煤气作业远程安全管控系统分析

白文生 赵小平 黄少斌

[摘    要 ]为吸取“2.5事故”教训，杜绝类似事故重演，韶关钢铁实施了本成果项目，虽然不能直接产生经济效益，但是提高了煤气系统管控的安全本质化，可有效避免员工煤气中毒事故的发生。成果实施使用后效果显著，实现了煤气阀门的远程操作，并且成功预警过2次煤气泄漏故障，及时进行处置，避免了故障的扩大化，对人员起到了保护作用。

[关键词]煤气; 远程控制; 管控系统;应用

[中图分类号]TF088 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–00–03

[Abstract]In order to learn from the "2.5 accident" lesson and prevent similar accidents from recurring， Shaoguan Iron and Steel implemented this achievement project. Although it cannot directly generate economic benefits， it improves the safety and nature of gas system control and can effectively avoid employee gas poisoning accidents. . After the results are implemented， the effect is significant， the remote operation of the gas valve is realized， and the two gas leakage failures have been successfully warned， and the timely treatment has been carried out to avoid the expansion of the failure， and even the possibility of gas poisoning. Protective effects.

[Keywords]gas; remote control; control system; application

1 概述

一般情況下，钢铁行业在煤气设施停运检修时，为了有效地隔绝煤气，必须对煤气管道进行堵盲板作业。在检修后煤气设施投入运行时，会对煤气管道进行抽盲板作业，将煤气引入到煤气设施中，因此在冶金行业抽堵盲板是一种常见、劳动强度大的作业。盲板装置目前有人工盲板、手动盲板阀、自动（电动、气动或液动）盲板阀。随着科学技术的发展，为了降低员工的劳动强度，作业风险，人工盲板已逐惭被手动盲板阀、自动（电动、气动或液动）盲板阀所代替。

实施本项目前韶钢抽堵盲板作业都是在现场进行的，即便是自动盲板阀也是在现场机旁箱操作。煤气是有毒易燃易爆气体，操作不当就会导致大量的煤气泄漏至作业环境，引发煤气中毒、着火、爆炸事故，因此抽堵盲板作业属于高危险作业。近年来冶金行业发生了多起抽堵盲板（含开关盲板阀）过程中煤气中毒伤亡事故。

1.1 网络环境架构

系统需集成三维地图数据、人员定位数据、视频监控数据、CO煤气检测数据、阀门联动数据等，系统采用B/S架构，系统总体架构如图1所示。

1.2 平台系统架构

涉煤气作业安全管控系统采用B/S（浏览器/服务器）为主的体系，建立于ASP.NET MVC平台之上的多层应用架构，平台数据库采用SQL SERVER 2014。

平台基于ASP.NET MVC+EF6+Bootstrap等主流开发框架进行定制化开发，支持SQL Server、MySQL、Oracle、Access等多数据库类型。对于所有业务操作权限控制精密细致，对所有管理链接都进行权限验证，可控制到导航菜单、功能按钮。平台集成了针对企业相关应用的信息接口，如视频信号接入、实时数据管理（Redis实时数据库）、实时定位数据接口等，方便平台进行二次开发。平台技术架构如图2所示。

1.3 三维引擎技术

系统三维引擎技术基于CityMaker三维地理信息平台软件定制化开发。该平台软件基于全组件式体系结构，主要由CityMaker Builder（数据生产平台）、CityMaker Server（服务平台）、CityMaker Explorer（应用平台）和CityMaker SDK（二次开发工具）4类产品组成。平台除了提供虚拟三维可视化服务外，还可将二维的分析运算扩展成三维分析运算，将传统的二维信息融入三维场景中，实现可视化、空间分析的二三维一体化。同时，CityMaker提供空间对象创建、编辑、分析等三维应用功能。具有良好的开放性和可扩展性，与第三方系统无缝集成，支持ArcSDE、Oracle spatial等空间数据库。CityMaker在模型展示方面也具有独特的优势，其支持高精度的三维模型、照片级模型贴图，为系统的设计提供良好的平台基础。

本项目中只负责接入现有韶钢三维地理信息服务并通过平台进行展现，不涉及三维模型数据的制作与维护。

1.4 人员位置监控

作业人员佩戴具有GPS、通信、心率监测功能的定位手环，系统通过定位器获得作业人员在各作业点的位置信息，通过移动网络将监控数据传入监控端，监控端在地图上实时显示作业人员的位置、分布、路径，对涉煤气作业人员情况进行远程监护。

本项目中的人员定位手环基于移动通信技术，通过物联网卡与互联网保持数据的实时交互，其中手环监测数据通过以下两种方式与本系统对接。

（1）当手环监测数据改变时，手环会自动/定时发送实时数据到手环数据转发中心，本系统与数据转发中心统一数据接口，数据转发中心往本系统数据库中推送手环实时数据。

（2）当本系统需要主动请求手环实时数据（如发送指令、修改手环参数等），则由本平台服务层中的手环数据请求服务统一发送指令，数据转发中心接受指令后与手环进行通信获取数据后，将数据返回给本系统，并及时展示给前端。

1.5 煤气泄漏监控

系统通过“基于NB-IOT技术的CO检测数据采集系统”对接，本项目应用服务器通过Modbus TCP协议解析煤气浓度数据，并在监控端地图中实时展示CO监测点实际位置，并显示实时检测数据，发生异常时自动报警，对报警点进行准确定位查看。CO检测采集系统一旦发生报警，系统将报警点位置、附近涉煤气作业人员等信息通过手机短信推送给煤气安全生产相关人员。

本系统实现传感器模型定位、数据标签展示、传感器分布查询等功能，以三维可视化的角度展现实时数据，便于用户更加直观、准确地定位到监测点，提高工作效率，因此，对生产数据、环境数据的直接监控，是本系统的主要监控内容。

两种类型的监测在实现上是同一个原理，区别在于传感器在Sql Server关系数据库中的区域字段，可在区域字段中定义传感器属于何种类型的监测;在三维场景的操作实现上可分为2种：点击传感器模型和双击目录树中传感器节点。

1.6 视频监控联动

系统将现有煤气防护站区域66个摄像头实时监控数据接入，将摄像头实际位置在地图中标定，实现通过视频探头列表和地图中的探头模型之间的双向关联查询，通过地图中的探头模型直接调出实时监控画面，并且能和人员定位信息进行联动，自动调出当前查看人员附近的摄像头监控画面，如图3所示。

实时视频播放功能是通过摄像机设备获取当前监控地点的实时画面，并传输到监控终端上进行显示的功能。本系统实现这一功能有2种方式：点击摄像机模型;双击目录树中摄像机节点。

实线方框环节均调用摄像头厂家提供的SDK接口。实时视频播放功能在平台中的调用。

实时流数据捕获和录像、声音控制、抓图和云台控制等功能也通过调用视频厂家提供的SDK接口来实现，这些功能是并列的关系，必须在启动预览后才能调用，目前仅在桌面客户端实现。

1.7 煤气阀门远程联动

系统集成阀门控制状态数据，当阀门状态改变时，三维地图自动定位该阀门，并调取附近视频监控，使操控人员准确把握现场情况。本平台通过阀门状态采集服务器获取阀门状态改变实时数据，通过阀门与摄像头的关联关系，當阀门状态改变时，及时自动调出该阀门所关联的摄像头信息。

2 结束语

煤气作业远程安全管控系统可以有效地建立作业环境安全监控平台，还原了作业现场的真实情况，为远程集中操作创造了有利条件，实现了现场无人操作，降低了作业风险。建立煤气盲板阀远程集中操控平台，实现了远程集中操作，降低劳动强度，减少操作人员数量。通过蝶阀与盲板阀的联锁，杜绝了操作失误造成的煤气大量泄漏，降低了煤气泄漏带来的不安全风险。

参考文献

[1] 吴江伟，李良华，袁浩杰.焦炉煤气净化系统大型化的研究与应用[J].燃料与化工，2019，50（5）：34-36.

[2] 刘阳.壳牌煤气化装置磨煤干燥系统常见问题及解决措施[J].山西化工，2019，39（1）：116-118，128.

[3] 张桐，石亚春，徐凯，等.焦炉煤气贫化系统设计及其在立火道温控中的应用[J].燃料与化工，2019，50（2）：26-29.

[4] 封帆，李玉才，蔡海峰.一种新型综合煤气分析系统的研发及应用[J].自动化应用，2018（6）：23-24.