石油化工企业防火区域智慧消防云平台的设计@公司资讯-安科瑞电气股份有限公司

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本公司2月3号09点23分报道：石油化工企业防火区域智慧消防云平台的设计@公司资讯

（http://www.app17.com/c155814/products/d10507569.html）

1、石油化工企业防火区域智慧消防云平台简介：
针对石化企业防火区域消防存在的问题进行剖析，在国家相关规范标准的基础上，引入新时代智慧消防的理念，提出结合智能消防炮系统、智能图像火灾探测系统和消防云平台等三大先进系统的智慧消防解决方案，利用先进的自动跟踪定位射流技术、AI 图像识别技术、大数据分析技术、物联网技术实现石化企业消防的自动化和信息化。
近年来，随着化学工业的发展，石化企业火灾事故、爆炸事故也呈逐年上升趋势，惨剧历历在目:2019 年3 月，江苏天嘉宜化工有限公司由于危险品自燃引起的爆炸事故; 2019 年4 月，伊东集团东兴化工有限责任公司PVC 车间发生爆燃事故; 2019年7 月，河南能源化工集团义马气化厂空气分离车间发生爆炸事故等，每次事故都伴随着重大伤亡和经济损失。
在对火灾事故进行分析后不难发现，企业消防管理水平落后是个重要原因。目国内石化企业的主要消防手段靠人力被动灭火，主要灭火设备仍是消火栓和手动的固定消防［1］，这种只能依靠人工发现、人工灭火的消防手段，在发生火灾时往往会错过扑灭火灾时机，并且会给现场扑救人员带来巨大的风险。由此可见，实现智能化的消防技术手段，提高企业消防管理水平，降低火灾事故的发生是发展趋势和必由之路。虽然文献［2］中有提到图像型火灾探测系统等新技术，但其整体思路仍是传统消防设备的思路，没有在系统层面上提高到“智慧消防”的思路。随着消防行业的技术积累和创新，“智慧消防”被提到了战略高度。2017 年10 月公安部消防局发布了《关于推进“智慧消防”建设的指导意见》( 公消［2017］297 号文) ，2019 年5 月中共办公厅、国务院办公厅发布了《关于深化消防执fa改革的意见》( 厅字［2019］34 号文) 指出: 完善“互联网+监管”执fa工作机制，运用物联网和大数据技术，全时段、可视化监测消防状况，实时化、智能化评估消防风险，实现差异化监管。

二、石化企业消防现状分析：
1、石化企业典型的防火区域有储罐区、生产装置区等，通过大量考察和市场调研发现，大多数石化企业普遍存在以下问题:
（1）火灾报警手段落后；
（2）灭火手段依赖现场操作人员；
（3）信息孤岛化。企业内每个生产事业部或办公区相对独立，都有自己的消防系统，并分散独立运行，造成信息孤岛现象，监管困难。

2、储罐区消防现状分析
石化企业的储罐储存的都是化工原料、中间品或化工成品，大多数都属于甲、乙类储罐，具有易燃易爆、有毒有害的危险。储罐区的火灾特点是: 火灾发生猛烈迅速、破坏性大、常伴有有毒有害物质。储罐区通常存在以下消防隐患和缺陷:
（1）缺乏有效的火灾自动报警手段，靠安防监控和值班巡查难免有疏忽大意的时候，特别是夜班执勤期间。
（2）从发现火情、确认火情、出警到指挥灭火，全程靠人工，步骤太多耽误时间，容易错过消灭初期火灾的黄金3 ～ 5 min。
（3）储罐火灾发展迅速，有爆炸危险，没有有效的远程灭火手段，初期靠消火栓和手动炮灭火，需人员冲锋靠近现场，非常危险。
（4）有的企业储罐内部泡沫灭火系统为防止泄漏/雾喷，平常处在关闭状态，存在火灾时启用不及时的风险，既不符合规范要求，又只能对储罐内部起火有作用。
（5）有的储罐外壁有自动喷淋系统，主要作用是为储罐降温，使储罐内的化学品保持在正常的温度范围。火灾时也可以启用，但是需要手动启动，存在启用不及时的风险，且其系统压力低、流量小，很难对火灾起到压制作用。

3、生产装置区消防现状
生产装置区都是集成的工艺管线路和反应设备，特点是高大密集，基本都是露天布置，是化学工业生产中核心的环，由于其设备管线的复杂性，易燃易爆、有毒有害、泄漏危险等所有化工隐患都有可能存在，是化工企危险的消防区域之。装置区普遍存在以下消防隐患和缺陷:
（1）没有有效的火灾自动报警手段，装置管线的复杂性又加大了监控和巡查的难度，靠安防监控和值班巡查难免有疏忽大意的时候，特别是夜班执勤期间。
（2）装置区常伴有冷凝水和蒸汽的释放，对危险气体泄漏的检查又是个考验。
（3）装置区的火灾具有不确定性，任何设备、阀门、管线都有可能引起火灾，如果是内部火灾，就存在遮挡风险，火灾初期不易被巡查发现，耽误黄金救火时间。
（4）没有有效的远程灭火手段，初期靠消火栓、灭火器和手动炮灭火，需人员靠近或进入装置区。

三、智能火灾探测系统设计
1、图像型火灾探测系统的特点
（1）可视化。既能探火又能探烟，还具备安防监控功能，自动保存视频录像，可作为火灾原因分析的重要材料。
（2）探测距离远，定位，响应快。探测距离可以达到100 m 以上，报警时间不超过20 s［3］，并可确定火源坐标，误差不超过0． 1 m，可与智能消防炮系统的空间坐标共享，实现探、灭体。
（3）适应环境。由于探测原理的先进性，图像火灾探测器适应阴、晴、雨、雪等各种天气，不受灰尘、发热、风以及各种光线的干扰，能意义上使用在各种场景。
（4）人工智能图像识别。通过对火焰/烟雾的动态外形、燃烧特性、辐射光谱的采集，运用多特征融合烟雾识别算法、多波段图像融合算法实现火灾烟雾的准确识别。
（5）物联网技术。系统具有业的物联网协议和对接接口，能与智能消防炮系统和消防云平台联网，实现广泛的深度对接应用，契合当正在进行的消防信息化建设，如图1 所示。

2、图像火灾探测器的应用
图像火灾探测系统的端核心探测设备为图像型火灾探测器，其不同型号对应的探测视窗角度和探测距离是不样的，安装选型时遵循因地制宜的原则成对安装，使探测视窗形叉，以保证监控无死角。具体场景的布置方法如下所述:
（1）储罐区，为爆炸危险区域，应选择具有防爆功能的图像型火灾探测器，再根据罐区的面积和每个储罐的大小确定具体型号和数量。般将探测器安装在罐区外wei绿化带上，距离罐体不小于15 m，通过塔/架/杆等高空安装，俯视罐区，实现对罐区监控的全覆盖。布置图示例如图2。

（2）生产装置区，化工企业的生产装置区也为爆炸危险区域，应选择具有防爆功能的图像型火灾探测器，再根据装置区的大小、高度、层数等信息确定具体型号和数量。有两种安装方案: 将探测器安装在装置区的四周高处，可以实现全局监控; 将探测器安装在装置区内部钢结构上，避免设备管线间的遮挡，可以实现高危部位的监控。

四、智能灭火系统设计
智能消防炮灭火系统，利用红外线、紫外线或者视频图像进行火源识别和定位，通过图像的三维重构及建立灭火介质的射流数学模型，实现全自动的火灾发现和扑灭，具有自动化程度高，灭火的特点，能很好地应用在石油化工企业这种高危场所。
1、智能消防炮灭火系统的特点
（1）射流，灭火: 凭借数学模型和定位技术，高精度火源定位，直接对着火区域进行扑救，具有灭火效率高，减小对非火灾区域造成的损失的优点。
（2）自动化和可视化控制模式相结合: 智能消防既可实现在无人干预的情况自动报警、自动寻火、自动灭火的功能，也可以借助安装设备上的摄像头进行远程人工操纵灭火，工作人员不必近距离冒险接近火场，就能在起火初期扑灭火源，在时间上和上有了保证。
（3）物联网技术: 智能消防炮与物联网技术相结合，与智能图像火灾探测系统、消防水系统等组成消防物联网，通过云平台实现多点的远程集中监控和指挥，提高消防信息化管理的水平。结合新的5G 通讯技术，还能实现低延时的现场视频预览以及远程控制灭火。

2、智能消防炮的应用
根据规范［4－6］，化工企业的甲、乙类厂房、仓库、罐区、装置区等危险区域应使用防爆消防水炮/泡沫炮［7］，丙类厂房、仓库等区域应使用普通消防水炮/泡沫炮。自动消防炮适合安装在高处，视野好，有利于全自动功能的发挥，向下方射流效果好; 但是由于各种原因现场没有条件架高安装时，可以选择布置电控消防炮，其可以安装在地面以上，运用远程/遥控控制实现灭火功能。
由于智能消防炮的射流特点，在石化场景不止能起到灭火的作用，还有稀释、隔离、降温等作用，是石化场景消防的多面手。例如液化石油气储罐火灾，液化石油气的特性是易燃易爆，受热膨胀，而且起火后浓烟滚滚。当储罐A 发生火灾时，其附近的智能消防炮立即对储罐A 射流灭火，这时储罐A 旁边的储罐B 也处在危险中，为了防止火灾蔓延，储罐B 附近的智能消防炮开始向储罐B 靠近储罐A 的侧射流，这样储罐B 附近的消防炮就起到了隔离火灾和罐体降温的功能，其超大流量、喷水雾/水柱自由调节、喷水落点自由调节的强大能力，是对罐体自动喷淋降温系统的补充和加强。具体场景的升改造方案如下所述:
（1）储罐区。老的储罐区般布置的是手动炮，都是地面安装形式，有现成的消防供水管路，按照文的分析需要改造升，有3 个可行性方案: 是淘汰原手动炮，在原手动炮位置安装同规格的电控泡沫炮，供水管路沿用，其现场控制箱靠近路边安装，方便操作; 二是原手动炮保持，在旁边加路消防支管安装同规格的电控泡沫炮，互不干涉，供水管路沿用，其现场控制箱靠近路边安装，方便操作; 三是在原手动炮旁边设计钢结构消防炮塔，炮塔高度要超过罐高，架空安装自动泡沫炮，现场设备都应该是防爆型。3 个方案成本逐次递增，可靠性也逐次递增，尤其是高架的自动泡沫炮，不仅能够自动灭火，而且可减少由于罐体阻挡而造成的喷射盲区，减少消防炮布置的数量。
（2）生产装置区，情况与储罐区类同，同样是上述3 个方案，将消防炮布置在装置区的四周地面或装置区管廊钢结构上方，现场设备都应该是防爆型。

五、消防云平台设计：
消防云平台，是利用物联网、地理信息、NFC /ＲFID、云计算、视频AI 等技术手段，将企业内的所有消防子系统: “消防炮灭火系统”、“图像火灾探测系统”、“火灾自动报警系统”等消防设施组合成个统的系统。利用消防云平台可打通消防的信息孤岛，实现数据共享、业务联动。
云平台可以实时接收、显示、处理联网单元的报警信息和消防设施的运行状态信息，并能向城市消防通讯指挥系统、监督管理部门传送火灾报警信息、消防设施运行状态信息及单元消防管理信息。从而提高企业火灾报警的及时性和可靠性; 对消防设施的故障信息进行及时处理，提高建筑消防设施的完好率; 对消防区域的消防管理状况和消防部位进行监控。通过手机APP，企业消防管理人员、消防值班人员和相关导都能随时随地了解企业的消防情况，及时处置设备报警、故障等隐患，提升决策的效率，是实现生产治理体系和治理能力现代化的个重要的技术手段。系统拓扑如图3 所示：

消防云平台的组成主要有: 云服务器、用户信息传输装置、消防物联网平台管理软件、物联网手机APP 等。
1、云服务器，是平台数据信息交互和存储核心，承担接收、处理分析、发送信息的重任。布置在企业应急管理指挥，通过无线网络与系统其他设备通讯。
2、用户信息传输装置［8］，通过ＲS232 /ＲS485 /CAN 等通讯方式对接火灾报警控制系统，及时获取联网单元火灾自动报警系统的报警信息及运行状态信息，上传至云平台。布置在每个火灾自动报警控制器主机的旁边，通过无线网络与云平台通讯。
3、消防物联网平台管理软件，提供组织管理、单位管理、用户管理、GIS 配置、平面图管理、API 配置等配置管理功能; 提供报警、状态监测、统计分析、地图应用等功能，满足基础的消防物联应用。安装在云服务器上，可以接入大屏显示。
4、物联网手机APP，支持报警查看/处理、故障查询/处理等功能。

六、安科瑞智慧消防监控云平台介绍与选型：
1、平台简介
安科瑞智慧消防综合管理云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。填补了原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理“精细化”的实际需求。
从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几时间内，相关报警和事件信息通过手机duan信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。同时，通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制设备，有效解决用电单位电气线缆老旧，小微企业无业电工、肉眼无法直观系统即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难等难题，及时排除安全隐患，安科瑞智慧消防监控云平台结构如下图所示：

2、平台功能
（1）平台登陆
用户登录成功之后进入页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。

（2）实时监控
智慧用电子系统可接入电气火灾、故障电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测和母排无线测温探测等等各类子系统，实现对相关消防系统设备的信息实时监控，且发现监测数剧超过风险阈值，APP、电话报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知，快速处置。

（3）隐患管理
隐患管理包括隐患巡查、隐患处理、和隐患记录，隐患巡查的目的是为了系统在产生报警或隐患后，系统可以针对工程人员派发工单，处理完以后工程人员能够在系统中填写相关工单任务记录，以供历史查询。隐患统计支持对项目进行日、月、季、年的维度查询，并能够自定义时间查询，将项目下隐患以曲线，图表的形式展现。

（4）统计分析
统计分析包括数据汇总和分析报告，数据汇总以曲线和表格形式显示各个月份的报警和故障记录，同时显示控制日志，支持按照控制类和参数设置类分别显示，也可以按照操作是否成功分别显示，包括此次控制的操作情况，项目名称，设备信息以及对应的操作时间等；分析报告包括总体概况和设备回路特征分析。

（5）运维管理
根据运维调度管理的需要，智能调度技术人员可以分为不同角色，系统支持指定巡检计划和巡检日历，可支持巡检人员使用手机NFC芯片巡检打卡的功能。

（6）手机APP功能
手机APP软件具有IOS版本和安卓版本，并与电脑终端系统的数据同步，能展示剩余电流、温度、电压、电流等电气安全参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线；短路、断线、漏电、超温、过压、欠压、过流等电气故障实时报警数据等；能实时显示项目地理位置、未排除隐患数、未处理巡检数等；通过APP消息推送的方式提醒用户实时报警信息；可以实现远程复位、远程分闸功能；可以对所有现场探测器进行远程参数设定及修改；可以对所有现场探测器的远程控制记录进行查询。

3、产品选型
电气火灾监控探测器

七、结论与展望
智通过对石油化工企业防火区域消防的分析和智能消防系统的介绍，可以看出由智能消防炮灭火系统、智能图像型火灾探测系统和消防云平台组成的整套解决方案，实现早发现、早扑灭和科学管理的目标，是石化企业消防升的个科学的选择。
随着技术发展，可以预见，消防物联网技术将会与大数据技术、AI 技术、5G 通讯技术、区块链技术等紧密结合，实现可靠授权、云端监控、云端分析、云端控制灭火的全新的信息化和智能化平台，为石化行业的消防提供更可靠的保障。

参考文献
［1］吴荣文，黄丰伟．浅谈石油化工企业消防设施的设计、选型及维护管理［J］．中国石油和化工标准与质量，2017( 22) : 53－54．
［2］纵恒，王文伟，陈阳娟．大型石油化工储罐区消防安全系统设计［J］．合肥工业大学学报( 自然科学版) ，2012，35( 9) : 1259－1263．
［3］公安部沈阳消防研究所．特种火灾探测器: GB 15631—2008［S］．北京: 中国标准出版社， 2009．
［4］中国石油化工集团公司．石油库设计规范: GB 50074—2014［S］．北京: 中国计划出版社， 2015．
［5］中国石油化工集团公司．石油化工企业设计防火标准( 2018 年版) : GB 50160—2008［S］．北京: 中国计划出版社， 2018．
［6］中国石油天然气集团公司．石油天然气工程设计防火规范: GB 50183—2004［S］．北京: 中国计划出版社， 2005．
［7］公安部上海消防科学研究所．消防炮通用技术条件: GB19156—2003［S］．北京: 中国标准出版社， 2003．
［8］公安部沈阳消防研究所．城市消防远程监控系统第1 部分: 用户信息传输装置: GB 26875． 1—2011［S］．北京: 中国标准出版社， 2011．
［9］贾卫国.石油化工企业防火区域智能消防设计［J］．
［10］安科瑞企业微电网设计与应用手册 2020.06 版.

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作者：陈沁雨

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