智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法引用文件

參考資料：

《智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法》（GB/T 39173-2020）規(guī)定了安全監(jiān)測有效性評估方法的一般要求，火焰、可燃氣體、有毒氣體和超聲探測器安全監(jiān)測有效性評估的方法。該標準適用于石油、石油化工、天然氣領(lǐng)域的智能工廠對火焰、可燃氣體、有毒氣體和超聲的安全監(jiān)測進行有效性評估。其他領(lǐng)域的智能工廠可參照執(zhí)行。

參考資料：

智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法制定背景

在工業(yè)領(lǐng)域，安全監(jiān)測包括了監(jiān)控裝置火災、可燃氣體泄漏、有毒氣體泄漏等事故的儀表及其報警、聯(lián)鎖功能，是保護人員、環(huán)境及設(shè)備的關(guān)鍵的安全部件，能在最快的時間監(jiān)測到危險情況發(fā)生，并及時采取包括聲光報警、遠程通訊報警及聯(lián)動等一系列動作進而實現(xiàn)最大限度的安全保護，有效的遏制事故發(fā)展，保障人員和經(jīng)濟財產(chǎn)安全。

安全監(jiān)測在安全生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的地位，是預防危險事故發(fā)生及控制后果嚴重性的有效手段，為了保證在對可燃氣體、毒氣泄漏或火災發(fā)生實現(xiàn)可靠、及時的監(jiān)測和保護，必須使用安全性高、可靠性好、可用率高、誤動作少的監(jiān)測儀表和設(shè)備。因此對安全監(jiān)測進行有效性和功能安全評估十分重要，評估的理論規(guī)范是進行評估的基礎(chǔ)。

智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法編制進程

• 標準計劃

2018年1月9日，國家標準計劃《智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法》（20173706-T-604）下達，項目周期24個月，由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出，TC124（全國工業(yè)過程測量控制和自動化標準化技術(shù)委員會）歸口上報，TC124SC10（全國工業(yè)過程測量控制和自動化標準化技術(shù)委員會系統(tǒng)及功能安全分會）執(zhí)行，主管部門為中國機械工業(yè)聯(lián)合會。

• 發(fā)布實施

2020年10月11日，國家標準《智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法》（GB/T 39173-2020）由中華人民共和國國家市場監(jiān)督管理總局、中華人民共和國國家標準化管理委員會發(fā)布。

2021年5月1日，國家標準《智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法》（GB/T 39173-2020）實施。

智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法制定依據(jù)

國家標準《智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法》（GB/T 39173-2020）依據(jù)中國國家標準《標準化工作導則—第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》（GB/T 1.1-2009）規(guī)則起草。

智能工廠—安全監(jiān)測有效性評估方法起草工作

主要起草單位：中國石油管道局工程有限公司設(shè)計分公司、機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所、梅思安（中國）安全設(shè)備有限公司、上海合含科技有限公司、北京能源集團有限責任公司、中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院、中國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、華測檢測認證集團股份有限公司、北京市勞動保護科學研究所、南京航空航天大學、清華大學、中石油管道有限責任公司西氣東輸分公司、中國石油天然氣股份有限公司西部管道分公司、中國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、史學玲、文科武、紀志軍、楊炳雄、劉海峽、關(guān)天罡、金生祥、梅東升、馬萬軍、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。

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

《路塹邊坡變形監(jiān)測與穩(wěn)定性安全評估方法》以邊坡開挖卸荷的力學機理理論及邊坡巖土體蠕動變形理論基礎(chǔ)為出發(fā)點，結(jié)合在福建山區(qū)高速公路邊坡建設(shè)過程開展的大量深孔位移監(jiān)測數(shù)據(jù)成果，對路塹邊坡的歷時變形規(guī)律進行研究?！堵穳q邊坡變形監(jiān)測與穩(wěn)定性安全評估方法》對于從事高速公路邊坡設(shè)計、施工及運營中的高速公路邊坡穩(wěn)定性評價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 電力負荷預測 23

2.1.1 電力負荷預測的意義 23

2.1.2 電力負荷預測模型 24

2.1.3 基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力負荷預測 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 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)點處理方法 38

2.3.2 PI型電源節(jié)點處理方法 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 電池壽命實時估算算法 42

2.4.2 仿真結(jié)果 44

第3章智能工廠電機驅(qū)動配置研究 48

3.1 電機驅(qū)動的脈寬調(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 雙電機變頻控制系統(tǒng)的配置研究 70

3.3.1 雙電機控制案例 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方案 80

3.3.4 雙電機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控制面臨的問題 98

4.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制面臨的問題 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在線辨識與PID參數(shù)自適應整定 108

4.4 基于PSO-PID的凈水加藥自動控制 114

4.4.1 凈水加藥自動控制系統(tǒng)概述 114

4.4.2 PSO-PID算法 115

第5章智能工廠機器人配置研究 121

5.1 機器人概述 121

5.1.1 機器人的定義 121

5.1.2 智能工廠中的機器人技術(shù) 123

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

5.2 移動機器人的配置研究 131

5.2.1 移動機器人環(huán)境模型的建立 131

5.2.2 移動機器人路徑規(guī)劃的粒子群算法 133

5.2.3 移動機器人路徑規(guī)劃的蟻群算法 136

5.3 多關(guān)節(jié)機器人的配置研究 142

5.3.1 多關(guān)節(jié)機器人的數(shù)學模型 142

5.3.2 多關(guān)節(jié)機器人的滑?？刂?143

第6章智能工廠無線網(wǎng)絡(luò)配置研究 150

6.1 藍牙技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 150

6.1.1 藍牙技術(shù)的特點 150

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

6.1.3 藍牙協(xié)議棧 157

6.1.4 智能工廠藍牙應用模式 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 超寬帶無線技術(shù)的主要特點 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 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 182

6.4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu) 182

6.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu) 184

6.4.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議 186

參考文獻 189

圖書目錄

項目一　智能工廠認知………………………………………………………………001

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

任務(wù)2　SX-TFI4智能教學工廠認知………………………………………………012

項目二　智能服務(wù)中心的設(shè)計與實踐………………………………………………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…………………………………………………027

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

項目三　智能控制中心的設(shè)計與實踐………………………………………………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…………………………………………………043

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

項目四　智能原材料倉庫的設(shè)計與實踐……………………………………………067

任務(wù)1　智能原材料倉庫的功能需求分析…………………………………………067

任務(wù)2　智能原材料倉庫的系統(tǒng)設(shè)計………………………………………………072

任務(wù)3　智能原材料倉庫的操作與維護……………………………………………086

項目五　智能加工系統(tǒng)的設(shè)計與實踐………………………………………………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…………………………………………………105

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

項目六　智能裝配系統(tǒng)的設(shè)計與實踐………………………………………………124

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

任務(wù)2　智能裝配系統(tǒng)電動機裝配單元的系統(tǒng)設(shè)計………………………………131

任務(wù)3　智能裝配系統(tǒng)電動機裝配單元的操作與維護……………………………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……………………………………157

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

項目七　智能檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實踐………………………………………………178

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

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

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

項目八　智能包裝系統(tǒng)的設(shè)計與實踐………………………………………………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…………………………………………………208

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

項目九　智能成品倉庫的設(shè)計與實踐………………………………………………222

任務(wù)1　智能成品倉庫的功能需求分析……………………………………………222

任務(wù)2　智能成品倉庫的系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………226

任務(wù)3　智能成品倉庫的操作與維護………………………………………………240

項目十　智能制造技術(shù)的應用實踐…………………………………………………248

附錄……………………………………………………………………………………262

附錄A　智能工廠配電原理圖………………………………………………………262

附錄B　主、從站信號對接表………………………………………………………264 2100433B