钢铁企业煤气报警器联网系统应用实践

董园园，马 健

（1.唐钢国际工程技术股份有限公司，河北063000；2.河钢集团唐山不锈钢有限责任公司，河北063105）

0 引言

唐山不锈钢公司是一家包含烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、连铸以及热轧生产线的综合性钢铁联合企业。高、转炉煤气既是钢铁冶炼的副产品又是可回收利用的二次能源，在唐山不锈钢公司各生产工序中被广泛应用。煤气是有毒气体，且易燃、易爆，如果对其使用管理不当，极易导致安全生产事故，故厂区煤气区域均安装有固定式煤气报警器，以防职工在生产作业环境中煤气中毒事件发生，同时可用于安全部门以及生产调度部门实时检测煤气设施运行的安全情况。

由于唐山不锈钢公司煤气使用范围大，且相对分散，导致生产安全部门无法对厂区内所有煤气报警器进行实时监测，造成煤气报警器监管困难。因此，煤气报警器联网系统的开发已迫在眉睫。本文介绍了一种简单实用的煤气报警器联网系统，该系统可将全公司现场煤气报警数据实时采集并存储，实现全公司煤气报警信息的在线监控和信息推送，提高公司安全管理部门对煤气管线设施运行状态的监控能力。

1 公司煤气安全报警系统现状

目前公司现场安装的煤气报警器的报警信号可传输到所在作业区主控室内，具有现场声光报警和中控室报警功能，虽然可以作为现场警示，但是煤气报警状态无法做到实时监控，不利于安全管理和预防管理，具有极大的隐患。

1.1 报警信息传递慢

现场出现煤气报警等异常情况，需要现场人员通过电话联系安全部门进行汇报，存在信息传递慢、不全面等问题。管理人员在收到报告信息后，需要到现场了解情况，以区分是局部还是大范围问题，导致煤气报警应急处理速度慢。

1.2 报警器检查困难

安全部门对于煤气报警器的掌控，需管理人员到现场进行周期检查，时间长，成本高，但覆盖面非常有限。

1.3 报警信息不易统计

安全部门对现场报警信息有零星记录，无法形成统计报表及数据分析，管控能力有限。

2 煤气报警器联网系统主要功能

鉴于上述问题，唐山不锈钢公司推出并实施了煤气报警器联网系统，系统主要具有煤气报警数据采集、数据解析、报警信息网页展示和微信推送等功能。

2.1 报警数据采集

煤气报警器探头基本都是由单片机构成，其中包含串口通讯模块，通过RS485 通讯接口与外部进行交互。现场通常使用RS485 通讯电缆将一台主机与多个探头连接，使其组成一个小型的局域网络。主机通过广播的形式向各个探头发送16 进制数据，在一定时间内，探头将数据以16 进制的格式返回到网络中，主机接收数据。报警数据采集就是利用数据广播的形式，将串口转换器或计算机通过RS485 电缆接到报警器局域网络中，实时进行报警数据采集，并转换到使用TCP/IP 协议的以太网络中上传。在数据传递过程中，串口转换器（或计算机）也起到了防火墙的作用，保护现场的煤气探头设备。

现场的煤气报警器均为利旧使用，需要通过各种技术措施将不同厂家报警器的数据采集上来。如就近区域有计算机和网络，RS485 电缆可与计算机的串口通讯模块连接，利用计算机进行网络通讯；如就近没有计算机但有网络，可增加串口转换器用以通讯；如就近无计算机和网络，可通过无线串口转换器进行通讯。联网系统的原则为最大限度提高现有设备利用率，节约资金。下面就三种数据采集形式进行介绍。

2.1.1 计算机数据采集

此数据采集方式是利用计算机上的串口卡通讯，在计算机上编写服务程序，定时读取来自串口卡读取缓存区的字符串数据，根据厂家支持的Modbus 协议，将解析后的数据发送到关系型数据库的相应表中，以便后续应用。此方式优点是最大限度利旧，只需购买接入计算机的串口模块即可，缺点是对电脑的依赖性较强，当电脑出现问题时，无法采集数据。

2.1.2 有线串口转换器数据采集

此数据采集方式利用的设备是串口转换器，通过转换器将原有的串口通讯变成了以太网通讯，数据采集程序全部集中到机房的服务器上，现场只需保证通电。优点是数据采集程序集中在远程服务器上，与现场计算机无关。缺点为需要购买串口转换器，并保持现场网络的正常运行。

2.1.3 无线串口转换器数据采集

此数据采集方式的关键在于4G 技术，在无线串口卡上安装移动4G 卡，通过RS485 电缆将无线串口卡与现场探头连接，数据通过无线信号发送到厂家数据库中，再通过信息机房的服务器连接到无线串口卡接收数据。接收到的数据在服务器上进行解析，最终传输到关系型数据库中。此种方式不受现场设备限制，适用于较偏僻、无网络的位置，不需铺设光纤，节约成本。缺点是：数据需先传到厂家数据库中，再返回来，无线信号影响较大；通过第三方，数据安全不能保证；节点较多，故障率较前两种采集方式稍高。

2.2 报警数据解析

Modbus 协议是一种串行通讯协议，智能煤气报警器通常使用的是Modbus RTU 协议，该协议数据格式由地址码、功能码、数据段、CRC 校验四部分组成。 下面为一条煤气报警器的完整数据“01030100000705F401030E0000001E0001000001F4 0000000B736E”， 此字符串前面8组数“01030100000705F4” 为煤气报警器设备主机广播发送的，其中“01”表示地址为01 的探头，“03”表示读数据，“0100”表示寄存器地址，“0007”表示读取的位数，“05F4” 表示CRC 效验，而后面字符串“01030E0000001E0001000001F40000000B736E” 是煤气报警器探头返回的数据，其中“01”表示地址为01 的探头，“03”表示读数据，“0E”表示有效数据的个数，“0000001E0001000001F40000000B”表示相应数据，包含了CO 浓度、现场温度等信息，“736E”表示CRC 校验。

通过Modbus 协议以及返回位置所表示的含义对数据进行解析，可得出煤气报警器相应信息。

2.3 报警信息网页展示

数据库存储的相应数据可实时展示在浏览器上，如图1 所示。为使安全管理人员及岗位人员更直观地了解煤气分布及报警情况，网页采用作业区—设备主机—煤气探头的方式划分，对应 “位置”、“控制器”、“内容”三大部分。“位置”即探头所在作业区，是设备的负责单位；“控制器”即煤气报警器设备主机，是对探头进行控制的大脑；“内容”即设备主机下探头的实时情况。

为实现一目了然的视觉效果，在每一个探头设备显示数值的基础上，对不同数值等级设置不同颜色，等级由低到高颜色分别为蓝、黄、橙、红，其数值范围可随需求进行调整。点击“内容”中单元格，弹框中可以显示唯一序号、设备位置、CO 实时浓度、当前温度、损坏时间等信息。

图1 中正常颜色为白色，如“位置”一列出现灰色，表示现场计算机、机房采集主机或现场网络出现问题；如“控制器”一列出现灰色，表示现场探头主机、串口转换器出现问题；如“内容”一列出现灰色，表示报警器探头设备、连接主机和探头的双绞线出现问题。此功能让进入区域的人员提前关注现场情况，同时使维修部门第一时间得知问题所在，缩短检修时间。

图1 煤气报警器联网系统网页展示

2.4 报警信息微信推送

为方便岗位人员查看报警器的实时数据，煤气报警器联网系统设置了微信报警信息推送临界值。当煤气报警数据满足报警推送临界值时，系统将主动推送相关信息到相应作业区安全微信群，这样岗位人员可通过微信查看现场煤气浓度情况。当煤气浓度数值较大时，岗位人员需在规定时间内上报安全部门相关煤气报警器报警原因，在一定程度上促进了安全部门对煤气运行情况的掌控。微信煤气报警推送如图2 所示。

图2 微信煤气报警推送

3 煤气报警器联网系统实施效果

公司煤气报警器联网系统投运后，所有报警数据均在网页上实时展现，供相关人员随时监控，可提前发现煤气异常情况，提高了安全管理部门对煤气报警系统的监控能力。

全区域煤气报警器数据的存储、联网后，实现了各作业区的煤气报警情况实时发送安全微信群，形成了岗位人员、设备负责人、作业区领导、分厂领导、安全管理人员五级煤气安全管理架构，提升了管理效率，杜绝煤气中毒事故，保证了人员生命安全。

4 结语

在煤气报警器联网系统实施中，根据煤气报警器安装区域现场情况，通过现场计算机、有线串口转换器或无线串口转换器等多种信息化传输手段，唐山不锈钢公司实现全区域煤气报警器数据的采集、转换、存储、联网、发布。

另外煤气报警器联网系统的成功投用，实现了公司安全管理部门对全区域煤气报警信息的24小时监控，提高了公司安全部门对煤气突发事故的处理效率和应急能力，降低了区域人员煤气中毒风险，也为安全管理人员提供了统计、跟踪的数据支持。