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《江南大学》 2017年
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化工企业生产区域安全系统建模和控制系统的研究及应用

陆江  
【摘要】:随着社会经济的高速发展,化工企业生产的安全性越来越受到人们的重视,因为化工企业一旦出现危险事故,其社会危害性很大,所以当今化工企业的生产安全受到了人们越来越多的关注。国外化工企业安全防控的主要工作是在风险管理的基础上,对生产设备、装置进行一系列安全评估,以及对预测结果进行相应的分析,针对不同的安全风险采取相对应的措施,以此保障生产的安全。我国对化工生产安全隐患的防控,主要体现在对重大隐患进行监测,及时处理来自多方面的安全隐患以及生产设备的维护。由于化工企业生产工艺过程复杂,大部分生产原料和各式化工产品具有易燃易爆以及含有有毒有害成分,而这些安全问题目前仍然没有得到很好的解决。因此本文对影响化工企业安全生产的相关因素进行了研究,并建立了防控的基本模型,同时对有害气体检测系统、反应釜控制算法和危险品仓库中人员的定位方法等进行了研究。本文的主要工作如下:(1)本文以某化工企业生产过程的特点为研究对象,在分析常用建模方法的基础上,建立了符合实际生产的基于机理分析的动态模型,并对模型所属四个子模块的内涵和实现进行了讨论,通过仿真实验和试运行,获得了满意的效果。(2)生产车间中由于各种复杂的工业过程,有害气体泄漏成为可能。本文通过采用不同的传感器探头,对环境中多种有害气体和可燃气体的浓度进行检测。并基于多传感器信息融合技术,对采集得到的数据进行处理,提高了数据的可靠性,并具有超限实时发送短消息功能,利用硬件实现了该功能,提高了处理故障的及时性。(3)针对生产中涉及的反应釜温度控制,本文对反应釜内调节阀的特性进行了研究,得到了改进的二步法,通过实验仿真证明,该算法有效的改善反应釜内控制存在的振荡问题,提高了控制质量。(4)生产场所和危险品仓库中人员定位很重要,尤其在短距离定位上对精度要求较高。传统LANDMARC算法由于多径效应的影响,在一些区域定位精度不高。为此本文提出了一种改进的室内定位算法,它将RFID定位技术应用于化工企业生产车间,对LANDMARC算法进行改进,得到基于距离的LANDMARC改进算法,最后进行实验分析可以发现明显的提高了定位精度,实验也验证了算法的有效性。
【关键词】:生产区域安全模型 有害气体检测 信息融合技术 反应釜控制 人员定位
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:F426.7;TP273
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-8
  • 第一章 绪论8-12
  • 1.1 课题的研究背景和意义8
  • 1.2 研究现状8-10
  • 1.2.1 国外研究现状8-9
  • 1.2.2 国内研究现状9-10
  • 1.3 本文的主要工作及结构安排10-12
  • 1.3.1 本文的主要工作10
  • 1.3.2 本文结构安排10-12
  • 第二章 化工生产系统模型的建立12-25
  • 2.1 化工工艺的特点12
  • 2.2 常用基本建模12-14
  • 2.2.1 机理模型与非机理模型12-13
  • 2.2.2 集成建模方法13-14
  • 2.2.3 稳态模型和动态模型14
  • 2.3 本文所建模型14-17
  • 2.3.1 建模步骤14-15
  • 2.3.2 各单元模型建立方法15
  • 2.3.3 针对化工企业生产的建模方法15-17
  • 2.3.4 该模型的目的17
  • 2.4 生产车间内的安全操作17-19
  • 2.4.1 防火防爆安全17-18
  • 2.4.2 电气安全18
  • 2.4.3 生产工艺过程安全18-19
  • 2.4.4 化工装置与设备安全19
  • 2.5 基于多传感器信息融合技术的有害气体检测系统19-22
  • 2.5.1 信息融合处理过程和模型20-22
  • 2.5.2 常用的信息融合方法22
  • 2.6 生产中涉及的反应釜控制22-23
  • 2.7 危险品仓库中人员的定位23-24
  • 2.8 本章小结24-25
  • 第三章 有害气体检测及监控25-33
  • 3.1 多传感器信息融合25-26
  • 3.1.1 多传感器信息融合的概念和工作原理25
  • 3.1.2 信息融合方法25-26
  • 3.2 系统的设计26-32
  • 3.2.1 传感器节点系统27-28
  • 3.2.2 通信系统28-29
  • 3.2.3 数据融合信息处理系统29-31
  • 3.2.4 上位机数据库管理系统31-32
  • 3.3 该设计的意义32
  • 3.4 本章小结32-33
  • 第四章 工业生产中的反应釜控制33-43
  • 4.1 反应釜控制33-34
  • 4.1.1 反应釜控制及一般流程简介33
  • 4.1.2 反应釜中调节阀的介绍33-34
  • 4.2 两步法和两步法的改进34-41
  • 4.2.1 两步法介绍34-37
  • 4.2.2 改进之后的两步法37-41
  • 4.3 实验仿真及分析41-42
  • 4.4 本章小结42-43
  • 第五章 危险品仓库人员的定位43-51
  • 5.1 RFID系统组成及工作原理43-44
  • 5.2 常用RFID定位算法44-47
  • 5.2.1 LANDMARC室内定位算法44-46
  • 5.2.2 自适应K最近邻居算法(KNN)46-47
  • 5.3 基于距离的改进算法47-48
  • 5.4 实验与分析48
  • 5.5 仿真结果分析48-50
  • 5.6 本章小结50-51
  • 第六章 总结与展望51-53
  • 6.1 总结51
  • 6.2 今后的工作展望51-53
  • 致谢53-54
  • 参考文献54-58
  • 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文58

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