从事故到预防之工业报警
一 定义
工业报警是指在工业生产过程中，当设备、系统或者工艺参数出现故障、异常、偏差、或者可能引发安全事故、质量问题、生产过程中断等不良情况时，发出的警示信息。其目的是为了引起操作人员的注意以便及时干预、调节，进而保证安全生产，减少损失。
下面会从引用规范、报警分类、实现方式、处理措施、响应机制等几个方面来介绍。
二 规范
工业报警中有很多规范可以参考，项目中做报警时可以参考GB/T 41261-2022《过程工业报警系统管理》，如下图示：
该规范里有一些相关的要求，可以给我们提供帮助。
相关内容总结如下：
1. 设定报警优先级：
明确项目中需要报警的内容，根据风险评估确定不同报警的优先级，以便操作人员能够优先设定、处理重要的报警。
2. 确定报警限值：
要基于工艺安全分析和操作经验，合理设定报警限值，确保能及时发现异常，例如在电力系统中，会有一些过电压、欠电压的报警，其限值都是根据经验值和规范来设定的。
3. 规范报警消息内容：
报警消息应包含清晰、明确且有用的信息，如报警的设备或工艺参数、报警位置、报警的时间、报警的级别、报警确认等，某项目报警信息弹出框内容如下：
4. 报警的显示方式：
设计时应考虑以易于区分和识别的方式显示不同优先级的报警，如采用不同的颜色、声音等。例如可以使用红色来展示最高报警级别，使用橙色来表示低一级的报警，黄色来展示常规报警等，如下图所示。
5. 避免报警重复：
通过合理的设计，减少重复的、不必要的或频繁发生但不关键的报警，保证现场资源的合理利用，避免资源浪费。
6. 与其他系统集成：
报警系统应能与过程控制系统、安全仪表系统等其他相关系统有效集成，实现信息的共享和协同工作，有效联动，保证安全性及可靠性。
7. 人机界面的设计：
HMI设计要符合操作人员的认知和操作习惯，便于快速准确地理解和响应报警，及时处理，简单高效。
HMI设计原则可参考下面的图片，具体项目应用可参考实际的现场情况。
8. 测试与验证：
在设计阶段，应进行充分的测试和验证，以确保报警系统的功能满足预期要求，尽量减少应用中的问题。
实际中，我们在设计项目系统报警时，对于报警部分的设计可以依据上述规范的要求，结合企业标准、客户要求对项目报警中的优先级设定、颜色区分、弹窗提示、设备联动、HMI设计等进行综合考虑。
三 分类
有了规范之后，为了区分优先级，考虑颜色，便于进行报警分类，工业报警大体可以分为以下7个大类：故障报警、参数报警、质量报警、安全报警、能耗报警、通信报警、环境报警等，分类如下图1所示：
图1
下面对各个内容进行详细介绍：
1. 设备故障：
故障主体为现场中的硬件设备，当工业设备出现机械故障、电气故障、传感器故障等情况时触发，例如电机过载、轴承过热、管路超压等。
2. 参数报警：
主要在生产过程中存在，与生产过程中的关键的或重要的工艺参数相关，如温度、压力、流量、液位等超出正常设定的范围，可能危及人身或财产安全时应用。
3. 质量报警：
对于需要提供检测报告的生产过程，在产品质量检测环节，发现产品不符合质量标准时产生，例如尺寸偏差、位置偏差、成分不合格等情况。
4. 安全报警：
涉及到人员安全、环境安全和设备安全等方面，如火灾报警、有毒气体泄漏报警、防爆设备故障报警等需要对安全要求较高的场所应用。在生产现场中的很多安全相关设备，如安全门开关、安全型PLC、安全继电器等都是为了保证安全功能使用的，通过软件与硬件的配合，将软件报警与硬件保护联动，实现对现场人员及设备的安全保护。
5. 能耗报警：
当能源的使用超过预定的阈值或出现异常消耗模式时发出，如电能超量使用、用水量超定额、或者其他的能耗超额时报警，这类报警在大型的集团公司或高校中应用较多，较适合对各个分公司、各个建筑的能耗分析管理等。
6. 通信报警：
工业控制系统中通信线路或网络出现故障，导致数据传输中断或错误时触发，很多的通信采集设备都具备该功能，可以直观展示出来是采集设备还是底层设备故障，方便查找故障原因。
7. 环境报警：
监测工厂内部或周边环境的参数，如温度、湿度、大气压、噪音、照度等异常时报警，经常在对环境参数要求严格的工艺现场使用。
应用较广泛的报警类型大体上就是以上几种。不同的工业领域和生产场景可能还需要根据具体需求和特点对报警进行进一步细分和定制。
四 实现方式
知道分类之后，需要考虑报警的实现方式。工业报警的实现方式通常有以下几种：
1. 声光报警：
通过闪烁的灯光(如红色警示灯)和特定的声音(如警报声、蜂鸣声)来引起注意。这是最直观和常见的方式，如现场中常见的三色报警灯、蜂鸣器、语音报警等。
2. 屏幕显示：
在操作控制台的显示屏上弹出报警信息，包括文字描述、图像、图表等，明确指出报警的位置、类型和相关参数，这种在上位软件中应用比较多，在做提示信息时，可以将具体信息写入，以便快速根据弹出的信息定位到故障点，及时处理。
3. 短信或邮件通知：
将报警信息发送到相关人员的手机短信或电子邮箱中，以便不在现场的人员也能及时知晓，例如Intouch 的邮件提示功能，短信通知时则需要借助短信猫模块，下图是某项目中的短信猫测试界面。
4. 移动应用推送：
通过专门的工业控制移动应用程序，向相关人员的手机或平板设备推送报警通知，功能与短信或者邮件通知较为类似，我们常见的公众号或者小程序的消息推送就是其中的一种，之前做的一个云平台项目推送如下。
5. 现场广播：
在较大的工业场所，通过广播系统播报报警信息，消防里面该功能应用较多。
6. 数据记录与分析：
不仅发出实时报警，还对报警数据进行记录和分析，以便后续追溯和优化，在设备老化，定额超量等场合应用广泛。
7. 联动控制系统：
报警触发后，自动联动相关的控制系统采取紧急措施，如达到设定的压力、水位或者温度时停止设备运行、故障时切换备用系统等，除此之外也可以使用软件语音报警加硬件动作的联动方式。
五 响应机制
通过上述介绍，大家对工业报警有了一个简单的了解，那么我们如何建立有效的报警响应机制？可以参考以下步骤（图2）：
图2
通过以上步骤的综合实施，可以建立起一套行之有效的报警响应机制，使得工控系统的安全性和稳定性得以提高。
六 报警处理措施
有了响应机制之后，对于不同的报警分类可以有以下一些处理措施，具体见下图3：
图3
2024年12月
