封閉化工園區智慧化建設方案淺析

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摘要:在化工園區封閉化管理、信息化時代的背景下，提出了化工園區封閉化、智慧化建設的總體框架、服務對象及服務范圍。以南京江北新材料科技園為例，提出面向3類終端(電腦端、手機端、大屏端)、服務5類用戶(園區、企業、運管、機構、公眾)的建設方案。通過基礎設施與智慧化并行建設或串行建設的方式實現化工園區的封閉化和智慧化，有效提升園區的安全管理水平和效率。

關鍵詞:化工園區;封閉化;智慧化

2020年江蘇省政府出臺《省政府關于加強全省化工園區化工集中區規范化管理的通知》(蘇政發〔2020〕94號)文件，指導全省化工園區、化工集中區封閉化管理的建設。封閉化管理是解決我國化工園區事故頻發的重要措施?；@區智慧化、封閉化管理可以將社會敏感目標與園區內重大危險源隔離，降低社會風險［1］。智慧化需要以新一代信息技術為依托，圍繞新時代化工園區管理工作的新形勢、新任務、新要求，研究探索化工園區綠色發展方向，實現資源的優化配置和高效利用［2］;加快升級化工園區安全管理模式，構建更系統、更安全的管理網絡，提升化工園區安全管理工作水平［3］。

1現狀分析

南京江北新材料科技園于2018年3月正式獲批設立，是南京市及江北新區為做大做強做優新材料產業、建設具有國際競爭力的新材料產業基地而設立的專業特色園區。截至目前，建成投產各類企業120余家，包括中石化、德國BASF、英國BP、美國空氣化工等20多家世界500強、全球化工50強以及細分市場領先企業，主導產業規模、項目集聚度與安全環保管理水平均位居全國同類園區前列，多個特色產業規模在國內乃至世界均處于領先地位。2018年11月園區成功獲批為中國智慧化工園區試點示范(創建)單位。獲批以來，園區充分借鑒國內外先進智慧園區成功經驗，依托本地區石化上游產品的前端優勢與化工科技人才優勢，傾力打造與園區功能匹配、水平對等的智慧園區管控中心。管控中心充分利用云計算、物聯網、互聯網、大數據、人工智能等技術將新區部門、科技園自身和區內企業海量信息全部打通，建立起能全面感知園區狀態的大數據計算分析系統。通過智能化的分析，為園區管理者提供可視化管控平臺，為園區的規劃管理決策提供依據，極大地提升了園區綜合監管能力、改善了園區環境質量、強化了化工生產本質安全。智慧園區管控中心一樓大廳已經按照《南京江北新材料科技園智慧園區總體規劃》要求完成初步建設工作;智慧安全、智慧環保、公用工程、智慧物流、封閉化管理子系統已經上線，目前初步建成涵蓋園區運行總覽、污染源監測監控、環境質量監測監控、大氣監控預警溯源、重大危險源監控預警、應急響應、園區封閉化管理、?；奋囕v一體化管理、公用工程等為一體的智慧園區管控中心。近期園區還將按照總規要求，深入推進智慧園區新的建設工作。

2需求分析

智慧化建設的需求主要包含以下幾個方面:(1)完善業務數據采集整合分析的需求。接入當前已安裝建設的各類型傳感器和軟件業務系統，全面采集匯聚園區各類監測和管理信息，建立大數據資源池，打破各系統間的數據壁壘，實現以數據為支撐、構建多領域多維度的數據分析，并以直觀的方式實現分析結果的展示，幫助企業和園區管理人員及時了解現狀，快速發現短板和漏洞。(2)加強園區企業風險分級監管的需求。通過智慧園區的建設，監管部門能夠根據企業風險分級管控和隱患排查治理的結果，了解企業風險和安全隱患等級，支撐風險管控和隱患治理決策。(3)提升安環在線監測預警能力的需求。園區內的重大危險源、重點監管工藝、企業污染源、環境質量在線監測信息需接入智慧園區平臺，實現對園區重大危險源、環境污染與質量的在線監測和預警，內容包括物聯網監測信息和視頻監控信息。(4)構建園區智慧應急救援體系的需求。應急管理與救援系統應在日常工作中指導企業和園區開展應急演練，通過系統對企業突發環境及安全事件應急預案管理履行程序、推演演練、發現問題、及時整改落實等進行監管。(5)完善園區危化品物流運輸管理的需求。作為?；愤\輸車輛頻繁出入的化工園區，應充分做好對?；奋囕v這一移動危險源的風險管控工作，盡量減少危化品車輛在園內的數量和停留時間，并結合電子運單信息，對園區企業?；凡少徍屯膺\的數據進行采集和分析。

3建設方案研究

3.1總體架構

智慧園區管控中心是利用云計算、物聯網、互聯網、大數據、人工智能等技術將新區部門、科技園自身和區內企業海量信息全部打通，建立園區狀態的全面感知、大數據計算分析系統。通過智能化的分析，為園區管理者提供一個可視化的平臺，為園區的規劃管理決策提供依據，以提升園區綜合監管能力、改善園區環境質量、強化化工生產本質安全。智慧園區管控中心已建成智慧安全、智慧環保、應急響應、公用工程、智慧物流、智慧能源、封閉化管理等多個子系統，園區已經成功通過智慧化工園區試點示范單位的驗收工作。目前，新材料科技園仍在高標準完善智慧園區功能，聚焦安全、環保、封閉化等重點工作，加速推進安全生產融合管控平臺、LDAR智慧監管平臺、?；吠＼噲黾芭涮仔畔⒒到y建設和應用。

3.2建設內容

(1)智慧安全(重大危險源)。園區鋪設了超過300km的專用光纖網絡，共計納入58家重大危險源企業353個重大危險源，接入重大危險源部位的溫度、壓力、液位、有毒氣體報警儀、可燃氣體報警儀等5類儀表11531個信號和380個重點部位監控攝像頭，真正實現數據24h實時動態獲取，改變了以往數據靠人工填報、現場收集的被動方式。一旦上述參數發生偏離，系統將自動產生預警。按照系統預制的模型，預警分為紅、橙、黃、藍4個級別，系統會根據不同級別短信提醒不同層級的企業、政府監管人員。企業操作人員在系統中填報偏離發生原因和處置情況，高級別的預警還需要政府監管人員進行確認才能夠閉環。每次紅色預警，應急局還將安排專家到現場核查，并將核查情況傳入系統。(2)智慧環保(污染源自動監測系統，涉及廢水、廢氣)。污染源自動監測系統是環保監測與環境預警的綜合信息管理平臺。系統以污染源在線監測為基礎，涵蓋水質、煙氣、特征因子、焚燒工段、VOCs等多種環境在線監測應用。系統支持匯總統計區域內污染物排放總量和量化污染物排放趨勢，為區域內控制污染物排放總量提供技術支持，為環保部門現場執法提供依據，同時滿足環保部門環境信息網絡的建設要求，滿足不同層級用戶的管理需求。污染源自動監測系統包括廢水監控、雨排監控、河道監控、污染溯源、運維管理，結合GPRS、GIS技術實現地表水質監測的網絡化和信息化，為環境保護管理提供實時、準確、全面的監測數據。污染源自動監測系統含邊界大氣監測站6個、污水處理廠2家，實現了對453個廢氣排口、138個企業雨排口、109個污水排放口污染物在線監測，實現了對廢水、廢氣排放情況、污染處理設施運行情況以及河流水質等進行監測、分析和管理。(3)智慧物流。?；返缆愤\輸管控一體化平臺是通過GPS定位技術跟蹤車輛并結合園區管理方案對?；\輸車輛實施全鏈條安全監管的服務平臺，該平臺包含車輛入園數據管控區、實時動態數據區、整體報備信息區、車輛空間信息布局區4個區域，可以查看管控車輛實時動態信息，包含人、車、物、地點等相關內容。該平臺旨在通過信息報備、GPS跟蹤實現危化車輛全流程監管;通過動態監控提供精準嚴格執法依據;通過主動監測、行為預警、違規報警實現超前預防機制。(4)智慧應急。智慧應急已經形成安全、環保、消防、公用事業公司人員24h聯合值班和領導帶班制度，事故應急狀態下為園區組織實施應急救援行動提供指揮平臺。系統包含基礎業務管理、數字化預案、應急資源管理、安全生產一張圖、應急業務庫、指揮調度一張圖6個板塊，利用信息化高速發展的最新成果和大數據存儲匯聚、分析關聯等手段，構建信息數據一張網，實現智慧應急一張圖，全面滿足災害風險監測、應急輔助決策、應急指揮調度的新要求。智慧應急系統實現了快速響應、科學應對，全面提升了園區應急處置能力。在事故發生時，能夠幫助工作人員第一時間了解現場情況，及時上報事故信息，啟動應急預案，并將預案中的各項行動及時下發給相應的負責人。在救援處置過程中，系統還應對指揮人員的決策提供輔助支撐，實現科學救援。(5)大氣預警。園區大氣預警平臺項目突破了傳統監控預警系統建設思路，構建基于園區氣態污染因子庫的監測、預警、溯源、排查一體化監管服務模式?；谇捌趫@區氣態污染因子數據庫成果，在試點片區開創性地組合使用GC－MS(氣質聯用儀)和TOF－MS(飛行時間質譜儀)監測技術，充分發揮GC－MS的“精準定性定量”與PTR－TOF的“秒級響應、全譜檢測”能力，將大氣環境監控速度與準度提升到世界最先進水平，并充分利用園區氣態因子庫成果，靶向監控片區廢氣特征因子異動跡象。通過高分辨率(100m)的LPDM拉格朗日溯源模型，科學建立了“模型定向，走航定位，人員定點”問題排查機制，實現污染精準快速溯源。此外，項目采用“監測預警溯源排查一體化”第三方全流程管理模式，通過組建專業技術團隊，實施24h駐場服務，確保預警時能夠及時趕赴現場進行深入排查，并在詳實掌握企業工藝、設備、管理、污染治理等各方面現狀的基礎上，綜合分析排查結果與異常數據之間的關聯，找出“病因”，協助企業制定整改計劃，切實提升園區大氣環境監管效率。(6)封閉化管理。封閉化管理系統通過采集進入園區的車輛、人員信息，實時展示園區基本情況，包括入園人員和車輛監測情況、卡口進量占比、流量監控及預警情況。通過信息化手段，對進入園區的車輛、人員進行管控，有通行權限的車輛、人員方可進入園區，未授權的車輛、人員禁止通行。另外，系統支持將不遵守園區管理、有違法犯罪行為的車輛及駕駛人員信息添加到重點名單庫，一旦該類車輛、人員進入園區，系統會自動報警。(7)公用工程。公用工程板塊通過在管控中心機房配置安裝與公共事業公司的對接設備，打通管控中心與公共事業公司網絡，實現了園區水、氣、汽等公用工程物料的實時消耗情況及統計分析功能。通過拓撲圖可以清晰直觀地掌握園區蒸汽使用的企業分布情況及企業使用量和園區整體情況。(8)智慧能源。平臺接入園區各企業的電、水、蒸汽、壓縮空氣等各類型能源數據，并提供大屏展示駕駛艙、能源數據實時監測、多時間尺度統計分析、產品能耗分析、報表自動生成與導出、電能質量診斷評估、園區配電智能運維等一系列能源管理功能，從而在園區能耗總量控制的基礎上，針對每個企業的用能情況做進一步細致管理，助力企業智能制造轉型。智慧能源云平臺將探索綠色產業發展模式，實現“節能、降耗、減排”目標數字化管理，打造示范性智慧園區。

3.3建設效果

(1)一端登錄。無論是園區管理者、一般工作人員，還是企業用戶、專家用戶，都擁有自己的專屬登錄頁面。(2)一圖到底。園區系統中的安全、環保應急等模塊均擁有本業務專題的一張圖，實現了各自數據基于園區GIS地圖的可視化展示。(3)一案應急。園區在應急處置時，指揮人員能夠通過系統快速查找到適合的應急預案，并予以一鍵執行，完成預案中各預定任務的快速下發，從而指導應急處置工作的快速開展。(4)一體管控。平臺中安全、環保等對企業起到重要作用的監管模塊能夠充分地與應急模塊實現數據共享，在應急救援時能夠同時獲取事發企業及其周邊環境在安全和環保等不同業務領域的數據，從而保證園區管委會能夠盡可能充分獲取企業的全部信息。

4結語

聚焦安全生產、環境保護和封閉化管理等功能板塊，南京江北新材料科技園已組織開展智慧化工園區應急管理及應用系統、環保信息管理平臺系統、重大危險源在線監控及事故預警系統、智能能源云平臺系統、公用工程管理系統、封閉化管理系統以及智慧物流管理系統等項目建設工作。截至目前，園區一級平臺和企業二級平臺已建成運行，實現了兩級平臺的聯網互動、實時監測和動態監控。下一階段計劃加快推進無人機自動巡檢及應急響應體系建設，持續推進園區整體封閉化工作，同時融入智慧消防、智慧管廊、LDAR智慧管控等功能板塊，提高各功能板塊實際利用能力，做到各子平臺既能參與到日常管理、提高精細化管理水平，又能在應急狀態下發揮指揮調度作用。

參考文獻

［1］張崢．工業設施恐怖襲擊風險分析理論與風險評價方法的研究［D］．天津:南開大學，2005．

［2］馬立強．化工企業與化工園區風險管理探討［J］．化工管理，2020，(8):73－77．

［3］孔慶華．化工園智慧管理系統建設必要性研究［J］．粘接，2020，41(5):142－145．

作者:尹康 王強 譚濤 單位:南京江北新材料科技園管理辦公室