冶炼厂配料运输安全预警体系构建研究

刘朝春

（山东石横特钢集团有限公司，山东 肥城 271600）

我国一部分金属加工企业生产运输事故的发生，给国家、社会、职工的人身安全带来了损失，由于配料在运输过程中温度极高，一旦发生侧翻安全事故，输送中的配料就会发生飞溅，对企业职工以及附近行驶的车辆造成损伤。因此以物联网为基础建立人—管—环的安全行为监管体系，建立在配料运输中的危险行为预警机制，以确保冶炼厂在配料运输过程中的安全生产作业[1]。

1 配料生产运输安全预警体系构建

1.1 配料运输过程分析

冶炼企业的配料运输是高炉与转炉间的运输过程[2]。以罐车为例，罐车在高炉接收配料，遂将配料运输到配料处理站进行预处理，随后将配料输送到冶炼厂进行倒罐工序作业，由此形成了一个配料运输工序。鱼雷罐车在1号、2号、3号、4号等高炉接受输送配料之后，进行预处理后，最后完成一个TPC罐次的配料运输。首先应该保证冶炼厂生产的连续性，其次对冶炼设备的使用率进行提高，以此提升配料输送的效率，配料运送流程图见图1。

图1 配料输送流程图

1.2 配料输送调度过程

冶炼企业配料运输线路错综复杂，需要指派专门的调度人员对配料运输实施配送，但冶炼企业的配料运输体系的需求关系不确定性、周期规律性差以及生产波动可能性差，亦会影响整个配料输送系统。在配料的运输过程中，有时会遭遇到多辆机车运行在相同路段上的占用，就必须要规定一些交通规则，否则就会造成安全隐患。此外，随着时间的推移，运输配料的温度会逐渐降低，所以要求协调温度和时间的平衡。因此需要选择合适的运输，因此笔者针对前述问题，提出了关于运输配料的动静态调度以及配料的物流平衡之调度总体结构。

1.3 配料输送过程中不安全行为分析

在我国的部分冶炼厂中，由于企业的生产安全培训工作不到位、职工的安全意识淡薄以及配料输送设备的管理不善造成人身安全与设备安全受到伤害。根据国家安全局的事故统计，中毒窒息、车辆伤害、高空坠落打击所占比例最高，但其他类包括配料运输占比可达到4.3%，因此笔者对配料运输过程进行预警监控，以此确保配料输送的安全作业。

本文从人的不安全行为、环境的不安全因素、运行设备的不安全管理对配料输送过程中进行综合分析。如配料输送的调配行为失误可以导致多辆机车发生碰撞造成车辆事故。在配料的输送过程中，由于运输系统较为繁杂，亦可使得车辆及人员发生伤害。

1.4 基于物联网的事故预警体系

事故预警系统，即为运用高新技术对事故发生前的安全隐患进行充分预测，尽可能的防止事故发生。当下我国的冶炼厂多数依靠于现场安全员的实时监察，没有建立科学有效的事故预警系统，导致事故前征兆难以发觉，无法将事故扼杀在萌芽。事故一旦发生，由于缺少有效的应急措施，往往措手不及，造成了无法挽回的人员财产损失。本文依靠物联网技术运用在冶炼厂的配料运输上来，构建起感知、传送、运用三个层次架构。

该预警体系的感知层架构相当于人类的耳、鼻、喉等感知器官，其中包括RFID、红外感知技术、定位技术、视频监控技术、传感器技术等，可以充分对作业人员实时位置、配料运输设备情况、作业环境状态进行异常分析判断，进而及时做出预警警报。该预警体系的传送层架构将感知到的安全风险输送到运用层之中，起到了信息中转站的作用，其中包括移动通信、无线通信、远程无人控制等，传送层分类见表1。该预警体系的运用层架构是预警系统之核心层，主要对传输数据进行大数据分析工作，并进行处理分析，起到事故警报控制作用。其主要包括演化仿真系统、预警分析系统以及预警决策系统。

表1 传送层技术分类

2 配料运输安全预警系统设计

2.1 总体结构设计

预警系统的设计是保证配料生产运输过程安全为目标，兼顾配料调度优化，在保证安全的前提下提高配料的运输效率。本次对配料运输中的配料、作业现场等对象进行预警监控，示意图见图2。通信子系统首先把其余四个子系统连接起来，相互调配，以便同时对配料输送进行全方位的监控作业。车载子系统主要包括有机车运行情况、配料状态等，而监控子系统则对作业人员的不安全行为进行监督。

图2 配料运输不安全预警系统示意图

2.2 监控子系统

监控子系统一般会布置在冶炼厂区内的智能摄像头，通过移动通信网络可以将数据传输到视频监控中去，随机工作人员会对视频影像信息予以深入处理分析。基于配料运输过程的不安全行为考虑，将不安全行为主要分为劳保品穿戴不规范、进入红区、违规操作三大类，根据上述三大类危险行为，可以运用视频监控进行充分识别处理，对于劳保品穿戴不规范行为，应该首先将作业人员的岗位穿着要求输入预警系统，智能识别作业人员身上的劳保品穿戴情况，并和大数据库中对应岗位人员进行比对，若不规范，则可以实时提醒安全监察人员发出警报。对于进入红区行为，应对厂区内的红色区域进行充分识别，智能识别出红区所在人员，并进行预警监测。对于违规操作行为，大数据中应建立起完备的操作规范数据库系统，运用视频监控分析手段进行行为判断，也应该对未来的全生产过程中，需要逐步完善行为库，实现全面的行为识别。

2.3 通信子系统

作为预警机制构架中的子系统，其中包括有接入点、中转站以及接受点，以无线形式进行联网，进而可以对整个配料运输体系进行全方位覆盖，为车载子系统、读卡器等提供无线AP。监控中心是整个配料生产运输安全预警系统的核心，起到人的大脑的作用。

2.4 运输设备跟踪子系统

当下针对机车与鱼雷罐车的定位技术有很多，其中包括有RFID、声波监测、GPS定位技术等等。这些技术上GPS技术应用是最为广泛的，其技术中的全自动化、全时间、高精准度可以对机车或鱼雷罐车提供快速准确的坐标定位。而且冶炼企业中厂区较多，各区域分散，会导致GPS定位不准确，信号严重衰减，致使系统无法正常运行。并且其定位系统的运营成本相比其它技术较高，因此本次选用RFID通信技术为主要的定位形式，其运营成本较低，而且可以在相对恶劣的环境中稳定运行，除此之外RFID技术还可以对机车或鱼雷罐车的运行速度进行矢量判定。本次使用的RFID标签为只读标签，将配料运输网与岔道口分为小路段，轨道下均埋有只读标签，而在机车上布设数据传输设备以及数据相应阅读装置，当阅读器收到相应信号后，随即通过移动通信传输至视频监控中心。每个岔路口的RFID只读标签均是唯一，接收到的路段编号即可推断出机车与鱼雷罐车的准确位置。并且亦可由当前岔路口、路段以及上段时间准确计算出机车与鱼雷罐车的行驶方向。

3 结语

本文基于对冶炼企业配料输送过程中的安全隐患进行了深刻剖析，从配料的生产再到中转站，对配料输送的动态调度做出相应分析，并且以人—管—环的角度上得出在配料输送中所存在的安全隐患行为。在此基础之上，建立了以物联网为基础的事故预警体系，并详细的说明了系统的构建原则以及各子系统的主要运行模式与功能，以期为合理控制配料运输过程中产生的不安全行为提供一定借鉴。