封闭化工园区智慧化建设方案浅析

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摘要:在化工园区封闭化管理、信息化时代的背景下，提出了化工园区封闭化、智慧化建设的总体框架、服务对象及服务范围。以南京江北新材料科技园为例，提出面向3类终端(电脑端、手机端、大屏端)、服务5类用户(园区、企业、运管、机构、公众)的建设方案。通过基础设施与智慧化并行建设或串行建设的方式实现化工园区的封闭化和智慧化，有效提升园区的安全管理水平和效率。

关键词:化工园区;封闭化;智慧化

2020年江苏省政府出台《省政府关于加强全省化工园区化工集中区规范化管理的通知》(苏政发〔2020〕94号)文件，指导全省化工园区、化工集中区封闭化管理的建设。封闭化管理是解决我国化工园区事故频发的重要措施。化工园区智慧化、封闭化管理可以将社会敏感目标与园区内重大危险源隔离，降低社会风险［1］。智慧化需要以新一代信息技术为依托，围绕新时代化工园区管理工作的新形势、新任务、新要求，研究探索化工园区绿色发展方向，实现资源的优化配置和高效利用［2］;加快升级化工园区安全管理模式，构建更系统、更安全的管理网络，提升化工园区安全管理工作水平［3］。

1现状分析

南京江北新材料科技园于2018年3月正式获批设立，是南京市及江北新区为做大做强做优新材料产业、建设具有国际竞争力的新材料产业基地而设立的专业特色园区。截至目前，建成投产各类企业120余家，包括中石化、德国BASF、英国BP、美国空气化工等20多家世界500强、全球化工50强以及细分市场领先企业，主导产业规模、项目集聚度与安全环保管理水平均位居全国同类园区前列，多个特色产业规模在国内乃至世界均处于领先地位。2018年11月园区成功获批为中国智慧化工园区试点示范(创建)单位。获批以来，园区充分借鉴国内外先进智慧园区成功经验，依托本地区石化上游产品的前端优势与化工科技人才优势，倾力打造与园区功能匹配、水平对等的智慧园区管控中心。管控中心充分利用云计算、物联网、互联网、大数据、人工智能等技术将新区部门、科技园自身和区内企业海量信息全部打通，建立起能全面感知园区状态的大数据计算分析系统。通过智能化的分析，为园区管理者提供可视化管控平台，为园区的规划管理决策提供依据，极大地提升了园区综合监管能力、改善了园区环境质量、强化了化工生产本质安全。智慧园区管控中心一楼大厅已经按照《南京江北新材料科技园智慧园区总体规划》要求完成初步建设工作;智慧安全、智慧环保、公用工程、智慧物流、封闭化管理子系统已经上线，目前初步建成涵盖园区运行总览、污染源监测监控、环境质量监测监控、大气监控预警溯源、重大危险源监控预警、应急响应、园区封闭化管理、危化品车辆一体化管理、公用工程等为一体的智慧园区管控中心。近期园区还将按照总规要求，深入推进智慧园区新的建设工作。

2需求分析

智慧化建设的需求主要包含以下几个方面:(1)完善业务数据采集整合分析的需求。接入当前已安装建设的各类型传感器和软件业务系统，全面采集汇聚园区各类监测和管理信息，建立大数据资源池，打破各系统间的数据壁垒，实现以数据为支撑、构建多领域多维度的数据分析，并以直观的方式实现分析结果的展示，帮助企业和园区管理人员及时了解现状，快速发现短板和漏洞。(2)加强园区企业风险分级监管的需求。通过智慧园区的建设，监管部门能够根据企业风险分级管控和隐患排查治理的结果，了解企业风险和安全隐患等级，支撑风险管控和隐患治理决策。(3)提升安环在线监测预警能力的需求。园区内的重大危险源、重点监管工艺、企业污染源、环境质量在线监测信息需接入智慧园区平台，实现对园区重大危险源、环境污染与质量的在线监测和预警，内容包括物联网监测信息和视频监控信息。(4)构建园区智慧应急救援体系的需求。应急管理与救援系统应在日常工作中指导企业和园区开展应急演练，通过系统对企业突发环境及安全事件应急预案管理履行程序、推演演练、发现问题、及时整改落实等进行监管。(5)完善园区危化品物流运输管理的需求。作为危化品运输车辆频繁出入的化工园区，应充分做好对危化品车辆这一移动危险源的风险管控工作，尽量减少危化品车辆在园内的数量和停留时间，并结合电子运单信息，对园区企业危化品采购和外运的数据进行采集和分析。

3建设方案研究

3.1总体架构

智慧园区管控中心是利用云计算、物联网、互联网、大数据、人工智能等技术将新区部门、科技园自身和区内企业海量信息全部打通，建立园区状态的全面感知、大数据计算分析系统。通过智能化的分析，为园区管理者提供一个可视化的平台，为园区的规划管理决策提供依据，以提升园区综合监管能力、改善园区环境质量、强化化工生产本质安全。智慧园区管控中心已建成智慧安全、智慧环保、应急响应、公用工程、智慧物流、智慧能源、封闭化管理等多个子系统，园区已经成功通过智慧化工园区试点示范单位的验收工作。目前，新材料科技园仍在高标准完善智慧园区功能，聚焦安全、环保、封闭化等重点工作，加速推进安全生产融合管控平台、LDAR智慧监管平台、危化品停车场及配套信息化系统建设和应用。

3.2建设内容

(1)智慧安全(重大危险源)。园区铺设了超过300km的专用光纤网络，共计纳入58家重大危险源企业353个重大危险源，接入重大危险源部位的温度、压力、液位、有毒气体报警仪、可燃气体报警仪等5类仪表11531个信号和380个重点部位监控摄像头，真正实现数据24h实时动态获取，改变了以往数据靠人工填报、现场收集的被动方式。一旦上述参数发生偏离，系统将自动产生预警。按照系统预制的模型，预警分为红、橙、黄、蓝4个级别，系统会根据不同级别短信提醒不同层级的企业、政府监管人员。企业操作人员在系统中填报偏离发生原因和处置情况，高级别的预警还需要政府监管人员进行确认才能够闭环。每次红色预警，应急局还将安排专家到现场核查，并将核查情况传入系统。(2)智慧环保(污染源自动监测系统，涉及废水、废气)。污染源自动监测系统是环保监测与环境预警的综合信息管理平台。系统以污染源在线监测为基础，涵盖水质、烟气、特征因子、焚烧工段、VOCs等多种环境在线监测应用。系统支持汇总统计区域内污染物排放总量和量化污染物排放趋势，为区域内控制污染物排放总量提供技术支持，为环保部门现场执法提供依据，同时满足环保部门环境信息网络的建设要求，满足不同层级用户的管理需求。污染源自动监测系统包括废水监控、雨排监控、河道监控、污染溯源、运维管理，结合GPRS、GIS技术实现地表水质监测的网络化和信息化，为环境保护管理提供实时、准确、全面的监测数据。污染源自动监测系统含边界大气监测站6个、污水处理厂2家，实现了对453个废气排口、138个企业雨排口、109个污水排放口污染物在线监测，实现了对废水、废气排放情况、污染处理设施运行情况以及河流水质等进行监测、分析和管理。(3)智慧物流。危化品道路运输管控一体化平台是通过GPS定位技术跟踪车辆并结合园区管理方案对危化运输车辆实施全链条安全监管的服务平台，该平台包含车辆入园数据管控区、实时动态数据区、整体报备信息区、车辆空间信息布局区4个区域，可以查看管控车辆实时动态信息，包含人、车、物、地点等相关内容。该平台旨在通过信息报备、GPS跟踪实现危化车辆全流程监管;通过动态监控提供精准严格执法依据;通过主动监测、行为预警、违规报警实现超前预防机制。(4)智慧应急。智慧应急已经形成安全、环保、消防、公用事业公司人员24h联合值班和领导带班制度，事故应急状态下为园区组织实施应急救援行动提供指挥平台。系统包含基础业务管理、数字化预案、应急资源管理、安全生产一张图、应急业务库、指挥调度一张图6个板块，利用信息化高速发展的最新成果和大数据存储汇聚、分析关联等手段，构建信息数据一张网，实现智慧应急一张图，全面满足灾害风险监测、应急辅助决策、应急指挥调度的新要求。智慧应急系统实现了快速响应、科学应对，全面提升了园区应急处置能力。在事故发生时，能够帮助工作人员第一时间了解现场情况，及时上报事故信息，启动应急预案，并将预案中的各项行动及时下发给相应的负责人。在救援处置过程中，系统还应对指挥人员的决策提供辅助支撑，实现科学救援。(5)大气预警。园区大气预警平台项目突破了传统监控预警系统建设思路，构建基于园区气态污染因子库的监测、预警、溯源、排查一体化监管服务模式。基于前期园区气态污染因子数据库成果，在试点片区开创性地组合使用GC－MS(气质联用仪)和TOF－MS(飞行时间质谱仪)监测技术，充分发挥GC－MS的“精准定性定量”与PTR－TOF的“秒级响应、全谱检测”能力，将大气环境监控速度与准度提升到世界最先进水平，并充分利用园区气态因子库成果，靶向监控片区废气特征因子异动迹象。通过高分辨率(100m)的LPDM拉格朗日溯源模型，科学建立了“模型定向，走航定位，人员定点”问题排查机制，实现污染精准快速溯源。此外，项目采用“监测预警溯源排查一体化”第三方全流程管理模式，通过组建专业技术团队，实施24h驻场服务，确保预警时能够及时赶赴现场进行深入排查，并在详实掌握企业工艺、设备、管理、污染治理等各方面现状的基础上，综合分析排查结果与异常数据之间的关联，找出“病因”，协助企业制定整改计划，切实提升园区大气环境监管效率。(6)封闭化管理。封闭化管理系统通过采集进入园区的车辆、人员信息，实时展示园区基本情况，包括入园人员和车辆监测情况、卡口进量占比、流量监控及预警情况。通过信息化手段，对进入园区的车辆、人员进行管控，有通行权限的车辆、人员方可进入园区，未授权的车辆、人员禁止通行。另外，系统支持将不遵守园区管理、有违法犯罪行为的车辆及驾驶人员信息添加到重点名单库，一旦该类车辆、人员进入园区，系统会自动报警。(7)公用工程。公用工程板块通过在管控中心机房配置安装与公共事业公司的对接设备，打通管控中心与公共事业公司网络，实现了园区水、气、汽等公用工程物料的实时消耗情况及统计分析功能。通过拓扑图可以清晰直观地掌握园区蒸汽使用的企业分布情况及企业使用量和园区整体情况。(8)智慧能源。平台接入园区各企业的电、水、蒸汽、压缩空气等各类型能源数据，并提供大屏展示驾驶舱、能源数据实时监测、多时间尺度统计分析、产品能耗分析、报表自动生成与导出、电能质量诊断评估、园区配电智能运维等一系列能源管理功能，从而在园区能耗总量控制的基础上，针对每个企业的用能情况做进一步细致管理，助力企业智能制造转型。智慧能源云平台将探索绿色产业发展模式，实现“节能、降耗、减排”目标数字化管理，打造示范性智慧园区。

3.3建设效果

(1)一端登录。无论是园区管理者、一般工作人员，还是企业用户、专家用户，都拥有自己的专属登录页面。(2)一图到底。园区系统中的安全、环保应急等模块均拥有本业务专题的一张图，实现了各自数据基于园区GIS地图的可视化展示。(3)一案应急。园区在应急处置时，指挥人员能够通过系统快速查找到适合的应急预案，并予以一键执行，完成预案中各预定任务的快速下发，从而指导应急处置工作的快速开展。(4)一体管控。平台中安全、环保等对企业起到重要作用的监管模块能够充分地与应急模块实现数据共享，在应急救援时能够同时获取事发企业及其周边环境在安全和环保等不同业务领域的数据，从而保证园区管委会能够尽可能充分获取企业的全部信息。

4结语

聚焦安全生产、环境保护和封闭化管理等功能板块，南京江北新材料科技园已组织开展智慧化工园区应急管理及应用系统、环保信息管理平台系统、重大危险源在线监控及事故预警系统、智能能源云平台系统、公用工程管理系统、封闭化管理系统以及智慧物流管理系统等项目建设工作。截至目前，园区一级平台和企业二级平台已建成运行，实现了两级平台的联网互动、实时监测和动态监控。下一阶段计划加快推进无人机自动巡检及应急响应体系建设，持续推进园区整体封闭化工作，同时融入智慧消防、智慧管廊、LDAR智慧管控等功能板块，提高各功能板块实际利用能力，做到各子平台既能参与到日常管理、提高精细化管理水平，又能在应急状态下发挥指挥调度作用。

参考文献

［1］张峥．工业设施恐怖袭击风险分析理论与风险评价方法的研究［D］．天津:南开大学，2005．

［2］马立强．化工企业与化工园区风险管理探讨［J］．化工管理，2020，(8):73－77．

［3］孔庆华．化工园智慧管理系统建设必要性研究［J］．粘接，2020，41(5):142－145．

作者:尹康 王强 谭涛 单位:南京江北新材料科技园管理办公室