智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法

《智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法》（GB/T 39173-2020）規(guī)定了安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法的一般要求，火焰、可燃?xì)怏w、有毒氣體和超聲探測(cè)器安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估的方法。該標(biāo)準(zhǔn)適用于石油、石油化工、天然氣領(lǐng)域的智能工廠對(duì)火焰、可燃?xì)怏w、有毒氣體和超聲的安全監(jiān)測(cè)進(jìn)行有效性評(píng)估。其他領(lǐng)域的智能工廠可參照?qǐng)?zhí)行。

參考資料：

智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法制定背景

在工業(yè)領(lǐng)域，安全監(jiān)測(cè)包括了監(jiān)控裝置火災(zāi)、可燃?xì)怏w泄漏、有毒氣體泄漏等事故的儀表及其報(bào)警、聯(lián)鎖功能，是保護(hù)人員、環(huán)境及設(shè)備的關(guān)鍵的安全部件，能在最快的時(shí)間監(jiān)測(cè)到危險(xiǎn)情況發(fā)生，并及時(shí)采取包括聲光報(bào)警、遠(yuǎn)程通訊報(bào)警及聯(lián)動(dòng)等一系列動(dòng)作進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最大限度的安全保護(hù)，有效的遏制事故發(fā)展，保障人員和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)安全。

安全監(jiān)測(cè)在安全生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的地位，是預(yù)防危險(xiǎn)事故發(fā)生及控制后果嚴(yán)重性的有效手段，為了保證在對(duì)可燃?xì)怏w、毒氣泄漏或火災(zāi)發(fā)生實(shí)現(xiàn)可靠、及時(shí)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)，必須使用安全性高、可靠性好、可用率高、誤動(dòng)作少的監(jiān)測(cè)儀表和設(shè)備。因此對(duì)安全監(jiān)測(cè)進(jìn)行有效性和功能安全評(píng)估十分重要，評(píng)估的理論規(guī)范是進(jìn)行評(píng)估的基礎(chǔ)。

智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法編制進(jìn)程

• 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃

2018年1月9日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃《智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法》（20173706-T-604）下達(dá)，項(xiàng)目周期24個(gè)月，由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出，TC124（全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量控制和自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)）歸口上報(bào)，TC124SC10（全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量控制和自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)系統(tǒng)及功能安全分會(huì)）執(zhí)行，主管部門(mén)為中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)。

• 發(fā)布實(shí)施

2020年10月11日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法》（GB/T 39173-2020）由中華人民共和國(guó)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布。

2021年5月1日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法》（GB/T 39173-2020）實(shí)施。

智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法制定依據(jù)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法》（GB/T 39173-2020）依據(jù)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則—第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)規(guī)則》（GB/T 1.1-2009）規(guī)則起草。

智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法起草工作

主要起草單位：中國(guó)石油管道局工程有限公司設(shè)計(jì)分公司、機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所、梅思安（中國(guó)）安全設(shè)備有限公司、上海合含科技有限公司、北京能源集團(tuán)有限責(zé)任公司、中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院、中國(guó)石油天然氣股份有限公司安全環(huán)保技術(shù)研究院、中石化廣州工程有限公司、中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司、鄭州吉地艾斯儀器有限公司、北京力拓節(jié)能工程技術(shù)有限公司、北京星火博安智能科技有限公司、華測(cè)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司、北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所、南京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、中石油管道有限責(zé)任公司西氣東輸分公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司西部管道分公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南管道分公司。

主要起草人：卜志軍、李麟、劉瑤、朱明露、汪濤、戴葉、潘宇、李玉明、張志凌、王懷義、史學(xué)玲、文科武、紀(jì)志軍、楊炳雄、劉海峽、關(guān)天罡、金生祥、梅東升、馬萬(wàn)軍、徐德騰、羅方偉、梁爽、馬云鸝、沙蓓裔、陳濤、王永福、劉攀超、李鍇、肖連、陳超聲、陳小華、靳江紅、趙勁松、張黎明、姜巍巍、張衛(wèi)華、王剛、柳曉菁。

參考資料：

《智能工廠—安全監(jiān)測(cè)有效性評(píng)估方法》（GB/T 39173-2020）規(guī)定了對(duì)安全監(jiān)測(cè)進(jìn)行有效性和功能安全評(píng)估的技術(shù)、方法和規(guī)程，其意義在于指導(dǎo)和規(guī)范全生命周期安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)、管理和評(píng)估工作，為評(píng)估實(shí)踐提供理論依據(jù)。 2100433B

《路塹邊坡變形監(jiān)測(cè)與穩(wěn)定性安全評(píng)估方法》以邊坡開(kāi)挖卸荷的力學(xué)機(jī)理理論及邊坡巖土體蠕動(dòng)變形理論基礎(chǔ)為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合在福建山區(qū)高速公路邊坡建設(shè)過(guò)程開(kāi)展的大量深孔位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果，對(duì)路塹邊坡的歷時(shí)變形規(guī)律進(jìn)行研究?！堵穳q邊坡變形監(jiān)測(cè)與穩(wěn)定性安全評(píng)估方法》對(duì)于從事高速公路邊坡設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)中的高速公路邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與滑坡防治的工程技術(shù)人員有很好的借鑒和參考作用。

第1章智能工廠概述 1

1.1 智能工廠的定義與特征 1

1.1.1 智能工廠的定義 1

1.1.2 智能工廠的特征 2

1.1.3 智能工廠的企業(yè)建模理論 3

1.1.4 智能工廠設(shè)備的配置原則 6

1.1.5 智能工廠設(shè)備的技術(shù)特征 8

1.2 智能工廠設(shè)備常見(jiàn)算法 9

1.2.1 模糊控制算法 9

1.2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）算法 11

1.2.3 粒子群（PSO）算法 16

第2章智能工廠電源配置研究 23

2.1 電力負(fù)荷預(yù)測(cè) 23

2.1.1 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的意義 23

2.1.2 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型 24

2.1.3 基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力負(fù)荷預(yù)測(cè) 28

2.2 逆變電源的最優(yōu)控制 32

2.2.1 逆變電源控制的難點(diǎn) 32

2.2.2 單相全橋逆變器的工作原理 33

2.2.3 狀態(tài)反饋精確線(xiàn)性化 34

2.2.4 Matlab仿真結(jié)果分析 37

2.3 分布式電源的處理方法 38

2.3.1 PV型電源節(jié)點(diǎn)處理方法 38

2.3.2 PI型電源節(jié)點(diǎn)處理方法 40

2.3.3 弱環(huán)網(wǎng)的處理 41

2.4 電池模型與配置 42

2.4.1 電池壽命實(shí)時(shí)估算算法 42

2.4.2 仿真結(jié)果 44

第3章智能工廠電機(jī)驅(qū)動(dòng)配置研究 48

3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的脈寬調(diào)制技術(shù) 48

3.1.1 脈寬調(diào)制技術(shù)原理 48

3.1.2 正弦脈寬調(diào)制基本原理 50

3.1.3 單極性PWM調(diào)制與雙極性PWM調(diào)制 53

3.1.4 異步調(diào)制和同步調(diào)制 55

3.1.5 三相逆變輸出器的電壓和波形的SPWM控制 56

3.2 單電機(jī)變頻器的配置研究 58

3.2.1 SVPWM調(diào)制技術(shù)原理 58

3.2.2 SVPWM算法實(shí)現(xiàn) 61

3.2.3 基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 64

3.2.4 基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真研究 66

3.3 雙電機(jī)變頻控制系統(tǒng)的配置研究 70

3.3.1 雙電機(jī)控制案例 70

3.3.2 雙變頻系統(tǒng)的模型分析 73

3.3.3 通用變頻器共直流母線(xiàn)方案 80

3.3.4 雙電機(jī)變頻器的兩種連接方法 82

第4章智能工廠PID控制設(shè)備配置研究 84

4.1 PID控制概述 84

4.1.1 模擬PID控制和數(shù)字PID控制 84

4.1.2 模糊PID控制 87

4.1.3 神經(jīng)元PID控制 93

4.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的流量PID控制 98

4.2.1 流量控制系統(tǒng)分析 98

4.2.2 模糊PID控制面臨的問(wèn)題 98

4.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制面臨的問(wèn)題 100

4.2.4 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的解決思路 104

4.3 電液伺服控制系統(tǒng)的PID控制 105

4.3.1 電液伺服控制系統(tǒng)分析 105

4.3.2 液壓缸傳遞函數(shù)的確定 106

4.3.3 電液伺服閥傳遞函數(shù)的確定 107

4.3.4 RBF在線(xiàn)辨識(shí)與PID參數(shù)自適應(yīng)整定 108

4.4 基于PSO-PID的凈水加藥自動(dòng)控制 114

4.4.1 凈水加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)概述 114

4.4.2 PSO-PID算法 115

第5章智能工廠機(jī)器人配置研究 121

5.1 機(jī)器人概述 121

5.1.1 機(jī)器人的定義 121

5.1.2 智能工廠中的機(jī)器人技術(shù) 123

5.1.3 六自由度多關(guān)節(jié)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 124

5.2 移動(dòng)機(jī)器人的配置研究 131

5.2.1 移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境模型的建立 131

5.2.2 移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃的粒子群算法 133

5.2.3 移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃的蟻群算法 136

5.3 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的配置研究 142

5.3.1 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型 142

5.3.2 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的滑?？刂?143

第6章智能工廠無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置研究 150

6.1 藍(lán)牙技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 150

6.1.1 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn) 150

6.1.2 智能工廠藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的跳頻技術(shù) 152

6.1.3 藍(lán)牙協(xié)議棧 157

6.1.4 智能工廠藍(lán)牙應(yīng)用模式 160

6.2 WiFi技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 162

6.2.1 WiFi協(xié)議的基本內(nèi)容 162

6.2.2 WiFi網(wǎng)絡(luò)的組成元件與類(lèi)型 163

6.2.3 WiFi網(wǎng)絡(luò)的OFDM調(diào)制技術(shù) 164

6.2.4 WiFi網(wǎng)絡(luò)的大尺度衰落 166

6.2.5 WiFi網(wǎng)絡(luò)的小尺度衰落 169

6.2.6 智能工廠WiFi信道的建模 171

6.3 超寬帶技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 174

6.3.1 超寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)的主要特點(diǎn) 174

6.3.2 超寬帶系統(tǒng)的脈沖成形技術(shù) 176

6.3.3 超寬帶脈沖調(diào)制技術(shù) 177

6.3.4 超寬帶系統(tǒng)多址技術(shù) 179

6.4 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 182

6.4.1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) 182

6.4.2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 184

6.4.3 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議 186

參考文獻(xiàn) 189

圖書(shū)目錄

項(xiàng)目一　智能工廠認(rèn)知………………………………………………………………001

任務(wù)1　“工業(yè)4.0”及智能工廠概述………………………………………………001

任務(wù)2　SX-TFI4智能教學(xué)工廠認(rèn)知………………………………………………012

項(xiàng)目二　智能服務(wù)中心的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………020

任務(wù)1　智能服務(wù)中心的功能需求分析……………………………………………020

任務(wù)2　智能服務(wù)中心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………027

任務(wù)3　智能服務(wù)中心的操作與維護(hù)………………………………………………034

項(xiàng)目三　智能控制中心的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………039

任務(wù)1　智能控制中心的功能需求分析……………………………………………039

任務(wù)2　智能控制中心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………043

任務(wù)3　智能控制中心的操作與維護(hù)………………………………………………050

項(xiàng)目四　智能原材料倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐……………………………………………067

任務(wù)1　智能原材料倉(cāng)庫(kù)的功能需求分析…………………………………………067

任務(wù)2　智能原材料倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………072

任務(wù)3　智能原材料倉(cāng)庫(kù)的操作與維護(hù)……………………………………………086

項(xiàng)目五　智能加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………098

任務(wù)1　智能加工系統(tǒng)的功能需求分析……………………………………………098

任務(wù)2　智能加工系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………105

任務(wù)3　智能加工系統(tǒng)的操作與維護(hù)………………………………………………110

項(xiàng)目六　智能裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………124

任務(wù)1　智能裝配系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)裝配單元的功能需求分析…………………………124

任務(wù)2　智能裝配系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)裝配單元的系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………131

任務(wù)3　智能裝配系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)裝配單元的操作與維護(hù)……………………………137

任務(wù)4　智能裝配系統(tǒng)擰螺釘單元的功能需求分析………………………………152

任務(wù)5　智能裝配系統(tǒng)擰螺釘單元的系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………157

任務(wù)6　智能裝配系統(tǒng)擰螺釘單元的操作與維護(hù)…………………………………163

項(xiàng)目七　智能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………178

任務(wù)1　智能檢測(cè)系統(tǒng)的功能需求分析……………………………………………178

任務(wù)2　智能檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………184

任務(wù)3　智能檢測(cè)系統(tǒng)的操作與維護(hù)………………………………………………187

項(xiàng)目八　智能包裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………201

任務(wù)1　智能包裝系統(tǒng)的功能分析…………………………………………………201

任務(wù)2　智能包裝系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………208

任務(wù)3　智能包裝系統(tǒng)的操作與維護(hù)………………………………………………213

項(xiàng)目九　智能成品倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………222

任務(wù)1　智能成品倉(cāng)庫(kù)的功能需求分析……………………………………………222

任務(wù)2　智能成品倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………226

任務(wù)3　智能成品倉(cāng)庫(kù)的操作與維護(hù)………………………………………………240

項(xiàng)目十　智能制造技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐…………………………………………………248

附錄……………………………………………………………………………………262

附錄A　智能工廠配電原理圖………………………………………………………262

附錄B　主、從站信號(hào)對(duì)接表………………………………………………………264 2100433B