一种基于LabVIEW的石油化工码头装卸过程安全预警系统的制作方法
【专利摘要】一种基于LabVIEW的石油化工码头装卸过程安全预警系统：包括视频监控单元、实时监测单元（特指监测装卸液体作业时产生的参数变化及相应的测试系统）、安全管理单元、报警预警单元。实时监测单元采集被测液体浓度、温度、压力、流量等信号，得相关参数值A，手动输入安全管理单元中各指标的量化值B，将A与B的数值输送到基于LabVIEW虚拟仪器平台开发的石油化工码头装卸过程可拓理论预警模型中，当参数均满足设置情况下，预警模型被触发，给出装卸过程当前状态，发现异常或不规范情况产生预警，通知相关人员应采取预控措施。使用本发明可实现对装卸过程输油管道中液体参数的在线监测预警、数据查询和直观显示等功能。
【专利说明】-种基于LabVIEW的石油化工码头装卸过程安全预警系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油化工码头装卸及安全预警【技术领域】，涉及一种基于LabVIEW虚 拟仪器的可拓理论预警模型，尤其涉及一种石油化工码头装卸过程安全预警系统。
【背景技术】
[0002] 石油化工码头装卸过程都是在几千米的码头线上和油库区之间，通过油船、各种 装卸工艺和机械设备、数条输油管线和劳动力的不断运转而实现的生产过程。
[0003] 国内外现有的管道泄漏检测技术和方法已经相对成熟，可以判断出管道是否发生 泄漏、泄漏位置并发出预警。但在监测软件的方便性、智能化方面还有待提高。装卸作业场 所专业人员稀缺，工作任务繁重，工作人员收发作业多，安全压力大，在一定程度上影响着 单位的安全发展。由于没有一个统一的管理系统，无法实现资源共享，安全管理存在着防范 不严密，发现不及时的弊端。
[0004] 针对石油化工码头装卸过程具有的作业点多、线长、面广、货杂、人员相对分散等 特点，急需一个集管道监测与人员管理为一体的预警系统。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决石油化工码头装卸过程作业繁杂，管理资源分散，警情力量 薄弱的问题，提供一种基于LabVIEW虚拟仪器平台的石油化工码头装卸过程安全预警系 统，对石油化工码头装卸过程进行实时监控预警。
[0006] 本发明采用的技术方案： 一种石油化工码头装卸过程安全预警系统，该系统是在LabVIEW虚拟仪器平台上实现 的，该系统包括视频监控单元、实时监测单元、安全管理单元和报警预警单元。
[0007] 所述的视频监控单元，对石油化工码头装卸过程进行全程视频监控，获取管辖内 的生产与安全数据，包括对石油化工码头装卸作业过程、危险品运输车辆作业场所的安全 监控；对装卸作业过程的监控包括记录人员进出现场、是否在岗及操作正确与否情况，在石 油化学品装卸区域靠近装卸设备的地方安装气体传感器，对有毒有害、易燃易爆气体的泄 漏进行监控，摄像头重点对装卸设备及装卸过程进行监控；对输油管道的监控见本发明的 实时监测系统；对危险品运输车辆作业场所的监控包括车辆的速度、防火罩的安装、运输路 线、化学品的泄漏以及交通事故进行全程监控，监控画面通过计算机呈现； 所述的实时监测单元，特指监测石油化工码头装卸液体作业时输油管道产生的参数变 化及其相应的测试系统；所述实时监测单元由工艺管线及其配件、数据采集系统及数据处 理系统组成；所述的工艺管线及其配件包括管线、法兰、阀门；所述的数据采集系统包括温 度传感器、浓度传感器、流量计及压力表；所述的数据处理系统即基于LabVIEW虚拟仪器平 台的石油化工码头装卸过程在线监测软件；传感器、流量计、压力表及阀门在运输全过程 的开关情况采集到的数据即参数A部分，将集中到计算机数据处理系统进行运算及异常判 断，即判断参数的变化趋势是否超出设定的阈值范围，判断结果的正确与否直接关系到系 统预警报警的准确性； 所述的安全管理单元，是在生产单位安全管理现状的基础上将所需数据进行量化的参 数B部分，所述参数B部分包括工艺设备设施、作业安全、人员因素、辅助设施安全性、管理 因素、环境因素、应急管理7个指标的数据量化，量化后的数据需手动输入计算机上安装的 基于LabVIEW虚拟仪器平台开发的可拓理论预警模型中； 所述的工艺设备设施指标包括：油船自身安全性、船泵的安全性、管道及阀门的安全 性、吊装设备的安全性、设备设施安全防护的有效性；所述的作业安全指标包括：油船靠泊 作业安全性、装卸软管作业安全性、泄空作业安全性、管道输送作业安全性、货物自身的安 全性；所述的人员因素指标包括：现场作业安全员的比率、指挥和管理人员的工作能力、作 业人员的精力、作业人员的技术水平、作业人员的安全意识、特种作业人员持证上岗率；所 述的辅助设施安全性指标包括：消防设施、电气设备、防雷设施、动力管网、特种设备；所 述的管理因素指标包括：安全组织机构和职责、安全制度、安全技术操作规程、人员安全教 育、安全监督、三同时执行情况、安全检查、设备设施维修保养、特种设备的检测、职业危害 防护；所述的环境因素指标包括：码头选址合理性、码头泊位布局、航道地形条件、气候、水 文、地质情况；所述的应急管理指标包括：应急预案的编制、应急机构的设置、应急状态的 相应、应急演练39个指标。
[0008] 所述报警预警单元，能够对石油化工码头装卸过程温度、压力、流量及泄漏气体浓 度设置阈值，实现参数超限报警功能，所述的可拓理论预警模型可以对风险进行分级预警 报警功能，将石油化工码头装卸过程的安全事故风险分为正常情况，一般风险，中等风险和 重大风险四个预警等级，分别用蓝、黄、橙、红四种预警信号与之相对应，根据最大关联度准 则确定预警等级；所述的可拓理论预警模型是基于LabVIEW虚拟仪器平台开发的，可以将 实时监测单元中的A部分参数值和安全管理单元中的B部分参数值进行结合，参数均满足 设置的情况下，预警模型被触发；依据预警模型对两部分参数值进行运算分析，给出装卸过 程当前状态，当产生报警时，可以调出相关部位的视频信息，以便监控中心人员及时了解现 场情况并进行处置。过程中需判断A部分数据是否超出阈值；当参数值都处于各自阈值范 围内时表明处于安全状态。超出阈值范围则发出安全联合报警。
[0009] 所应用的LabVIEW虚拟仪器有着强大的数据处理功能，方便用户通过处理数据来 分析生产情况、汇总和统计生产数据、作为指挥、决策的依据。在进行数据分析时，避免了工 程技术人员需面对大量数据的难题。借助LabVIEW软件平台开发的数据处理系统，方便用 户对其进行维护和功能扩展等。
[0010] 本发明的优点和有益效果： 本发明通过将视频监控单元、实时监测单元、安全管理单元、报警预警单元结合组成的 预警系统应用在石油化工码头装卸作业过程中，根据其动态变化特点实时进行警情评估并 提供应急处置方案，实现了对石油化工码头装卸过程重点危险场所的安全实时监控预警。 进一步通过LabVIEW虚拟仪器平台对监控数据的分析记录，避免了冗余的人工处理工作， 提高了数据计算速度，实现了对装卸过程输油管道中液体参数的在线监测、数据查询和直 观显示等功能。
[0011]
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为石油化工码头装卸过程安全预警系统的结构示意图； 图2为本发明装卸船工艺过程图； 图3为本发明视频监控单元图； 图4为本发明实时监测单元所得相关参数图（LabVIEW运行图）； 图5为本发明安全管理单元预警指标体系图； 图6为本发明安全管理单元手动输入数据图； 图7为本发明报警预警图。
[0013]
【具体实施方式】： 实施例1 如图1所示，本发明提供的石油化工码头装卸过程安全预警系统，是在LabVIEW虚拟 仪器平台上实现的，该系统包括视频监控单元、实时监测单元、安全管理单元和报警预警单 J Li 〇
[0014] 视频监控单元，对整个现场进行视频监控（图3)，记录人员进出现场、是否在岗及 操作正确与否情况，在石油化学品装卸区域靠近装卸设备的地方安装气体传感器，对有毒 有害、易燃易爆气体的泄漏进行监控，摄像头重点对装卸设备及装卸过程进行监控；对输油 管道的监控见本发明的实时监测单元；对运输车辆的监控包括车辆的速度、防火罩的安装、 运输路线、化学品的泄漏以及交通事故进行全程监控。
[0015] 实时监测单元，特指监测装卸液体作业时产生的参数变化及其相应的测试系统， 所述系统由工艺管线及其配件、数据采集系统及数据处理系统组成。其装船过程是，安装 有液位计[1]、安全阀[41]的存储罐区[2]的出口由管道依次串接温度传感器[3]、压力 表[5]、浓度测量仪[6]、止回阀[7]、过滤器[8]、浓度测量仪[9]、压力变送器[10]、压力 表[11]、发货泵[12]、温度传感器[13]、压力变送器[14]、压力表[15]、浓度测量仪[16]、 带法兰的阀门[17]、阀门[18]、液体流量计[19]、流量计[20]、压力表[21]、浓度测量仪 [22]、温度传感器[23]后，连接码头船舶[24]。卸船过程是由靠泊船只[24]接浓度测量 仪[25]、压力表[26]、温度传感器[27]、船泵[28]、压力表[29]、浓度测量仪[30]、同轴阀 门[31]、法兰[32]、法兰[33]、压力表[34]、浓度测量仪[35]、流量计[36]、带法兰的阀门
[37]、压力表[38]、温度传感器[39]、浓度测量仪[40]经后方管线接入罐区。在带法兰的 阀门[17]、阀门[18]之间开口封接一引出支管，在该引出支管上依次串接阀门[42]、压力 变送器[43]、浓度测量仪[44]、压力表[45]、流量计[46]后接放空管。在温度传感器[3] 与压力表[5]之间有旁通的预留储油罐接口 [4](图2)。
[0016] 实时监测单元的装卸过程工艺流程为：靠泊船只与存储罐区间通过发货泵[12] 和船泵[28]加压后进入管线，运行过程中的压力、浓度、流速、温度、阀门开关情况等数据 通过仪表及传感器检测并传到监控中心（图4)。所测参数阈值范围为：压力不高于200kPa ; 浓度上下限为80mol/L、0mol/L ;流速上下限为4. 5m/s、0m/s ;温度上下限为65°C、0°C。
[0017] 现场一次仪表可以直接读数，其他仪表参数需要进行数据采集并传至监控中心。 在储罐[2]处布置温度、液位测试点(传感器)，管道出入口液体温度测试点(传感器)，压力 表、压力变送器、流量计采集到的数据集中到在线监测系统进行参数运算。液体出口处及压 力变化处采集样本进行浓度分析。
[0018] 安全管理单元中的39个指标构成预警指标体系（图5)并且赋值（图6)。根据实地 调查，分析石油化工码头装卸过程的安全现状，确定指标值，见表1。
【权利要求】
1. 一种石油化工码头装卸过程安全预警系统，其特征在于该系统是在UbVIEW虚拟 仪器平台上实现的，该系统包括视频监控单元、实时监测单元、安全管理单元和报警预警单 元； 所述的视频监控单元，对石油化工码头装卸过程进行全程视频监控，获取管辖内的生 产与安全数据，包括对石油化工码头装卸作业过程、危险品运输车辆作业场所的安全监控； 对装卸作业过程的监控包括记录人员进出现场、是否在岗及操作正确与否情况，在石油化 学品装卸区域靠近装卸设备的地方安装气体传感器，对有毒有害、易燃易爆气体的泄漏进 行监控，摄像头重点对装卸设备及装卸过程进行监控；对输油管道的监控见本发明的实时 监测系统；对危险品运输车辆作业场所的监控包括车辆的速度、防火罩的安装、运输路线、 化学品的泄漏W及交通事故进行全程监控，监控画面通过计算机呈现； 所述的实时监测单元，特指监测石油化工码头装卸液体作业时输油管道产生的参数变 化及其相应的测试系统；所述实时监测单元由工艺管线及其配件、数据采集系统及数据处 理系统组成；所述的工艺管线及其配件包括管线、法兰、阀口；所述的数据采集系统包括温 度传感器、浓度传感器、流量计及压力表；所述的数据处理系统即基于LabVIEW虚拟仪器平 台的石油化工码头装卸过程在线监测软件；传感器、流量计、压力表及阀口在运输全过程 的开关情况采集到的数据即参数A部分，将集中到计算机数据处理系统进行运算及异常判 断，即判断参数的变化趋势是否超出设定的阔值范围，判断结果的正确与否直接关系到系 统预警报警的准确性； 所述的安全管理单元，是在生产单位安全管理现状的基础上将所需数据进行量化的参 数B部分，所述参数B部分包括工艺设备设施、作业安全、人员因素、辅助设施安全性、管理 因素、环境因素、应急管理7个指标的数据量化，量化后的数据需手动输入计算机上安装的 基于UbVIEW虚拟仪器平台开发的可拓理论预警模型中； 所述的工艺设备设施指标包括：油船自身安全性、船粟的安全性、管道及阀口的安全 性、吊装设备的安全性、设备设施安全防护的有效性；所述的作业安全指标包括；油船靠泊 作业安全性、装卸软管作业安全性、泄空作业安全性、管道输送作业安全性、货物自身的安 全性；所述的人员因素指标包括：现场作业安全员的比率、指挥和管理人员的工作能力、作 业人员的精力、作业人员的技术水平、作业人员的安全意识、特种作业人员持证上岗率；所 述的辅助设施安全性指标包括：消防设施、电气设备、防雷设施、动力管网、特种设备；所 述的管理因素指标包括；安全组织机构和职责、安全制度、安全技术操作规程、人员安全教 育、安全监督、H同时执行情况、安全检查、设备设施维修保养、特种设备的检测、职业危害 防护；所述的环境因素指标包括；码头选址合理性、码头泊位布局、航道地形条件、气候、水 文、地质情况；所述的应急管理指标包括；应急预案的编制、应急机构的设置、应急状态的 相应、应急演练39个指标； 所述报警预警单元，能够对石油化工码头装卸过程温度、压力、流量及泄漏气体浓度设 置阔值，实现参数超限报警功能，所述的可拓理论预警模型可W对风险进行分级预警报警 功能，将石油化工码头装卸过程的安全事故风险分为正常情况，一般风险，中等风险和重大 风险四个预警等级，分别用蓝、黄、澄、红四种预警信号与之相对应，根据最大关联度准则确 定预警等级；所述的可拓理论预警模型是基于LabVIEW虚拟仪器平台开发的，可W将实时 监测单元中的A部分参数值和安全管理单元中的B部分参数值进行结合，参数均满足设置 的情况下，预警模型被触发；依据预警模型对两部分参数值进行运算分析，给出装卸过程当 前状态，当产生报警时，可W调出相关部位的视频信息，W便监控中也人员及时了解现场情 况并进行处置； 过程中需判断A部分数据是否超出阔值；当参数值都处于各自阔值范围内时表明处于 安全状态； 超出阔值范围则发出安全联合报警。
【文档编号】G06Q10/06GK104463425SQ201410642505
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】彭士涛, 王晓丽, 王霞 申请人:交通运输部天津水运工程科学研究所