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油庫消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

文檔作者：李智文潘啟昌羅俏文檔來源： 1．佛山市高明區(qū)(中國科學院)新材料專業(yè)中心2．殷華特殊金屬有限公司 3．廣東省科學院自動化工程研制中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月19日
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凰應(yīng)用技術(shù)
油庫消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計
李智文 潘啟昌 羅俏
(1．佛山市高明區(qū)(中國科學院)新材料專業(yè)中心2．殷華特殊金屬有限公司
3．廣東省科學院自動化工程研制中心)
摘要：為了更好地保護油庫的安全，加強油庫消防監(jiān)控，很有必要把消防動力監(jiān)控、自動檢測、自動滅火、
視頻監(jiān)控等系統(tǒng)納入到消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)中統(tǒng)一管理，綜合監(jiān)控。文章介紹了消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的各組成部分、
系統(tǒng)架構(gòu)及工作流程，為國內(nèi)油庫消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)提供了一定的借鑒。
關(guān)鍵詞：油庫消防；綜合監(jiān)控；工業(yè)自動化控制
1前言
隨著國家能源安全的需要以及現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)
展，一座座大型的油庫在我國沿海等地拔地而起。新
建或改擴建的油庫往往具有庫容大、油品類別多的特
點。一旦出現(xiàn)火災(zāi)事故，將對周圍人民的生活、生產(chǎn)
和環(huán)境造成極大的危害?，F(xiàn)有的國家標準《石油庫設(shè)
計規(guī)范》對油庫消防自動化部分闡述較少，國內(nèi)油庫
消防系統(tǒng)大部分自動化程度不高，不能很好地實現(xiàn)在
線實時綜合監(jiān)控。為防止和減少油庫火災(zāi)危害，依照
“安全第一、預(yù)防為主、防消結(jié)合”的消防原則，建
設(shè)一套穩(wěn)定可靠、能在實際滅火作戰(zhàn)中發(fā)揮效用的消
防綜合監(jiān)控系統(tǒng)勢在必行。
2消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成
伴隨微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)和計
算機技術(shù)廣泛應(yīng)用到消防領(lǐng)域，消防系統(tǒng)已從過去簡
單、被動的體系演變?yōu)榻裉熳詣犹綔y、自動報警、自
動滅火的智能化綜合監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由動力監(jiān)控系
統(tǒng)、火災(zāi)自動檢測系統(tǒng)、可燃氣體監(jiān)控系統(tǒng)、滅火自
控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)組成，通過把各
子系統(tǒng)集成到同一個工作平臺，實現(xiàn)儲罐區(qū)、碼頭、
輸油管線、裝車平臺、鐵路裝卸等環(huán)節(jié)的消防系統(tǒng)綜
合管理、統(tǒng)一調(diào)度、互相協(xié)作，發(fā)揮1+1>2的功效。
2．1動力設(shè)備監(jiān)控
由于火警發(fā)生時可能會切斷市電接入，為保證消
20
防設(shè)備的動力供應(yīng)，確保滅火設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備在火警
時能提供穩(wěn)定電源并正常工作，所有滅火設(shè)備、監(jiān)控
設(shè)備的電源必須由市電和應(yīng)急發(fā)電機兩路供給。這是
整個消防監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。消防動力設(shè)備包括應(yīng)
急發(fā)電機及相關(guān)的配電屏。應(yīng)急發(fā)電機是由啟動電池
供電發(fā)動后燃燒油料發(fā)電的，故日常需對應(yīng)急發(fā)電機
的啟動電池電壓以及油箱油位高度、油壓等參數(shù)進行
監(jiān)控，確保發(fā)動機能正常啟動工作。當發(fā)電機啟動并
正常發(fā)電后，可對發(fā)電機的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，監(jiān)控
內(nèi)容包括：三相電壓、頻率、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、油箱液位、
油壓、發(fā)電機是否存在故障等。
2．2火災(zāi)自動檢測系統(tǒng)
由于油品、化工品燃燒后能迅速釋放能量使環(huán)境
溫度升高，故油庫常以溫度突然急劇升高作為火災(zāi)發(fā)
生的判定標準。感溫電纜等溫度感測器是常用的火災(zāi)
探測器。光纖光柵火災(zāi)探測器n]是一種新型的火災(zāi)自
動檢測設(shè)備，已在國內(nèi)多處石油化工企業(yè)的大型油庫
及儲油罐上應(yīng)用。該探測器所采用的光纖光柵屬于光
纖傳感器，是一種先進的無電化溫度傳感技術(shù)，具有
本質(zhì)防爆、測量精度高、抗電磁干擾、抗腐蝕、耐高
溫等特點。通過在罐頂外壁和罐頂入孔分別安裝光柵
探頭，綜合監(jiān)測罐頂外壁和罐內(nèi)油氣的溫度，并根據(jù)
預(yù)先設(shè)定的報警溫度設(shè)定值和報警溫升速率實時給
出過熱預(yù)警和火災(zāi)報警信號。為避免誤報警，應(yīng)結(jié)合
該儲罐上其余探測器進行綜合判斷，以確定是否真正
失火。
2．3可燃氣體監(jiān)控系統(tǒng)
在庫區(qū)內(nèi)可能積聚可燃氣體或可能泄漏可燃氣
體的場所設(shè)置可燃氣體濃度變送器，把現(xiàn)場檢測到的
可燃氣體濃度信號傳輸至消防監(jiān)控中心。一旦現(xiàn)場的
某一氣體濃度達到或超過設(shè)定值，系統(tǒng)給出報警信
號，并在可燃氣體探頭布置圖上顯示報警現(xiàn)場地點。
當報警發(fā)生后，須通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)確認或立即派人
前往現(xiàn)場確認，必要時自動啟動消防設(shè)施。
2．4滅火控制系統(tǒng)
滅火控制系統(tǒng)有“手動”和“自動”兩種模式。
當控制系統(tǒng)接收到火災(zāi)報警控制器發(fā)出的確認信號
后，在“自動”模式下，系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序
自動啟動消防冷卻水泵和泡沫混合液泵，并按預(yù)定的
邏輯順序開、閉相關(guān)的電動閥門，將泡沫液以最快速
度噴灑到事故罐，并對事故罐附近的儲罐噴淋降溫。
在手動狀態(tài)下，操作人員可直接在操作控制臺啟動消
防泵及相應(yīng)的消防水閥、泡沫液閥等實現(xiàn)人工手動控
制滅火。在整個滅火過程可實現(xiàn)實時監(jiān)控消防泵的工
作狀態(tài)、管網(wǎng)壓力、消防水罐液位等參數(shù)，實現(xiàn)連鎖
控制。
2．5視頻監(jiān)控系統(tǒng)
由于油庫規(guī)模越來越大，僅靠管理人員現(xiàn)場巡查
已不能滿足現(xiàn)代企業(yè)安全生產(chǎn)管理要求。數(shù)字化視頻
監(jiān)控技術(shù)是一項成熟的技術(shù)，通過安裝防爆彩色攝像
機，可實現(xiàn)以下功能：1)、對油庫內(nèi)重要的、高危
的生產(chǎn)設(shè)施進行集中監(jiān)視，減少現(xiàn)場巡查人員；2)、
配合視頻煙霧、火苗監(jiān)測分析軟件，實現(xiàn)對火災(zāi)初期
的煙霧、火苗及時偵測，有利于發(fā)現(xiàn)初期火災(zāi)；3)、
安裝在高塔上的全天候彩色夜視攝像機，可實現(xiàn)手動
云臺控制、鏡頭控制，因其掃描半徑大，可實現(xiàn)整個
庫區(qū)的視頻監(jiān)控；4)、在火災(zāi)狀態(tài)下該系統(tǒng)可鎖定
方位并進行錄像，提供實時火場資料，掌握火災(zāi)動態(tài)，
更好地指揮滅火救災(zāi)。
3消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)
消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用了大量工業(yè)自動化控制
技術(shù)和標準，以確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行。監(jiān)
控系統(tǒng)采用通用的三層結(jié)構(gòu)(見圖1)[21，即信息層、
控制層和設(shè)備層(傳感／執(zhí)行層)，來實現(xiàn)把各子系統(tǒng)集
成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中。
▲ ▲
視頻監(jiān)控 動 鐾各 滅火設(shè)備控制
^ ▲ ^ ● ▲ ▲
囫
設(shè)翻 設(shè)柱 發(fā)電機 噴淋 制
- — I
自動 手動
搬警 報警
①
圖l系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
(1)、現(xiàn)場前端設(shè)備層：完成物理量的測量和
控制命令的執(zhí)行。油罐溫度、可燃氣體濃度等傳感器
通過RS485等現(xiàn)場總線連接到控制器相應(yīng)的gO模
塊，并由控制器通過現(xiàn)場總線發(fā)送命令對滅火設(shè)備進
行控制。新型的I／0模塊通用性強、集成度高，能滿
足串口通訊在內(nèi)等各種輸入輸出的需要；模塊自帶
CPU芯片，單個模塊就能實現(xiàn)多路輸入、輸出，并且
能有效降低控制器的負荷。
(2)、控制層：負責對現(xiàn)場設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)
的采集。控制層由一個或多個控制器組成，可采用各
種可編程控制器(PLC、PAC)進行控制?？刂破鞲?
據(jù)現(xiàn)場采集到的各種數(shù)據(jù)及系統(tǒng)設(shè)備運行的邏輯關(guān)
系，自動控制滅火設(shè)備的運行狀態(tài)。PLC具有可靠性
高、抗干擾能力強的特點，可適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。
為保證整個控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，要求控制器、電源模
塊、通訊模塊必須1：1冗余。
(3)、信息層： 由中央監(jiān)控計算機、數(shù)據(jù)服務(wù)
器和監(jiān)控軟件等組成。它能夠?qū)崿F(xiàn)對自動控制設(shè)備進
行高速而有效地監(jiān)視和控制，同時可以對各類型數(shù)據(jù)
作統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理。運用組態(tài)軟件能建立全部場景的
人機界面的外觀，可顯示整個控制流程或局部環(huán)節(jié)的
直觀動態(tài)彩色畫面，并能實現(xiàn)故障報警、歷史數(shù)據(jù)查
詢等功能。數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)控站和現(xiàn)場控制界面組成
了強大的信息管理系統(tǒng)，同時配合視頻監(jiān)控、廣播對
2010年第4期自動化與信息工程2l
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講系統(tǒng)等其他系統(tǒng)，在中央控制室就可以實現(xiàn)對全局
的指揮調(diào)度與集中監(jiān)控。
信息管理層采用遵循TCP／】 協(xié)議的100Mb／s工
業(yè)以太網(wǎng)為主干網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議(Ethemet
Industrial Protocol，Ethemet／IP)是開放的工業(yè)聯(lián)網(wǎng)標
準，支持實時I／O控制與消息傳遞功能，能滿足視頻
傳輸所需的大吞吐量的數(shù)據(jù)交換，而且接口開放，兼
容性非常好，能外接符合國際網(wǎng)絡(luò)標準的網(wǎng)絡(luò)布線產(chǎn)
品各種不同類型的設(shè)備。
4消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動工作流程
第一步、災(zāi)情確認。
當出現(xiàn)以下四種緊急情況時：
(1)、油庫范圍內(nèi)四周道路邊設(shè)置防爆型手動
火災(zāi)報警按鈕，當現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時，可通過火災(zāi)
報警按鈕手動報警；
(2)、儲罐區(qū)設(shè)置的火災(zāi)自動檢測報警裝置探
測并輸送火災(zāi)情報；
(3)、可燃氣體監(jiān)控系統(tǒng)檢測到某區(qū)域可燃氣
體濃度超限；
(4)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)對煙霧、火苗監(jiān)測分析發(fā)
現(xiàn)火災(zāi)或值班人員通過視頻監(jiān)控發(fā)現(xiàn)險情。
報警信號傳送到消防監(jiān)控中心的報警器，發(fā)出聲
光報警，由值班人員通過視頻監(jiān)控或通訊系統(tǒng)確認著
火后，或超時系統(tǒng)自動確認后，啟動滅火控制系統(tǒng)。
第二步、動力監(jiān)控系統(tǒng)判斷市電是否已被切斷，
如市電已被切斷，馬上啟動應(yīng)急發(fā)電機，數(shù)十秒后發(fā)
電機正常工作并提供穩(wěn)定電源。
第三步、在消防監(jiān)控中心人機接口(HMI)顯示消
防工藝流程、設(shè)備狀態(tài)及各種參數(shù)，操作人員通過觸
摸屏手動或自動下發(fā)各種消防設(shè)備的啟停命令及啟
動相應(yīng)滅火控制流程。同時在監(jiān)控中心大屏幕拼接墻
顯示現(xiàn)場火災(zāi)情況，并由硬盤錄像機進行錄像。
第四步、滅火設(shè)備執(zhí)行滅火控制系統(tǒng)發(fā)出的命
22
令，啟動消防冷卻水泵及泡沫混合液泵，打開相應(yīng)罐
上的泡沫混合液管道和消防冷卻水的電動閥，對火罐
進行滅火，對相鄰罐進行冷卻保護。
第五步、通知消防部門，疏散油庫工作人員及附
近群眾，組織油庫消防人員投入現(xiàn)場滅火撲救工作。
5工程實例及結(jié)語
某新建油庫，儲存有重質(zhì)原油、燃料油、汽油、
柴油以及對二甲苯、烷基苯等化工品，庫容為120 m3
×104 m 。主要消防設(shè)備有柴油機消防冷卻水泵兩臺
(流量為160L／s)、柴油機泡沫混合液泵兩臺(流量
為100L／s)、平衡壓力式泡沫比例混合裝置一套(最
大泡沫混液也用量260L／s)、消防水罐4000m3兩座。
罐區(qū)設(shè)消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能實現(xiàn)可燃氣體檢測報
警、火災(zāi)自動檢測報警、滅火設(shè)備連鎖控制、電視監(jiān)
視等功能。控制系統(tǒng)采用西門子$7-400系列
PLC+WINCC組態(tài)軟件。在多次消防模擬演習中，從
火災(zāi)初期發(fā)現(xiàn)到啟動消防設(shè)備，監(jiān)控系統(tǒng)運作正常，
滅火效果良好。
消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用大大提高了油庫
消防自動化水平，為油庫的安全運營提供了強有力的
保障。為了使系統(tǒng)能正常工作，在滅火撲救過程中能
真正發(fā)揮效用，我們必須做到以下兩點：第一，定期
保養(yǎng)維護。必須定期檢查易燃氣體氣探頭、感溫電纜
等傳感器是否正常工作，并進行校正。第二，定期進
行消防演練。通過對滅火過程進行模擬訓練，一方面
檢查消防系統(tǒng)工作是否正常；另一方面使全體員工了
解如何防火、救火，將火災(zāi)迅速控制和撲滅，把火災(zāi)
的損失降到最低。
參考文獻
[1】劉建興．大型可燃液體罐區(qū)消防及自動控制設(shè)計[J]．工業(yè)用
水與廢水，2007，26(01)：86．89．
[2】郭華芳，李智文．消防模擬訓練系統(tǒng)初探[J]．消防科學與技
術(shù)，2007，38(6)：97．100．
李智文潘啟昌羅俏：油庫消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計
Design of Integrated M onitoring System of Fire Protection in Oil Tanks Area
Li Zhiwen Pan Qichang Luo Qiao
(1．Foshan Gaoming(CAS)Center for New Materials 2．Imhua Special Metal Co．，Ltd，F(xiàn)oshan
3．Automation Engineering R&amp;amp;M Center of Guangdong Academy of Sciences)
Abstract：For the security of oil tanks area and better management of fire protection，it is necessary to build all integrated fire
protection monitoring system which includes power monitoring、video monitoring、automatic fire-detecting and automatically
fire—fighting．This paper introduces the components、architecture and the work flow ofthe fire system，and provides experiences for
building the integrated monitoring system of fire protection in domestic oil tanks area．
Key W ords：Fire Protection in Oil Tank s Area；Integrated Monitoring；Industrial Automatic Control
作者簡介：
李智文，男，1981生，工程師，碩士，研究方向：系統(tǒng)控制與信息技術(shù)。
(上接第3頁)
采用單只稱重傳感器的組合軸重臺， 雖然臺體
重、尺寸大、高度高、道路開挖量大、施工周期長，
但維修方便，維修成本低，稱量準確性也高。但我國
目前制作的這種軸重臺的技術(shù)綜合考慮不周，給使用
者的印象不好，從材質(zhì)選用、熱處理、表面處理、美
觀、維護的簡便性、防沖擊、防雨水泥漿的堵塞情況
等都不是人性化設(shè)計。道路招標者是軸重臺制造者的
上帝，軸重臺制造者又是傳感器制造者的上帝，儀表、
電控系統(tǒng)則是另外一套制造者，相互很難協(xié)調(diào)配合，
不能在一起共同研究改進。尤其傳感器行業(yè)受打壓的
情況最為嚴重，自身的責任一是結(jié)構(gòu)不合理；二是連
接導線電纜斷裂，鼠害原因，防水不好，絕緣電阻下
降等。
應(yīng)變式稱重傳感器作為衡器行業(yè)中的一員，有其
責任創(chuàng)新改進，要擴充應(yīng)用領(lǐng)域協(xié)調(diào)發(fā)展，借鑒其它
行業(yè)發(fā)展思路，充實企業(yè)，使行業(yè)內(nèi)每個企業(yè)都能各
有所長，共同前進， 步入良性循環(huán)的軌道。
參考資料
【1】劉久卿．電阻應(yīng)變式稱重傳感器．中國衡器協(xié)會專業(yè)技術(shù)
培訓教材，2006
[2]王云章．應(yīng)變式傳感器故障分析與修理口 ．中國計量出版
社．1995
[3】電阻應(yīng)變計產(chǎn)品樣本．上海一靈電測儀器有限公司，2009
[4】廣州電測儀器廠產(chǎn)品樣本．2008
[5]GB／T7551-2008稱重傳感器．中華人民共和國國家標準．中
國標準出版社
From the Improvement and Innovation of the Bridge Load Cell to Analysis the
Transducer Industry Supporting Development Issues
Sun Denglin
(Guangzhou Electrical Measuring Instruments Factory)
Abstract：In this paper,it focus on the electronic weighing apparatus on the surface of the strain gauge bridge-shaped
double—shear beam load cell development in recent years and technological progress to a more detailed analysis，its advantages an d
disadvantages are explained and put forward a number of similarities problem is left for future discussion．
Key W ords：Bridge Load Cell；Resistance Strain Gauge；Lifting the Torque Limiter；Platform of Axle Weight and Wheel
Weight
作者簡介：
孫登林，男，1955年生，高級工程師，主要從事于力學量傳感器與儀表方面的研究工作。
2010年第4期自動化與信息工程23

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