Факультет информационных технологий
Кафедра управления и информатики в технических системах
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Разработка информационно-управляющей подсистемы комплекса безопасности складов нефтепродуктов
Пояснительная записка
2013
Аннотация
В данном дипломном проекте разработан аппаратно — программная подсистема сбора и регистрации данных о нарушении периметра склада отработанных нефтепродуктов.
В обзорно- постановочной части рассмотрены обзорные вопросы организации склада хранения нефтепродуктов, поставлена задача на дипломное проектирование.
Во второй теоретической части рассмотрены вопросы разработки подсистемы сбора и регистрации данных от датчиков охраны.
В третьей проектной части разработана структурная схема подсистемы, а также программное средство.
В экономической части дипломного проекта произведены расчеты для определения экономической эффективности данного проекта.
В разделе «Безопасность проекта» определены меры по организации рабочего места при работе на ЭВМ. Произведен расчет времени эвакуации при экстремальных ситуациях.
Пояснительная записка содержит страниц, в том числе рисунка, таблиц, источников, приложения.
Содержание
Введение.............................................................................................6
1 Обзорно-постановочная часть................................................................8
1.1 Анализ предметной области................................................................8
1.2 Промышленная безопасность склада отработанных нефтепродуктов............16
1.3 Пожарная сигнализация и пожаротушение ..........................................17
1.4 Нормативная документация в области обеспечения инженерно-технической безопасности .........................18
1.5 Постановка задачи дипломного проектирования...................19
2. Исследовательская часть..............................21
2.1 Обобщенная структурная схема построения подсистемы сбора, обработки и регистрации информации.....................................21
2.2 Системы охраны периметра — задачи и проблемы выбора ........................26
2.3 Обзор рынка современных периметральных систем ................................41
3 Проектная часть.......................48
3.1 Разработка структурной схемы подсистемы сбора и регистрации данных о нарушении периметра ........................48
3.1.1 Выбор оборудования.....................................................................48
3.2 Разработка программного обеспечения ..................................................64
3.2.1 Системы программирования с графическим интерфейсом.......................64
3.2.2 Характеристики системы программирования Visual Basic 6.0..................65
3.2.3 Основные возможности программирования Visual С и C++.....................66
3.2.4 Основные параметры системы программирования Delphi........................66
3.2.5 Сравнение систем программирования с графическим интерфейсом и обоснование системы программирования.....................68
3.3 Проектирование прикладного программного обеспечения для системы безопасности.................................69
3.3.1 Реализация функционального назначения программного продукта...........70
3.4 Проектирование базы данных ...........................71
3.4.1Инфологическое моделирование...................72
3.4.2 Нормализация...........................73
3.4.3 Датологическое проектирование...............73
3.5 Руководство пользователя и интерфейс программы .................................76
4 Экономическая часть...........................78
4.1 Технико-экономическое обоснование разработки ...................................78
4.2 Расчет себестоимости программного продукта ....................................78
4.3 Определение стоимости программного изделия .....................................81
4.3.1 Определение поправочных коэффициентов.........................................81
4.3.2 Определение стоимости работ на стадиях разработки............................82
4.3.3 Определения стоимости машинного времени ......................................83
4.3.4 Определение стоимости опытной эксплуатации ...................................84
4.3.5 Определение стоимости проекта.............84
4.3.6 Определение цены программного изделия..........................................85
4.4 Определение технологической себестоимости в сфере эксплуатации...........86
4.4.1 Определение технологической себестоимости в сфере эксплуатации в базовом варианте............86
4.4.2 Определение технологической себестоимости в сфере эксплуатации в новом варианте...................................87
4.4.3 Определение срока окупаемости и экономии годовых эксплуатационных издержек.....................................90
5 Безопасность труда......................92
5.1 Анализ условий труда на участке ПЭВМ ...............92
5.2 Рекомендации по улучшению условий труда.....................95
5.3 Расчет защитного заземления......................96
5.4 Возможные чрезвычайные ситуации...................98
Заключение...........................104
Список используемых источников.....................105
Приложение А текст программы ..........................107
Введение
Ухудшение криминогенной обстановки в стране привело к росту квалифицированных преступных посягательств на охраняемые объекты. Прогнозируется и дальнейшее увеличение их числа — в первую очередь, на места хранения оружия, денежных средств, музейных реликвий, объекты хранения и использования цветных и драгоценных металлов, горюче-смазочных материалов. Концентрация значительных денежных и материальных ценностей в одном месте и возможность быстрого и легкого завладения ими заставляет преступные элементы постоянно совершенствовать свои методы как организационно, так и технически. Эти обстоятельства вынуждают применять соответствующие адекватные меры по обеспечению безопасности важных и особо важных объектов.
Традиционная схема организации охраны важных объектов до недавнего времени предусматривала использование в качестве основного элемента размещение на охраняемом объекте или вблизи него поста — часового, охранника, сторожа или смотрителя. Охраняемым объектом может являться участок внешнего периметра важного объекта, некоторая контролируемая территория, подход к отдельному зданию или сооружению, отдельное помещение или отдельное изделие. В функции поста входят следующие задачи: обнаружение нарушителя, оповещение групп задержания или караула о нарушении, принятие соответствующих мер по пресечению действий нарушителя и защите охраняемого объекта. Для выполнения этих задач каждый пост должен быть оснащен средствами наблюдения, связи и освещения охраняемого объекта в темное время суток и оружием. Подступы к охраняемому объекту должны оборудоваться инженерными сооружениями.
Нетрудно понять, что построение системы охраны по традиционной схеме, особенно на крупных объектах с большой протяженностью охраняемого периметра, с большим числом охраняемых зданий, сооружений, помещений, предметов культурного наследия и т.п. приводит к значительным затратам людских ресурсов. При этом, чем больше численность персонала охраны, тем ниже эффективность его использования, поскольку в целом число предотвращаемых охраной инцидентов невелико.
Интенсивное развитие современной радиоэлектроники, автоматики, вычислительной техники, широкое внедрение комплексной автоматизации во все сферы производственной деятельности преследует конечную цель — максимальное сокращение малопроизводительного труда. Аналогичная задача поставлена в настоящее время и перед охраной. Большая часть функций часового (обнаружение нарушителя и оповещение групп задержания или караула о нарушении) в настоящее время выполняется электронными средствами обнаружения и передачи информации. Это позволяет избежать размещения постов у каждого из охраняемых участков периметра или территории и у каждого из охраняемых помещений или предметов.
В современный переходный период защита важных объектов от преступных посягательств является приоритетным направлением деятельности Вневедомственной охраны и других охранных структур.
Обеспечение безопасности любого объекта представляет собой сложный непрерывный процесс, а не одноразовые или случайные мероприятия, выполняемые по мере необходимости, которые вносят неразбериху и несогласованность в работу различных служб. Для надежного функционирования объекта должна быть и надежная безопасность — комплексная, включающая в себя все меры, направленные на пресечение и устранение возникающей угрозы или опасной ситуации.
Целью данного дипломного проекта является разработка подсистемы сбора и отображения информации о нарушении периметра склада отработанных нефтепродуктов, как объекта повышенной опасности.
В первой обзорно — постановочной части рассмотрена актуальность проблемы, поставлена цель и задачи дипломного проектирования.
Во второй исследовательской — рассмотрены теоретические вопросы построения системы сбора и регистрации данных о нарушении периметра.
В третьей проектной части разработана структурная схема подсистемы, сделан выбор технического оборудования и разработано прикладное программное обеспечение.
В четвертой и пятой частях соответственно подсчитана экономическая эффективность и рассмотрены вопросы безопасности труда.
1 Обзорно-постановочная часть
1.1 Анализ предметной области
Склад отработанных нефтепродуктов как правило занимает территорию площадью 5,83 га. Общая площадь застройки территории зданиями и сооружениями составляет около 3800 кв.м. По периметру склад отработанных нефтепродуктов обнесен бетонным забором высотой 2,5 м и протяженностью 2448 м. На территории склада имеется железнодорожный выезд, а также основной и один аварийный (пожарный) выезд для автотранспорта. Общая протяженность железнодорожных путей в пределах территории нефтехранилища составляет 1180 м. Общая протяженность внутренних автодорог составляет около 1 230 м. Резервуарный парк нефтехранилища насчитывает 10 резервуаров. Вместимость отдельных резервуаров — от 100 до 5 000 м3. Общая вместимость резервуарного парка составляет 24 800 м3 (ориентировочно 12 000 тонн нефтепродуктов).
Технологическая перекачка осуществляется через одну насосную станцию — 12 насосных агрегатов производительностью от 30 до 300 м3/ч. Для слива-налива ж/д цистерн на складе используется двухсторонняя железнодорожная эстакада, которая позволяет производить погрузку (разгрузку) как 4х-осных, так и 8ми-осных ж/д цистерн. Имеется возможность одновременного слива 12 ж/д цистерн (суточная производительность с учетом маневровой работы до 1200 т) или одновременного налива 15 ж/д цистерн отработанными нефтепродуктами (суточная производительность соответственно 2 250 т в сутки).
На рисунке 1.1 представлена структурная обобщенная схема склада отработанных нефтепродуктов. Сам склад может находиться за забором нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) или на удалении от него, и иметь следующие характеристики:
— площадь — до 100 га;
— протяженность периметра —
— количество работников: днем — 150 — 250 человек, ночью — 30 — 60 человек.
— КПП для прохода людей — 1 — 2;
— КПП для проезда автотранспорта — 1 — 2 ед. — автотранспортных ворот — 2 — 4 ед;
— КПП для проезда ж/д транспорта — 1 — 2 ед; ж/д ворот — 2 — 4 ед.
Обычно склад предназначен для хранения и отгрузки нефти и нефтепродуктов по трубопроводам, железнодорожным транспортом или автомобильным.
На рисунке 1.2 представлена организационно — штатная структура склада, в которой фактически основным подразделением является технический персонал, для обслуживания погрузки и отгрузки нефтепродуктов.
|
Отдел снабжения |
|
Заведующ. складом |
|
Техперсо- нал |
|
директор |
Рисунок 1.2 — Организационно штатная структура склада отработанных нефтепродуктов
Основными задачами склада отработанных нефтепродуктов являются приемка и хранение отработанных нефтепродуктов, подготовка к производственному потреблению, снабжение цехов, соблюдение норм запасов и контроль за расходованием отработанных нефтепродуктов.
На рисунке 1.3 приведена схема взаимодействия склада отработанных нефтепродуктов в структуре нефтеперерабатывающего завода.
Как видно из рисунка взаимодействие склада в общей технологической цепочки хранения, приема и отгрузки продукции происходит в непосредственном участии цехов по очистке нефтепродуктов, переработке нефтепродуктов, производства лакокрасочных изделий, производства восковых смол, производства ГСМ.
1.1.1 Организация и планирование складских работ
На предприятиях нефтехимической промышленности складское хозяйство является важным звеном в общем комплексе вспомогательных служб, которое должно обеспечивать сохранность сырья, материалов, топлива и других материальных ресурсов. Особенности организации складского хозяйства на химических предприятиях обусловлены специфическими свойствами и агрегатным состоянием химических материалов и сырья, хранящихся на складах: агрессивностью, токсичностью, а также огне- и взрывоопасностью. Многие химические вещества вредно действуют друг на друга.
В химических производствах образуется большое количество используемых и неиспользуемых отходов, которые нередко обладают вредными свойствами и для хранения которых также требуются особые складские площади.
|
Цех по переработкенефтепродуктов |
|
Цех по произ-ву лакокрасочных изделий |
|
Склад отработанных нефтепродуктов |
|
Цех по произ-ву ГСМ |
|
Цех по очистке нефтепродуктов |
|
Цех по произ-ву восковых составов |
Рисунок 1.3 — Схема взаимодействия склада отработанных нефтепродуктов в структуре нефтеперерабатывающего завода
Специфику организации складирования химических продуктов в значительной мере определяют их физико-химические свойства: плотность, температура кристаллизации (замерзания), температура воспламенения, гигроскопичность и др. Так, плотность некоторых химических жидкостей влияет на выбор высоты резервуаров в связи с выбором системы для сливных устройств.
Способы хранения некоторых химических жидкостей зависят и от температуры замерзания. Например, в закрытых и отапливаемых складских помещениях должны храниться те химические жидкости, температура замерзания которых близка к нулю (органические кислоты, олеум, ледяная уксусная кислота и др.). С другой стороны, большинство минеральных кислот средней концентрации — серная (башенная), соляная и азотная, — а также растворы некоторых солей практически не замерзают в неземных цистернах и баках.
Складирование некоторых химических веществ, характеризующихся повышенной гигроскопичностью (например, аминопластов), также сопряжено с определенными особенностями.
Специфические особенности химических продуктов делают задачу по обеспечению ее сохранности на складах весьма сложной. Необходимо соблюдение особых условий: прочность и надежность применяемой тары; механизация транспортировки на заводской территории различных химичес-ких продуктов; механизация разлива агрессивных жидкостей в цехах и на складах; использование трубопроводов для транспортировки газов и жидкостей; строгое соблюдение правил совместного хранения огнеопасных и взрывоопасных веществ; строгое соблюдение рабочими складов правил безопасности работы и противопожарной безопасности; сооружение складов и резервуаров в полном соответствии с действующими нормами.
Снабжение производственных цехов химических предприятий сырьем и материалами осуществляется без перегрузки его на центральные склады. Отправление готовой продукции потребителям осуществляется через цеховые склады. Это повышает роль работников цеховых складов, так как своевременная отгрузка продукции заказчикам обеспечивает выполнение предприятием плана поставок.
В основу разработки плана деятельности складов на химических предприятиях принимается их годовой план. По цеховым складам работа планируется в системе общих показателей хозяйственной деятельности отдельных цехов.
При плановых расчетах работы центральных (общезаводских) складов обычно пользуются заранее установленными и проверенными на опыте нормативами хранения, которые разрабатываются отраслевыми и заводскими научно-исследовательскими лабораториями.
Основными задачами складского хозяйства являются:
— организация надлежащего хранения материальных ценностей;
— бесперебойное обслуживание производственного процесса;
— отгрузка готовой продукции. Функции подразделений складского хозяйства:
— планирование работ;
— приемка, обработка (в том числе сортировка) грузов;
— организация надлежащего хранения (создание условий для исключения повреждений порчи; поддержание необходимой температуры, влажности);
— постоянный контроль и учет движения материальных ценностей;
— своевременное обеспечение производственного процесса материалами, комплектующими изделиями и т.д.;
— создание условий, предотвращающих хищение материальных ценностей;
— строгое соблюдение противопожарных мер безопасности (особенно на складах ГСМ, ЛВЖ, красок и лаков, резино-технических изделий, химикатов и т.п.);
— комплектование готовой продукции, консервация, упаковка, подготовка отгрузочной документации и отгрузка.
Организация работ на складе отработанных нефтепродуктов предусматривает приемку, размещение, хранение, подготовку к выдаче и выдачу материалов, а также учет движения материалов.
При размещении и хранении нефтепродуктов обеспечивается сохранность материалов, максимальное использование площадей, а также удобство выполнения приемно-отпускных и учетных операций.
1.1.2 Склад отработанных нефтепродуктов, как объект повышенной опасности
На основании Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 №
— воспламеняющиеся вещества — газы, которые при нормальном давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения которых при нормальном давлении составляет 20 градусов Цельсия или ниже;
— окисляющие вещества — вещества, поддерживающие горение, вызывающие воспламенение и (или) способствующие воспламенению других веществ в результате окислительно-восстановительной экзотермической реакции;
— горючие вещества — жидкости, газы, пыли, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления;
— взрывчатые вещества — вещества, которые при определенных видах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспространяющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов;
— токсичные вещества — вещества, способные при воздействии на живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики.
Безусловно, склады хранения нефтепродуктов относятся к объектам повышенной опасности.
Факторами риска для объектов особой важности традиционно являются:
— террористические акты;
— хищения;
— пожар;
— стихийные бедствия.
В структуру нефтебаз входят непосредственно резервуарные парки хранения нефтепродуктов, а также технологические насосные станции, железнодорожные и автомобильные сливоналивные эстакады, лаборатории контроля качества и очистные сооружения.
Разработка мероприятий и внедрение технических решений, предупреждающих и исключающих опасные факторы, которые влияют на промышленную и пожарную безопасность данных объектов, — обязательное условие при эксплуатации нефтебаз и складов нефтепродуктов. Проектные решения должны иметь практическую реализацию в части обеспечения промышленной и пожарной безопасности, предотвращения аварий, образования взрывопожаро-опасной среды и источников зажигания.
Промышленную и пожарную безопасность объектов нефтебазы призваны обеспечивать: квалифицированный технический персонал; технические решения, принятые при проектировании; соблюдение требований правил безопасности и норм технологического режима процессов; безопасная эксплуатация оборудования. Для решения названных задач служат автоматизированные системы управления и контроля технологических процессов (АСУ ТП), системы охранной сигнализации, в том числе охраны периметра объекта, пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения, оповещения, видеонаблюдения за объектами нефтебазы.
Не следует забывать и о том, что основная часть территории нефтебазы является так называемой взрывоопасной зоной или даже взрывоопасным объектом. На всей территории такого объекта действует специальный свод правил и требований, направленных на предотвращение подрыва взрывоопасной смеси, которая присутствует или может образовываться в случае аварии на объекте.
Предприятия нефтепереработки и нефтехимии относятся к категории наиболее опасных производственных объектов. Аварии на таких предприятиях способны нанести ущерб не только нефтяной компании, но и превратить регион в зону экономического бедствия. Среди различных объектов техносферы значительную долю составляют объекты химического профиля или химические объекты, в которых обращаются различные химические вещества. Химические вещества при всей их пользе и необходимости таят в себе значительные опасности для людей и окружающей среды. Подавляющее большинство из них обладают токсичностью, и их воздействие на живые организмы может приводить к токсическим поражениям различной степени тяжести, включая летальные исходы. Многие химикаты, используемые в промышленности, к тому же и огнеопасны. Паровоздушные смеси, образованные на их основе, способны взрываться. Все это предопределяет опасность объектов техносферы, где обращаются химические вещества.
Под опасностью понимаются явления, процессы, действия или условия, чреватые наличием потенциала, который может нанести ущерб здоровью людей, привести к их гибели, нанести ущерб окружающей среде, привести к потере сохранности материальных объектов антропогенного происхождения. Опасности, содержащиеся в объектах химического профиля, обусловлены наличием в них токсического и энергетического потенциала. Опасность — это предтеча возможных негативных событий, но не сами эти события. Они могут произойти, но могут и не осуществиться.
Основные виды техногенных опасностей следующие: химическая, радиационная и бактериологическая опасности. Объекты химического профиля характеризуются химической опасностью. Последняя подразделяется на токсическую, пожаро- и взрывоопасностъ.
Токсическая опасность предопределяется наличием токсического потенциала. Пожаро- и взрывоопасность обусловлены энергетическим потенциалом.
При высвобождении токсического потенциала, сконцентрированного на объекте, опасность может преобразоваться в токсическую аварию. Высвобождение энергетического потенциала может привести к превращению соответствующей опасности в пожар или взрыв. Возможны комбинированные аварии: пожар в сочетании с токсической аварией, когда огнеопасное вещество является одновременно и токсичным веществом, или когда нетоксичное вещество (материал) при горении выделяет токсичные вещества.
Химическая (токсическая) опасность отличается рядом важных специфических особенностей:
Во-первых, химические продукты (токсичные химические вещества — ТХВ) обращаются на множестве химически опасных объектов (ХОО). К ним относятся не только предприятия химической, нефтехимической, металлургической и других видов промышленности, где ТХВ содержатся в сырье, вспомогательных материалах, технологических смесях, продуктах и отходах.
Во-вторых, токсическая опасность химических продуктов, производимых и используемых в промышленности, проявляется не только в авариях, но и при «нормальном» режиме эксплуатации промышленных предприятий. Химические объекты промышленного назначения работают по принципу открытой системы. В них поступают сырье и вспомогательные материалы; в объектах обращаются также технологические смеси, образующиеся продукты.
С другой стороны из объектов в окружающее пространство уходят отходящие газы, сточные воды и твердые отходы. Все эти технологические составляющие зачастую являются в той или иной мере токсичными, их попадание в окружающую среду и нахождение в ней представляют опасность.
В-третьих, химическая опасность, обусловленная попаданием токсикантов в окружающую среду, может проявляться на значительном удалении от источников токсического загрязнения (трансграничный и трансконтинентальный перенос). Токсические аварии могут сопровождаться образованием вторичных источников токсического поражения в виде зараженных объектов и участков, которые могут существовать и проявлять себя длительное время после аварии.
В-четвертых, токсическому воздействию подвержены буквально все представители биосферы. Разнообразны пути попадания токсикантов в живые организмы, многообразны механизмы токсического поражения и если ранее учитывался пороговый характер воздействия, то в самое последнее время установлено, что многие химические продукты способны негативно воздействовать на человека при супермалых концентрациях и дозах, то есть в настоящее время применяется линейная зависимость (беспороговая).
В-пятых, и это едва ли не главная особенность химической опасности, свойства многих ТХВ, способность негативно воздействовать на человека и ОПС, изучены слабо. Исследования механизмов воздействия в системах токсикант — организм, токсикант — окружающая среда — организм затруднены в силу исключительной вариабельности последствий токсического воздействия.
Химический объект (объект химического профиля, ХО) — объект техносферы, где обращаются (производятся, получаются, образуются, используются, перерабатываются, хранятся, транспортируются и/или уничтожаются) токсичные химические вещества.
Химически опасным объектом (ХОО) принято называть объект техносферы, «при аварии на котором или разрушении которого может произойти массовое отравление людей, сельскохозяйственных животных и растений либо химическое заражение окружающей природной среды химическими веществами в количествах, превышающих естественный уровень их содержания в среде».