本發(fā)明涉及?；?，特別涉及?；繁O(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)：

危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源(以下簡稱“重大危險(xiǎn)源”)是指長期地或臨時(shí)地生產(chǎn)、加工、搬用、使用或儲(chǔ)存危險(xiǎn)物質(zhì)，且危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量等于或超過臨界值的生產(chǎn)裝置、設(shè)施或場所。重大危險(xiǎn)源中的危險(xiǎn)物質(zhì)一般是一種或若干種物質(zhì)的混合物，它的化學(xué)、物理或毒性特性，使其具有容易導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸或中毒的危險(xiǎn)。

近年來，由重大危險(xiǎn)源引發(fā)的特重大事故時(shí)有發(fā)生，如“天津港8.12瑞海公司危化品倉庫特重大火災(zāi)事故”、江蘇昆山8.2中榮金屬制品有限公司粉塵爆炸“等等。這些事故都造成了重大的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失，事故并震驚了全國。與此同時(shí)，全國各地尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的各類III、IV級(jí)的重大危險(xiǎn)源事故每年都層出不窮。

減少重大危險(xiǎn)源引發(fā)的安全事故，最根本的解決辦法是通過科技的力量。在重大危險(xiǎn)源安裝監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)重大危險(xiǎn)源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)監(jiān)管，對(duì)可能造成事故的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測預(yù)警，并即時(shí)向安全管理部門發(fā)出警報(bào)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)相關(guān)的報(bào)警聯(lián)動(dòng)裝置，就能有效避免事故的發(fā)生。

現(xiàn)有的國內(nèi)部分地區(qū)已經(jīng)陸續(xù)安裝了一些重大危險(xiǎn)源監(jiān)測系統(tǒng)。這些監(jiān)控系統(tǒng)有兩種技術(shù)路線

一.基于“網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)”的監(jiān)測裝置

重大危險(xiǎn)源生產(chǎn)企業(yè)一般都有DCS(離散控制系統(tǒng))和用于管理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。此類裝置一般由遠(yuǎn)程服務(wù)器和監(jiān)測預(yù)警軟件組成，遠(yuǎn)程服務(wù)器基于ODBC等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)直接從企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中獲取重大危險(xiǎn)源監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測預(yù)警軟件基于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警。此方法有以下缺點(diǎn)

1.不能確保企業(yè)的信息安全

企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫涉及企業(yè)的商業(yè)機(jī)密和核心技術(shù)。外部的遠(yuǎn)程服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)訪問企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，可能導(dǎo)致商業(yè)機(jī)密泄漏和網(wǎng)絡(luò)攻擊，從而降低了了企業(yè)的信息安全水平。

2.無法聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場的安全裝置

在重大危險(xiǎn)源現(xiàn)場一般都有警報(bào)器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)以及自動(dòng)滅火系統(tǒng)等等安全裝置。此類監(jiān)測預(yù)警裝置無法通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場的安全裝置進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

二.基于“現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集”技術(shù)的監(jiān)測預(yù)警裝置

此類監(jiān)測預(yù)警裝置由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置、遠(yuǎn)程服務(wù)器和監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)軟件構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集裝置從二次儀表中采集重大危險(xiǎn)源的液位、壓力、危險(xiǎn)氣體濃度等數(shù)據(jù)，并通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸安監(jiān)管理部門的遠(yuǎn)程服務(wù)器上，由服務(wù)器上運(yùn)行的軟件進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警計(jì)算。此方法雖然解決了“技術(shù)路線一”的部分問題，但仍存在以下缺點(diǎn)：

1.影響了企業(yè)工控儀表的使用安全

從現(xiàn)場的二次儀表采集數(shù)據(jù)雖然實(shí)時(shí)性好，然而采集系統(tǒng)與二次儀表在電氣上不隔離，采集系統(tǒng)的電氣故障和電磁干擾容易導(dǎo)致二次儀表的失效，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。

2.預(yù)測預(yù)警的實(shí)時(shí)性差

現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集裝置不能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)未來趨勢和潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，因此不具備本地化的預(yù)測預(yù)警功能。所有的預(yù)測預(yù)警都要由遠(yuǎn)程服務(wù)器上運(yùn)行的軟件完成，如果在事故即將發(fā)生時(shí)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)堵塞等情況，裝置將不能及時(shí)聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場安全裝置進(jìn)行處置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本發(fā)明提供了一種安全、及時(shí)、可靠的危化品監(jiān)測裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種?；繁O(jiān)測裝置，所述?；繁O(jiān)測裝置包括：

傳感器，所述傳感器輸出的涉及所述危化品的信號(hào)傳送到接口單元；

接口單元，所述接口單元將接收到的信號(hào)分出兩路相互隔離、相同的信號(hào)；其中一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元；

數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元采集傳感器的信號(hào)，獲得的所述?；返膮?shù)并存儲(chǔ)。

根據(jù)上述的危化品監(jiān)測裝置，可選地，所述接口單元包括：

接口保護(hù)電路，所述傳感器的模擬量輸出信號(hào)、總線信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)送所述接口保護(hù)電路；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，從所述接口保護(hù)電路輸出的傳感器的模擬量輸出信號(hào)送模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸出的數(shù)字信號(hào)送微控制器；

微控制器，所述微控制器將所述數(shù)字信號(hào)變換為兩路相同的脈寬調(diào)制信號(hào)；

光耦，所述光耦隔離所述兩路相同的脈寬調(diào)制信號(hào)。

根據(jù)上述的?；繁O(jiān)測裝置，可選地，所述接口單元進(jìn)一步包括：

低通濾波器，所述低通濾波器將相互隔離的兩路相同的脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；隔離后的一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元。

根據(jù)上述的?；繁O(jiān)測裝置，可選地，所述接口單元進(jìn)一步包括：

閉合檢測電路，所述閉合檢測電路將輸出接口單元的傳感器的開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路有源開關(guān)信號(hào)，一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元。

根據(jù)上述的?；繁O(jiān)測裝置，可選地，所述接口單元進(jìn)一步包括：

雙向總線緩沖器，所述雙向總線緩沖器將輸出接口單元的傳感器的總線信號(hào)轉(zhuǎn)換為相同的兩路信號(hào)，一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元。

根據(jù)上述的?；繁O(jiān)測裝置，可選地，所述危化品監(jiān)測裝置進(jìn)一步包括：

預(yù)測單元，所述預(yù)測單元根據(jù)數(shù)據(jù)采集單元中存儲(chǔ)的?；返膮?shù)給出參數(shù)的預(yù)測值。

本發(fā)明還提供了?；繁O(jiān)測方法，該發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

?；繁O(jiān)測方法，所述?；繁O(jiān)測方法包括以下步驟：

(A1)傳感器輸出的涉及所述?；返男盘?hào)傳送到接口單元；

(A2)接口單元將接收到的信號(hào)分出兩路相互隔離、相同的信號(hào)；其中一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元；

(A3)數(shù)據(jù)采集單元采集傳感器的信號(hào)，獲得的所述?；返膮?shù)并存儲(chǔ)。

根據(jù)上述的危化品監(jiān)測方法，可選地，所述?；繁O(jiān)測方法進(jìn)一步包括以下步驟：

(A4)預(yù)測單元根據(jù)數(shù)據(jù)采集單元中存儲(chǔ)的?；返膮?shù)給出參數(shù)的預(yù)測值。

根據(jù)上述的?；繁O(jiān)測方法，可選地，步驟(A4)進(jìn)一步包括：

報(bào)警聯(lián)動(dòng)單元判斷?；返漠?dāng)前參數(shù)是否超出閾值，如超出閾值，提示報(bào)警。

根據(jù)上述的?；繁O(jiān)測方法，優(yōu)選地，使用指數(shù)平滑二次曲線預(yù)測法預(yù)測參數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：

1.不降低企業(yè)的信息安全水平

可直接接入現(xiàn)場傳感器，與企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫沒有任何數(shù)據(jù)接口，不會(huì)降低企業(yè)的信息安全水平；

2.確保企業(yè)的儀表使用安全

在接入現(xiàn)場傳感器后，通過“傳感信號(hào)復(fù)制隔離單元”將輸入信號(hào)復(fù)制為2路電氣隔離的信號(hào)，與企業(yè)的DCS儀表沒有任何電氣連接，因此確保了企業(yè)的儀表使用安全；

3.嵌入式預(yù)測預(yù)警動(dòng)作更加及時(shí)、可靠

預(yù)測預(yù)警模型存儲(chǔ)在裝置中，相關(guān)計(jì)算都在嵌入軟件中完成，不必通過遠(yuǎn)程服務(wù)器。計(jì)算不會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)影響，因此預(yù)警和報(bào)警動(dòng)作更加及時(shí)、可靠；

4.報(bào)警時(shí)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場的安全裝置

對(duì)可判斷報(bào)警級(jí)別，在報(bào)警發(fā)生后，可以根據(jù)報(bào)警級(jí)別自動(dòng)聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場的安全設(shè)備，減輕事故造成的破壞。

附圖說明

參照附圖，本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非意在對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的?；繁O(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接口單元的結(jié)構(gòu)簡圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的報(bào)警和聯(lián)動(dòng)的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1-3和以下說明描述了本發(fā)明的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導(dǎo)本發(fā)明技術(shù)方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個(gè)變型。由此，本發(fā)明并不局限于下述可選實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。

實(shí)施例1：

圖1示意性地給出了本發(fā)明實(shí)施例的危化品監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖1所示，所述?；繁O(jiān)測裝置包括：

傳感器，如濃度傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鞯龋鰝鞲衅鬏敵龅纳婕八鑫；返男盘?hào)傳送到接口單元；

圖2示意性地給出了本發(fā)明實(shí)施例的傳感器接口單元的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖1所示，所述接口單元將接收到的信號(hào)分出兩路相互隔離、相同的信號(hào)；其中一路信號(hào)送下游應(yīng)用，如二次儀表或PLC等，另一路送數(shù)據(jù)采集單元；所述接口單元具體包括：

接口保護(hù)電路，所述傳感器的模擬量輸出信號(hào)、總線信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)送所述接口保護(hù)電路；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，從所述接口保護(hù)電路輸出的傳感器的模擬量輸出信號(hào)送模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸出的數(shù)字信號(hào)送微控制器；

微控制器，所述微控制器將所述數(shù)字信號(hào)變換為兩路相同的脈寬調(diào)制信號(hào)；

第一光耦和第二光耦，所述第一光耦和第二光耦隔離所述兩路相同的脈寬調(diào)制信號(hào)；

低通濾波器，所述低通濾波器將相互隔離的兩路相同的脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；隔離后的一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元；

閉合檢測電路，所述閉合檢測電路將輸出接口單元的傳感器的開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路有源開關(guān)信號(hào)；

第三光耦和第四光耦，所述第三光耦和第四光耦隔離所述兩路有源開關(guān)信號(hào)，一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元；

雙向總線緩沖器，所述雙向總線緩沖器將輸出接口單元的傳感器的總線信號(hào)轉(zhuǎn)換為相同的兩路信號(hào)；

第五光耦和第六光耦，所述第五光耦和第六光耦隔離所述雙向總線緩沖器輸出的兩路信號(hào)，其中一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元；

數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元采集傳感器的信號(hào)，獲得的所述?；返膮?shù)并存儲(chǔ)；

預(yù)測單元，所述預(yù)測單元根據(jù)數(shù)據(jù)采集單元中存儲(chǔ)的?；返膮?shù)給出參數(shù)的預(yù)測值，如通過指數(shù)平滑二次曲線預(yù)測法；并判斷所述預(yù)測值是否符合報(bào)警條件，如果符合，發(fā)出預(yù)警信號(hào)；

報(bào)警聯(lián)動(dòng)單元，所述報(bào)警聯(lián)動(dòng)單元分析當(dāng)前監(jiān)測值是否符合報(bào)警條件，如果符合報(bào)警條件，將根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警動(dòng)作和聯(lián)動(dòng)方式進(jìn)行報(bào)警聯(lián)動(dòng)，以及時(shí)通知相關(guān)單位和管理人員，并通過安全裝置減小事故影響；

網(wǎng)絡(luò)通訊單元，所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元平時(shí)向遠(yuǎn)程服務(wù)器上報(bào)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、裝置的運(yùn)行狀態(tài)，并接受遠(yuǎn)程服務(wù)器的查詢和設(shè)置。當(dāng)預(yù)警和報(bào)警發(fā)生時(shí)，該單元還負(fù)責(zé)向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送預(yù)警信息(包括預(yù)警級(jí)別、預(yù)警詳情等)和報(bào)警信息(包括報(bào)警信息、報(bào)警詳情)等。同時(shí)，在有線VPN網(wǎng)絡(luò)阻塞使得信息不能及時(shí)上報(bào)時(shí)，裝置將切換到備用無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器上傳數(shù)據(jù)和預(yù)警報(bào)警信息。

電源單元，所述電源單元為裝置提供所有電源，當(dāng)主電源由于現(xiàn)場線路故障停止供電時(shí)，將自動(dòng)切換到由蓄電池供電的備用電源，繼續(xù)為裝置提供電力。

本發(fā)明實(shí)施例的危化品監(jiān)測方法，也即應(yīng)用上述?；繁O(jiān)測裝置的工作過程，所述危化品監(jiān)測方法包括以下步驟：

(A1)傳感器輸出的涉及所述?；返男盘?hào)傳送到接口單元；

(A2)接口單元將接收到的信號(hào)分出兩路相互隔離、相同的信號(hào)；其中一路信號(hào)送下游應(yīng)用，另一路送數(shù)據(jù)采集單元；

(A3)數(shù)據(jù)采集單元采集傳感器的信號(hào)，獲得的所述?；返膮?shù)并存儲(chǔ)；

(A4)預(yù)測單元根據(jù)數(shù)據(jù)采集單元中存儲(chǔ)的?；返膮?shù)給出參數(shù)的預(yù)測值，并判斷所述預(yù)測值是否符合報(bào)警條件，如果符合，發(fā)出預(yù)警信號(hào)；

報(bào)警聯(lián)動(dòng)單元判斷?；返漠?dāng)前參數(shù)是否超出閾值，如超出閾值，提示報(bào)警。

實(shí)施例2：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的危化品監(jiān)測裝置及方法在液態(tài)苯監(jiān)測中的應(yīng)用例。

如圖1所示，在該應(yīng)用例中，苯的危險(xiǎn)性分析:

苯的閃點(diǎn)為﹣11℃，沸點(diǎn)為80.1℃，引燃溫度為560℃，爆炸極限為1.2％-8.0％，其火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲級(jí)。

易燃性

苯的閃點(diǎn)極低，苯的蒸氣與空氣混合，容易形成爆炸性混合物。罐區(qū)常見的潛在點(diǎn)火源及能量都大大超過苯的最小點(diǎn)燃能量。

易爆性

苯的爆炸下限為1.2％，爆炸的危險(xiǎn)性很大，而且可燃?xì)怏w的點(diǎn)燃能量很小。罐區(qū)除了明火之外，還可能遭遇高溫氣流、靜電、雷擊等均可能引起爆炸。

易蒸發(fā)性

苯在常溫下具有較大的蒸汽壓，26℃時(shí)的飽和蒸汽壓為13.33Kpa，容易銅鼓蒸發(fā)產(chǎn)生引起燃燒所需的最低限度的蒸發(fā)量，從而增大了火災(zāi)危險(xiǎn)性。溫度越高，蒸發(fā)越快，蒸發(fā)面積越大，蒸發(fā)量也越大。如果苯蒸汽發(fā)生泄漏會(huì)沿著地表面擴(kuò)散，極易在儲(chǔ)存處或作業(yè)場地的低洼處聚集，從而增加了火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)因素。

易泄漏擴(kuò)散

苯的裝卸、儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)都是在壓力狀態(tài)下進(jìn)行，在生產(chǎn)中，容易發(fā)生泄漏事故，苯一旦發(fā)生泄漏，在環(huán)境溫度下將由液相變?yōu)闅庀?，體積急劇膨脹，并與空氣混合，向周圍擴(kuò)散。

易中毒

高濃度苯對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有麻醉效果，可引發(fā)急性中毒并擾亂神經(jīng)中樞。長期接觸苯對(duì)造血系統(tǒng)有損害、

苯儲(chǔ)罐的事故原因和安全防護(hù)措施

根據(jù)分析，苯儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)爆炸事故多是由于泄漏所致。當(dāng)苯泄漏到空氣中時(shí)，當(dāng)苯蒸汽的濃度超過了爆炸下限，一旦遇到超過最小燃燒量的點(diǎn)燃源，就會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。

基于上述分析，需要提供壓力、液位、氣體、火焰和閥位等傳感器去實(shí)時(shí)監(jiān)測苯酚儲(chǔ)罐的參數(shù)，傳感器輸出信號(hào)送傳感器接口單元，被復(fù)制為兩路完全相同的隔離信號(hào)，一路送入DCS的二次儀表或PLC中供企業(yè)生產(chǎn)使用，另一路送到數(shù)據(jù)采集單元中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，確保了企業(yè)生產(chǎn)信息安全和現(xiàn)場儀表的使用安全。

數(shù)據(jù)采集完成后，預(yù)測單元根據(jù)預(yù)測模型分析各監(jiān)測參數(shù)的未來走勢，隨后根據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警判斷。

同時(shí)，報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制單元會(huì)分析當(dāng)前監(jiān)測值是否符合報(bào)警條件，如果符合報(bào)警條件，將根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警動(dòng)作和聯(lián)動(dòng)方式進(jìn)行報(bào)警聯(lián)動(dòng)，以及時(shí)通知相關(guān)單位和管理人員，并通過安全裝置減小事故影響。

網(wǎng)絡(luò)通訊單元平時(shí)負(fù)責(zé)向遠(yuǎn)程服務(wù)器上報(bào)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、裝置的運(yùn)行狀態(tài)，并接受遠(yuǎn)程服務(wù)器的查詢和設(shè)置。當(dāng)預(yù)警和報(bào)警發(fā)生時(shí)，該單元還負(fù)責(zé)向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送預(yù)警信息(包括預(yù)警級(jí)別、預(yù)警詳情等)和報(bào)警信息(包括報(bào)警信息、報(bào)警詳情)等。同時(shí)，在有線VPN網(wǎng)絡(luò)阻塞使得信息不能及時(shí)上報(bào)時(shí)，裝置將切換到備用無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器上傳數(shù)據(jù)和預(yù)警報(bào)警信息。(詳見4.3.6)；

電源單元負(fù)責(zé)為裝置提供所有電源，當(dāng)主電源由于現(xiàn)場線路故障停止供電時(shí)，將自動(dòng)切換到由蓄電池供電的備用電源，繼續(xù)為裝置提供電力。

上述傳感器接口單元的工作模式為：

模擬量輸入信號(hào)(AIn)接口的工作原理如下：AIn先經(jīng)過接口防護(hù)電路，防止電磁干擾和過壓過流，經(jīng)過ADC采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換后，微控制器計(jì)算后將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量變換為2路相同的PWM(脈寬調(diào)整信號(hào))信號(hào)，PWM的占空比為轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)后，就可以傳到數(shù)字光耦的隔離側(cè)完成信號(hào)隔離。在光耦隔離側(cè)通過低通濾波再次轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)AIn_1和AIn_2。

開關(guān)量輸入信號(hào)(DIn)接口的工作原理如下：開關(guān)量信號(hào)一般為閉合節(jié)點(diǎn)，先經(jīng)過接口防護(hù)電路，再通過閉合檢測電路，將其轉(zhuǎn)換為有源開關(guān)信號(hào)，然后通過光耦傳到隔離側(cè)，轉(zhuǎn)換為DIn_1和DIn_2；

總線信號(hào)(DATAn)接口的工作原理如下：總線信號(hào)一般為差分信號(hào)，通過雙向總線緩沖器將總線信號(hào)復(fù)制為相同的兩路，然后通過高速光耦轉(zhuǎn)換為2路相互隔離的數(shù)字信號(hào)DATAn_1和DATAn_2。

上述預(yù)測單元的工作模式為：

裝置對(duì)苯儲(chǔ)罐的壓力、液位、可燃?xì)怏w濃度、火焰和閥位等參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并根據(jù)這些參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行事故預(yù)測預(yù)警。

(1)預(yù)測方法

裝置采用“指數(shù)平滑二次曲線預(yù)測法”進(jìn)行預(yù)測，該方法提供的預(yù)測值是前一次預(yù)測值加上前次預(yù)測值中產(chǎn)生的誤差的修正值。方法的優(yōu)點(diǎn)不需要存儲(chǔ)全部歷史數(shù)據(jù)，可以大大減小數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間要求。特別適合數(shù)據(jù)以隨機(jī)變動(dòng)為主的場合，而且采用數(shù)據(jù)平滑值作為因變量可以消除數(shù)據(jù)的偶然波動(dòng)，具體的預(yù)測的方法如下：

設(shè)儲(chǔ)罐的某個(gè)監(jiān)測參數(shù)(可以是儲(chǔ)罐壓力、液位或泄漏氣體濃度等)時(shí)間序列為：

P{p_t，t＝0，1，2，3..n} (1)

其中p_t代表該監(jiān)測參數(shù)在不同時(shí)刻的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

p₀為監(jiān)測參數(shù)初始值，此處取最初檢測值；

監(jiān)測參數(shù)在t時(shí)刻的一次指數(shù)平滑值為：

其中代表t時(shí)刻的一次指數(shù)滑動(dòng)值，代表t-1時(shí)刻的一次指數(shù)滑動(dòng)值；

α為滑動(dòng)系數(shù)且0≤α≤1，α的取值應(yīng)該在長期觀察歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇，最終使得預(yù)測值與實(shí)際值的均方誤差最??；

在一次指數(shù)平均的基礎(chǔ)上，對(duì)該監(jiān)測參數(shù)在t時(shí)刻進(jìn)行二次指數(shù)平滑：

其中代表t時(shí)刻的二次指數(shù)滑動(dòng)值，代表t-1時(shí)刻的二次指數(shù)滑動(dòng)值

在二次指數(shù)平滑的基礎(chǔ)上，再對(duì)該監(jiān)測參數(shù)在t時(shí)刻進(jìn)行三次指數(shù)平滑；

其中代表t時(shí)刻的三次指數(shù)滑動(dòng)值，代表t-1時(shí)刻的三次指數(shù)滑動(dòng)值；

則利用三次指數(shù)平滑建立該監(jiān)測參數(shù)的二次曲線趨勢預(yù)測模型如下：

其中含義是該監(jiān)測參數(shù)在當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)為p_t時(shí)，對(duì)未來的m個(gè)預(yù)測值，

由(5)式可知，要預(yù)測某監(jiān)測參數(shù)的未來趨勢，只要選擇合適平滑系數(shù)α，并根據(jù)該監(jiān)測參數(shù)的當(dāng)前監(jiān)測值和1-3次歷史數(shù)據(jù)指數(shù)平滑值即可預(yù)測。

(2)預(yù)警方法

由于苯儲(chǔ)罐的各個(gè)監(jiān)測參數(shù)是的超限會(huì)產(chǎn)生不同的影響，可以認(rèn)為個(gè)監(jiān)測參數(shù)是相互獨(dú)立的。因此本裝置針對(duì)每個(gè)監(jiān)測參數(shù)采用“歸一化預(yù)警分?jǐn)?shù)法”進(jìn)行預(yù)警。具體預(yù)警方法如下：

設(shè)某個(gè)監(jiān)測參數(shù)正常運(yùn)行時(shí)的歷史最低值為P_min，產(chǎn)生報(bào)警動(dòng)作的閾值為P_max，該監(jiān)測參數(shù)的預(yù)測值為且則歸一化預(yù)警分?jǐn)?shù)

由(6)式可知，0＜S_t≤100，S_t越大則嚴(yán)重程度越高，預(yù)警的級(jí)別也就越高；

裝置為所有監(jiān)測參數(shù)預(yù)設(shè)預(yù)警區(qū)間，不同的預(yù)警區(qū)間對(duì)應(yīng)不同的預(yù)警級(jí)別，可以將預(yù)警級(jí)別分為I、II、III級(jí)，當(dāng)某參數(shù)的的預(yù)警分?jǐn)?shù)落在某個(gè)預(yù)警區(qū)間內(nèi)時(shí)，裝置根據(jù)預(yù)警級(jí)別以手機(jī)短信、有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)的方式向相關(guān)的單位和個(gè)人發(fā)出預(yù)警通知。，

上述報(bào)警聯(lián)動(dòng)單元的工作模式有手動(dòng)和自動(dòng)方式，分別為：

1.手動(dòng)報(bào)警是裝置接收現(xiàn)場手動(dòng)報(bào)警器的輸入，進(jìn)而做出報(bào)警動(dòng)作和相關(guān)的安全聯(lián)動(dòng)。

2.圖3示意性地給出了自動(dòng)報(bào)警和安全聯(lián)動(dòng)的流程圖，如圖3所示，自動(dòng)報(bào)警是裝置自動(dòng)根據(jù)監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測值進(jìn)入報(bào)警區(qū)間時(shí)，裝置根據(jù)預(yù)設(shè)的方法完成相應(yīng)報(bào)警動(dòng)作和安全聯(lián)動(dòng)方法。