安全監測智能預警系統產品的設計與研究

肖夢

（四川 成都610000）

1 概述

安全生產是應急管理的基本盤，近年來重特大生產安全事故呈現頻發態勢，安全生產與應急管理形勢嚴峻，如河北盛華化工有限公司“11.28”重大爆燃（氯乙烯氣柜泄漏擴散到廠區外公路上遇明火發生爆燃）等事故，敲響了企業風險“外溢”的警鐘。因此為破解防范生產安全事故易發與易演變為公共安全風險事件的難題，基于“信息化+專業化”的北斗“+N”技術,構建集成位移、震動、氣體濃度、風向風速、雨量等實時感知功能為一體的安全監測智能預警系統產品，創新“圍欄式- 安全監管電子警察”的探索應用，為有效防范化解重大安全風險，堅決遏制重特大事故，實現安全生產風險的動態監測和自動預警,不斷提升安全監管與應急管理的信息化、網絡化、智能化水平。

2 設計與研究內容

2.1 總體架構

安全監測智能預警系統產品的設計與研究，是結合監測對象及重大危險源等實際情況，在基于集北斗、溫度濕度、降雨量等基礎型監測裝置上，安裝集成專業化監測傳感器，通過設置在監測對象重點風險區及場界周圍的北斗“+”多功能安全監測成套裝置，進行前端監測數據采集；通過4G 或專線傳輸到“多功能動態監測云平臺”上，進行數據匯聚與存儲、清洗與處理；并基于可靈活配置參數的對應類型預警算法模型，實現多維數據聯動分析、監測預警等。

圖1 安全監測智能預警系統產品總體架構

其中多功能動態監測平臺的“+N”具有可擴展性：第一層N含義表示多領域行業（地災、礦山、危化），第二層N 含義表示多類型感知設備數據（可根據監測對象現場勘察情況與監管實際需求，掛載多類型感知設備），第三層N 含義表示可配置的監測指標算法（可根據監測對象實際情況，靈活進行閾值等參數配置），如非煤礦山的位移、浸潤線、干灘等預警算法，危化品廠區的可燃、易爆、有毒氣體等預警模型和視頻圖像分析。從而實時感知位移沉陷、氣體泄漏、風向風速、實時雨量等風險指標，具有信息化、專業化、實時化、智能化的多功能安全生產預警實時監測，可全面、清晰地了解各項監測數據，實現對各監測點的全方位監測，從而將危害前置，防患于未然。

2.2 功能模塊

本系統產品包括web 端和app 端，功能設計包括GIS 分布，監測點監測，預警管理，設備數據，頻率設置，閾值配置，解算服務管理，權限管理，應用管理，系統配置，運維監控，歷史查詢等功能模塊。以下為部分重點模塊：

（1）預警模塊與管理。預警管理與預警分析：云平臺可配置監測點的監測判定指標，如氣體的安全閾值、濃度閾值、步長Δt、時間閾值等，預警包括紅橙黃藍四個等級，在GIS 上展示監測點預警信息，統計顯示不同維度的監測數據。

預警模型管理：模型管理可配置（主要配置模板參數及其變量），支持創建多個不同預警模型，以適應不同業務場景，通過模型引用不同參數，組合成各種不同的預警判斷邏輯，實現一個模板多處引用。

智能預警：當觸發預警時，系統可發送預警通知（系統告知/短信/聲光報警提醒），預警接報人對預警進行核實，并可組織專家對預警等級進行會診、確認、處置與發布等。

（2）可視化監測點監測。圍欄標繪與監測一張圖：對企業所有監測點位進行圖標錨點，展示監測點位連線分布- 圍欄周界監測一張圖，基于GIS 展示監測預警情況- 報警一張圖等。

數據可視化：以不同圖表展示不同傳感器數據曲線圖，如在危化氣體監測中，可展示氣體數據K 曲線圖（以時間為X 軸，氣體濃度、摩爾體積為Y 軸，展示氣體曲線圖和環境風速風向、泄漏次數、氣體總類統計展示），在非煤礦山位移監測中，可展示位移數據K 線圖（以時間為X 軸，基點相對位移偏移量為Y 軸，展示位移曲線圖，可按時間段查詢）及其他曲線圖。

（3）數據歸集與分析。北斗定位解算與歸集子模塊：通過北斗數據解算服務，北斗傳感器采集數據將通過解算服務計算，并將計算結果值傳到云平臺，云平臺通過檢驗、解密、解算、轉換形成云平臺有效位移監測數據。

相關監測數據解算與歸集子模塊： 通過各類傳感器對監測點監測數據進行采集、封裝、加密、傳輸至云平臺，云平臺通過檢驗、解密、解算、轉換形成云平臺有效監測數據并進行進一步分析。

如位移監測：配置位移傳感器，監測滑坡點的位移，根據時間點展示位移的空間偏移量，水平偏移量，沉降情況等，并實時傳輸到云平臺，云平臺進行計算后存儲、展示位移數據、進行處理與公式轉換后，輸出速度、加速度等形式。如氣體濃度分析：平臺接入氣體傳感器，判定是否為有毒氣體或可燃氣體，進行單位換算，展示氣體曲線圖，云平臺進行閥值配置，并可根據對應氣體進行邏輯判定，標識當前預警狀態，氣體泄漏次數，當前監測點氣體濃度等情況。如風向風速分析：云平臺配置風向風速傳感器，配合氣體預警曲線顯示，在云平臺中按照“8 向”風向顯示。如雨量分析：平臺接入雨量傳感器，監測某一時段內的未經蒸發，滲透，流失的降雨，在水平面上積累的深度；圖像視頻分析：對視頻圖像進行分析，智能分析區域入侵、非法停留、人員集聚等異常情況。

2.3 模型配置

圖2 干灘長度預警模型配置

圖3 氣體濃度預警模型配置

從科學管理的角度，監測監管系統的定位應是監督管理各級監管監察人員和企業主要負責人的履職、行使責、權、利的效果，并通過對“關鍵”可能誘發重大風險與惡性事故的裝置、設備、設施進行實時監測與監督管理。本系統產品可根據不同監測對象實際情況與危險源現狀的現場勘察，結合所需傳感器的監測數據，基于不同算法模型，進行參數配置與預警分析。以下為部分的算法模型管理與配置設計（可靈活配置）：

（1）尾礦庫干灘長度預警模型配置。（圖2）

（2）危化品濃度監測與預警模型配置。（圖3）

3 結論

當前形勢下，安全監管工作總體來說還停留在“人盯人、保姆式”的傳統監管模式，監管力量的緊缺、被監管單位數量及監管內容的增加，給安全生產監管工作提出重大挑戰，黨中央、國務院、應急部、各級政府在關于防范化解安全生產風險方面也作出了一系列重要部署。安全監測智能預警系統產品的設計與研究，不同于傳統的工藝參數在線監測，它結合“安全生產+信息化”，通過對監測對象的重點關鍵風險“Key”指標、周界監測和預警模型多維聯動，在如非煤礦山重大危險源區域、危化品罐區和能量集中可能造成重大事故后果等場所，按需設置集成氣體感知、紅外熱像、高清視頻、位移、風向雨量等監測功能，對物料泄漏、裝置超溫、典型違章作業、位移沉陷、風向風速、當地雨量等動態風險指標開展實時監測，探討“圍欄式安全監管電子警察”創新應用，形成區域動態風險預警，它的存在能夠倒閉企業管好、用好安全監控系統，也為監管機構提供技術支撐，探索實時監測一張圖、數據匯聚一張表、態勢分析一張網、監控預警一盤棋，提升安全監管領域的“千里眼”、“順風耳”、“電子鼻”作用，實現企業安全生產風險的動態監測和自動預警，有效防范化解重大安全風險，不斷提升安全監管與應急管理的信息化、網絡化、智能化水平。