测系统，在计算机上进行分析、管理和打印，实现计算机管理。

    某化肥厂有15台往复式氢氮压缩机、6台CO₂压缩机，另外还有各种冰机、风机、循环机等几十台，每年都要对这些设备进行计划维修。我们将采用各种先进的测试仪器和专用诊断软件，将检测数据上传到计算机，利用计算机对主要设备的运行状态进行长时间的趋势跟踪，建立数据库和报表，通过状态变化，得以在事故发生前采取积极措施，有计划的维修或更换，减少停机时间。主要设备状态检测见图3。

 

2.4  关键岗位、危险重要场所数字闭路电视监控子系统

    电视监控系统是一种先进的、安全防范能力极强的综合系统。它的主要功能是通过摇控摄像机及其辅助设备来监视被控场所，并把监测到的图像、声音内容传送到监控中心。系统组成：摄像机、镜头、云台、解码器、防护罩、支架、监视器、数字硬盘录像机等。

    某化肥厂根据需要在各个生产主控制室安装1套全天候工业数字电视系统，分别对：

    (1)热电每台锅炉的汽包液位、煤仓、除渣系统；

    (2)造气的煤气炉、气柜、焦仓；

    (3)净化电除尘、煤鼓、脱硫；净化变换、变脱系统；净化脱碳、精脱硫、泵房；

    (4)合成压缩机厂房；合成铜洗、冰机厂房；合成氨合成塔装置、循环机厂房；

    (5)合成蒸氨、球罐生产区；

    (6)尿素A／B系统工艺装置、压缩机、泵房；

    (7)联碱工艺装置、压缩机、冰机；

    (8)粗甲、精甲生产区；

    (9)工厂大门等关键岗位和重要场所进行监控。监视和控制部分分别设在主控室，值班人员可以通过监视器监视设备运行情况。

    为了加强进出厂区的车辆管理和安全防范能力，在对大门进行数字电视监视的同时，采用了进出厂区车辆管理系统。它是一种将视频卡技术、电视监控技术、自动挡车道闸，车辆感应技术、工业控制技术等先进、成熟的技术进行集成的系统。系统由自动道闸、感应线圈、数字车辆检测仪、数码通讯转换器、主控制器、出入口电源、管理软件、图像对比软件、视频捕捉卡、彩色摄像机、自动光圈镜头、电脑等组成。

    同时，通过网关和现有的计算机网络系统，将压缩处理后的电视视频信号传送到安全生产监控系统中，进行分析处理，远程对生产现场进行实时监视。关键岗位、危险重要场所数字闭路电视监控系统见图4。

 

3  Strong-PSP实现的基本功能

3.1  安全警报功能

    当发生超温超压等故障时，系统有自动报警功能。可以设置报警级别、报警限功能，并对报警信息的记录、维护和管理功能。有效预防事故，把事故苗头消灭在萌芽状态。

    提供事故追忆功能，当事故发生时，系统产生报警，启动事故记录，记录相关报警、事件、时间及相关的大量信息。提供事故追忆的事故分析功能。提供事故追忆的管理功能，由有权用户进行事故管理的设定、修改、取消等。

3.2  易燃／有毒气体报警

    易燃/有毒气体往往容易引起火灾、爆炸、中毒等重大事故，本功能可有效预防重大事故发生，确保生产安全。

3.3  实现现代化的生产调度

    Strong-PSP安全生产监控系统将全厂的工艺生产数据通过计算机网络传输到生产调度室，调度室人员坐在调度室里就可以在计算机屏幕上及时看到每个装置的所有生产实时数据，安装本系统以后不用再打电话到每个岗位去询问生产工艺指标的情况，并且实时监视工艺指标数据的动态变化，如果一旦发现情况，马上打电话通知各岗位操作室，及时调整生产工况，对稳定生产、协调各个岗位和每套生产装置的运行、及时发现生产上的一些情况等提供了最佳手段，为调度提供了一双同时看见全厂所有装置运行情况的“眼睛”，为生产指挥提供了直接的先进工具。

3.4  提高生产管理的效率

    领导坐在办公室里，一打开电脑，就可以看到您所期望看到的工艺参数的实时变化；如果出差在外还想了解生产运行情况，只要用笔记本电脑连上因特网，就可以实时看到生产运行情况。对于生产厂长等领导来讲，拥有本系统，在不在现场的情况下很直观的即可了解生产运行状态。大大提高了工作效率和生产管理的准确性。

3.5  辅助设备管理

    (1)在设备预防性维护中，可将设备的实时信息中的仪表读数作为依据，一旦某设备累计运行时间或动作次数等工作指标达到设定数值，则系统自动调出该设备的预维护计划，提交给相应的检修部门；

    (2)在设备的日常维护中，若设备的相关运行指标超过某一限定值，则可以诊断此设备发生的故障，并自动生成检修工作单；

    (3)通过实时信息的历史记录对设备的运行历史进行分析，找出影响设备使用寿命的不合理的运行指标，调整设备运行方式，延长设备使用周期。

3.6  进行工艺分析和改进

    要改进产品，必须具备与之相关的原料的知识并了解当前和过去的操作状态。   StrongDAS实时数据库采集、存贮流程信息，并把这些数据提供给人们，其他应用程序可从这些数据中精选出有意义的信息。这些信息可以用来指导流程改进，降低物耗，增加产量。然而，实际的过程改进只能是用户和应用程序使用这些信息的结果。

3.7  生产综合报表

    实现企业的生产日报表及班报表的组态及查询功能。用户可根据本企业的实际生产情况定制各类生产报表，比如反映每套装置投入产出的物料平衡报表、各个班组成本核算统计报表、生产工况物耗能耗标定报表等，灵活设置报表的样式，使报表的每列数据可以是DCS的某一项指标，也可以是某几项指标的运算表达式，并可在报表内进行计算、汇总等操作，提供方便的报表查询与打印功能；报表相关联的指标数值可以是取值频率为每秒钟或每分钟的平均值，也可以是每小时的瞬时值。此功能的实现为企业的管理者及时、快速的了解生产情况，分析生产过程提供了依据。

3.8  二次开发

    作为连接管理网(ERP系统)和自控系统的桥梁，实现管控一体化，实现信息的上传下达。采集所有的生产过程数据，并向管理信息系统(ERP)、生产优化系统、办公自动化系统、专家决策系统提供数据，以达到对整个生产过程的综合管理及优化的目的。过程信息管理系统的成功实施，可以使企业的计算机管理上一个新的台阶，把生产过程自动化与管理系统有机连接起来。使管理层合理利用信息资源，把庞大的生产过程信息、企业内部管理信息、外部环境信息快速分类、统计、分析，为决策层的决策提供必要的依据。把生产过程信息、原料消耗、过程产品产量、产品产量、能源消耗量、设备状态等科学地分类，提供给管理层数据库，从而减少人为干预，提高了管理层数据库的准确性。把管理层的生产作业调度指令、生产计划、能耗指标等快速准确地反映到生产过程控制层。管理层科学地调整生产方案，把生产效率提高到理想境界。管理层各部门之间有机协调，管理效率大大提高。

3.9  实施本项目，实现信息化的生产管理，可以提高企业的档次和形象，为用户开展对外合作提供帮助，为上级领导到工厂视察提供环境，具有显著的社会效益。

4  Strong-PSP安全生产调度平台为企业带来的好处

    Strong-PSP将全厂的自控系统联网，将温度、压力、流量、液位、组分等关键工艺参数采集到生产调度指挥中心进行统一监控，并传送到厂长办公室等需要生产数据的部门，实现生产信息集成。

    您坐在办公室只要打开电脑，所有的生产数据全部展现在您的眼前，拥有Strong-PSP从此了解生产不用再下现场，是最先进的生产管理手段。

    Strong-PSP设立完善的报警机制和管理，有效帮助企业及时发现事故，把事故消灭在萌芽状态，为装置的安全生产保驾护航。万一发生了事故，Strong-PSP就象飞机上的“黑匣子”一样，为企业提供事故后分析依据。

    有效监督操作工认真负责地在岗操作，记录并打印操作调度报表，是加强操作工管理最先进的现代化手段，是用信息技术改造传统产业的有效工具。

    实际应用表明：有效预防及避免事故的发生；Strong-PSP能起到很好的稳定生产作用，每年使生产成本下降2％～5％；减少1～2次非计划性停车。

    Strong-PSP可下接任何形式的自控系统：可以是仪表电信号(模拟仪表盘)、DCS或PLC。

    Strong-PSP以实时数据库StrongDAS为核心，是连接ERP管理信息系统和自控系统的桥梁，实现企业的管理和控制的一体化。

    是生产装置实现“安、稳、长、满、优”运行的最佳手段。