一种用于土壤修复工程二次防护的安全防护系统的制作方法

1.本实用新型属于土壤修复技术领域，特别涉及一种用于土壤修复工程二次防护的安全防护系统。


背景技术：

2.在对污染场地的土壤进行修复时，根据土壤中污染物质的不同，主要有淋洗、水洗、常温解吸和热脱附方式：
3.直接热脱附是利用燃气加热方式，直接对高风险土壤进行加热处理，使土壤中的有机物、多环芳烃、氯代物等和土壤分离；
4.水洗技术是用清水对污染土壤进行洗涤，将附着在土壤颗粒表面的有机和无机污染物转移至水溶液中，从而达到洗涤和清洁污染土壤的目的；
5.淋洗的作用在于利用淋洗液或化学助剂与土壤中的污染物结合，并通过淋洗液的解吸、螯合、溶解或固定等化学作用，达到修复目的；
6.常温解吸技术是在密闭系统内，利用翻抛作业设备对规则码放的污染土壤进行人为扰动和翻抛，通过增大污染土壤与空气的接触面积增加孔隙度，在良好的通透性条件下，利用抽气系统，使吸附于土壤种的污染物在浓度改变的情况下进入土壤气，从而达到修复目的。
7.以上列举的是现在常用的修复方法，这些修复方法都不可避免地存在着二次污染的风险问题，风险问题主要体现在尘、味等几个方面，首先，土壤开挖过程中，开挖区域内的土壤会有气味散出，会对周界区域产生一定影响；其次，土壤开挖和运输过程中，干性土会产生一定的粉尘，对周边pm2.5或pm10产生一定的影响。因此，土壤修复二次防护就作为一道“屏障”，抑制修复区域里面的扬尘和气味，降低和保护周界外围的人免受危害。
8.现有的二次防护设备一般包括有周界喷淋系统、安全护栏、循环风系统等，其中，周界喷淋系统与水泵连接，用于向周围环境中喷水，以抑制修复过程中的扬尘，还可在喷淋水中加入气味抑制剂，以缓解生产中的异味；而由于修复区域有很多工程车辆在工作，而且区域内会有深坑等，为了防止无关人员误入，还会在修复区域周围设立护栏；此外，土壤修复的部分工序需要在大棚中完成，那么为了确保大棚中工作人员的安全，会在大棚中安装循环风系统。
9.在实际操作中，二次防护设备的相关设施一旦出现问题，未能及时发觉和处理，很容易出现人员伤害、安全事故等，造成不同的社会影响和经济损失，因此，如何构建二次防护设备的监控和防护系统，是本案研究的中心。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的，在于提供一种用于土壤修复工程二次防护的安全防护系统，能够在土壤修复过程中监测二次防护设备的工作状态，对故障危险及时响应和动作警示，阻止危险的发生和事故的恶化扩散，保证修复生产的安全进行。
11.为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
12.一种用于土壤修复工程二次防护的安全防护系统，所述二次防护包括周界喷淋系统、安全护栏和循环风系统，周界喷淋系统、循环风系统的工作由中控室控制；
13.所述安全防护系统包括故障检测模块和红外报警模块，其中，故障检测模块用于检测周界喷淋系统、循环风系统的工作参数，并传送至中控室，具体包括用于检测周界喷淋系统运行状态的喷淋故障检测器，设置于周界喷淋系统各泵口处的泵口压力传感器，以及分别用于检测进风风机和出风风机故障的风机故障检测器；所述红外报警模块包括有若干个红外检测报警器，分别布设在安全护栏上，当感测到有人接近时发出警报，并同时向中控室发送信号；所述中控室根据红外报警模块发送的信号，控制修复区域的操作设备，所述中控室还根据故障检测模块传送的工作参数，进行逻辑判断，提供解决方案。
14.上述周界喷淋系统包括喷头、喷淋管道、储液罐、喷淋泵和人机交互屏，其中，喷淋泵设于储液罐的出口处，储液罐内的液体加有气味抑制剂；喷淋管道的一端连接喷淋泵，另一端连接喷头；人机交互屏与喷淋泵电性连接，人机交互屏还与中控室进行远程通信。
15.上述泵口压力传感器还连接有报警系统，报警系统设于泵口处，当泵口压力传感器感测压力值异常时，报警系统启动。
16.上述二次防护的供电线路上还设有继电器和接触器，继电器的控制端与接触器的输出端连接，而接触器的输入端连接火线，所述继电器还通过控制线与中控室通信。
17.采用上述方案后，本实用新型的优点在于：
18.(1)安全防护系统在生产装置的开车、停车运行以及维护期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，系统都可及时响应，并给出相应的逻辑信号，使生产装置进入一个预定义的安全联锁或停车工况，阻止危险的发生和事故的恶化扩散，使危害和损失减少到降到最低程度，保证生产设备、环境和人员安全；
19.(2)安全防护系统具备高的可靠性、可用性和可维护性；当系统本身出现故障时仍能提供安全保护功能或进入手动状态进行操作。安全防护系统是在dcs/plc系统基础上，建立的一个独立完善的系统，在项目生产期间只进行系统数据监控、存储和分析，当危险出现时，会第一时间切入并动作，减少和制止伤害的发生。
附图说明
20.图1是本实用新型的整体架构图；
21.图2至图6是本实用新型的逻辑判断示意图；
22.图7是周界喷淋系统的原理简图；
23.图8是红外报警模块的结构原理图；
24.图9是二次防护设备动力能源部分的电路原理图。
具体实施方式
25.本实用新型提供一种用于土壤修复工程二次防护的安全防护系统，考虑到在土壤修复的过程中，系统非全天候不间断生产，因此在检修和故障期时，可将一些安全指示信号归入系统中，以达到安全防护的目的。该安全防护系统整体上包括有执行系统、自控系统和
报警系统，其中，执行系统是对土壤修复过程中，用于对周边及现场环境二次防护的设备的监控，并将设备实时运行情况送入自控系统；所述自控系统根据执行系统反馈的数据，与修复现场设定警戒值进行比较，并进行逻辑运算，向执行系统设备输出控制指令；所述报警系统由声光报警和报警控制组成，接收到报警信息后，自动或人工执行相应的动作。此种安全防护系统可在土壤修复过程中及时动作警示和调节，保证修复生产的安全进行。
26.如图1所示，本实用新型具体包括故障检测模块和红外报警模块，其中，故障检测模块用于检测周界喷淋系统、水泵、循环风系统的工作参数，并传送至中控室，具体包括用于检测周界喷淋系统运行状态的喷淋故障检测器，设置于喷淋泵出口、冲洗泵出口、水处理出口等泵口处的泵口压力传感器，以及分别用于检测进风风机和出风风机故障的风机故障检测器；所述红外报警模块包括有若干个红外检测报警器，分别布设在修复区域的安全护栏上，当感测到有人接近时，则即时发出警报，所述红外报警模块还会同时向中控室发送信号；所述中控室根据红外报警模块发送的信号，控制修复区域的操作设备，所述中控室还会根据故障检测模块传送的工作参数，进行相应的逻辑判断，从而给出结论，提供联锁方案，所述逻辑判断可参考图2至图6所示，表1则是根据结论提供联锁方案的对应关系。
27.表1
[0028][0029]
以下将对本实用新型中的各部分结构进行详细说明。
[0030]
在土壤修复过程中，污染土的筛分、运输过程会有部分扬尘出现，而热脱附生产以及污染水的抽提和处理等过程中，会有部分的挥发性气味散出。为了抑制扬尘和异味，二次防护设备一般采用周界喷淋系统。通常，周界喷淋由喷头、喷淋管道、储液罐、喷淋泵和人机交互屏组成，可配合图7所示。喷头通过管道连接，安装在现场隔离围挡上。储液罐内一般加入气味抑制剂，以此达到抑制异味的效果。人机交互屏采用触控屏控制，屏上可设定喷淋时间、喷淋频率、液位等参数，以此来控制喷淋抑制效果。同时，触控屏上的远传端子和plc/dcs连接，可通过中控室进行远程监控和操作，操控者可以根据中控室系统提供的联锁方案，遥控周界喷淋系统的工作状态。
[0031]
在土壤修复过程中，水量的消耗是非常大的，不仅仅体现在生产上，二次防护中也
大量使用，如用于现场抑尘的喷淋、周界抑尘防护的喷淋、道路卫生防护的淋洗和水处理的循环水冲洗防护等。为了达到保护措施防护到位的目的，防止空转，降低设备损耗，本实用新型在泵口处增加压力传感器。目的就是及时将检测到的压力信号反馈到中控室，操控者能够及时掌握水量信息。若压力传感器反映在中控室操控界面上的压力值异常，修复区域内的扬尘和周边散发的气味就得不到及时抑制，这时要及时检查管道和水压问题；本实施例还可在现场配备报警系统，当压力值异常时控制报警系统发出报警信息，及时停止修复作业或调派现场洒水车及时增援。
[0032]
土壤修复区域现场一般使用绿色围挡或钢管作为安全护栏，来划分修复区和非修复区。修复区域内有运输车辆、挖机设备等作业，有时视线受阻易产生危险；深基坑作业时，深度有时达到10多米，并有地下水渗出并汇集形成深水坑，一旦有不明人员进入时易产生危害，因此本实施例增设红外报警模块，就是为了降低或杜绝此类危害的发生。红外报警模块安装在围挡和护栏上，由发射部和接收部组成，可配合图8所示，正常无阻隔情况下，发射和接收信号正常，而当有人经过，就会出现信号中断的情况，此时会产生警示音警报。相对应的安全指示状态信号，还会传送至中控室，中控室会控制停止基坑周边相应操作设备的工作，及时检查，消除危害。
[0033]
在本实施例中，为了确保二次防护设备的动力能源部分工作正常，还在供电线路上增设接触器和继电器，配合图9所示，所述继电器设置在二次防护设备的供电线路上，继电器的控制端与接触器的输出端连接，而接触器的输入端连接火线，所述继电器还通过控制线与中控室通信；当二次防护设备有动力信号接入后，接触器动作，常开触点闭合；常开触点闭合后，和其相连的继电器联锁有动力信号接入，继电器动作，常开触点闭合；继电器常开触点闭合信号(开关量信号)，通过控制线将信号送入中控室，系统界面上会显示二次防护设备的运行状态，操控者即可通过远程操控，监视和控制防护设备的运行。
[0034]
综合以上，本实用新型将二次防护设备的控制与报警统一集成到中控室系统中，以达到及时、准确、有效处理执行系统反馈的信息，保护人员和设备免受伤害的目的。首先从安全目的出发，减少或消除伤害的发生，如果生产过程中超出安全操控范围，及时进入动作(警示)，可以使其进入安全状态；其次系统独立，中控室操作系统本身出故障或能源中断等情况时，安全系统自动(必要时可手动)地完成预先设定的动作，使操控者、现场设备得到及时警示并迅速处于安全状态；最后控制逻辑功能强，安全系统是为安全考虑，有时是针对点设置，有时是一个联锁方案，但都保证一个原则：简单、即时、有效，也就是说一气呵成。
[0035]
实施例1
[0036]
土壤修复项目过程中，设备的挖掘、倒运或原位处理时，混在土壤中的有机物和氯化物等刺激性气味气体，会随着空气分离出来，导致修复区域及周边刺激性气味浓度较高，有时会影响到周边环境空气质量和居民的日常生活。周界喷淋系统中，在喷淋水中加入适量的气味抑制剂，减少和降低刺激性气味的浓度和味道。土壤修复区域一般都比较地形复杂，当喷淋一旦出现故障时，不论是喷淋泵还是其他问题，都会导致修复区域短时间内进入无法控制情况，产生二次污染的结果。所以，当故障出现时，本系统第一时间产生预警，并可通过作业人员进行紧急维护，实施必要的处理办法，短时间内将二次污染的风险和危害降到最低。
[0037]
实施例2
[0038]
土壤修复项目过程中，经常用到打桩机、挖机、装载机、阿鲁斗和卡车等大型设备，设备车辆在施工区域内行进时，道路起伏，地形复杂，视线难免出现盲区。同时，修复过程中，深基坑有时挖到10多米，当有不明人员进入时易产生滑落失足危险。所以加装红外报警，当报警出现时，产生预警，作业人员紧急进行处置，通知现场安保人员将不明人员带离，并通知相关操作设备注意或停止相应作业，待报警解除后恢复，将避免产生人员伤害。
[0039]
实施例3
[0040]
土壤修复项目过程中，有些工序土壤首先在大棚内进行含水率和筛分处理，作业由驾驶人员操作阿鲁斗设备在大棚内完成。因为有人员操作，棚内就需要安装循环风系统，利用新风进入，降低棚内混合气体的浓度，可减少人员伤害。若风机在不知的情况下停运，棚内人员依旧进行筛分作业，长时间易造成眩晕和咳嗽等症状的发生。同时，依环保现场检查要求：棚内有土必开机，棚内操作必开机，所以风机的运行状态尤为重要。因此，将风机故障也归到二次防护里面，风机故障时，作业人员可及时预警，检查处理，及时将人员从棚内撤离，减少和降低人员伤害。
[0041]
需要说明的是，本实用新型提供的安全防护系统，以分散控制系统为基础，系统包括独立的传感器、逻辑控制器和报警机构：
[0042]
其中的传感器为独立传感，和dcs或plc中的传感器不能混用。信号和系统独立，达到自动化生产系统设备出现异常时，能够及时反馈测量信息，使系统及时对生产安全进行干预和操作，降低事故发生的可能性。通常仪表类型有压力、泵、红外报警、紧急制动和现场人机交互屏等组成。
[0043]
其中的中控室操作系统为单独系统，以分散控制系统为基础，利用先进、适用、有效的专业计算方法，提高系统运行的可靠性、安全性。通常由隔离单元(安全栅)和分析单元(数据采集模块)采集，由工程师、操作员站分析处理。电脑对收集来的数据信息进行存储、监控，运行指导和预测，预防维护，故障诊断等，依据诊断结果，及时输出报警信号。同时，操控者通过对监控数据的分析和比较，能够及时提出科学、合理的决策方案，杜绝或降低安全损失。
[0044]
本实用新型的特点总结如下：
[0045]
首先，针对性强：二次防护是土壤修复的重要环节，防护不到位会引起投诉、危害、二次污染的产生，甚至危害到作业人员的生命；本实用新型从系统安全防护出发，平时正常动作，如果检测数据超出安全操控范围，及时进入动作，可以使防控进入安全状态；
[0046]
其次，系统独立：操作系统与生产系统相互独立，生产过程出现故障时，安全系统自动(必要时可手动)地完成预先设定的动作，使作业人员、工艺装置和周边环境处于安全防控状态；
[0047]
最后，联锁功能强：安全系统是为二次防护安全防控考虑，其解决方案有时是针对点设置，有时是一个联锁方案，但都保证一个原则：简单、即时、有效。
[0048]
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。