Система для автоматизированного контроля пожаровзрывозащиты на сельскохозяйственном предприятии по переработке зерна
SYSTEM FOR AUTOMATIC MONITORING OF FIRE PROTECTION AT GRAIN-PROCESSING FARM

Изобретение относится к средствам и способам для обеспечения безопасности производства, в частности к контролю пожаровзрывозащиты на сельскохозяйственных предприятиях по переработке зерна.
На сельскохозяйственных предприятиях по переработке зерна, зерновая, мучная и комбикормовая пыль в определенных условиях может создать опасность возгорания и взрыва. Воспламенение и взрыв пыли, находящейся во взвешенном состоянии, зависят от концентрации ее в воздухе, размера частиц пыли, влажности, температуры воспламенения и действия теплого источника. На процесс воспламенения и горения пыли влияют влажность и состав воздуха, содержание в пыли органических веществ, которые больше всего подвержены воспламенению.
Большую пожаро-взрывоопасность представляет пыль, осевшая на строительные конструкции и оборудование. Степень пожароопасности пылевоздушной смеси определяется температурой загораемости (искрения и вспышки) и температурой самовоспламенения (взрыва).
Возможность взрыва пыли должна быть предотвращена выполнением профилактических мероприятий. Прежде всего, нельзя допускать запыленности воздуха и скопления пыли, обеспечить исправную работу аспирации всех источников пылеобразования, правильный и своевременный уход за оборудованием, предупреждая даже малейшее отложение пыли, а также искрообразование.
Ремонт оборудования в процессе работы предприятия, профилактические мероприятия должен быть крайне ограничен и проводиться под специальным наблюдением системы пожаровзрывозащиты, которая бы обеспечивала автоматизированный контроль охраны труда, в частности за пожаро-взрывоопасностью.
Известна интеллектуальная система автоматизации средств жизнеобеспечения, которая включает в себя счетчики и/или датчики сигналов по каждому расходуемому энергоносителю: газу, теплу, горячей и холодной воде, электроэнергии, термостатические вентили для регулирования теплового режима, средства отображения информации о энергоресурсах в единицах их измерения, при этом дополнительно содержит счетчики и датчики сигналов по пожарной сигнализации, охране помещения, устройства управления бытовыми приборами и оборудованием, устройства для регулирования и включения/выключения подачи каждого из энергоресурсов, электронные счетчики с интеллектуальным выходом, компьютерный модуль, выполняющий функции учета, контроля и управления, устройства оповещения о событиях в подконтрольной системе, устройства обеспечивающие передачу информации с компьютерного модуля по каналам связи локальных и/или глобальных сетей, специальное программное обеспечение по заложенным алгоритмам меняющее параметры подключения счетчиков разных видов и производителей, осуществляющее объединение всех необходимых объектов в единое информационное пространство (Патент РФ №108611, кл. G01K 17/00, 2011 г.).
Также известна сетевая интеллектуальная система обеспечения безопасности производств (Патент РФ №2589302, кл. G06Q 50/04, G06F 17/30, 2016 г.), которая содержит блок первичной документации, блок средств передачи информации, блок принятия решений, блок интеллектуального интерфейса пользователя, блок выработки управляющего воздействия, модуль информационных блоков, модуль базовых программных блоков, модуль функциональных блоков поддержки принятия решений по безопасности производства, блок управляющего воздействия, блок инструментальной среды сопровождения.
Однако известные системы не обеспечивают взрыво-пожарную безопасность на предприятиях по переработке зерна, из-за отсутствия контроля за охраной труда на всех уровнях предприятия, начиная от руководства и кончая производственными участками.
Наиболее близким по технической сущности является система управления охраной труда на промышленном предприятии (патент РФ №21673, кл. кл. G06Q 50/04, G06F 17/40, 2001 г.), включающая компьютерную сеть, сформированную из центрального компьютера, сообщенного через каналы связи со специализированными персональными компьютерами с блоками баз данных информационных, инструктивных, методических материалов и планов мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности, многоуровневую структуру управления с общим центральным компьютером и не менее одного специализированного персонального компьютера на каждом уровне управления, структура системы и количество уровней управления идентичны административной и функционально-технологической структуре предприятия, верхний уровень представляет собой руководство предприятия, следующий уровень - технологические цеха и последующий уровень - производственные участки.
Недостатком известной системы является отсутствие автоматизированного контроля и возможности отключения производственного участка, в случае отклонения в реальном времени показателей от нормативных, которые обеспечивают безопасность труда, а также в случае своевременно невыполненных профилактических мероприятий по взрыво- пожарной безопасности труда.
Техническим результатом является обеспечение возможности автоматизированного контроля и своевременной пожаровзрывозащиты на сельскохозяйственных предприятиях по переработке зерна.
Технический результата достигается тем, что в системе для автоматизированного контроля пожаровзрывозащиты на сельскохозяйственном предприятии по переработке зерна, включающей многоуровневую структуру управления с соединенными между собой общим центральным компьютером и не менее одного специализированного персонального компьютера на каждом уровне управления с блоками баз данных информационных, инструктивных, методических материалов и планов мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности, структура системы и количество уровней управления идентичны административной и функционально-технологической структуре предприятия, первый уровень представляет собой руководство предприятия, второй уровень - технологические цеха и третий уровень - производственные участки, согласно изобретению центральный компьютер на первом уровне и специализированные персональные компьютеры на последующих уровнях управления имеют сообщенные между собой модули информационных блоков, содержащие блоки базы данных нормативно-правовых документов, регламентирующие правила соблюдения охраны труда, пожарной безопасности, электробезопасности, экологической безопасности и защиту от чрезвычайных ситуаций при переработке зерна; блоки внутренних информационных, инструктивных, методических материалов и планов профилактических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности и блоки учета событий, касающихся охраны труда и техники безопасности, при этом центральный компьютер имеет модуль наблюдения за деятельностью технологических цехов и их производственных участков, содержащий блоки базы данных основной информации для каждого технологического цеха с его производственными участками, на втором уровне специализированные персональные компьютеры каждого технологического цеха имеют модуль наблюдения за деятельностью производственных участков, содержащий блоки с базами данных по каждому производственному участку, на третьем уровне специализированные персональные компьютеры каждого производственного участка имеют модуль программных и функциональных блоков поддержки принятия решений по безопасности производства, содержащий последовательно соединенные блок базы данных средств измерительного сопровождения производства, блок сравнения нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда с показателями, характеризующие условия труда в реальном времени, блок выработки управляющего воздействия для организации безопасного труда и блок отключения энергоснабжения производственного участка, не отвечающего требованиям, обеспечивающие безопасность труда, а модуль информационных блоков имеет дополнительные блоки базы данных нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда и оборудования, при этом блок выработки управляющего воздействия для организации безопасного труда соединен с блоком внутренних документов и планов профилактических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности на производственном участке на третьем уровне, с блоками учета событий, касающихся охраны труда и техники безопасности на всех уровнях и с блоком отключения энергоснабжения производственного участка, не отвечающего требованиям, обеспечивающие безопасность труда, а блок сравнения нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда с показателями, характеризующие условия труда в реальном времени соединен с блоком базы данных нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда и с блоком базы данных средств измерительного сопровождения производства.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фигуре представлена блок-схема системы для автоматизированного контроля пожаровзрывозащиты на сельскохозяйственных предприятиях по переработке зерна.
В состав предприятия по переработке зерна входят следующие технологические цеха: мукомольный, крупяной, комбикормовый и кукурузообрабатывающий. В каждом цехе есть свои производственные участки. Например, мукомольный цех состоит из трех производственных участков:
1) подготовка зерна к помолу;
2) размол зерна и получение муки;
3) выбой муки и ее упаковка.
В заявляемом техническом решении для более ясного понимания сущности изобретения, процесс автоматизированного контроля пожаро-взрывозащиты будет рассматриваться относительно мукомольного цеха и на примере одного из его производственных участков, т.к. процесс контроля пожаровзрывозащиты в других технологических цехах и на их производственных участках, происходит аналогично.
Система для автоматизированного контроля пожаровзрывозащиты на сельскохозяйственном предприятии по переработке зерна содержит многоуровневую структуру управления: уровень 1, уровень 2 и уровень 3. Количество уровней управления идентичны административной и функционально-технологической структуре предприятия. Уровень 1 представляет собой руководство предприятия, уровень 2 - технологические цеха 4 и уровень 3 - производственные участки 5, которые соединены между собой общим центральным компьютером 6 и не менее одного специализированного персонального компьютера 7 и 8 на каждом уровне управления с блоками баз данных информационных, инструктивных, методических материалов и планов мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности, структура системы. Центральный компьютер 6 на уровне 1 и специализированные персональные компьютеры 7 и 8 на последующих уровнях 2 и 3 управления имеют сообщенные между собой модули 9, 10 и 11 информационных блоков. Модуль 9 содержит: блок 12 базы данных нормативно-правовых документов, регламентирующие правила соблюдения охраны труда, пожарной безопасности, электробезопасности, экологической безопасности и защиту от чрезвычайных ситуаций при переработке зерна; блок 13 внутренних информационных, инструктивных, методических материалов и планов профилактических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности и блок 14 учета событий, касающихся охраны труда и техники безопасности.
Модуль 10 содержит: блок 15 базы данных нормативно-правовых документов, регламентирующие правила соблюдения охраны труда, пожарной безопасности, электробезопасности, экологической безопасности и защиту от чрезвычайных ситуаций при переработке зерна; блок 16 внутренних информационных, инструктивных, методических материалов и планов профилактических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности и блок 17 учета событий, касающихся охраны труда и техники безопасности.
Модуль 11 содержит: блок 18 базы данных нормативно-правовых документов, регламентирующие правила соблюдения охраны труда, пожарной безопасности, электробезопасности, экологической безопасности и защиту от чрезвычайных ситуаций при переработке зерна; блок 19 внутренних информационных, инструктивных, методических материалов и планов профилактических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности и блок 20 учета событий, касающихся охраны труда и техники безопасности.
Центральный компьютер 6 имеет модуль 21 наблюдения за деятельностью каждого технологического цеха 4 и их производственных участков 5 и блоки 22 баз данных основной информации о технологических цехах и производственных участках.
На уровне 2 специализированные персональные компьютеры 7 каждого технологического цеха 4 имеют модуль 23 наблюдения за деятельностью производственных участков 5, содержащий блоки с базами данных по каждому производственному участку.
На уровне 3 специализированные персональные компьютеры 8 каждого производственного участка 5 имеют модуль 24 программных и функциональных блоков поддержки принятия решений по безопасности производства. Он содержит последовательно соединенные блок 25 базы данных средств измерительного сопровождения производства, блок сравнения 26 нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда с показателями, характеризующие условия труда в реальном времени, блок 27 выработки управляющего воздействия для организации безопасного труда и блок 28 для отключения энергоснабжения производственного участка 5, не отвечающего требованиям, обеспечивающие безопасность труда. Модуль 12 информационных блоков имеет дополнительный блок 29 базы данных нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда и оборудования. Блок 27 выработки управляющего воздействия для организации безопасного труда соединен с блоком 20 внутренних документов и планов профилактических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности на производственном участке на третьем уровне, с блоками 14, 17, 20 учета событий, касающихся охраны труда и техники безопасности на всех уровнях и с блоком 28 отключения энергоснабжения производственного участка, не отвечающего требованиям, обеспечивающие безопасность труда. Блок сравнения 26 нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда с показателями, характеризующие условия труда в реальном времени соединен с блоком 29 базы данных нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда и с блоком 25 базы данных средств измерительного сопровождения производства.
Система для автоматизированного контроля пожарвзрывозащиты на сельскохозяйственных предприятиях по переработке зерна работает следующим образом.
Предварительно в модуль информационных блоков 9 уровне 1-руководство в блок базы данных: 12 (1-уровень); вводят информацию об основных нормативно-правовых документах, регламентирующие правила соблюдения охраны труда, пожарной безопасности, электробезопасности, экологической безопасности и защиту от чрезвычайных ситуаций при переработке зерна, таких как:
1. По охране труда - Трудовой кодекс Российской Федерации;
2. По пожарной безопасности - Федеральный закон №69-ФЗ от 21.12.1994 г.;
3. Правила по охране труда в организациях по хранению и переработке зерна (утв. приказом Минсельхоза РФ от 20 июня 2003 г. №888)
4. По электробезопасности - Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок, Приказ № 328н от 24.07.2013 г.
5. По экологической безопасности - Федеральный закон №7-ФЗ от 10.01.2002 г. «Об охране окружающей среды»
6. По защите от чрезвычайных ситуаций - Федеральный закон №68-ФЗ от 21.12.1994 г.
В указанных документах закреплены нормы предельно допустимых показателей, уровней, концентраций и т.д. Критические превышения, которых может привести к пожарам, взрывам и другим авариям.
Далее в блок базы данных: 13 (1-уровень); вводят информацию об внутренних инструктивных, методических материалах на основании которых составляют планы профилактических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности, разработанные на основе нормативно-правовых документах применительно к данному предприятию, например:
1. Инструкция по охране труда для инженера водоснабжения и водоотведения.
2. Инструкция по охране труда для инженера КИПиА.
3. Инструкция по охране труда для инженера по вентиляционному оборудованию и кондиционированию.
4. Инструкция по охране труда для инженера по технологическому оборудованию.
5. Инструкция по охране труда для инженера по эксплуатации теплотехнического оборудования.
6. Инструкция по охране труда для инженера по эксплуатации электротехнического оборудования.
7. Инструкция по охране труда для инженера слаботочных систем.
8. Инструкция по охране труда для инженера средств связи и видеонаблюдения.
Далее всю документацию с модуля 9 передают на модули 10 и 11 в соответствующие блоки, которые соединены с блоками учета событий 14, 17 и 20, контролирующие выполнение планов профилактических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности, если выявлено, что нарушен план проведения профилактических мероприятий на производственном участке, то сигнал от блока учета событий 20 поступает на блок 28 для отключения энергоснабжения производственного участка и на блоки 14 и 17 для информирования о нарушении правил безопасности.
Для обеспечения пожаровзрывозащиты на сельскохозяйственном предприятии в модуле 12 блок 25 базы данных средств измерительного сопровождения производства представляет собой систему измерительных приборов (на фигуре не показано), которая включает: датчики температуры, влажности и концентрации пыли в воздухе, показатели с этих датчиков поступают на блок сравнения 26 нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда с показателями, характеризующие условия труда в реальном времени поступающих с блока 29 базы данных нормативных показателей, обеспечивающих безопасность труда. Выбор таких показателей как: температура, влажность и концентрация пыли в воздухе обусловлен тем, что для пыли в элеваторах, мукомольных и комбикормовых заводах температура загорания (искрения и вспышки) колеблется в пределах 315-725°С, а температура воспламенения - 600-800°С.
Пылевоздушная смесь приобретает взрывные свойства только при определенной концентрации пыли, достаточном количестве кислорода в воздухе и наличии тепла (искры или открытого пламени). Каждый вид пыли имеет определенную концентрацию, при которой более всего вероятен взрыв.
Наименьшую концентрацию органической пыли в воздухе, при которой возможен взрыв, называют нижним пределом взрываемости данной пыли. При концентрации меньше нижнего предела взрыв уже невозможен. Нижний предел взрываемости для элеваторной пыли равен 40-90 г/м3, для мельничной пыли 10-50 г/м3 и для комбикормовой пыли 7-50 г/м3.
Максимальную концентрацию взвешенной пыли, при которой еще возможен взрыв, называют верхним пределом взрываемости. При содержании пыли выше этой концентрации взрыв не происходит, но пыль может гореть. Начальный взрыв пыли на одном участке при взрывоопасной концентрации на других участках может распространиться и вызвать ряд взрывов, следующих один за другим.
С помощью программного обеспечения в блоке сравнения 26 постоянно осуществляется контроль показателей (температура, влажность, концентрация пыли в воздухе) характеризующие условия труда в реальном времени, если они отклоняются от нормативных показателей, то сигнал поступает через блок 27 выработки управляющего воздействия для организации безопасного труда на блок 28 для отключения энергоснабжения производственного участка 5. С блока 28 информация поступает на блоки учета событий 14, 17 и 20, где она сохраняется для анализа состояния техники безопасности на предприятии.