一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法及评估系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法及评估系统，其包括监控中心，其特征在于，监控中心与一内存数据库通信连接，内存数据库与一实时数据库通信连接，内存数据库内设置有报警管理模块、故障预案库管理模块、参数信息管理模块、传感器有效性分析模块、异常工况识别模块、工艺过程监测模块、SDG建模模块与历史数据记录模块；以及安全动态健康评估方法。建立装置安全健康综合指标评估模型，通过对关键安全技术参数的阈值判断与特征提取，与建立的工艺安全健康综合指标进行特征匹配，采用KPI与历史统计数据相结合的方法，实现对生产工艺过程安全动态健康智能评估与预警，使装置波动降低到最低程度，保障了装置的安全平稳运行。
【专利说明】
一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法及评估系统
技术领域
[0001]本发明涉及乙烯生产领域，尤其涉及一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法及评估系统。
【背景技术】
[0002]石化生产过程安全事故具有隐蔽性强，涉及因素多等特点，装置操作人员对生产过程安全动态健康状况的判断仅靠单点报警信息和个人操作经验，一旦发生问题，很难快速、准确地发现根原因，并采取合理的应急处置措施，从而导致危险甚至事故的发生。因此，对过程安全动态健康状况的准确评估与预警是亟待解决的问题。影响石化生产装置生产的不确定性因素很多，实际生产所用的原料、操作工况及产品结构与设计相比都有可能发生变化，这些不确定参数的变化往往会使实际工况远离设计工况，致使系统的操作不能很好地满足生产过程的约束条件，一旦失去控制，严重时就会导致事故发生，甚至引起重大灾难。
[0003]其关键问题在于:(I)生产过程发生的安全事故具有隐蔽性强，涉及因素多等特点，装置操作人员很难快速、准确地发现根原因，可能造成事故原因的误判，不仅无法针对性的进行事故处置，还有可能造成衍生事故的发生。已有根原因分析方法，主要是针对稳定工况下采用固定的模式进行分析，具有一定的局限性，这影响了根原因判定；(2)石化装置由若干工艺单元组成，对于生产过程的安全动态健康评估，既涉及工艺、设备、电气仪表、安全环保等方面的关键安全技术参数，又与生产装置的危险源种类和特性、工艺管理、设备管理、HSE管理等密切相关，科学准确评估的难度大；(3)人的不安全因素是影响石化生产过程安全的一个重要要素，针对不同的装置不同安全事故，将获取的有价值的安全操作经验与操作知识固化成能指导现场安全事故恢复运行的操作规则来指导和监控操作人员，可以有效避免误判或误操作。
[0004]因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法及评估系统，使装置波动降低到最低程度，保障装置的安全平稳运行。
[0006]为解决上述技术问题，本发明方案包括:
[0007]—种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法，其包括以下步骤:
[0008]设定实现安全动态健康评估的评估指标，并将评估指标与输入数据关联;建立并选取对应模型，将对应模型与对应评估指标关联，对每个班组进行周期性操作评估、综合评估，以及对相应装置进行周期性整体操作评估、综合评估，其中周期性评估为周评估、月评估、年评估;统计各班组、相应装置的评估结果以及分析结果，得出操作的改进和优化数据。
[0009]所述的安全动态健康评估方法，其中，其还包括如下具体步骤:
[0010]化工生产在各类自控系统的控制下进行生产，各种工艺参数的测量值、控制阀门的开度、遥控阀门的开度以及各种开关量的状态信号，均可从自控系统里进行实时采集;各种易燃/有毒气体的泄露到环境中的浓度由易燃/有毒气体监测子系统进行采集;关键岗位/危险场所的图象信号经数字视频子系统进行采集后，各类信号全部进入到计算机系统里，存入服务器中；各种工艺参数为温度、压力、流量、液位、成分。
[0011]所述的安全动态健康评估方法，其中，其还包括如下具体步骤:
[0012]根据生产工艺流程和变量之间的影响关系，在SDG建模工具环境中建立工艺系统的SDG模型，SDG模型经测试、检验合格，根据实时数据提供的生产工况数据的报警状态进行反向推理，寻找事故原因和传播路径，并将结果进行存储和显示。
[0013]所述的安全动态健康评估方法，其中，其还包括如下具体步骤:
[0014]在监控中心，由SDG故障诊断推理出的结果在大屏幕液晶显示器上显示出来。
[0015]一种使用所述安全动态健康评估方法的评估系统，其包括监控中心，其中，监控中心与一内存数据库通信连接，内存数据库与一实时数据库通信连接，内存数据库内设置有报警管理模块、故障预案库管理模块、参数信息管理模块、传感器有效性分析模块、异常工况识别模块、工艺过程监测模块、SDG建模模块与历史数据记录模块；
[0016]故障预案库管理模块包括故障现象描述、所属单元、关联仪表、故障原因及处理措施，并可以根据发生的新情况添加新的故障，从而将最合理的操作人员的操作经验随时记录下来;参数信息管理模块包括可观测节点、虚拟节点及分析节点，可观测节点即各个控制仪表和显示仪表，虚拟节点是在可观测节点的基础上，通过加减乘除等数学运算而计算出来的节点，分析节点为当产品的各个分析数据出来后，为操作人员添加的节点;传感器有效性分析模块用于监视和诊断传感器和在线分析仪存在问题;异常工况识别模块对工艺过程中的相应关键点进行监测，若相应关键点发生异常，则说明装置目前进入异常工况，进入工艺监测推理引擎;若相应关键点正常，则不进入后边的推理算法;工艺过程监测模块读取实时数据，运用融合的推理算法对石化过程进行监测，及时发现工艺出现的异常工况，推理得到工艺产生当前的异常的根原因、传播路径并提出合理的操作措施，结合参数的历史数据，对运行参数的预报警;SDG建模模块根据参数信息管理模块中的节点参数进行分析;历史数据记录模块用于记录最近七天的运行数据。
[0017]所述的评估系统，其中，上述报警管理模块包括状态识别单元、显示故障传播路径单元、诊断原因单元、预测后果单元与提出措施单元；
[0018]状态识别单元用于在对现场实时监测过程中，准确及时地识别出当前是否存在异常状态；
[0019]显示故障传播路径单元能根据从DCS系统获取的数据进行实时的分析，并显示发生异常的故障传播的路径；
[0020]诊断原因单元依据现场操作数据，通过对工艺过程的分析，并建立异常工艺状况传播的推理模型及相应的知识库，对异常事件进行自动诊断，寻找事故潜在的本质原因；
[0021]预测后果单元对当前的状态，进行快速预测，分析事故发展的不利后果；
[0022]提出措施单元根据以上的分析结果，迅速提出可行的措施。
[0023]本发明提供的一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法及评估系统，构建面向工艺操作，为班组/装置操作情况进行评估，同时提供评估结果的分析报告，为改进班组/装置的操作提供建议和指导;采用聚类融合算法构建数据融合模型，实现设备、工艺、各类安全报警等不同异构数据源信息有效融合，并进行信息关联性分析和重要度进行排序，形成表征危险源的绿色、有效数据，其应用方案使用来自现有自动化系统、实时数据库等的数据，采用基于状态特征的时序数据快速搜索算法，从海量生产监控数据中探索出与异常工况和安全相关的安全监测数据，以快速获取当前工况下的安全报警信息和安全事件的监测信息，然后再结合历史报警和事故统计数据，建立装置安全健康综合指标评估模型，通过对关键安全技术参数的阈值判断与特征提取，与建立的工艺安全健康综合指标进行特征匹配，采用KPI与历史统计数据相结合的方法，实现对生产工艺过程安全动态健康智能评估与预警，使装置波动降低到最低程度，保障了装置的安全平稳运行。
【附图说明】
[0024]图1为本发明中安全动态健康评估方法的流程示意图；
[0025]图2为本发明中服务器端数据传输的示意图；
[0026]图3为本发明中客户端数据传输的示意图。
【具体实施方式】
[0027]本发明提供了一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法及评估系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]本发明提供了一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法，如图1所示的，设定实现安全动态健康评估的评估指标，并将评估指标与输入数据关联;建立并选取对应模型，将对应模型与对应评估指标关联，对每个班组进行周期性操作评估、综合评估，以及对相应装置进行周期性整体操作评估、综合评估，其中周期性评估为周评估、月评估、年评估;统计各班组、相应装置的评估结果以及分析结果，得出操作的改进和优化数据。
[0029]更进一步的，其还包括如下具体步骤:
[0030]化工生产在各类自控系统的控制下进行生产，各种工艺参数的测量值、控制阀门的开度、遥控阀门的开度以及各种开关量的状态信号，均可从自控系统里进行实时采集;各种易燃/有毒气体的泄露到环境中的浓度由易燃/有毒气体监测子系统进行采集;关键岗位/危险场所的图象信号经数字视频子系统进行采集后，各类信号全部进入到计算机系统里，存入服务器中；各种工艺参数为温度、压力、流量、液位、成分。
[0031 ]更进一步的，其还包括如下具体步骤:
[0032]根据生产工艺流程和变量之间的影响关系，在SDG建模工具环境中建立工艺系统的SDG模型，SDG模型经测试、检验合格，根据实时数据提供的生产工况数据的报警状态进行反向推理，寻找事故原因和传播路径，并将结果进行存储和显示。
[0033]本发明还提供了一种使用所述安全动态健康评估方法的评估系统，为了更详尽的说明其运行过程以下列举更详尽的实施例进行说说明，如图2与图3所示的。
[0034]系统硬件总体上由四部分组成:数据采集、IP21实时数据库、推理服务器、屏幕显示系统。
[0035]一、数据采集
[0036]化工生产在各类自控系统的控制下进行生产，各种工艺参数(温度、压力、流量、液位、成分等)的测量值、控制阀门的开度、遥控阀门的开度以及各种开关量的状态信号，均可从自控系统里进行实时采集;各种易燃/有毒气体的泄露到环境中的浓度由易燃/有毒气体监测子系统进行采集;关键岗位/危险场所的图象信号经数字视频子系统进行采集后，各类信号全部进入到计算机系统里，存入服务器中。
[0037]对DCS(Distributed Control System:分布式控制系统)系统数据采集的基本要求是:
[0038](I)安全性:任何情况下不会对DCS控制系统本身产生不良影响；
[0039](2)可靠性、稳定性；
[0040](3)实时性:实时采集生产过程数据，关键数据达到秒级采集与存储；
[0041](4)数据同步:数据带时间标签。
[0042]二、CSOG推理服务器
[0043]根据生产工艺流程和变量之间的影响关系，在SDG建模工具环境中建立工艺系统的SDG模型，SDG模型经测试、检验合格，根据实时数据提供的生产工况数据的报警状态进行反向推理，寻找事故原因和传播路径。并将结果进行存储和显示。
[0044]三、屏幕显示系统
[0045]在监控中心，由SDG故障诊断推理出的结果可在大屏幕液晶显示器上显示出来，使生产指挥人员对异常情况一览无余。对于局域网上的其他生产管理者，可在办公室电脑上实时浏览诊断结果。以便及时指挥和协调生产运行，排除故障，保障装置正常运行。
[0046]在本发明的另一较佳实施例中，内存数据库内设置有报警管理模块、故障预案库管理模块、参数信息管理模块、传感器有效性分析模块、异常工况识别模块、工艺过程监测模块、SDG建模模块与历史数据记录模块。
[0047]报警管理模块:
[0048]报警管理模块为操作人员提供在线安全运行指导，它的主要包括:
[0049]状态识别单元:能够在对现场实时监测过程中，准确及时地识别出当前是否存在异常状态。
[0050]显示故障传播路径单元:能够根据从DCS系统获取的数据进行实时的分析，并显示发生异常的故障传播的路径。
[0051]诊断原因单元:依据现场操作数据，通过对工艺过程的分析，利用SDG技术建立异常工艺状况传播的推理模型及相应的知识库。对异常事件进行自动诊断，寻找事故潜在的本质原因。
[0052]预测后果单元:对当前的状态，进行快速预测，分析事故发展的不利后果。
[0053]提出措施单元:根据上面的分析结果，迅速提出一批可行的措施。
[0054]故障预案库管理模块:
[0055]该功能模块主要是汇集装置各个单元可能发生的异常情况及处理措施，包括:故障现象描述、所属单元、关联仪表、故障原因及处理措施等，可方便操作人员实时查询，并可以根据发生的新情况添加新的故障，从而将优秀的操作人员的实际经验随时记录下来。
[0056]参数信息管理模块:
[0057]参数信息维护包括可观测节点，虚拟节点及分析节点，可观测节点即各个控制仪表和显示仪表，是SDG模型的主要组成部分。虚拟节点是在可观测节点的基础上，通过加减乘除等数学运算而计算出来的节点。分析节点为当产品的各个分析数据出来后，操作人员添加的节点。
[0058]传感器有效性分析模块:
[0059]传感器有效性分析用于监视和诊断传感器和在线分析仪存在的一般问题，例如静态或动态突然超限、尖峰、震荡、死区等，或者通过判断推理，确定传感器漂移等。
[0060]异常工况识别模块:
[0061]该模块的对工艺过程中的某些关键点进行监测，如果这些关键点发生异常，则说明装置目前进入异常工况，进入工艺监测推理引擎。若这些关键点正常，此时软件系统不用进入后边的推理算法，可大幅减少系统的推理时间。
[0062]工艺过程监测模块:
[0063]针对读取的实时数据，运用融合的推理算法对石化过程进行监测，及时发现工艺出现的异常工况，推理得到工艺产生当前的异常的根原因、传播路径并提出合理的操作措施;结合参数的历史数据，实现对运行参数的预报警，将某些异常工况的出现消除在萌芽状
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[0064]SDG建模模块:
[0065]SDG模型是整个软件的核心，模型的合理性直接影响异常是否能够诊断出来、诊断出的结果是否正确。考虑到有些仪表既不可观测也不可控控制，但对反映某些问题也比较关键，而有的参数如组分含量等信息则需要质检人员的定时分析。因此，在模型中有三种类型的节点:可观测节点、分析节点和虚拟节点。可观测节点即从DCS控制系统可读取的数据，虚拟节点是可以应用别的可观测节点通过数学运算得出的节点( +、_、*、/、乘方、开放、对数等已经实现)。分析节点可由操作人员根据定时的质量分析数据来录入。
[ΟΟ??]历史数据记录模块:
[0067]可以记录流程最近7天的运行数据，为进行其它工作提供了历史数据保证。
[0068]在本发明的另一较佳实施例中还增加有一用户权限管理模块:
[0069]该功能主要提供用户信息的操作，用户权限的分配。
[0070]I)软件管理员可以进行用户管理，包括添加、修改(修改用户等级，用户基本资料，用户密码)、删除操作。该用户是指登陆该系统的操作员。
[0071 ] 2)用户的关键操作会被系统自动记录成操作日志，日志数据保存到数据库，可供查询。关键操作包括登陆系统、退出系统、重大数据改动。
[0072]当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
【主权项】
1.一种用于乙烯生产的安全动态健康评估方法，其包括以下步骤: 设定实现安全动态健康评估的评估指标，并将评估指标与输入数据关联;建立并选取对应模型，将对应模型与对应评估指标关联，对每个班组进行周期性操作评估、综合评估，以及对相应装置进行周期性整体操作评估、综合评估，其中周期性评估为周评估、月评估、年评估;统计各班组、相应装置的评估结果以及分析结果，得出操作的改进和优化数据。2.根据权利要求1所述的安全动态健康评估方法，其特征在于，其还包括如下具体步骤: 化工生产在各类自控系统的控制下进行生产，各种工艺参数的测量值、控制阀门的开度、遥控阀门的开度以及各种开关量的状态信号，均可从自控系统里进行实时采集;各种易燃/有毒气体的泄露到环境中的浓度由易燃/有毒气体监测子系统进行采集;关键岗位/危险场所的图象信号经数字视频子系统进行采集后，各类信号全部进入到计算机系统里，存入服务器中；各种工艺参数为温度、压力、流量、液位、成分。3.根据权利要求1所述的安全动态健康评估方法，其特征在于，其还包括如下具体步骤: 根据生产工艺流程和变量之间的影响关系，在SDG建模工具环境中建立工艺系统的SDG模型，SDG模型经测试、检验合格，根据实时数据提供的生产工况数据的报警状态进行反向推理，寻找事故原因和传播路径，并将结果进行存储和显示。4.根据权利要求1所述的安全动态健康评估方法，其特征在于，其还包括如下具体步骤: 在监控中心，由SDG故障诊断推理出的结果在大屏幕液晶显示器上显示出来。5.—种使用如权利要求1所述安全动态健康评估方法的评估系统，其包括监控中心，其特征在于，监控中心与一内存数据库通信连接，内存数据库与一实时数据库通信连接，内存数据库内设置有报警管理模块、故障预案库管理模块、参数信息管理模块、传感器有效性分析模块、异常工况识别模块、工艺过程监测模块、SDG建模模块与历史数据记录模块； 故障预案库管理模块包括故障现象描述、所属单元、关联仪表、故障原因及处理措施，并可以根据发生的新情况添加新的故障，从而将最合理的操作人员的操作经验随时记录下来;参数信息管理模块包括可观测节点、虚拟节点及分析节点，可观测节点即各个控制仪表和显示仪表，虚拟节点是在可观测节点的基础上，通过加减乘除等数学运算而计算出来的节点，分析节点为当产品的各个分析数据出来后，为操作人员添加的节点;传感器有效性分析模块用于监视和诊断传感器和在线分析仪存在问题;异常工况识别模块对工艺过程中的相应关键点进行监测，若相应关键点发生异常，则说明装置目前进入异常工况，进入工艺监测推理引擎;若相应关键点正常，则不进入后边的推理算法;工艺过程监测模块读取实时数据，运用融合的推理算法对石化过程进行监测，及时发现工艺出现的异常工况，推理得到工艺产生当前的异常的根原因、传播路径并提出合理的操作措施，结合参数的历史数据，对运行参数的预报警;SDG建模模块根据参数信息管理模块中的节点参数进行分析;历史数据记录模块用于记录最近七天的运行数据。6.根据权利要求5所述的评估系统，其特征在于，上述报警管理模块包括状态识别单元、显示故障传播路径单元、诊断原因单元、预测后果单元与提出措施单元； 状态识别单元用于在对现场实时监测过程中，准确及时地识别出当前是否存在异常状态； 显示故障传播路径单元能根据从DCS系统获取的数据进行实时的分析，并显示发生异常的故障传播的路径； 诊断原因单元依据现场操作数据，通过对工艺过程的分析，并建立异常工艺状况传播的推理模型及相应的知识库，对异常事件进行自动诊断，寻找事故潜在的本质原因； 预测后果单元对当前的状态，进行快速预测，分析事故发展的不利后果； 提出措施单元根据以上的分析结果，迅速提出可行的措施。
【文档编号】G05B19/418GK106020154SQ201610546074
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】王春利, 朱剑锋, 李传坤, 高新江
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院