煤场智慧应急管理解决方案

一、系统简介

1.1 煤场安全管理的现实难题

     煤场是火力发电企业燃料供应的关键环节，煤堆长期露天堆存，面临的安全风险高度集中：

      ● 煤堆自燃：煤堆内部温度持续积聚，表层难以察觉，一旦自燃往往已进入明火阶段，扑救窗口极短；

      ● 可燃气体与粉尘积聚：煤场环境中甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）等可燃气体以及煤尘浓度可能超标，达到一定浓度即存在燃爆风险；

      ● 消防设施"看不见、叫不动"：消防炮、消防栓管网长期处于待命状态，水压不足、流量异常、管路冻堵等问题平时难以发现，真正需要时可能无法投用；

      ● 人工巡检覆盖不足：煤场占地面积大、堆取料作业频繁，依靠人工定时巡检既难以及时发现隐患，也难留下可追溯的记录；

      ● 处置过程无据可查：报警由谁处理、何时处理、处理结果如何，缺乏闭环留痕，事故复盘与安全管理考核缺少依据。

1.2 方案定位

     本方案由煤场智慧应急管理系统（WEB 端）与煤场智慧应急管理 APP（移动端）两部分组成，依托物联网、现代通信、云计算及大数据信息处理技术，实现煤场监测系统智能化，为煤场管理者构建"互联网+"运营平台。

     系统通过云端配套系统连接现场感知设备，按不同用户类型下发对应的煤场运行数据，实现煤场发电生产状态的实时在线监测，并通过红外热成像、气体与粉尘浓度分析等手段，在超报警阈值时按预设方案人工或自动启动消防炮、防尘喷枪等消防设备，消除火灾隐患、防止煤堆自燃，有力保障安全发电生产。

                             图1  WEB端登录界面                                                   图2  APP端登录界面

1.3 核心价值

二、系统结构

     系统自下而上分为现场感知层、采集与控制层、云平台层、应用层四个层次，通过云端数据贯通"监测—预警—联动—处置—留痕"全过程。

2.1 现场感知层

     负责煤场各类安全参数的实时采集，覆盖"气体、温度、粉尘、水、设备"五类对象：

     ● 可燃气体探测：CH4、CO 等可燃气体浓度探测器，布设于煤堆周边与易积聚区域；

     ● 温度探测：红外热成像温度探测器，对煤堆表面温度进行面阵监测，识别局部升温点；

     ● 粉尘探测：粉尘浓度探测器，监测煤场煤尘浓度；

     ● 消防水监测：消防栓水压传感器与流量传感器，掌握消防管网供水能力；

     ● 设备状态：风机运行状态与功率、温度，消防炮启停与火警、故障状态；

     ● 视频监控：现场摄像机，与温度、消防炮监测联动，可随时调看实时画面。

2.2 采集与控制层

     由现场采集控制主机（控制柜）完成两件事：一是汇集各探测器的实时数据并上传云平台；二是接收云端或人工下发的控制指令，驱动降尘喷枪、风机、消防炮等执行回路动作。报警阈值触发时，可按预设方案实现自动联动。

2.3 云平台层

     提供数据存储与计算能力，承担报警判定与消息分发：实时数据入库、历史数据留存、阈值比对报警，并按用户类型向不同账号下发其权限范围内的项目数据；报警消息通过声光、语音、短信、微信等通道送达相关人员。

2.4 应用层

     ● 浏览器端（管理系统）：概况、实时监控、设备控制、报警管理、设备管理、用户信息、参数设置；

     ● 移动端（APP）：监控、消息、视频、我的，支持随时随地查看实时数据与历史曲线、查看现场视频、处理报警消息。

三、系统功能

3.1 概况总览

     系统主界面以驾驶舱形式呈现煤场整体运行态势，直观展示设备在线率、设备报警频率等关键指标，值班人员登录后即可判断"设备是否在线、今日报警多少、哪些区域有异常"，为后续处理提供入口。

图3  WEB端驾驶舱

3.2 实时监控

     实时监控是系统的核心模块，按监测对象分为可燃气体、温度、粉尘浓度、风机、消防水压与流量、消防炮六类，均提供列表与明细两级视图。

     （1）实时可燃气体监测：分别对 CH4、CO 等气体进行监测，列表展示各探测器最新浓度值，明细页面展示实时数据与历史曲线。

图4  WEB端气体监测

     （2）实时温度监测：提供温度探测器列表，并可调看红外热成像温度监测视频，直观看到煤堆表面温度分布与高温点位置，便于提前发现自燃趋势。

图5  WEB端实时温度监测

      （3）实时粉尘浓度监测：展示全部粉尘探测器列表与最新数据，明细页面实时监测煤场内粉尘浓度变化。

图5  WEB端实时粉尘监测

     （4）实时风机监测：列表展示风机名称、功率、温度、状态等基本数据；明细页面进一步展示风机的实时数据与报警信息。

图5  WEB端实时风机监测

     （5）消防水压与流量监测：列表与明细页面同步展示消防栓水压、流量的实时数值，及时发现管网压力不足、流量异常等情况，确保消防用水"随时能用"。

图6  WEB端消防与流量监测

     （6）消防炮监测：列表展示消防炮设备状态，明细页面展示消防炮的开闭状态、火警状态、故障状态，并支持查看现场视频。

图6  WEB端消防炮监测

     （7）预警提示：任一监测对象超限时，系统在监控界面给出明显的预警提示，避免值班人员遗漏。

图6  WEB端预警提示

3.3 设备控制

      系统提供降尘喷枪控制、风机控制、消防炮控制三类远程控制功能，值班人员无需到现场即可启停设备；配合报警阈值设置，也可在超限时按预设方案实现自动启动，做到"报警即联动"。

图7  WEB端设备控制

3.4 报警管理

     报警管理由报警查询、报警处理、报警统计三部分组成，形成完整的处置闭环。

     ● 报警查询：可按设备名称、报警级别、处理状态、发生时间等条件检索，查看报警类型、报警时间、报警级别、设备、区域、位置、备注等信息；

     ● 报警处理：在处理页面填写报警类型与故障原因后提交，记录处理内容与处理状态，做到"谁处理、怎么处理"可追溯；

     ● 报警统计：汇总本月报警总数、已处理与未处理数量以及各类别探测器的报警分布，为安全管理考核和隐患治理提供数据支撑。

图8  WEB端报警列表

3.5 设备管理

     ● 设备信息：维护设备类型、设备名称、安装区域、安装位置、备注等信息，支持按设备类型与名称查询，以及设备信息的新增、修改与删除；

     ● 设备启动记录：记录设备（喷枪、风机、消防炮等）的启动情况，可查看设备名称、操作人、开始时间、结束时间，按设备类型切换查看，便于核查联动动作是否真实发生。

图9  WEB端设备管理

3.6 用户与权限管理

     ● 用户设置：支持用户的添加、删除、编辑与搜索，按岗位设置不同账号；

     ● 操作日志：完整记录操作行为，便于安全审计与责任界定；

     ● 分权使用：系统连接云端配套系统，根据用户类型分别下发对应的煤场运行数据，不同项目、不同岗位的人员只能看到权限范围内的内容。

图10  WEB端用户管理

3.7 参数设置与报警阈值

     系统提供四类报警阈值的自定义设置，阈值可按现场实际情况与季节变化调整：

     ● 温度报警阈值；

     ● 可燃气体报警阈值；

     ● 粉尘浓度报警阈值；

     ● 消防水压与流量报警阈值。

    阈值设置与联动方案配合使用，即可实现"超限—报警—启动消防设备"的自动处置。

3.8 移动端 APP

      APP 与系统端数据同源，面向现场管理人员与值班人员，实现"随时随地"的煤场监测。

     （1）监控：显示已安装的探测器列表，含探测器名称、安装位置、安装区域、表地址、运行状态；点击任一条目进入详情页，查看该探测器的实时数据与历史数据。

     ● 实时 CH4、CO 气体监测详情；

     ● 实时温度监测详情，点击"查看视频"可显示红外热成像温度探测视频；

     ● 实时粉尘浓度监测详情；

     ● 实时风机监测，含探测器名称、表地址、安装区域、安装位置、数据更新时间、启停状态、启动次数与历史数据曲线；

     ● 消防栓水压监测详情、消防栓流量监测详情；

     ● 消防炮监测，含启停状态、火警状态、故障状态，点击"查看视频"可显示消防炮实时探测视频。

图10 APP端设备管理

    （2）消息：探测器报警消息列表，显示探测器名称、报警内容、报警发生时间；点击条目进入消息详情，查看探测器名称、表地址、安装区域、安装位置、报警时间、测量值、报警内容与报警状态；在详情页点击"处理"，填写故障类型、故障原因并上传现场照片后保存提交，实现移动端现场处置。

图11  APP端消息列表

    （3）视频：显示已安装的视频摄像头列表与实时摄像画面，可与报警消息联动核实现场情况。

图12  APP端视频列表

    （4）我的：

     ● 项目信息：项目名称、项目地址、应急管控负责人、负责人电话、位置地图；

     ● 设备启动记录：设备名称、操作人、开始时间、结束时间，可按设备类型切换查看；

     ● 报警统计：本月报警总数、本月未处理报警总数、本月已处理报警总数，以及本月各类别探测器报警发生情况；

    ● 语音报警开关：开启或关闭语音提示。

图11  APP端我的页面

     3.9 报警处置闭环

     系统端与 APP 端配合，形成完整的报警处置链条：

     1. 发现：探测器采集到温度、气体、粉尘、水压等数据超阈值，系统触发报警；

     2. 送达：系统端以声、光、电方式提示，APP 端同步语音、短信、微信推送通知相关人员；

     3. 核实：通过现场视频、红外热成像视频确认现场情况；

     4. 处置：远程启动消防炮、降尘喷枪、风机等设备，或由人员到现场处理，并在 APP 或系统端填写故障类型、故障原因、现场照片；

     5. 归档：处理记录进入报警统计与操作日志，形成可追溯的安全管理台账。

四、设备选型

    系统由现场感知设备、采集控制设备、云端平台与终端应用四部分构成。下表为典型配置，具体数量与型号需根据煤场面积、堆取料方式、消防管网布局及现场勘测结果确定。