面向化工企业的安全生产自动化预警系统设计与优化

冯 龙，李娜娜

（华亭华煤清能煤化工有限责任公司，甘肃 平凉 744100）

摘  要：为提升化工企业在复杂工况下的本质安全保障能力，构建了1套面向多源异构数据融合、具备智能研判与联动响应能力的自动化预警系统。研究设计了基于边云协同架构的3层系统结构，构建多功能模块实现数据采集、异常识别、风险评估与联动控制闭环，并提出以响应时效、误警漏警代价和可用性为约束的优化策略。以山东某大型精细化工企业为例进行系统部署与验证，结果表明，改造后系统平均响应时间缩短至0.7s，误报率降低至4.8%，联动效率显著提升。

关键词：化工安全；自动化预警；边云协同；动态贝叶斯网络

化工企业普遍面临高温高压、易燃易爆、有毒有害等高风险工况，其生产过程具备高度连续性与强合特性，稍有疏漏即可能引发连锁灾难性后果。传统依赖DCS与SIS系统的安全防控手段已难以应对复杂动态环境中对实时性、精准性与联动性的更高要求。构建具备多源异构数据融合能力、可解释智能预警机制与快速联动响应逻辑的自动化预警系统，已成为提升化工本质安全水平与事故防控能力的关键技术路径。

1 自动化预警系统设计原则与需求分析

在化工生产过程中，装置运行普遍呈现高风险、强耦合与长周期连续等典型特征，导致系统对预警机制的实时性、精准性与稳定性提出更高要求。因此，自动化预警系统的设计必须以本质安全为导向，构建兼顾可靠冗余结构与高可用性的体系，同时满足高频扰动下的响应确定性与数据一致性。针对工业现场DCS、SIS、ESD及多类型传感设备并存的异构环境，系统需支持多协议接人与微秒级时间同步，确保数据的结构化、时序完整与标准一致。为实现对放大反应、密闭空间作业、有毒可燃物泄漏等高危工况的提前感知，系统设计应融入风险机理建模与可解释的规则表达机制，并构建面向岗位与区域的分级告警逻辑。在架构层面，应支持边缘与云端协同部署，满足毫秒级链路抖动敏感场景对事件驱动处理模式的需求。同时，为保障运行安全与数据合规，系统需内嵌零信任访问控制全过程审计链与动态追溯机制，从而为后续模块功能实现提供结构性约束与安全治理基础。

2 预警系统总体架构设计

为满足化工企业对高危工况监测、异常状态识别及风险联动响应的全流程控制要求，系统总体架构需构建具备边云协同处理能力、模块化部署与高并发数据处理能力的3层结构体系。整体架构分为数据感知层、边缘处理与研判层、中央决策与指挥层，其中感知层依托DCS、SIS、PLC及工业传感器网络实现多源数据采集与协议标准化封装；边缘层集成数据清洗、特征提取、初级预警与规则匹配功能，支持在本地完成短周期决策；决策层汇聚历史数据与实时数据流，通过模型融合与风险推演机制支撑复杂工况下的多维预警策略生成，并与应急资源系统联动实现分级响应。系统整体信息流动及模块关系如图1所示。

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