一种基于可拓理论的石油化工码头储罐区安全预警系统及其运行方法
【专利摘要】一种基于可拓理论的石油化工码头储罐区安全预警系统及其运行方法，由液位计、温度传感器、压力传感器、可燃气体检测器、工控机数据分析模块和报警装置构成；其运行方法包括：实时监测参数预警判断和非实时监测参数预警判断；实时监测参数的预警判断方法是通过工控机数据分析模块对相应检测元件检测到的储罐内液体液位、温度、压力以及可燃气体泄漏浓度等参数进行数据分析、判断，当参数值均在各自阈值范围内时表明处于安全状态，超出阈值范围则自动报警；非实时监测参数的处理方法是给出一套石油化工码头储罐区安全预警指标体系，通过手动输入各项指标的量化值到可拓理论预警模型中，判断并得出预警结果。
【专利说明】-种基于可拓理论的石油化工码头储罐区安全预警系统及 其运行方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油化工码头储罐区安全预警【技术领域】，具体涉及一种基于可拓理论 的石油化工码头储罐区安全预警系统及其运行方法。
【背景技术】
[0002] 储罐是石油化工码头的重要存储设施，一般储存易燃易爆的危险物质。由于缺少 对设备超温超压、电荷过载或液位、流量、压力、组份浓度等异常状态参数的监测与应对管 理，容易造成储罐内危险物质泄漏，甚至发生火灾、爆炸和人员中毒事故。因此，及时地发现 可能造成事故的隐患并及时采取有效预控对策来消除事故隐患，可以减少损失。由于数字 通讯、数据处理等现代科技的发展非常迅速，建立石油化工码头储罐区实时监控预警系统， 使有效防范和减少事故成为了可能。
[0003] 在现有技术中已经建立起较为先进、完善的安全监控系统，但存在预警工作集中 在对储罐温度、压力等实时数据的监控，缺乏对工作人员、安全管理情况等非实时监测参数 的安全预警。同时，预警系统也存在预警模型复杂、计算量大、预警结果缺乏客观性；预警软 件自动化、智能化、信息化程度偏低等不足。因此有必要根据风险管理的体系和预警机制， 建设以风险动态管理为支撑的监控与预警系统，实现储罐存储风险的动态、超前、实时、有 效的管理，从而改善风险管理体系运行质量，提升我国石油化工码头仓储企业的安全管理 水平。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是解决石油化工码头储罐区安全预警过程中实时监测参数和非实 时监测参数分析判断的不足，提供一种基于可拓理论的石油化工码头储罐区安全预警系统 及其运行方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：
[0006] -种基于可拓理论的石油化工码头储罐区安全预警系统，包括液位计、温度传感 器、压力传感器、可燃气体检测器、数据采集卡、工控机数据分析模块和报警装置，所述液位 计、温度传感器、压力传感器和可燃气体检测器分别与所述数据采集卡的对应输入端连接， 数据采集卡的输出端通过PCI总线与工控机数据分析模块连接进行数据的分析、处理、显 示和记录，所述工控机数据分析模块同时与所述报警装置连接；所述工控机数据分析模块 由LabVIEW虚拟仪器实现。
[0007] 本发明同时提供了一种根据上述预警系统实现石油化工码头储罐区安全监测的 运行方法，包括以下步骤：
[0008] (1)实时监测参数的预警警况判断：
[0009] 液位计检测储罐内液体界面的液位，得到的液位参数通过数据采集卡上传至工控 机数据分析模块，作为判别的基础数据；
[0010] 温度传感器检测储罐的罐壁温度，并通过数据采集卡将温度参数传递给工控机数 据分析模块；
[0011] 压力传感器检测储罐内压力，并通过数据采集卡将压力参数传递给工控机数据分 析模块；
[0012] 可燃气体检测器检测储罐、阀门等处的可燃气体泄露浓度，并通过数据采集卡将 浓度参数传递给工控机数据分析模块；
[0013] 工控机数据分析模块对所得到的液位参数、温度参数、压力参数和可燃气体浓度 参数进行分析判定，当参数值均在各自阈值范围内时表明处于安全状态，超出阈值范围则 启动报警装置；
[0014] 具体判断方法为：
[0015] 数据分析模块先将采集到的液位参数、温度参数、压力参数以及可燃气体浓度参 数进行数据预处理，即将采集到的信号按时域截取，并采用Butterworth低通数字滤波器 控制滤波器顺序、截止频率、脉冲个数和阻带衰减等参数。然后对检测数据的时域统计分 析，得到信号的均值，将参数均值进行分析判定，当参数值均在各自阈值范围内时表明处于 安全状态，超出阈值范围则启动报警装置。
[0016] (2)非实时监测参数的预警警况判断，方法包括以下步骤：
[0017] (2-1)构建石油化工码头储罐区安全预警指标体系
[0018] 在系统性、客观性、动态性、层次性等原则的指导下，结合现场工程技术人员的意 见和前人的研究成果，建立石油化工码头储罐区安全预警指标体系，主要有人的因素、机械 设备、环境因素和管理因素4个分指标组成。人的因素有8个二级指标：违章作业率、违章 指挥率、违反劳动纪律率、技能知识水平达标率、紧急处理失误率、人员文化程度、人员持证 率、人员工作经验；机械设备有7个二级指标：设备故障率、设备维修率、设备更新率、设备 带病作业率、安全装置完好率、监控设施完好率、防灭火设施完好率；环境因素有3个二级 指标：自然环境条件、库区抗灾能力、基础不均匀沉降；管理因素有9个二级指标：制度完善 率、安全制度执行情况、安全检查与隐患整改、安全教育培训情况、安全管理组织协调性、事 故预防及应急处理、信息沟通有效率、专业管理人员占有率和安全标识情况。
[0019] (2-2)根据步骤（2-1)所确定的石油化工码头储罐区安全预警指标体系，在将警 度划分为无警、轻警、中警和重警的基础上，通过石油化工码头储罐区历史数据的调查和各 部门的咨询，确定各预警度下各个指标的取值范围。
[0020] (2-3)依据对指标阈所进行的无警、轻警、中警和重警的划分建立预警指标物元模 型。确定预警指标的经典域：
[0021]
【权利要求】
1. 一种基于可拓理论的石油化工码头储罐区安全预警系统，其特征在于：该系统包括 液位计、温度传感器、压力传感器、可燃气体检测器、数据采集卡、工控机数据分析模块以及 报警装置，所述液位计、温度传感器、压力传感器和可燃气体检测器分别与所述数据采集卡 的对应输入端连接，所述数据采集卡的输出端通过PCI总线与所述工控机数据分析模块连 接进行数据的分析、处理、显示和记录，所述工控机数据分析模块同时与所述报警装置连 接；所述工控机数据分析模块由LabVIEW虚拟仪器实现。
2. -种采用权利要求1所述石油化工码头储罐区的安全预警系统的运行方法，具体包 括以下步骤： (1) 实时监测参数的预警警况判断： 液位计检测储罐内液体界面的液位，得到的液位参数通过数据采集卡上传至工控机数 据分析模块，作为判别的基础数据； 温度传感器检测储罐的罐壁温度，并通过数据采集卡将温度参数传递给工控机数据分 析模块； 压力传感器检测储罐内压力，并通过数据采集卡将压力参数传递给工控机数据分析模 块； 可燃气体检测器检测储罐、阀门处的可燃气体泄露浓度，并通过数据采集卡将浓度参 数传递给工控机数据分析模块； 工控机数据分析模块对所得到的液位参数、温度参数、压力参数和可燃气体浓度参数 进行分析判定，当参数值均在各自阈值范围内时表明处于安全状态，超出阈值范围则启动 报警装置； (2) 非实时监测参数的预警警况判断： 给出一套石油化工码头储罐区安全预警指标体系，主要有人的因素、机械设备、环境因 素、管理因素四个分指标组成；将警度划分为无警、轻警、中警和重警，根据石油化工码头储 罐区历史数据的调查和各部门的咨询，确定各预警度下各个指标的取值范围；利用可拓理 论中基于参变量物元的动态评价模型，建立石油化工码头储罐区安全预警指标的经典域和 节域；然后将石油化工码头储罐区警情现状手动输入到物元模型进行计算，得到关联函数 值；利用层次分析法确定各预警指标的权重；利用各自的权重乘以各自的关联函数，得到 各自的综合关联度；根据最大关联度准则，确定这一时期的石油化工码头储罐区安全状况。
【文档编号】G01D21/02GK104374429SQ201410641249
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】彭士涛, 王晓丽, 孙毅 申请人:交通运输部天津水运工程科学研究所