浮顶罐接地安全实时监控预警系统技术领域
本发明属于储罐接地安全防护技术领域，尤其涉及一种浮顶罐接地安全实时监控预警
系统。
背景技术
随着我国经济快速发展，大型原油商业储备库和国家储备库日益增多，尤其是浮顶罐
储罐区总储量及单罐容量越来越大，浮顶油罐的体积和表面积比过去成倍增加，遭遇雷击
的概率以及雷击发生时雷电流的强度都大大提高。由于浮顶罐储存的原油具有易流失、易
燃烧和易爆炸等性质，一旦发生火灾或爆炸，极易导致重大损失。
从储罐运行事故分析看，雷击事故约占油罐总事故的85％。有效的防雷接地是降低储
罐雷击起火的重要方法，加强储罐防雷接地安全检测是保证其持续有效的基础。储油浮顶
罐雷击起火，主要由直击雷或感应雷引起，根据多年国内外大型油罐火灾原因分析得知，
多数大型油罐起火是由于感应雷引起多处电位差而发生闪络造成。浮顶罐的浮盘与管壁有
间隙，雷击过程中，导致浮盘滞留束缚电荷，其将通过非接地回路向罐体罐壁中和放电，
形成二次电弧。二次电弧发生在储罐一次和二次密封处，正处于爆炸危险环境区域内，遇
达到爆炸混合比的油气，即可引起火灾。
当前解决方法主要采取以下几种方式，但都存在不足：(1)设置分流片。但不管分流
片在顶部还是底部，与罐体内壁之间任何情况下都有可能产生电弧，如果分流板位于顶端，
产生电弧的位置正好位于较高浓度油气混合区；(2)扶梯连接。由于在扶梯滚轴与其他节
点之间接触电阻大。因此，浮盘和罐体之间会有大的电位差，焊接点会产生电弧，而且由
于此类节点的阻抗太高而无法避免焊接点出现电弧；(3)采用2根25平方毫米软铜复绞
线连接浮盘和罐体。其存在问题是导线过长，交流阻抗较大；(4)采用伸缩式接地装置连
接浮盘和储罐罐壁，进行等电位连接，此法需要通过定期人工检测储罐接地，方可保证其
有效性。
上述的几种方法都难以有效保障浮顶罐的有效接地且无法实时掌控浮顶罐的接地情
况，需要定期的对储罐接地开展人工检测。因此，为解决上述问题，开发有效的伸缩式接
地设备，并具备接地安全实时监控报警等功能于一体的浮顶罐接地安全实时监控预警系统
具有重要的现实意义。石油能源战略储备是我国的一项重要国策，实行有效的防雷接地措
施并随时掌控接地安全状态，对于确保外浮顶储罐安全储存及使用至关重要。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提供了一种浮顶罐接地安全实时监控预
警系统，此系统将浮顶罐浮盘有效接地、接地阻抗实时监测、预警报警和远程监控很好的
整合在一起，为保障外浮顶储罐的防雷防静电地接安全提供有效解决方法。
本发明的一种浮顶罐接地安全实时监控预警系统，其特征在于，该系统主要由可伸缩
式接地单元、接地阻抗监测单元、监控预警单元和远程监控单元组成。该可伸缩式接地单
元包括数个防爆可伸缩式接地设备，所述防爆可伸缩式接地设备用于连接储罐浮盘和管
壁，通过条形薄铜片连接形成有效等电位；防爆接地阻抗监测单元为防爆接地阻抗监测器，
防爆接地阻抗监测器通过三根电缆分别与储罐浮盘、储罐底座连接点和接地点连接，用于
实时检测储罐的接地阻抗，分析、处理、判断接地阻抗是否大于储罐接地设定值，显示并
储存储罐接地状态信息，若监测到阻抗值超过设定值则显示红色，未超过设定值，显示绿
色；所述的监控预警单元包括采集传输模块、监控工控机、声光报警器和工业路由器，采
集传输模块从各防爆接地阻抗监测器采集到阻抗信号并传输到监控工控机，监控工控机对
各储罐接地情况进行智能处理分析判断储罐接地情况，若分析得出状态异常发出预警报警
信号，触发声光报警器发出声光报警信号，提醒相关人员对现场接地设备进行及时处理和
维修；远程监控单元包括Internet、3G/4G网络、路由器、计算机和移动智能终端，其中，
移动智能终端通过3G/4G网络随时随地远程监控现场各储罐接地状况并接收来预警工控机
的预警报警信号，计算机通过路由器和Internet网络远程监控储罐的状态。所述的防爆
接地阻抗监测器与采集传输模块通过线缆连接；所述采集传输设备与监控预警工控机通过
485总线连接；所述监控预警工控机与工业路由器通过网线连接；所述工业路由器与
Internet通过光纤网络连接；所述PC机与工业路由器通过网线连接，移动智能终端通过
3G/4G网络进行通讯。
本发明具有以下特点和有益效果：
本发明是一套将浮顶罐浮盘有效接地、实时监测、预警报警、远程监控集成一体的浮
顶罐接地安全监控预警系统。系统采用防爆可伸缩式接地设备，随储罐浮盘升降而自动伸
缩始终保持最小阻抗，有效减少由雷电引起的浮顶罐油罐火花放电，同时系统实时监测储
罐整体接地阻抗，对接地安全和设备异常状态进行预警报警，及时提醒相关人员对接地设
备或相关设备进行修理，从而有效保障浮顶罐的接地安全。系统性能可靠，适用于腐蚀性、
爆炸性环境，维修量较低。
附图说明
图1为发明浮顶罐接地安全实时监控预警系统结构示意图
具体实施方式
本发明提出的一种浮顶罐接地安全实时监控预警系统结合附图及实施例详细说明如
下：本发明的浮顶罐接地安全实时监控预警系统总体结构如图1所示。该系统主要由可伸
缩式接地单元I、接地阻抗监测单元II、监控预警单元III和远程监控单元IV组成。可伸缩
式接地单元I包括数个防爆可伸缩式接地设备；接地阻抗监测单元包括监控线盘和防爆接
地阻抗监测器；监控预警单元包括采集传输模块、监控工控机、声光报警器和工业路由器；
远程监控单元包括Internet、3G/4G网络、路由器、计算机和移动智能终端。所述的防爆可
伸缩式接地设备安装在储罐壁顶，通过可伸缩式薄铜片与储罐浮盘连接；所述的接地阻抗
监测器与采集传输模块通过线缆连接；所述采集传输设备与监控预警工控机通过485总线
连接；所述监控预警工控机与工业路由器通过网线连接；所述工业路由器与Internet通过
光纤网络连接；所述PC机与工业路由器通过网线连接，移动智能终端通过3G/4G网络进
行通讯。
防爆可伸缩式接地单元I所述数个可伸缩式接地设备，均匀安装于储罐壁四周，安
装数量取决于储罐容量，一般为储罐直径每15米可设置一台，其条状薄铜片随着浮盘下
降和上升自动伸出或者缩回卷起，铜片一直处于拉紧状态，用于实现储罐浮盘和储罐壁的
等电位，避免浮盘和罐壁形成电弧。
本实施例中的防爆可伸缩性接地设备采用RGA-JL98，主要参数：薄铜片材质为黄铜
或镀锌铜合金，重量为30KG，长度为25米，条状薄铜片快速伸缩和缩回卷起不产生火花。
接地阻抗监测单元II所述的监控线盘安装在储罐壁顶，线盘与罐壁保持绝缘，其中的
监控线缆和浮盘相连，且随着浮盘的下降和上升而自动伸出和缩回卷起；防爆接地阻抗监
测器通过线缆与监控线盘相连，用于监测储罐整体阻抗值，阻抗值不超过设定值时显示绿
色，监测到阻抗值超过设定值时变成红色，并自动输出报警信号。
本实施例中监控线盘通过线缆与浮盘相连，线缆随浮盘下降和上升而自动伸出和收
回，和采用REEL-JL，主要技术参数：长度25米，截面积0.9mm2。
本实施例中接地阻抗监测器通过线缆连接到监控线盘，线缆长度最长可达100米，用
于实时监测储罐的整体阻抗值。本实施中的防爆接地阻抗监测器采用
GROUNDGUARDIAN-JL，主要技术参数：供电为110/220V，输出电路为本质安全监测电路。
监控预警单元III所述采集传输设备用于采集接地阻抗监测器的输出值并传输给监控
预警工控机，监控预警工控机对信号进行实时分析处理，实时显示和储存储罐接地情况，
采用安全算法自动计算判断储罐接地阻抗值工作状态，若接地阻抗值超过设定值时，触发
声光报警进行声光报警。
本实施例中采集传输设备采用西门子S7-200，主要技术参数：处理器为CPU226，数字
扩展模块为EM223，模拟量扩展模块EM235，以太网通讯模块为CP243，供电电压为
85-264VAC。
本实施例中声光报警器采用LA-P23，主要技术参数：额定工作电压为DC12V，工作温
度为-30～85℃，声压范围为105dB±3dB(2m内)。
本实施例中监控预警工控机采用华北工控机RICH-300A，主要技术参数：处理器为
2.93GHz，芯片组为Intel G41+ICH7，内存为DDR 4GB，MTBF为≥60,000小时。
本实施例中工业路由器采用H7920工业级，主要技术参数：支持无线和有线网络，LAN
口为1x10/100Mb LAN端口，路由协议为静态路由、RIP、RIPv2、OSPF；无线网络同时支持
TD-LTE、FDD LTE、EVDO、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA1x、EDGE/GPRS，内置3G/4G LTE
工业模块。
远程监控单元IV所述移动智能终端用于远程随时随地通过3G/4G网络监控现场各储罐
接地情况，当接地阻抗值超过设定值，移动智能终端会产生震动和报警声提醒用户，用户
也可通过移动智能终端联系相关人员进行检查现场情况及时维修。
本实施例中移动智能终端采用云狐工业级手机A8，主要技术参数：CPU为1.5G，处理
器为四核处理器，电池容量为3500毫安时，防水防尘防护等级为IP68。
所述的计算机用于通过Internet远程监控储罐现场的接地情况。
本实施中的计算机采用联想扬天T4900，主要性能参数：CPU频率为3.6GHz，内存
容量为8GB，硬盘容量为1TB，显示器为20英寸。
所述的Internet用于网络数据传输。
所述的3G/4G网络由于无线网络数据传输。
所述的路由器用于传输数据的路由。
本实施例中路由器采用D-Link DI-8004W，主要技术参数：传输速率10/100Mbps，广
域网接口4个，局域网接口4个。
以上所述的具体实施例，对本发明专利的目的，技术方案和有益效果进行了进一步详
细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，
凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同改换、改进等，均应包含在本发明
的保护范围之内。