试论监控预警技术在安全生产工作中的位置和使命

前 言
      安全，是社会发展和经济建设的永恒主题，同时，良好的安全生产环境和秩序是经济发展的重要保障。要使我国国民经济持续稳定高速发展，就必须更加重视安全工作，使安全工作真正成为为经济建设保驾护航的重要力量。
当前，国家经贸委安全生产局已明确了将重大危险源和重大隐患的普查、辨识、评价、监控与预警列为全国安全生产工作中心任务之一，国家加强了用行政、经济和科技三种手段结合起来对重大危险源和重大隐患辨识与监控的力度。对于新建、改建、扩建的工程项目而言，主要是进行建设项目安全预评价和切实抓紧项目"三同时"的落实。而对于在用的企业装置和设施来说，则必须对危险源和隐患实施辨识、跟踪、检测、评价、监控和预警。对重大危险源和隐患的安全监控近年来越来越被各级领导重视而提上安全管理工作的议事日程。而重视对危险源和隐患进行监控预警，就应采用高新技术手段实施各种监控预警措施，变事故处理为事故预防，随时发现隐患，随时进行排除，把事故消灭在萌芽状态，牢牢掌握安全管理的主动权，从而把安全管理工作的水平提高到一个新层次。
   （一）危险源、隐患和事故
    进入九十年代以来，重大工业事故未能得到有力遏制，国内发生的重大事故如：１９９３年深圳"８１５"事故，由于化学品泄漏引起混装物爆炸，造成高达２亿多元的经济损失。１９９７年北京东方化工厂"６２７"事故，由于储罐泄漏引起爆炸，死亡８人，燃烧区域达６万多平方米。１９９８年３月西安市发生的液化石油气罐区特大燃爆伤亡灾难性事故等。国外发生的如：１９９１年法国巴黎的大型油库因泄漏发生燃爆事故，造成９名消防队员丧生。１９９６年巴西圣保罗液化天然气泄漏引起强烈爆炸，造成了至少３９人死亡、近５００人受伤。我们江苏省也曾发生了１９９３年金陵石化南京炼油厂火灾事故、１９９７年扬子石化燃爆伤亡事故等重大事故。 
发生了一些重大伤亡事故，是不是说明我们的各级领导不重视安全工作呢？答案是否定的。因为事故的发生有其自身的规律、也有其极为复杂的各种原因，重视安全工作能减少事故的数量及其造成的损失，但是，重视安全工作并不能杜绝事故。完全依赖人们对危险源的警惕性来保障安全并非万全之策，因为人可能受到生理、心理等诸多因素的影响而出现失误，此外，尚有一些事故属于人的能力难以有效抑制的范畴。 
    各种事故或灾害的发生都是由危险源或隐患导致或引发的。人们常常提到的危险源和隐患其含意并不完全相同。危险源是某种危险的根源，一般是指客观存在着某种可能导致发生事故、伤害、损失等事故后果的有关危险物质或能量，并且其数量超过了临界值。这些往往是事故或灾害的基础原因或间接原因。而隐患则是隐藏着的祸患，一般是指存在着某种人的不安全行为、物的不安全状态以及管理上的缺陷。这些往往是发生事故或灾害的直接原因。
随着经济的不断发展，生产的规模、自动化程度、材料与工艺的革新都导致危险源和隐患的多样性与复杂性，导致事故模式不断翻新，导致灾害规模不断扩大，事故灾难性后果日益严重，因此，对各种事故所采取预防措施的有效性也在不断发生变化，安全技术在其中就显示出越来越重要的地位。事故不可能杜绝，安全技术的发展也永无止境。"道高一尺、魔高一丈"就是人类生产活动中事故与安全的形象写照。
   （二）监控、预警及其系统
实践已经证明：任何事故或灾害的发生都有一个自然发展的过程，在其酝酿伊始直至临界状态呈现，都有端倪可察、朕兆可寻。这'端倪'与'朕兆'便是危险源的安全状态信息，在这些信息中，大多数是可观测的，有些还是可控的。倘若有先进、可靠的监控预警系统，完全可能避免事故的发生，至少能够把事故所造成的损失和影响降到最低程度。 
人们已经认识的监控预警技术的主要技术内容见图１所示。
监 控 预 警 技 术
实 过 应 仿
时 程 急 真
监 控 控 预
测 制 制 测
图１ 监控预警的主要技术内容
    监控预警技术主要包含四个方面的内容：1、实时检测；2、过程控制；3、应急控制；4、仿真预测。这四个方面内容是互相关联的有机结合，但各有其技术内涵。其中，实时检测是基础，即获取危险源或隐患的动态安全状态信息。为了获取这些状态信息，应选择可观测或易于用自动检测装置进行实时测量的参数作为监控预警系统的输入量。采用各种相应的传感器材、检测仪器跟踪、监视作为检测对象的危险源、隐患的各种技术参数，如压力、温度、浓度、液位等等，将这些参数信号转换成电流或电压信号，再将电流或电压信号通过数据采集装置转换成计算机能够识别的数字信号，这样就能得到危险源、隐患的实时安全状态信号过程控制是指在现代化生产中，一些重要的工艺参数大都采用工业仪表以及计算机系统来测量和调节，以保证生产过程及产品质量的稳定。在比较完善的过程控制设计中，也会考虑工艺参数的超限报警。
    应急控制是指在对危险源的可控性进行分析之后，遴选出一个或几个能够将危险源从事故临界状态拉回到相对安全状态的控制机能，发挥避免事故发生或将事故伤害和损失降至最小程度的作用。
    仿真预测是指对危险源、隐患或事故建立仿真模型，以便直观地进行监控。
预警的核心技术在于预测。在对危险源或隐患的实时安全状态信息进行分析，与正常状态信号的进行数据对比，并且进行信号反馈。由描述安全状态的数学模型及其仿真程序根据状态信息的变化趋势及时直观地显示危险源或隐患是否向事故临界状态转化。'预警'一词用于工业危险源时，可理解为在实时监测的基础上，系统可对出现的异常工况不断给出危险态势的预报。'预警'和通常所指的'报警'概念是有区别的。后者仅仅是指被监测参数到达阈值时由仪表或自动装置发出声、光或语音信息，提示操作人员注意；在紧急情况下还可以通过接点进行联锁控制，这种警示作用虽则在一般情况下已能满足生产的要求，然而给出的信息只能给人以静态的概念。而前者预警技术则是应用系统论、控制论、信息论的原理和方法，密切结合自动检测与传感器技术、计算机仿真、计算机通信等现代高新技术，可以把我们关注的那些对于危险源的安全状态有决定性影响的参数检测并按规定的方式显示出来，当它们之中有一个或几个出现异常时，系统就会按照事先设计的模式发出警示信号，或者给出未来趋势预报，在紧急状态下，还会进行必要的应急控制，以便抑制事故发生或减少危害波及的范围。这样，可望将重大危险源或隐患引发的事故控制在最低程度、对我国的安全生产形势的好转和安全技术领域的科技进步起着积极的作用。监控预警管理系统的系统框架示意图见图２。 高层决策机构或部门 安全生产委员会
安 全 监 控 预 警 中 心
国际互联网络
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ
火 墙
企业内部网络
Ｉｎｔｒａｎｅｔ
企业安全机构或部门 监控预警系统
图２ 监控预警管理系统示意图
    当前，一些重点大型企业已建立了企业内部网络（Intranet）监控预警系统可直接挂在企业内部网络上， 它的数据可通过 Web 向国际互联网络（Internet）进行数据传输，企业内的各级安全生产管理部门与决策机构直接采用浏览器在企业内部网络对所须监控预警的危险源或隐患进行实时数据跟踪。为考虑信息数据的安全，设置火墙（Firewall），即企业给予授权后，该企业以外的各有关部门才能访问企业内部网络、得到有关数据。安全生产监察监督部门或安全监控中心也可通过MODEM直接与有关重点企业联网，进行跟踪监督。具体的监控预警系统通常如图３所示：
监控预警计算机
多路转换单元
数据采集装置
危险源、隐患对象
图３ 监控预警系统示意图
    安全生产所涉及的危险源或隐患属于人造系统，所发生的各种事故都有其特定的内在规律，此规律反映了潜在危害向事故生成方向转化的条件及其相互之间的对立统一关系。把这些转化的条件、过程通过数学、物理形式来加以表达，就是某一类事故的监控预警模型。模型的表达式简繁不一，有些可能简单一些，有的则相当复杂甚或难以用确定的数学式来表达。然而，不管模型多么复杂，至少要找到基本规律，力图做到起码的预测，进而从简到繁，逐步完善。
由于通过安全监控能够做到辩识和预测危险，控制和消除事故，因而它是预防事故的迫切需要。又由于企业的大系统的安全所指的不仅是有效地控制和消除危险，还能使系统运行效率和投资费用达到最佳配合，从而获得最经济的系统安全，因而它也是制定安全对策的需要。显而易见，搞好本项工作具有非常重要的现实意义及十分明显的社会、经济效益。
结 束 语
２１世纪是人类保护自身生存的世纪，安全与环保将被提升到一个新的认识高度，人们将会加大智慧和资金的投入，安全技术的研究开发工作也将随之得到更加广阔的发展空间，推广对重大危险源或隐患实施监控预警的任务将越来越迫切地出现在我们面前。 
重大危险源和事故隐患的辨识、检测、评价、预警与监控，是一项关系到社会安定和经济建设的大事，是当代世界上安全科学领域内十分前沿、难度很大的重大课题。这在我国尚处于起步阶段，它需要从事安全科学研究的科技工作者长期而艰巨的努力探索、奋勇攻关。监控预警技术要在重大工业事故预防中发挥重要作用，不仅需要安全科技工作者具有前瞻和探索的精神，也需要国家经贸委、国家科委等政府部门的各级领导给予有力的支持。我们认为：随着监控预警技术研究的进展与深入，必将使重点大型企业的安全管理、政府安全监督部门的跟踪监督以及全社会的安全保障都提升到了一个新的层次，开创出一个新的局面。 
参考文献：
    1 吕武轩、王志民 安全监测及监控学科的历史任务 《中国安全科学学报》Vｏl.7 增刊，1997。12
    2 吕武轩、王志民 工业危险源仿真预警技术 《中国安全科学学报》Vｏl.5 增刊，1995。5
    3 王玉元等 《安全工程师手册》 四川人民出版社，1995