技术领域
[0001] 本
发明涉及
压力容器技术领域，具体为一种高压远程监控及充装系统。
背景技术
[0002] 压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品，其建造技术涉及到
冶金、
机械加工、
腐蚀与防腐、
无损检测、安全防护等众多行业。压力容器广泛应用于化工、石油、机械、动力、冶金、核能、航空、航天、海洋等部
门，它是生产过程中必不可少的核心设备。
[0003] 据中国产业调研网发布的2018-2025年全球及中国压力容器行业现状分析与发展前景研究报告显示，随着冶金、机械加工、
焊接和无损检测等技术的不断进步，特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展，带动了相关产业的发展，在世界各国投入了大量人力物力进行深入的研究
基础上，压力容器技术领域也取得了相应的进展。
[0004] 军工产品研制过程中涉及压力容器危害主要有压力容器破裂、管路的损伤甩出伤人。危害主要是物理爆炸现象，是压力容器内高压气体迅速膨胀并以高速释放内在
能量。
[0005] 现有的压力容器主要存在以下三个难点：
[0006] (1)冲击波及其破坏作用：冲击波超压会造成人员伤亡和
建筑物的破坏。冲击波超压大于0.10MPa时，在其直接冲击下大部分人员会死亡：0.05-0.10MPa的超压可严重损伤人的内脏或引起死亡；0.03-0.05MPa的超压会损伤人的听觉器官或产生骨折；超压0.02-0.03MPa也可使人体受到轻微伤害。
[0007] (2)爆
破碎片的破坏作用：压力容器破裂爆炸时，高速喷出的气流可将壳体反向推出，有些壳体破裂成
块或片向四周飞散。这些具有较高速度或较大
质量的碎片，在飞出过程中具有较大的
动能，也可以造成较大的危害。碎片对人的伤害程度取决于其动能，碎片的动能正比于其质量及速度的平方。碎片在脱离壳体时常具有80-120m/s的初速度，即使飞离爆炸中心较远时也常有20-30m/s的速度。在此速度下，质量为1kg的碎片动能即可达200-450J，足可致人重伤或死亡。碎片还可能损坏附近的设备和管道，引起连续爆炸或火灾，造成更大的危害。
[0008] (3)介质伤害：介质包含氮气、氩气两种不燃的惰性气体，伤害主要是氮气、氩气具有窒息性，当氮、氩气泄露，空气中氮气含量过高，使吸入气
氧分压下降，容易引起人员缺氧窒息。
[0009] 2016年5月6日，深圳市龙华新区观澜亭达兴气体有限公司一员工在充氮气时氮气瓶爆炸，造成该员工死亡。2011年11月，成都市昭觉加气站，也发生一起氮气窒息事故，造成2人死亡，3人受伤。
[0010] 高压气站(55MPa)作为Ⅱ级危险点，人员作业过程存在压力容器及其管路爆炸的安全
风险，因此需要进行高压气站远程监控及充装系统的安全研究，落实压点减员和“机械化换人、自动化减人”要求，实现本质安全，保证员工安全。
[0011] 目前国内外对于压力容器的安全使用研究，主要采取下列研究措施：
[0012] (1)在设计上，应采用合理的结构，如采用全焊透结构，能自由膨胀等，避免
应力集中、几何突变；针对设备使用工况，选用塑性、韧性较好的材料；强度计算及安全
阀排量计算符合标准。
[0013] (2)制造，修理、安装、改造时，加强焊接管理，提高焊接质量并按规范要求进行
热处理和探伤；加强材料管理，避免采用有
缺陷的材料或用错
钢材、焊接材料。
[0014] (3)在压力容器使用过程中，加强管理，避免操作失误，超温、超压、超负荷运行，失检、失修、安全装置失灵等。
[0015] (4)加强检验工作，及时发现缺陷并采取有效措施。
[0016] 同时，现有高压气站中的气驱氮气
增压系统采用手动方式控制各个阀门的
开关，根据各个阀门的通断来实现各项功能，调压阀也是采用手动方式，如图2所示，智能化程度低。
[0017] 随着产品自动化
水平的提升和人身安全防护的提升，现有增压系统可通过智能化改造升级实现自动化控制，对现有高压气站中的气驱氮气增压系统进行智能化改造，如图1所示。
[0018] 安全生产管理方面，本发明提供了SCADA平台，能支持多源异构数据的采集和监控；成功实施了二十五所仪器设备管理系统，依托SCADA平台，通过电力载波技术对“哑设备”进行信息监测，实现对设备运行状态的管理，同时配套研发仪器设备管理
软件系统，实现仪器设备智能化改造的整体思路，同时，团队也为二十五所装调部提供SMT生产线自动化改造解决方案。
发明内容
[0019] (一)解决的技术问题
[0020] 针对
现有技术的不足，本发明提供了一种高压远程监控及充装系统，解决了现有的高压气站充装作业过程未实现本质安全，难以保证作业人员及机械设备安全的问题。
[0021] (二)技术方案
[0022] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高压远程监控及充装系统，包括智能传感系统、数据传输系统、远程控制系统和软件管理系统，所述智能传感系统用于压力
信号和
视频信号的采集，监测气源、管路和现场画面的实时状态，且数据传输系统用于不同类型数据
信号传输，所述远程控制系统用于联通过专有
接口和协议接受和发送控制指令，且软件管理系统用于数据解析和决策分析，根据决策执行使能动作，实现高压充气危险作业自动监测和控制，代替目前的人员现场高压充气危险作业，按照《高压充气安全操作规程要求》设计充装步骤要求。
[0023] 优选的，所述智能传感系统包括视频监控模块和
传感器监控模块，且传感器监控模块固定安装于高压气站内的气源处，用来采集压力状态数据。
[0024] 优选的，所述软件管理系统采用安全管理软件，能够接收处理传感器监控模块传输的数据，并进行安全判断，同时与高压气站充装设备实现对接。
[0025] 优选的，所述远程控制系统为高压
电磁阀开关控制组件，且由高压电磁阀开关控制组件控制气源箱完成远程控制充装。
[0026] 优选的，其控制方法具体包括以下步骤：
[0027] S1、接口开发和协同控制：将视频监控设备、传感器、高压电磁阀和安全管理软件的接口形式、采用的协议方式以及后台程序运算速度之间进行协同控制，当高压气站内重要部位的气压状态发生变化时，对高压气站内部已有的控制系统进行指令的发送，完成智能化的联动控制；
[0028] S2、数据的实时双向传输：为实现高压气站内远程监控及远程充装的实时控制，需要把获取到的实时传感数据上行传输至
系统软件，并且同时根据现场情况发送的远程控制命令也要实时下行传输至前端控制设备，在满足高压气站对数据双向传输实时性要求情况下，也要符合保密场所的安全保密要求；
[0029] S3、联动集成控制：采用总线传输获取传感器的实时状态，使能数据信号一旦过载，系统软件需及时响应，实时监测系统具有启停控制、
数据采集和充气记录功能，并且应具备良好的鲁棒性，由于不同系统之间产生不同格式、协议的数据与指令，因此对异构数据协议的适配和联动，将这些指令数据适配成通用的协议标准；
[0030] S4、异构系统整合控制：在已有系统正常运行的情况下，加入远程监控及远程充装的多个子系统和模块的统一控制，同时不能使高压气站受影响，因此高压气站远程监控及充装系统要与现有系统实现异构系统整合，既保证了智能化改造后对接入口的唯一性，也降低了指令与数据传输的复杂性，提高了系统的可实现性。
[0031] 优选的，所述步骤S1中高压电磁阀的控制反应延迟时间小于1s。
[0032] 优选的，所述步骤S2中实时双向传输数据符合保密场所的安全保密要求包括：不能使用无线传输以及数据传输不能对当前进行的试验产生干扰。
[0033] 优选的，所述步骤S4中异构系统整合控制是采用Agent系统进行整合控制。
[0034] 优选的，其调试包括设备或系统检查、单点测试、功能测试、仿真联调、轻负载联调、全负载调试及验收，高压气站(55MPa)属于Ⅱ级危险点，由于充装过程的危险性和特殊性，调试不能影响人和机械设备的安全，必须提前充分考虑各种情况，设备一旦进入，必须在有限的时间内完成单点和联合调试。
[0035] (三)有益效果
[0036] 本发明提供了一种高压远程监控及充装系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0037] (1)、该高压远程监控及充装系统，通过采用工控机程序来实现各个压力点和输出点的监控，能够显示压力值和开关状态，采用
气动执行器和高压阀门组合，在不改变原有气路的基础上，并联到各个操作阀门处，实现手动/自动双控制，通过高压电气
比例阀来实现远程调压功能，后端传感器实施反馈信息，更加精确。
[0038] (2)、该高压远程监控及充装系统，通过现场视频监控信号数据的接入，实现图像监控，提高安全性，通过开发安全管理系统软件，集成各项数据和控制指令，能够在控制室电脑统一进行管理，实现远程监控和充装，可通过视频监控摄像头对系统仪表指数进行实时监测，可以通过门禁系统对高压气站进行进出安全管理。
[0039] (3)、该高压远程监控及充装系统，通过智能化改造有利于操作的便捷和安全性的提升，操作人员可通过工控机实现设备的通断开关，无需到现场操作，人机隔离做到安全保障，简少了人员配备及繁杂操作。
[0040] (4)、该高压远程监控及充装系统，可实时监测增压系统各个点的压力变化并在控制系统中留存记录，方便统计和分析。
[0041] (5)、该高压远程监控及充装系统，可远程对输出压力进行调节和控制，在充气和使用上有较大便利性，后端传感器会实时反馈压力信息，操控更准确，安全性更高。
[0042] (6)、该高压远程监控及充装系统，通过使用系统软件能够按照间歇式充气方式设定的要求进行远程充装，符合高压充气安全操作规程要求。
附图说明
[0043] 图1为本发明的电气原理图；
[0044] 图2为本发明现用气驱氮气增压系统气路图。
具体实施方式
[0045] 下面将结合本发明
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046] 请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种高压远程监控及充装系统，包括智能传感系统、数据传输系统、远程控制系统和软件管理系统，智能传感系统用于压力信号和视频信号的采集，监测气源、管路和现场画面的实时状态，且数据传输系统用于不同类型数据信号传输，远程控制系统用于联通过专有接口和协议接受和发送控制指令，且软件管理系统用于数据解析和决策分析，根据决策执行使能动作，实现高压充气危险作业自动监测和控制，代替目前的人员现场高压充气危险作业，按照《高压充气安全操作规程要求》设计充装步骤要求，智能传感系统包括视频监控模块和传感器监控模块，且传感器监控模块固定安装于高压气站内的气源处，用来采集压力状态数据，软件管理系统采用安全管理软件，能够接收处理传感器监控模块传输的数据，并进行安全判断，同时与高压气站充装设备实现对接，远程控制系统为高压电磁阀开关控制组件，且由高压电磁阀开关控制组件控制气源箱完成远程控制充装。
[0047] 本发明中，高压远程监控及充装系统的控制方法，具体包括以下步骤：
[0048] S1、接口开发和协同控制：将视频监控设备、传感器、高压电磁阀和安全管理软件的接口形式、采用的协议方式以及后台程序运算速度之间进行协同控制，当高压气站内重要部位的气压状态发生变化时，对高压气站内部已有的控制系统进行指令的发送，完成智能化的联动控制，高压电磁阀的控制反应延迟时间小于1s；
[0049] S2、数据的实时双向传输：为实现高压气站内远程监控及远程充装的实时控制，需要把获取到的实时传感数据上行传输至系统软件，并且同时根据现场情况发送的远程控制命令也要实时下行传输至前端控制设备，在满足高压气站对数据双向传输实时性要求情况下，也要符合保密场所的安全保密要求，实时双向传输数据符合保密场所的安全保密要求包括：不能使用无线传输以及数据传输不能对当前进行的试验产生干扰；
[0050] S3、联动集成控制：采用总线传输获取传感器的实时状态，使能数据信号一旦过载，系统软件需及时响应，实时监测系统具有启停控制、数据采集和充气记录功能，并且应具备良好的鲁棒性，由于不同系统之间产生不同格式、协议的数据与指令，因此对异构数据协议的适配和联动，将这些指令数据适配成通用的协议标准；
[0051] S4、异构系统整合控制：在已有系统正常运行的情况下，加入远程监控及远程充装的多个子系统和模块的统一控制，同时不能使高压气站受影响，因此高压气站远程监控及充装系统要与现有系统实现异构系统整合，既保证了智能化改造后对接入口的唯一性，也降低了指令与数据传输的复杂性，提高了系统的可实现性，异构系统整合控制是采用Agent系统进行整合控制。
[0052] 本发明中，高压远程监控及充装系统的调试包括设备或系统检查、单点测试、功能测试、仿真联调、轻负载联调、全负载调试及验收，高压气站(55MPa)属于Ⅱ级危险点，由于充装过程的危险性和特殊性，调试不能影响人和机械设备的安全，必须提前充分考虑各种情况，设备一旦进入，必须在有限的时间内完成单点和联合调试。
[0053] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0054] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
