基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法及装置与流程

1.本发明涉及化工装置风险预警与管控技术领域，具体地涉及一种基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法及一种基于工艺参数的化工装置风险修正预警装置。


背景技术：

2.化工装置日益朝大型化、复杂化及一体化发展，装置运行时一旦发生异常，可能导致火灾、爆炸与中毒等严重事故，危及生命和财产安全。因此，风险评估与控制方法被广泛用于化工装置的研发、设计、运行与维护等过程。在研发与设计阶段，通过风险评估来制定工程控制措施，确保装置达到风险标准的要求。在运行与维护阶段，定期进行风险评估来检查装置的风险水平，完善工程控制措施与操作法。通过上述措施，在一定程度上降低了事故的发生概率。但是，在化工装置运行过程中，设备的运行状态、人员操作水平与人员意识变化均会使风险产生变化，以年、月为单位的定期风险评估无法满足风险控制的要求，需要对化工装置实行动态的风险预警。
3.现有技术中，通常获取装置的工艺参数，将风险识别、诊断、评估等方法工具深度融合，实现对企业生产、公共安全等领域的静态安全风险预警，在进行安全评价、风险评估后提出安全对策，没有将实时动态风险与静态风险相关联，没有提出实时动态风险的修正预警方法，无法反映装置风险的实时动态变化，虽然实现了预警，但是并不能全面反映装置的实时动态风险。


技术实现要素：

4.本发明实施方式的目的是提供一种基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法及装置，以至少解决上述的实时动态风险与静态风险没有关联，不能全面反映装置的实时动态风险的问题。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法，其特征在于，所述方法包括：
6.实时获取化工装置的工艺参数和化工装置的静态风险等级；
7.根据预设重要度分类，确定每一工艺参数的分类类别；
8.根据工艺参数的预设报警区间，确定每一工艺参数对应的报警等级；
9.基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；
10.根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。
11.可选的，所述工艺参数通过集散控制系统和实验室信息管理系统采集。
12.可选的，所述工艺参数的预设报警区间由低到高为：超低报警区间、低报警区间、正常区间、高报警区间和超高报警区间；
13.所述报警等级为：超低报警等级、低报警等级、正常等级、高报警等级和超高报警等级；
14.所述静态风险等级由低到高为：静态低风险、静态一般风险、静态高风险与静态重大风险；
15.所述动态预警等级由低到高为：动态低风险、动态一般风险、动态高风险和动态重大风险。
16.可选的，所述方法还包括：
17.获取化工装置的危险因素；
18.基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值。
19.可选的，所述基于每一工艺参数的分类类别和报警等级对所确定的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级，包括：
20.基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，确定每一工艺参数的赋值系数，对化工装置的静态风险分值赋值，得到每一工艺参数对应的动态预警分值；
21.对所有工艺参数的预警分值求和，得到所有工艺参数的动态预警分值；
22.对化工装置的静态风险分值和所有工艺参数的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值；
23.基于所述化工装置的动态预警总分值，按第二预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级。
24.可选的，所述动态预警总分值的计算公式为：
25.r
动态
＝r
静态
+k
·
(∑λ
ij
)
26.其中，r
静态
为化工装置的静态风险分值；k为固定值；λ
ij
为赋值系数，λ
ij
由每一工艺参数的分类类别和报警等级确定，i为工艺参数的分类类别，j为工艺参数的报警等级。
27.本发明第二方面提供一种基于工艺参数的化工装置风险修正预警装置，所述装置包括：
28.获取模块，用于实时获取化工装置的工艺参数和化工装置的静态风险等级；
29.分类模块，用于根据预设重要度分类，确定每一工艺参数的分类类别；
30.等级确定模块，用于根据工艺参数的预设报警区间，确定每一工艺参数对应的报警等级，并基于所有工艺参数的报警等级确定所述化工装置的静态风险等级；
31.动态风险确定模块，用于基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；
32.预警执行模块，用于根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。
33.可选的，所述工艺参数通过集散控制系统和实验室信息管理系统采集
34.可选的，所述工艺参数的预设报警区间由低到高为：超低报警区间、低报警区间、正常区间、高报警区间和超高报警区间；
35.所述报警等级为：超低报警等级、低报警等级、正常等级、高报警等级和超高报警等级；
36.所述静态风险等级由低到高为：静态低风险、静态一般风险、静态高风险与静态重大风险；
37.所述动态预警等级由低到高为：动态低风险、动态一般风险、动态高风险和动态重大风险。
38.可选的，所述获取模块还用于：
39.获取化工装置的危险因素；
40.基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值。
41.可选的，所述动态风险确定模块具体用于：
42.基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，确定每一工艺参数的赋值系数，对化工装置的静态风险分值赋值，得到每一工艺参数对应的动态预警分值；
43.对所有工艺参数的预警分值求和，得到所有工艺参数的动态预警分值；
44.对化工装置的静态风险分值和所有工艺参数的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值；
45.基于所述化工装置的动态预警总分值，按预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级。
46.可选的，所述动态预警总分值的计算公式为：
47.r
动态
＝r
静态
+k
·
(∑λ
ij
)
48.其中，r
静态
为化工装置的静态风险分值；k为固定值；λ
ij
为赋值系数，λ
ij
由每一工艺参数的分类类别和报警等级确定，i为工艺参数的分类类别，j为工艺参数的报警等级。
49.另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本技术上述任一项所述的基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法。
50.本技术方案通过获取化工装置的工艺参数和基于装置的危险因素获取静态风险等级，并基于工艺参数的按照预设重要度分类得到的分类类别和报警等级对静态风险数据进行修正，实现化工装置风险的动态表征，实现化工装置的动态预警，根据动态预警对装置运行过程中的风险进行监控与预警，提高了安全风险预警效果，保证装置的安全运行。
51.本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
52.附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
53.图1是本发明提供的基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法的流程图；
54.图2是本发明提供的静态风险等级划分的风险矩阵示意图；
55.图3是本发明提供的基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法的结构示意图。
56.附图标记说明
57.10-获取模块；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20-分类模块；
ꢀꢀꢀꢀꢀ
30-等级确定模块；
58.40-动态风险确定模块；
ꢀꢀꢀ
50-预警执行模块。
具体实施方式
59.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
60.图1是本发明提供的基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供一种基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法，所述方法包括：
61.步骤101、实时获取化工装置的工艺参数和化工装置的静态风险等级；
62.步骤102、根据预设重要度分类，确定每一工艺参数的分类类别；
63.步骤103、根据工艺参数的预设报警区间，确定每一工艺参数对应的报警等级；
64.步骤104、基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；
65.步骤105、根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。
66.具体地，实时获取到化工装置的工艺参数和化工装置的静态风险等级后，根据预设重要度分类确定每一工艺参数的分类类别，其中，预设重要度分类可以根据化工装置工作过程中关键参数的重要性或者工艺参数报警时的严重度和紧迫度进行确定，在实际运用中，可以根据严重度和紧迫度建立风险矩阵进行划分，还可以根据实际的生产经验进行确定，通常可以将预设重要度分类划分为三类，重要度由高到低排列为：s级、a级与b级，其中s级为最重要的一类。
67.确定每一工艺参数的分类类别后，获取每一个工艺参数对应的报警等级，报警等级可以通过预设报警区间确定，预设报警区间可以根据实际的生产过程中的工艺参数进行确定，根据历史的工艺参数数据，将预设报警区间设置为多个等级，根据不同的报警等级表示不同的风险程度。
68.再根据工艺参数的预设报警区间，确定每一工艺参数对应的报警等级。
69.由于静态风险等级只是化工装置各危险因素的简单整合，不能反映化工装置此时的动态风险，因此，基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，对所确定的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级，动态风险等级能够实时反映出化工装置的风险状态，直观的表现出化工装置此时的安全性能；根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。
70.在另一种实施方式中，基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级，还可以仅通过已经报警的工艺参数的报警等级进行修正，具体的，包括：通过获取的化工装置的工艺参数和化工装置的静态风险等级后，根据预设的重要度分类，确定每一工艺参数的分类类别，然后根据工艺参数的预设报警区间，确定每一工艺参数对应的报警等级，对于处于正常情况下的工艺参数其对应的报警等级为正常等级，此时，其对静态风险的等级不产生影响，因此，在获取静态风险等级前，可以先根据得到的报警等级，剔除处于正常等级的工艺参数，然后，基于已经报警的工艺参数的分类类别和报警等级，对所确定的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；再根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。采用这种方式，提前筛选出已报警的工艺参数，能够在后续获取静态风险等级以及动态风险等级时，不涉及处于正常情况下的工艺参数的计算，减小计算量，避免将所有的参数都进行计算。
71.进一步地，所述工艺参数通过集散控制系统和实验室信息管理系统采集。具体地，通过集散控制系统(dcs系统)可以采集的工艺参数包括粉煤流量、氧气流量、环形空间温
度、环形空间压差、渣口压差、氧气与气化炉压差、气化炉压力、气化炉液位、激冷水流量、烧嘴冷却水液位、烧嘴冷却水流量、氧煤比、汽包液位、磨煤机出口温度、粉煤仓料位等，采集周期可以设置为5s-2min，采集的数据主要为煤气化装置的工艺参数的当前值(pv)、设定值(sp)、输出值(mv)、模式(mode)等值，采集时，通过opc a&e接口读取，在另一种实施方式中，通过dcs系统还可以直接获取化工装置的产生报警的报警等级和事件(a&e)数据。
72.通过实验室信息管理系统(lims系统)采集的工艺参数主要是原料的质量分析数据，采集周期可以设置为5s-2min。
73.进一步地，所述工艺参数的预设报警区间由低到高为：超低报警区间、低报警区间、正常区间、高报警区间和超高报警区间；
74.所述报警等级为：超低报警等级、低报警等级、正常等级、高报警等级和超高报警等级；
75.所述静态风险等级由低到高为：静态低风险、静态一般风险、静态高风险与静态重大风险；
76.所述动态预警等级由低到高为：动态低风险、动态一般风险、动态高风险和动态重大风险。
77.具体地，在本实施方式中，根据工艺参数的历史数据，将工艺参数的预设报警区间设置为：超低报警区间、低报警区间、正常区间、高报警区间和超高报警区间，并且将其由低到高进行排列，其中，低报警区间和高报警区间属于一般报警，超低报警区间和超高报警区间属于严重报警；并且，对每一预设报警区间设置对应的报警等级，与预设报警区间对应分为：超低报警等级、低报警等级、正常等级、高报警等级和超高报警等级，其中，超低报警等级和超高报警等级为最高程度的报警等级，其次是低报警等级和高报警等级，正常等级为最低等级或者理解为未报警等级，将获取的工艺参数数据放入预设报警区间内，便可以得出每一工艺参数对应的报警等级，得到工艺参数报警等级后，利用提前预设的风险矩阵，便能够得出装置的静态风险等级和动态风险等级，其中，所述静态风险和动态风险等级的判断标准可根据实际情况设置为两个标准，也可以设置为统一标准。
78.具体的，图2是本发明提供的静态风险等级划分的风险矩阵示意图，如图2所示，根据一种实施方式，按照预设风险矩阵进行静态风险等级和动态风险等级的划分，将风险矩阵的分数划分为1-200分，其中，1-8分对应静态低风险，9-17分对应静态一般风险，18-37分对应静态高风险，38-200分对应静态重大风险。
79.在另一种实施方式中，对于不同的报警等级还可以设置报警的分级推送，在获取工艺参数的报警等级后进行分级推送，例如将低报警、高报警向部门级推送，将超低报警、超高报警向厂级推送。
80.进一步地，所述方法还包括：
81.获取化工装置的危险因素；
82.基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值。
83.具体地，首先识别并获取化工装置的危险因素，评估危险因素发生的可能性与发生后带来的后果，得到危险因素对应的可能性等级与后果等级，基于可能性等级与后果等级联合的风险矩阵确定化工装置的静态风险等级；更进一步的，危险因素发生的可能性越
高以及发生时造成的后果更严重，对应的化工装置的静态风险等级越高，并且，将可能性等级与后果等级进行赋值，便能够得到静态风险等级对应的静态风险分值。
84.更进一步地，所述化工装置的危险因素包括：产品泄露、火灾爆炸、中毒窒息、触电伤害、机械伤害、灼伤、起重伤害等；通常情况下，选取后果等级较严重和可能性等级较高的主要危险因素进行分析。
85.进一步地，所述基于每一工艺参数的分类类别和报警等级对所确定的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级，包括：
86.基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，确定每一工艺参数的赋值系数，对化工装置的静态风险分值赋值，得到每一工艺参数对应的预警分值；
87.对所有工艺参数的预警分值求和，得到所有工艺参数的动态预警分值；
88.对化工装置的静态风险分值和所有工艺参数的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值；
89.基于所述化工装置的动态预警总分值，按第二预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级。
90.具体地，获得化工装置的静态风险等级后，由于静态风险等级不能实时反映装置的动态风险，因此，需要在静态风险等级的基础上获取化工装置的动态风险等级，更进一步地，由于化工装置的动态风险，与工艺参数报警息息相关，因此，可以根据每一工艺参数的分类类别和报警等级，在静态风险分值的基础上进行赋值，可以得到每一工艺参数的预警分值，最后将所有工艺参数的预警分值相加，便能够得到所有工艺参数的动态预警分值，在静态风险分值的基础上，对化工装置的静态风险分值和所有工艺参数的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值，在按照预设风险分级标准，化工装置的动态预警等级。
91.在另一种实施方式中，对于处于正常等级的工艺参数，在求取静态风险等级和动态风险等级前，将其剔除，仅仅采用已经报警的工艺参数进行计算。
92.进一步地，所述动态预警总分值的计算公式为：
93.r
动态
＝r
静态
+k
·
(∑λ
ij
)
94.其中，r
静态
为化工装置的静态风险分值；k为固定值；λ
ij
为赋值系数，λ
ij
由每一工艺参数的分类类别和报警等级确定，i为工艺参数的分类类别，j为工艺参数的报警等级。
95.具体地，在进行动态预警总分值的计算过程中，在获取到静态预警分值后，根据每一工艺参数的分类类别和报警等级，确定对应的赋值系数。更进一步地，将工艺参数按预设重要度分类划分为三类，重要度由高到低排列为：s级、a级与b级；并将报警等级划分为正常等级、一般报警和严重报警，其中，一般报警包括低报警和高报警，严重报警包括超低报警和超高报警，在本实施方式中，将正常等级、一般报警和严重报警用数字进行代替，从低到高依次为1、2和3；在确定赋值系数时，对于处于s级的工艺参数，其对应的报警等级为严重报警(即超低报警或者超高报警)，数字表示为3，此时，其赋值系数λ
s3
最大；对于处于b级的工艺参数，其对应的报警等级为一般报警(即超低报警或者超高报警)，数字表示为2，此时，其赋值系数λ
b2
最小，对于处于s级、a级和b级的工艺参数，其对应的报警等级为正常等级时，数字表示为1，其赋值系数λ
s1
＝λ
a1
＝λ
b1
＝0，可以得到其余的赋值系数的关系等式由高到低依次为：λ
s3
＞λ
s2
＝λ
a3
＞λ
a2
＝λ
b3
＞λ
b2
，k为固定值，具体地根据对应的风险矩阵的具体等级
划分的分值来确定；
96.在另一种实施方式中，对于处于s级的工艺参数，其对应的报警等级为严重报警(即超低报警或者超高报警)，数字表示为3，此时，其赋值系数λ
s3
最大；对于处于b级的工艺参数，其对应的报警等级为一般报警(即超低报警或者超高报警)，数字表示为2，此时，其赋值系数λ
b2
较小；对于处于b级的工艺参数，其对应的报警等级为正常等级时，数字表示为1，其赋值系数λ
b1
可设置最小，可以得到所有的赋值系数的关系等式由高到低依次为：λ
s3
＞λ
s2
＝λ
a3
＞λ
a2
＝λ
b3
＞λ
b2
＞λ
s1
＞λ
a1
＞λ
b1
。
97.在另一种实施方式中，可以对每一工艺参数的分类类别和报警等级分别设置对应的分类类别分值和报警等级分值，在按照如下的公式进行动态预警总分值的计算，其中，r
动态
＝r
静态
+∑(ri·rj
)，ri·rj
为每一工艺参数对应的报警分值，r
静态
为化工装置的静态风险分值，∑(ri·rj
)为所有工艺参数的动态预警分值，所有工艺参数的分类类别和报警等级确定，ri为工艺参数的分类类别分值，rj为工艺参数的报警等级分值，更进一步地，在本实施方式中，将工艺参数按预设重要度分类划分为三类，重要度由高到低排列为：s级、a级与b级，其对应的分类类别为4分、2分和1分；将正常等级、一般报警和严重报警时对应的报警等级分值设置为从低到高依次为0分、2分和5分，当s级中的某一参数发生了严重报警，其对应的预警分值为20分。
98.图3是本发明提供的基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法的结构示意图，如图3所示，本发明第二方面提供一种基于工艺参数的化工装置风险修正预警装置，所述装置包括：
99.获取模块10，用于实时获取化工装置的工艺参数和化工装置的静态风险等级；
100.分类模块20，用于根据预设重要度分类，确定每一工艺参数的分类类别；
101.等级确定模块30，用于根据工艺参数的预设报警区间，确定每一工艺参数对应的报警等级；
102.动态风险确定模块40，用于基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；
103.预警执行模块50，用于根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。
104.进一步地，所述工艺参数通过集散控制系统和实验室信息管理系统采集。
105.进一步地，所述工艺参数的预设报警区间由低到高为：超低报警区间、低报警区间、正常区间、高报警区间和超高报警区间；
106.所述报警等级为：超低报警等级、低报警等级、正常等级、高报警等级和超高报警等级；
107.所述静态风险等级由低到高为：静态低风险、静态一般风险、静态高风险与静态重大风险；
108.所述动态预警等级由低到高为：动态低风险、动态一般风险、动态高风险和动态重大风险。
109.进一步地，所述获取模块10还用于：
110.获取化工装置的危险因素；
111.基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值。
112.进一步地，所述动态风险确定模块40具体用于：
113.基于每一工艺参数的分类类别和报警等级，确定每一工艺参数的赋值系数，对化工装置的静态风险分值赋值，得到每一工艺参数对应的预警分值；
114.对所有工艺参数的预警分值求和，得到所有工艺参数的动态预警分值；
115.对化工装置的静态风险分值和所有工艺参数的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值；
116.基于所述化工装置的动态预警总分值，按第二预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级。
117.进一步地，所述动态预警总分值的计算公式为：
118.r
动态
＝r
静态
+k
·
(∑λ
ij
)
119.其中，r
静态
为化工装置的静态风险分值；k为固定值；λ
ij
为赋值系数，λ
ij
由每一工艺参数的分类类别和报警等级确定，i为工艺参数的分类类别，j为工艺参数的报警等级。
120.另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的基于工艺参数的化工装置风险修正预警方法。
121.本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
122.以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
123.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。