实时数据库系统在氯碱行业中的应用

实时数据库系统在氯碱行业中的应用

山杰涛 ,张玉永

新疆中泰化学股份有限公司，新疆乌鲁木齐市 830000

摘要：近年来，我国的化工行业有了很大进展，在化工行业中，氯碱化工企业是非常重要的组成部分。统计分析近几年氯碱行业发生的安全事故，采用ＡＨＰ层次分析法对某氯碱企业生产单元风险辨识分析，得到安全事故中占据重要影响程度的事故致灾因子，为氯碱化工企业的安全管理提供管理方向和重点。本文首先分析了氯碱企业的智能安全管理现状，其次探讨了数据库建设过程，以供参考。

关键词：实时数据库；氯碱行业；工业互联网

引言

PI（实时数据库RealTimeDataBase）系统，通过OPC、MODBUS或IEC101/104规约、RS232/485接口标准或专有协议定制化解析方式将PLC、DCS、智能装备、传感器等底层设备的数据采集到实时数据库内，在实时数据库内对数据进行整合、处理，并将数据传输到关系数据库进行逻辑计算、匹配关联、业务融合，提供到智能工厂各应用系统。同时通过应用总线集成企业已建应用系统内的数据，最终形成企业标准化、规范化的数据统一管控平台。

1氯碱企业的智能安全管理现状分析

智慧工厂的智能安全管理子系统包括影像监控系统、进出生产装置区门禁系统、进入装置区人员智能定位系统、非邀请闯入报警系统和环境监控系统等。三友氯碱智能门禁及监控系统是针对生产区域与办公区域缺少有效的隔离、缺少生产区域人员定位管控和跟踪管理信息、人员安全保障设施不够完备、现场监控系统性能不足等问题而建立的智能门禁、人员定位、在线监控等综合管理平台。三友氯碱现有系统在系统融合、管理平台等方面存在以下问题。(1)各系统单独实现各自功能，服务器及运行平台均独立设置，实现设备整体监测难度很大。(2)控制系统软硬件负荷较重，系统剩余运行时间较短，安全隐患较大。(3)数据库不统一、不规范，内部信息不能实现资源共享。控制系统中硬件联动较多，导致系统可编辑性差，维护复杂。(4)由于没有与生产控制系统融合，操作人员不能通过视频对报警信息、现场操作等重新核查。(5)操作人员须使用多种类型和不同编程逻辑的客户管理平台，可能导致操作不流畅甚至混乱。因此，三友氯碱亟需完善智能安全管理系统，以便操作人员及管理人员全面了解重大危险源的实时监测数据，进而对现场突发事件作出及时准确的处理;另外，通过建立统一的安全管理平台，还能充分利用现有系统内资源，优化管理，降低成本。

2数据库建设过程

2.1建设PI实时数据库系统硬件网络

（1）采用先进的并行计算技术和分布式系统架构，采用容错服务器作为安全二区实时数据库服务器及办公区镜像服务器的硬件平台。部件级冗余的工业标准容错服务器，可靠性设计达到99%以上；CPU、内存、I/O设备、主板和电源等组件均采用冗余设计。（2）采用DELL小型机架式服务器作为采集机及接口机的硬件平台。采集机用于与DCS控制系统通讯，并将数据发送至物理隔离器的入口侧；接口机用于物理隔离器的出口侧接收数据，并将数据写入实时数据库。（3）采用物理隔离器划分为4个安全工作区：实时控制区、非控制生产区、生产管理区、管理信息区。安全区Ⅰ为实时监控系统或具有实时监控功能的系统。（4）打通通讯网络。建设实时数据库与现场各DCS控制系统网络光缆，使现场DCS信号接入实时数据库内网服务器，以便传送实时生产数据。

2.2设备运行信号监测系统

建立设备智能监测诊断平台，采用模块化设计，定制开发设备组态模块、采集模块、显示模块、报警模块、分析模块、故障模型建立、移动端APP、报告模块等功能模块;在服务器布署智能算法和管理软件;软件系统具备标准协议和接口，能够读取外部数据。以聚合一车间离心机为例，根据现场环境，数据采集、传输、存储等需求，在离心机上安装轴振动加速度传感器、磁吸式温度传感器及网络传输等硬件设备，实现了离心机轴温及前后轴振动的实时监测。设备运行信号监测系统运行后，将采集到的振动、温度等模拟信号在现场完成模数转换、数据边缘计算，然后将数字信号传送到集散控制系统中，再通过服务器传入调度系统数据库，形成大数据用于进行设备运行趋势及频谱分析。

2.3实现企业监控的智能化、预警化和多元化

企业高效、清晰的监控是保证企业安全生产的重要基础和保证，通过网格化的管理模式依托企业智能化管理平台，通过移动端、ＰＣ端和微信公众号实现对企业生产装置和现场的实时在线监管，实现全方位、各路段和全厂区的监控，实现对现场的精准化的在线关注、实现及时发现、及时处理，从而提高安全事故的处理效率和精准化管理。

2.4寻找和使用清洁能源

在国家“双碳”政策背景下，氯碱企业除优化自备火电厂降低碳排放外，顺应能源结构变化需求，依据当地实际情况寻找和使用清洁能源，主动调整用能结构，充分利用中国水电、风电、光伏、核电资源，由自备电向网点转化，从源头减少二氧化碳排放量，全面提升“绿电”的使用比例，从根本上减少碳排放。此外，氢能具备明显优势，是优化能源结构、保障国家能源安全的战略选择，氯碱行业氢能未来发展潜力巨大，前景广阔。氯碱企业参与区域氢能基础设施建设，逐步形成集氢能科研、制取、储运、交易、应用一体化的氢能产业体系；立足氢能产业发展各主要环节，建设区域产业联盟，实现“气-车-站-用”同步发展；关注电解制氢技术，在氢能装备、加氢网络、氢能储运等领域完成关键企业布局，使氯碱氢能产业成为新的具成长性战略新兴产业，实现氯碱由“耗能”向“造能”方向转变。

2.5实现线上和线下培训的有机结合

传统安全培训模式下多为线下现场对企业人员进行安全培训，但是随着科技水平、信息化的发展，以及智能手机和电脑的普及，通过智能手机及ＰＣ端对企业人员进行线上培训，可以避免人员闲暇时间不集中的问题，同时可以借助线上考试的模式对员工实时进行考评，对企业员工进行多维度、全方位的安全培训，保证员工获得必须的安全知识。

2.6生产环境监测系统

生产环境监测系统主要由现场报警器、火警报警装置、报警控制系统组成，主要监测生产装置区的环境情况。在距离地面30cm高的位置安装PID检测模块形式的报警器，设置报警器的高报和高高报，将信号通过电缆传入控制器中，当现场环境中监测介质的量高于报警器设定值时，触发报警并在控制系统界面中闪烁相应位号进行提示。在不同位置安装烟感火灾检测器，当环境中的烟雾触发报警开关时，控制室端的报警器能实现与现场的实时通信，及时准确地响应火灾现场的报警需求。报警控制系统的核心装备是报警控制主机，通过串口通信协议将现场监测系统中的信号接入并汇总，将分析后的数据及报警信号发送到现场动作控制器，也可将信号以开关量上传至其他调度网中。

结语

综上所述，当前氯碱行业面临巨大的挑战，加快产业转型升级，推进“智能制造”及“工业互联网”建设，推动设备、系统与平台等之间数据互联互通，实现对生产制造过程的实时监控、分析与科学决策，提升生产效率，提高产品质量、资源能源利用率及生产安全水平，实现智能化生产已经是化工行业未来的方向。

参考文献

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