楊德澤1任佳亮王棟王曉彤

（1、蘭州寰球工程有限公司，甘肅蘭州 730060 2、蘭州石化公司化工儲(chǔ)運(yùn)廠，甘肅蘭州 730060 3、永明項(xiàng)目管理有限公司甘肅分公司，甘肅蘭州 730060）

石化企業(yè)每一次火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生，不僅容易造成人員傷亡，而且還會(huì)帶來一定經(jīng)濟(jì)損失[1]。目前，我國(guó)各大石化企業(yè)雖然采取了一些危險(xiǎn)源消防措施，包括固定消防炮、消火栓等[2]。由于這些消防措施均屬于事后消防措施，未能起到防范于未然作用。另外，采用人工處理，致使消防員人身安全無法得到保障。智能化消防處理手段，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)爆炸問題，為防范和處理爭(zhēng)取更多時(shí)間，安全系數(shù)較高，是火災(zāi)爆炸事故消防發(fā)展的必然趨勢(shì)[3]。當(dāng)前此方面研究較少，尚未形成完整的消防設(shè)計(jì)方案，本文引入智能消防思路展開探究。

1 石油化工企業(yè)危險(xiǎn)源火災(zāi)爆炸事故產(chǎn)生的原因分析

儲(chǔ)罐區(qū)和生產(chǎn)裝置是石化企業(yè)生產(chǎn)加工的重要模塊，同時(shí)也是埋藏危險(xiǎn)源的主要區(qū)域，容易引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。

1.1 儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故產(chǎn)生原因

1.1.1 當(dāng)前石化生產(chǎn)缺少火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置，雖然在儲(chǔ)蓄區(qū)安排值班人員巡視，但是容易出現(xiàn)漏查，或者疏忽情況，導(dǎo)致火災(zāi)事故產(chǎn)生。其中，夜班執(zhí)勤期間事故發(fā)生頻率較高。

1.1.2 該區(qū)域相關(guān)管理工作以人工管理模式為主展開，由于各個(gè)環(huán)節(jié)人工管理模式需要耗費(fèi)大量時(shí)間，未能在滅火最佳時(shí)期處理，導(dǎo)致延長(zhǎng)了火災(zāi)處理時(shí)間，人身安全很難得到保障，并且?guī)磔^大經(jīng)濟(jì)損失[4]。

1.1.3 火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)系數(shù)較高，當(dāng)前事故需要人員沖鋒靠近現(xiàn)場(chǎng)，危險(xiǎn)系數(shù)較高。在沒有遠(yuǎn)程操控情況下，現(xiàn)場(chǎng)安全事故發(fā)生頻率難以下降。

1.1.4 目前，部分儲(chǔ)罐外壁添加了噴淋系統(tǒng)，利用化學(xué)品控制溫度，達(dá)到安全保護(hù)目的。然而該系統(tǒng)作業(yè)未能做到每一個(gè)環(huán)節(jié)均覆蓋自動(dòng)化控制模式，需要人工開啟，導(dǎo)致系統(tǒng)開啟時(shí)間不及時(shí)[5]。另外，該系統(tǒng)流量和壓力兩項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)數(shù)值比較小，未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.5 為了防止儲(chǔ)罐泄漏，部分企業(yè)將滅火系統(tǒng)設(shè)置為常閉狀態(tài)，延誤了滅火時(shí)間，與管理規(guī)范不符。

1.2 生產(chǎn)裝置引發(fā)火災(zāi)爆炸事故的原因

1.2.1 雖然添加了監(jiān)控裝置，但是沒有實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)報(bào)警功能，需要依靠值班人員巡檢或者查看監(jiān)控顯示裝置，發(fā)覺火災(zāi)爆炸事故[6]。而人工巡檢和查看相關(guān)參數(shù)難免疏忽，所以當(dāng)前在生產(chǎn)裝置添加的自動(dòng)報(bào)警模塊未能起到有效的報(bào)警作用。

1.2.2 由于生產(chǎn)裝置火災(zāi)發(fā)生位置不確定，并且引發(fā)火災(zāi)的裝置種類有很多。其中，內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)很難發(fā)現(xiàn)，外側(cè)裝置將其遮擋，很難在短時(shí)內(nèi)發(fā)現(xiàn)，延誤了最佳救火時(shí)期。

1.2.3 當(dāng)前采用的手動(dòng)炮滅火、消防栓等裝置，都需要人員帶上裝置進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，人身安全未能得到有效保障。

2 石化危險(xiǎn)源智能消防設(shè)計(jì)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)的快速發(fā)展，打破了傳統(tǒng)火災(zāi)消防模式，逐漸向智能化消防模式轉(zhuǎn)變，通過引入現(xiàn)代化技術(shù)，打造智能系統(tǒng)，應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)、消防滅火、火災(zāi)監(jiān)控等多個(gè)方面。本文根據(jù)石化危險(xiǎn)源產(chǎn)生原因，以某石化企業(yè)罐區(qū)火災(zāi)探測(cè)項(xiàng)目為例，如圖1 所示為石化企業(yè)罐區(qū)火災(zāi)探測(cè)布局。

該項(xiàng)目中，需要增加火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)探測(cè)結(jié)果，采取相應(yīng)的消防滅火措施。另外，為了提高安全性能，本研究還增加了火災(zāi)監(jiān)控智能化模塊。

圖1 石化企業(yè)罐區(qū)火災(zāi)探測(cè)布局

2.1 智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)石化危險(xiǎn)源滅火消防模式的不足，本研究建議引入多種現(xiàn)代化技術(shù)，通過人工智能圖像識(shí)別，遠(yuǎn)距離探測(cè)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐區(qū)和生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息的自動(dòng)采集和識(shí)別。按照設(shè)定的火災(zāi)隱患參數(shù)安全范圍，判斷當(dāng)前是否存在火災(zāi)隱患。如果存在隱患，則確定并顯示具體坐標(biāo)位置，發(fā)出火警信號(hào)，以達(dá)到警示現(xiàn)場(chǎng)工作人員的目的，為火災(zāi)搶救爭(zhēng)取更多時(shí)間。如圖2 所示為智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)。

圖2 智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

該架構(gòu)將火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)拆分為兩部分，分別是現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)模塊和無線操控模塊。

2.1.1 現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)模塊

該模塊在現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)的控制下，驅(qū)動(dòng)圖像型火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)儲(chǔ)罐區(qū)和生產(chǎn)裝置環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行探測(cè)。其中，采集信息指標(biāo)包括輻射光譜、燃燒相關(guān)參數(shù)數(shù)值、煙霧動(dòng)態(tài)變化外形、火焰動(dòng)態(tài)變化外形等，經(jīng)過識(shí)別算法處理，準(zhǔn)確識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)狀況，為火災(zāi)處理提供可靠依據(jù)。另外，火災(zāi)坐標(biāo)的顯示，以共享世界坐標(biāo)為主。如果探測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)某處發(fā)生火災(zāi)，或者存在火災(zāi)隱患，通過無線網(wǎng)絡(luò)向無線操控模塊發(fā)送相關(guān)信息。需要注意的是，火災(zāi)探測(cè)器的布設(shè)，與儲(chǔ)罐外圍綠化帶的距離保持在15m 以上，根據(jù)生產(chǎn)裝置分布特點(diǎn)，合理布設(shè)探測(cè)器，確保裝置覆蓋到每一個(gè)監(jiān)控區(qū)域即可。

2.1.2 無線操控模塊

為了便于操控，該模塊設(shè)置了2 種通信控制模式，主要由云服務(wù)器、遠(yuǎn)程指揮中心、移動(dòng)端3 部分組成。其中，云服務(wù)器作為信號(hào)處理模塊，負(fù)責(zé)接收和發(fā)送相關(guān)信息。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)信息通過無線模塊發(fā)送至無線操控終端時(shí)，由云服務(wù)器接收，而后同時(shí)向遠(yuǎn)程指揮中心和移動(dòng)端發(fā)送相關(guān)信息，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，以便滅火指揮工作的開展，為火災(zāi)處理爭(zhēng)取更多時(shí)間。

2.2 智能消防炮滅火模塊設(shè)計(jì)

本研究提出的智能消防炮滅火系統(tǒng)除了具有滅火作用以外，還能夠降低現(xiàn)場(chǎng)溫度，起到一定隔離作用，采用射流作業(yè)模式滅火?？紤]到相鄰儲(chǔ)罐容易受周圍儲(chǔ)罐影響，當(dāng)某一個(gè)儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)時(shí)，周圍儲(chǔ)罐容易陷入危險(xiǎn)，所以向周邊儲(chǔ)罐射流也很重要。通過開啟周圍消防炮，阻止火勢(shì)蔓延，根據(jù)火勢(shì)情況自由調(diào)節(jié)水柱等相關(guān)參數(shù)數(shù)值，從而充分發(fā)揮滅火作用。以下為不同區(qū)域的消防滅火模塊設(shè)計(jì)方案：

2.2.1 儲(chǔ)罐區(qū)消防滅火模塊

目前，大部分儲(chǔ)罐區(qū)布設(shè)的消防裝置為手動(dòng)炮，為了節(jié)約成本，打造可行性較高的滅火系統(tǒng)，本研究利用現(xiàn)有的消防供水管路，提出一些改造方案：2.2.1.1 不再使用原有的手動(dòng)跑，用電控泡沫炮代替，要求兩種裝置規(guī)格相同，避免產(chǎn)生過多費(fèi)用，繼續(xù)使用原有的供水管，靠近路邊安裝控制箱，從而為現(xiàn)場(chǎng)救援創(chuàng)造便利條件。2.2.1.2 繼續(xù)使用手動(dòng)炮，在此基礎(chǔ)上增加一路電控泡沫炮，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，同時(shí)開啟兩種裝置，兩者互不干涉。另外，供水管保持不變，選擇靠近路邊位置安裝電控泡沫炮。2.2.1.3 增加鋼結(jié)構(gòu)消防炮塔，均在原有的手動(dòng)炮旁邊搭建，要求炮塔高度超出原有手動(dòng)炮罐高，使用的設(shè)備均為防爆型，采用架空手法安裝相關(guān)設(shè)備。

2.2.2 生產(chǎn)裝置區(qū)消防滅火模塊該區(qū)域消防滅火模塊的設(shè)計(jì)方案與儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)計(jì)方案相似，消防炮布置位置存在一定差異，以管廊鋼結(jié)構(gòu)和地面為主進(jìn)行布設(shè)。

2.3 智能消防云平臺(tái)監(jiān)控模塊拓?fù)湓O(shè)計(jì)

為了加強(qiáng)石化企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，借助現(xiàn)代化設(shè)備及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，打造功能較為全面的監(jiān)控模塊，利用此模塊實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)控及報(bào)警管理，將石化企業(yè)消防管理部門與企業(yè)指揮中心、119 指揮中心連接到一起，采取業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)管理。如圖3 所示為智能消防云平臺(tái)監(jiān)控模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖3 智能消防云平臺(tái)監(jiān)控模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將模塊拆分為3 部分，分別是石化企業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)、企業(yè)指揮中心、119 指揮中心。其中，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)安裝了攝像頭、圖像型火災(zāi)探測(cè)器、路由器、報(bào)警主機(jī)、信號(hào)擴(kuò)散器、消防炮主機(jī)、消防泵巡檢裝置、應(yīng)急疏散裝置、錄像機(jī)，利用這些裝置采集和記錄相關(guān)信息，并起到報(bào)警疏散作用。兩部分指揮中心主要由顯示屏、服務(wù)器等裝置組成，用于顯示監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況，下達(dá)指揮命令，從而提高火災(zāi)處理效率，并起到一定防范作用。另外，云數(shù)據(jù)服務(wù)器與移動(dòng)終端建立通信連接，為監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心的通信搭建了橋梁。

結(jié)束語

本文圍繞石化企業(yè)危險(xiǎn)源火災(zāi)處理問題展開研究，選取智能化操控技術(shù)作為研究工具，添加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)化控制等多項(xiàng)技術(shù)，提出智能消防方案設(shè)計(jì)研究。通過添加智能化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備，利用無線模塊發(fā)送監(jiān)控信息，通過監(jiān)控中心指揮消防工作，形成完整的智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)。其中，智能消防炮滅火模塊和智能消防云平臺(tái)是系統(tǒng)的核心部分，本文進(jìn)行了詳細(xì)介紹。