一直是近年關(guān)注的焦點(diǎn)，世界上發(fā)生的多種工業(yè)事故與報(bào)警管理不當(dāng)有關(guān)，正常操作過(guò)程中報(bào)警設(shè)施繁多、裝置發(fā)生擾動(dòng)時(shí)又到處充滿報(bào)警，這往往與現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)有關(guān)，繁多的報(bào)警不僅會(huì)給操作人員造成壓力，而且會(huì)導(dǎo)致不必要的生產(chǎn)損失，反而降低裝置生產(chǎn)的安全性。報(bào)警泛濫會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染、生產(chǎn)中斷、受傷事故甚至人員死亡。對(duì)報(bào)警數(shù)量做出限制、對(duì)報(bào)警進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序、為報(bào)警提供必要的相關(guān)信息，以及對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行正確的管理，能夠減少操作人員延誤響應(yīng)甚至忽略報(bào)警的可能，對(duì)于應(yīng)對(duì)報(bào)警泛濫和其他相關(guān)問(wèn)題十分必要。
報(bào)警系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)報(bào)警狀態(tài)并顯示給操作員，同時(shí)記錄報(bào)警信息和報(bào)警響應(yīng)操作以及報(bào)警狀態(tài)的變化等信息。報(bào)警管理方案對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的定義、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、改造、工程實(shí)施以及后續(xù)維護(hù)提出了全面的要求，為報(bào)警的選擇、報(bào)警優(yōu)先級(jí)的確定、報(bào)警的設(shè)置、報(bào)警響應(yīng)操作、報(bào)警處理方法、控制系統(tǒng)的報(bào)警監(jiān)視、故障修復(fù)等方面提供了統(tǒng)一的技術(shù)與管理規(guī)范。
根據(jù)國(guó)際最新標(biāo)準(zhǔn)IEC62682，報(bào)警系統(tǒng)的信息架構(gòu)[1]如圖1所示。
報(bào)警系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)報(bào)警狀態(tài)并顯示給操作員，同時(shí)記錄報(bào)警信息和報(bào)警響應(yīng)操作以及報(bào)警狀態(tài)的變化等信息。報(bào)警管理方案對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的定義、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、改造、工程實(shí)施以及后續(xù)維護(hù)提出了全面的要求，為報(bào)警的選擇、報(bào)警優(yōu)先級(jí)的確定、報(bào)警的設(shè)置、報(bào)警響應(yīng)操作、報(bào)警處理方法、控制系統(tǒng)的報(bào)警監(jiān)視、故障修復(fù)等方面提供了統(tǒng)一的技術(shù)與管理規(guī)范。
根據(jù)國(guó)際最新標(biāo)準(zhǔn)IEC62682，報(bào)警系統(tǒng)的信息架構(gòu)[1]如圖1所示。
廣義的報(bào)警系統(tǒng)包括以下部分：
1）基本過(guò)程控制系統(tǒng)（BPCS）：DCS，PLC，SCADA等系統(tǒng)中的報(bào)警功能。
2）安全儀表系統(tǒng)（SIS，CCS，MMS，F(xiàn)GS）中的報(bào)警功能。
3）報(bào)警輔助操作臺(tái)。
4）報(bào)警記錄與監(jiān)視：主要包括DCS的報(bào)警概覽功能等。
5）報(bào)警人機(jī)界面（HMI）：主要通過(guò)DCS畫面顯示報(bào)警信息，輔助以AAS的HMI功能。
6）先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)（AAS）中，先進(jìn)實(shí)時(shí)報(bào)警功能：報(bào)警擱置、報(bào)警泛濫抑制、多工況報(bào)警、報(bào)警預(yù)警、報(bào)警解析信息等。主要使用對(duì)象是一線操作人員與操作管理人員。
7）先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)（AAS）報(bào)警管理功能：包括按照規(guī)范制定和實(shí)施報(bào)警規(guī)則；報(bào)警數(shù)據(jù)的采集統(tǒng)計(jì)和分析，確定報(bào)警KPI；去除無(wú)效報(bào)警；報(bào)警歸檔與合理化；多工況報(bào)警管理、報(bào)警變更、審計(jì)和報(bào)警強(qiáng)制技術(shù)；實(shí)時(shí)高級(jí)輔助報(bào)警。主要使用對(duì)象是專業(yè)職能管理與運(yùn)維人員，如生產(chǎn)管理、技術(shù)管理、安全管理。
報(bào)警系統(tǒng)具備先進(jìn)的報(bào)警管理工具，工廠相關(guān)人員使用這些工具可以有效地管理報(bào)警系統(tǒng)，不斷提高報(bào)警系統(tǒng)的效率和管理水平。報(bào)警管理方案既適用于新建項(xiàng)目的報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)，也適用于對(duì)現(xiàn)有報(bào)警系統(tǒng)的改造與提升。
為了改進(jìn)報(bào)警管理，美國(guó)儀表協(xié)會(huì)（ISA）發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA-18.2-2009“過(guò)程工業(yè)中的報(bào)警系統(tǒng)管理[2]”。標(biāo)準(zhǔn)中將報(bào)警定義為“一種能夠提醒操作人員針對(duì)設(shè)備故障、過(guò)程偏差或者異常狀態(tài)作出響應(yīng)的、聲音的和視覺(jué)的方法。”這意味著報(bào)警不僅僅是信息或者事件，它還針對(duì)需要作出快速響應(yīng)的情況做出提醒。
報(bào)警的設(shè)置必須符合一定的原則，其中最重要的原則是：該事件是否需要操作員采取響應(yīng)動(dòng)作。
過(guò)程報(bào)警的目的是提醒操作員工藝裝置出現(xiàn)異常工況并且需要人為干預(yù)操作，以防止后續(xù)可能發(fā)生更嚴(yán)重的工藝波動(dòng)、意外停車或重大事故等。
2.1 操作員的報(bào)警響應(yīng)操作范圍
操作員的報(bào)警響應(yīng)操作包括：
1）通過(guò)控制系統(tǒng)操作畫面改變工藝參數(shù)的設(shè)定。
2）要求外操人員采取動(dòng)作（如：手動(dòng)啟泵、操作閥門、巡檢、樣品采集等）。
3）對(duì)異常工況進(jìn)行故障診斷和分析。
4）出現(xiàn)異常工況時(shí)，通知其他相關(guān)人員或班組。
5）為后續(xù)必要的檢查、維護(hù)或修理活動(dòng)進(jìn)行情況記錄。
2.2 報(bào)警設(shè)置的基本原則
報(bào)警設(shè)置應(yīng)符合如下基本原則：
1）不需要操作員采取行動(dòng)的事件不應(yīng)設(shè)置報(bào)警。
2）報(bào)警只有在異常工況下產(chǎn)生。當(dāng)工藝過(guò)程變量在正常工況下發(fā)生變化時(shí)，不應(yīng)該產(chǎn)生報(bào)警；報(bào)警不應(yīng)用于提示正常的工藝操作或者正常的設(shè)備切換。
3）報(bào)警應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)置和組態(tài)，對(duì)于某個(gè)工藝過(guò)程事件不應(yīng)同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)表示相同含義的報(bào)警；設(shè)置的報(bào)警應(yīng)能反映異常工況發(fā)生的主要原因或根本原因。
4）設(shè)置報(bào)警時(shí)，應(yīng)合理選擇報(bào)警的設(shè)定值并充分考慮既要留給操作員足夠的響應(yīng)操作時(shí)間，又不能設(shè)置過(guò)于保守從而造成頻繁報(bào)警，干擾正常的生產(chǎn)操作。
5）報(bào)警優(yōu)先級(jí)的設(shè)置需要遵循統(tǒng)一的原則。報(bào)警優(yōu)先級(jí)在工藝波動(dòng)嚴(yán)重或報(bào)警泛濫時(shí)會(huì)直接決定操作員響應(yīng)操作的優(yōu)先順序。
6）控制系統(tǒng)中所有的報(bào)警信息都應(yīng)進(jìn)行歸檔記錄，以方便今后的查詢、審查或培訓(xùn)工作。歸檔文件中還應(yīng)該包括所有報(bào)警定義的信息，以便為報(bào)警的合理化分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2.3 報(bào)警管理系統(tǒng)的特征
報(bào)警管理系統(tǒng)應(yīng)具備以下特征：
1）相關(guān)性：每個(gè)報(bào)警都應(yīng)對(duì)操作人員有用，并與操作范圍一致（即操作人員對(duì)應(yīng)的操作區(qū)）。
2）唯一性：沒(méi)有重復(fù)出現(xiàn)的報(bào)警。
3）及時(shí)性：發(fā)出的報(bào)警應(yīng)考慮到操作人員有充足的時(shí)間響應(yīng)并采取行動(dòng)。
4）優(yōu)先級(jí)：報(bào)警應(yīng)根據(jù)其引起的后果及允許響應(yīng)時(shí)間劃分不同的優(yōu)先級(jí)。
5）可讀性：報(bào)警信息應(yīng)準(zhǔn)確，不發(fā)生歧義，具有一致性。
6）診斷性：能協(xié)助診斷發(fā)生的問(wèn)題。
表1 報(bào)警系統(tǒng)的功能規(guī)格要求
Table 1 Functional specification requirements for alarm systems
7）指導(dǎo)性：報(bào)警發(fā)生后，提醒操作人員需要采取的行動(dòng)。
8）集中性：多個(gè)報(bào)警發(fā)生時(shí)，應(yīng)將操作人員的注意力集中于關(guān)鍵的報(bào)警。
基本過(guò)程控制系統(tǒng)（BPCS）以DCS為例。以下列出了報(bào)警系統(tǒng)的功能規(guī)格要求、DCS與AAS的接口規(guī)格要求、人機(jī)界面的設(shè)計(jì)顯示與操作響應(yīng)要求。
3.1 報(bào)警系統(tǒng)的功能規(guī)格要求（見(jiàn)表1）
3.2 DCS-AAS接口規(guī)格要求對(duì)于各種PCS需要配置以下的接口協(xié)議：
1）OPC DA Server 2.0或3.0版。
2）OPC HDA Server 1.1版以上。
3）OPC A&E Server 1.1版以上。
OPC數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能，應(yīng)符合OPC基金會(huì)發(fā)布的DA第2版
和第3版規(guī)范要求，應(yīng)滿足審查與強(qiáng)制，報(bào)警擱置，動(dòng)態(tài)報(bào)警和報(bào)警管理等功能。
OPC歷史數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能，應(yīng)符合OPC基金會(huì)發(fā)布的HDA第1.1版規(guī)范要求，應(yīng)提供趨勢(shì)和事件瀏覽的功能。
OPC報(bào)警和事件訪問(wèn)功能，應(yīng)符合OPC基金會(huì)發(fā)布的A&E第1.1版規(guī)范要求，應(yīng)能通過(guò)OPC實(shí)時(shí)訪問(wèn)報(bào)警和事件數(shù)據(jù)。
3.3 報(bào)警系統(tǒng)人機(jī)界面
DCS操作站應(yīng)具有完善的報(bào)警功能，對(duì)過(guò)程變量報(bào)警（絕對(duì)值報(bào)警、偏差報(bào)警、變化速度報(bào)警）和系統(tǒng)故障報(bào)警（包括診斷報(bào)警和硬件故障報(bào)警）應(yīng)有明顯區(qū)別。應(yīng)能對(duì)過(guò)程變量報(bào)警任意分級(jí)、分區(qū)、分組，應(yīng)能自動(dòng)記錄和打印報(bào)警信息，區(qū)別第一事故報(bào)警，記錄報(bào)警順序。
無(wú)論當(dāng)時(shí)屏幕上是何種畫面，系統(tǒng)對(duì)任一報(bào)警都應(yīng)以聲音和視覺(jué)顯示（閃爍、顏色改變等）方式通知操作員，并且只要一次擊鍵即可調(diào)出有關(guān)畫面。系統(tǒng)按時(shí)間順序用加重、劃底線等方式，打印每一報(bào)警，返回正常后恢復(fù)常規(guī)打印。操作站或打印機(jī)上的所有報(bào)警都帶有日期和時(shí)間標(biāo)記。
操作員操作人機(jī)界面應(yīng)依據(jù)以下原則設(shè)計(jì)：
1）PLC、SIS、CCS、FGS報(bào)警輔助操作臺(tái)，AAS等系統(tǒng)上的報(bào)警信息都被集成到DCS系統(tǒng)，操作工使用DCS人機(jī)界面進(jìn)行報(bào)警識(shí)別、確認(rèn)、核實(shí)和評(píng)估等操作。
2）優(yōu)先級(jí)為第4級(jí)的報(bào)警在輔操臺(tái)上顯示與確認(rèn)。
3）使用AAS系統(tǒng)界面進(jìn)行報(bào)警管理的操作。
3.4 報(bào)警畫面切換與響應(yīng)
控制系統(tǒng)操作畫面的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少操作員進(jìn)行報(bào)警識(shí)別、確認(rèn)、核實(shí)和評(píng)估等操作的按鍵次數(shù)，應(yīng)該設(shè)計(jì)單獨(dú)的報(bào)警畫面，所有的報(bào)警一般只需要確認(rèn)一次。操作員主要是通過(guò)DCS進(jìn)行報(bào)警確認(rèn)，輔助操作臺(tái)上第4級(jí)別的報(bào)警，需要在輔助操作臺(tái)和DCS上分別確認(rèn)。
每個(gè)報(bào)警都應(yīng)能夠從工藝流程畫面關(guān)聯(lián)到報(bào)警詳細(xì)信息畫面上。這種關(guān)聯(lián)顯示能有效地幫助操作員進(jìn)行正確的報(bào)警診斷分析，減少報(bào)警影響并能顯示出其他相關(guān)的報(bào)警數(shù)據(jù)。操作員僅需要單次按鍵就能直接從流程畫面切換到報(bào)警信息畫面上。
報(bào)警發(fā)生時(shí)，操作員應(yīng)按照?qǐng)?bào)警的優(yōu)先級(jí)別有序采取正確的響應(yīng)操作。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的操作及報(bào)警畫面時(shí)，應(yīng)充分考慮操作員的操作需求。報(bào)警響應(yīng)操作的基本步驟如下：
1）發(fā)現(xiàn)——發(fā)生異常工況時(shí)，操作員首先會(huì)通過(guò)操作畫面和報(bào)警聲響及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警。
2）識(shí)別——操作員識(shí)別出報(bào)警的位號(hào)及其描述，然后通常進(jìn)行消音操作。
3）核實(shí)——操作員通過(guò)其他相關(guān)顯示信息，核實(shí)報(bào)警的真實(shí)性和可靠性。
4）確認(rèn)——操作員對(duì)報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)。
5）評(píng)估——操作員通常在對(duì)報(bào)警進(jìn)行響應(yīng)操作前，會(huì)快速通過(guò)操作畫面評(píng)估報(bào)警所影響的工藝區(qū)域。
6）操作——操作員對(duì)報(bào)警進(jìn)行正確的響應(yīng)操作動(dòng)作（調(diào)整工藝變量、通知外操人員采取行動(dòng)、停止某設(shè)備、啟動(dòng)備用設(shè)備、檢查儀表讀數(shù)、監(jiān)控某些工藝參數(shù)、要求緊急服務(wù)、提出維修要求）。
7）監(jiān)視——操作員繼續(xù)監(jiān)視工藝過(guò)程的變化，在報(bào)警完全消失前重復(fù)步驟5和步驟6的工作。
提示操作員的報(bào)警信息應(yīng)該具有統(tǒng)一的格式且簡(jiǎn)潔明了；操作員應(yīng)遵循統(tǒng)一的步驟和執(zhí)行程序，這樣可以大大提高報(bào)警響應(yīng)操作的效率并盡可能地縮短響應(yīng)操作的時(shí)間。
3.5 報(bào)警的HMI顯示
報(bào)警管理的目的是建立持續(xù)有效的報(bào)警系統(tǒng)功能，幫助操作員發(fā)現(xiàn)和解決異常工況。報(bào)警HMI畫面的好壞對(duì)于提高報(bào)警管理水平同樣至關(guān)重要。
HMI畫面上報(bào)警顯示的基本原則如下：
1）不同優(yōu)先級(jí)別的報(bào)警應(yīng)該使用不同的報(bào)警顏色和報(bào)警聲響。
2）流程圖畫面上相同優(yōu)先級(jí)別的報(bào)警必須使用相同的報(bào)警顏色和形狀。
3）在流程圖畫面上操作員能夠快速地識(shí)別報(bào)警位號(hào)、報(bào)警確認(rèn)狀態(tài)以及報(bào)警的優(yōu)先級(jí)別。
4）報(bào)警所用的顏色在流程圖畫面中其他部分不得再使用。如紅色、黃色和橙色已經(jīng)用于不同優(yōu)先級(jí)別的報(bào)警顯示，那么這些顏色就不能再用于設(shè)備位號(hào)、工藝管線或其他非報(bào)警信息的顯示。
5）報(bào)警管理規(guī)范不允許僅使用顏色變化來(lái)顯示報(bào)警狀態(tài)（比如，僅用儀表讀數(shù)的顏色變化來(lái)提示操作員發(fā)生了報(bào)警）。
在系統(tǒng)做FAT時(shí)，應(yīng)按照以上原則對(duì)DCS操作畫面進(jìn)行審查。報(bào)警顏色不得用于非報(bào)警用途，DCS畫面中所用到的其他顏色應(yīng)盡可能大地區(qū)別于各報(bào)警顏色，特別是區(qū)別于第3級(jí)以上的報(bào)警顏色。
4種優(yōu)先級(jí)別的報(bào)警在控制系統(tǒng)畫面上的顯示顏色見(jiàn)表2。
每個(gè)優(yōu)先級(jí)別的報(bào)警應(yīng)該具有各自唯一的報(bào)警聲響，
確定的4種不同優(yōu)先級(jí)別的報(bào)警聲響頻譜的規(guī)定見(jiàn)表3。
注：表2中的報(bào)警顏色不得再用于控制系統(tǒng)畫面上的其他非報(bào)警內(nèi)容。
DCS報(bào)警分為系統(tǒng)故障報(bào)警（包括診斷報(bào)警和硬件故障報(bào)警）和過(guò)程報(bào)警（絕對(duì)值報(bào)警、偏差報(bào)警、變化速度報(bào)警）兩類。過(guò)程報(bào)警是對(duì)每一過(guò)程變量設(shè)置及檢查高高限、高限、低限、低低限、變化率高限、設(shè)定偏差（死區(qū)可調(diào)）等報(bào)警的方法。AAS系統(tǒng)服務(wù)器需要能夠訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的AAS局域網(wǎng)服務(wù)器（OPC服務(wù)器）如圖2所示。
報(bào)警管理是對(duì)文檔、設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)程序文件進(jìn)行合理地配置以建立有效的報(bào)警系統(tǒng)，ISA18.2中定義有效的報(bào)警管理系統(tǒng)必須包含過(guò)程和程序文件。圖3所示為報(bào)警管理生命周期模型[2]，這個(gè)模型可以應(yīng)用在全新的或者現(xiàn)存的報(bào)警系統(tǒng)中。
提高報(bào)警管理水平的主要工作步驟如下：
步驟1：制訂、修改和完善報(bào)警管理統(tǒng)規(guī)范。
步驟2：收集報(bào)警數(shù)據(jù)并評(píng)估控制系統(tǒng)報(bào)警性能。
步驟3：發(fā)現(xiàn)不合理的報(bào)警設(shè)置并解決此產(chǎn)生的報(bào)警問(wèn)題。
步驟4：報(bào)警歸檔與合理化分析（D&R）并生成主報(bào)警數(shù)庫(kù)。
步驟5：報(bào)警管理系統(tǒng)實(shí)施報(bào)警審查與強(qiáng)制重置（可選項(xiàng)）。
步驟6：報(bào)警管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警管理。
步驟7：報(bào)警系統(tǒng)的變更管理與維護(hù)。
對(duì)于新建大型石油化工工廠，先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)的實(shí)
施宜首先制定報(bào)警管理規(guī)范，然后開(kāi)展先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)生命周期各階段活動(dòng)。
對(duì)于已建大型石油化工工廠，先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)的實(shí)施，首先要進(jìn)行報(bào)警監(jiān)測(cè)與評(píng)估或報(bào)警系統(tǒng)審查，然后開(kāi)展先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)生命周期各階段活動(dòng)。
大型化、現(xiàn)代化工廠報(bào)警設(shè)施繁多，報(bào)警信息過(guò)多過(guò)頻，這不僅會(huì)給操作人員造成壓力，而且可能疏漏嚴(yán)重的報(bào)警，導(dǎo)致不必要的生產(chǎn)損失。先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)（AAS）是對(duì)工廠的過(guò)程和系統(tǒng)報(bào)警信息進(jìn)行整理、分析、過(guò)濾及優(yōu)化的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警管理的持續(xù)改進(jìn)，提高生產(chǎn)操作安全性。
