工業智能化在危險化學品企業的應用研究

張明

（重慶長風化學工業有限公司，重慶 401252）

0 引言

推進化學企業，特別是危險化學品企業向智能化方向轉型（突出安全基礎管理、重大危險源安全管理、雙重預防機制、特殊作業許可與作業過程管理、人員定位、智能巡檢等基本功能），對于改進化工生產工藝，發展農業生產，擴大工業原料，鞏固軍工國防，發展尖端科學技術，改善人民生活以及開展綜合利用都有很大作用。

1 危險化學品企業智能化應用主要實現的基本功能

1.1 安全管理基礎信息

安全基礎管理是企業生產管理的重要組成部分，是一門綜合性、系統性的管理科學。危險化學品企業的安全管理基礎信息主要包括以下內容：安全生產許可相關證照和有關報告信息、生產過程基礎信息、設備設施基礎信息、企業人員基礎信息、第三方人員基礎信息管理等。安全基礎管理信息化就是利用大數據、智能分析等手段實現提高安全管理基礎信息的數字化、系統化和高效化。

在危險化學品企業發展的過程中使用大數據、智能化創建的生產過程和安全管理遠程監控、診斷平臺，不僅可以實現遠距離的操控，還能對當前運行中的情況、信息開展實時性的回傳工作，依據此對特點數據、診斷結果等進行一同管理。面對其中存在的典型異常問題時，還需要進一步開發智能檢測、診斷系統平臺，從而對關聯信息進行追溯、上傳、導入、定點推送，并且其中還會給操作人員提供結果內容展示、運維工作推薦策略[1]。

1.2 重大危險源安全管理

重大危險源安全管理主要用于危險化學品重大危險源安全包保責任落實、在線監測預警、風險管控、評價/評估報告管理及隱患管理等。實現重大危險源主要負責人、技術負責人、操作負責人的安全包保履職結構化電子記錄，做到可查詢、可追溯；實現對現有重大危險源的液位、溫度、壓力和可燃有毒氣體濃度的實時監測數據、報警數據，支持信息查詢、歷史數據查詢、多維度對比、統計分析，實現報警監控、報警管理、運行監控、報警處置、報警分析、實時通知、設備管理、預警管理等功能；實現視頻監控畫面信息，實現重點場所、關鍵部位的監控視頻智能分析，對火災、煙霧、人員違章（中控室脫崗）等進行全方位的識別和預警；實現重大危險源安全風險的實時評估分析和展示、預警信息及時有效處置和閉環管理；實現評價/評估報告及隱患管理支持上傳重大危險源的安全評價報告、SIL 等級評估報告和重大危險源專項督導檢查問題隱患相關數據，實現重大危險源的安全評價報告電子化存檔、查閱和問題隱患錄入和整改。

對重大危險源等設備設施進行管理和監測預警，主要通過物聯網采集設備對重大危險源相關的傳感器數據進行采集，并對數據進行實時監測和對產生的異常進行預警。通過設備報警與人員定位相結合的管理方式，能夠確定報警點周圍的人員分布情況，為企業管理者快速制定應急響應方案。

物聯網數據采集：采集設備設施的溫度、液位、壓力、流量等運行數據、采集有毒可燃氣體的氣體濃度數據，采集視頻監控畫面數據并進行智能AI 分析，實現對廠區內高危險設備、氣體環境的數據和現場情景實時監測和預警。

數據地圖標記：將設備設施、有毒可燃氣體等對象標注于地圖上，形成智能監測一張圖，從而實現監測預警的可視化。

1.3 雙重預防機制

危險化學品企業應采用信息化管理手段，建立安全生產雙重預防信息平臺，包括管理端和移動端，對企業風險分析清單、排查任務及隱患治理情況進行管理，實現風險分級動態管控、隱患排查治理閉環管理、機制運行成效監督預警等功能，實現風險與隱患數據應用的無縫鏈接，保障數據安全，且具有權限分級功能。

風險分級管控：對工廠存在的各種風險點進行辨識和評估，評估出風險等級和合理的管控措施，并制定管控措施及配套的排查計劃，確保所有的風險都處于可控狀態。

隱患排查治理：建立企業的隱患庫，并制定周期性的排查計劃。對于發現的隱患進行閉環式的治理，確保每一個隱患都被閉環式的治理掉。

風險四色圖：將工廠各個區域按照不同的風險等級，分別用紅（重大風險）橙（較大風險）黃（一般風險）藍（低風險）標識在地圖上，形成風險四色圖。對于不同風險等級的區域，可以采用不同的人員數量控制規則。

1.4 特殊作業許可與作業過程管理

通過對八大危險作業的業務全過程進行記錄，包括審批、旁站、拍照留存、任務的關閉等過程。特殊作業許可與作業過程管理系統，將特殊作業審批許可條件條目化、電子化、流程化，并通過信息化手段對作業全流程進行過程痕跡管理，從而實現特殊作業申請、預約、審查、安全條件確認、許可、監護、驗收全流程信息化、規范化、程序化管理。

作業許可證計劃辦理：員工可以在線申請作業證，并提交上級責任人進行逐級審批，判斷作業的風險及管控措施，確認作業的相關人員，并安排作業的時間。

作品許可證現場簽批管理：基于高精度定位技術，只有所有人員到達作業現場才能使用PDA 進行作業證發放簽批，否則系統將會報警提示作業現場人員不全，不可以進行作業。

作業許可證現場過程監管：結合人員定位技術，強制確保安全員全程陪同：通過在作業現場設置電子圍欄，若安全員在作業過程中擅自離開，系統將智能發出預警。

1.5 人員定位

通過布設多個定位基站與人員攜帶的信號標簽進行通信的方式，結合人員定位算法，計算出信號標簽位置進行人員定位。根據企業實際應用場景建設基站布局合理、定位精度準確的人員定位系統，實現接受與發送報警信息、可視化展示、人員數量統計分析、人員活動軌跡分析、存儲和查詢等功能。支持與報警信息、智能巡檢、特殊作業管理、應急疏散撤離、應急演練聯動，可與化工園區安全風險智能化管控平臺進行對接，可使用云端互聯網應用服務，具體功能如下。

（1）人員實時定位管理。

人員實時分布總覽：精確顯示全廠區實時在線人數及實時位置分布情況。

廠內人員分類統計：分類顯示各區域的人員類型、數量、個人信息等，可展現全部人員數據，也可選擇指定人員展示。

視頻畫面實時查看：地圖上可查看廠區內所有攝像頭分布，點擊攝像頭快速查看某個區域的實時畫面。

工作任務智能記錄與管理：在2D/3D 地圖上便捷的標記廠內各區域工作任務，在地圖上實現智能記錄，清晰展現。

（2）安全智能預警。

車間超員/缺員告警：可對車間進行人數限制，一旦產生異常，系統立即告警，如人數一旦達到或者超出設定值，啟動報警，警示立即撤出多余人員。

人員越界/滯留告警：當人員越權進入某區域或長時間滯留某區域，系統立即進行告警提醒，保障人員和廠區安全。

人員一鍵緊急求救：遭遇險情時人員可使用定位胸卡或定位手環進行一鍵呼救，系統可接收到該人員的詳細位置分布，對其第一時間展開救援工作。

人員長時間靜止告警：當人員長時間靜止不動（后臺可設置靜止時長），如暈倒、睡著等情況，系統可立即進行告警。

（3）軌跡追蹤與視頻聯動。

人員位置實時追蹤：可檢索指定人員姓名，查看其當前的實時位置和活動軌跡，快速獲取該人員實時狀態。

人員歷史軌跡分析：可輸入指定人員姓名、時間段，查看該人員的歷史活動軌跡和位置分布，一旦有異常情況可根據歷史行動軌跡追溯事件過程。

監控視頻聯動：在實時追蹤和歷史追蹤的同時，皆可聯動區域內的攝像頭，獲取視頻畫面，快速查看現場情況。

1.6 職能巡檢

智能巡檢系統，是能實現巡檢、巡查全過程數字化管理的系統，管理人員根據PID 工藝流程圖、數字化交付資料、風險分析單元劃分、隱患排查清單、崗位安全風險責任清單等，分角色制定巡檢任務、規劃巡檢路線，匹配巡檢清單及制度規范。巡檢人員通過移動終端自動獲取巡檢任務要求。巡檢人員按規定時間、規定位置、規定要求完成數據采集，并將設備設施運行狀態、設備設施故障以及各類安全生產隱患等信息實時傳輸回管理后臺，從而實現內外操作人員、管理人員、企業各個信息化系統間共享巡檢數據。配置專人對智能巡檢系統進行管理，并將智能巡檢系統接入企業中央控制室，確保及時處置巡檢過程中的預警信息和隱患情況，實現閉環管理。

巡檢管理：通過制定巡檢計劃，對不同區域的設備進行周期性的檢查，確保設備處于安全健康的運行狀態，可以通過PDA 設備進行巡檢記錄。

巡檢現場的定位管理：通過人員定位和NFC 刷卡的方式，判斷人員是否到達現場進行檢查填報數據，確保巡檢內容的真實性。

巡檢發現的異常進行閉環處理：對于巡檢中發現的問題，可以快速導入隱患治理流程，確保每一個異常都能被完全治理，與雙重預防機制系統、設備完整性管理系統等有機結合、互聯互通。

2 智能化應用目前存在的主要問題及對策

在當前的制造業智能化建設中，其中較為關鍵的表現方式為“智能、制造的結合”，個性化生產是其中的基本特征之一。與此同時，想要實現制造工業的智能化，最為關鍵的便是工廠或企業載體。在制造業發展的過程中，其產生的智能化改變促使該領域整體品質、效率都得到了一定提升、優化。智能化制造作為系統工程的一種，內部不僅較為復雜，還關系到了產品的研發、生產、市場內部服務、商業形式等方面；智能化的制造工作，其中特點便是系統的“高程度智慧化”，不論產品出現何種的改變，還是進行現實應用，內部都展現出了較高程度的智能化[2]。化工企業，特別是危險化學品企業，工業智能化還需要加快建設步伐，但仍然存在不同程度的問題或困難。

（1）在化工企業上云、企業信息化智能化轉型過程中存在“成本高、門檻高，意愿低”的共性問題，特別是危險化學品企業擔心智能化改造成本高、停機維護成本高、后期維護成本高，而純粹設備改造的效益又比較低，因此如何轉變思路、如何提高企業參與意愿是工業智能化系統平臺應用和推廣的核心難點之一。

對策建議：快速構建通用系統模塊，解決化工企業生產過程中切實的安全隱患，提升附加價值，拉動企業信息化、數字化和智能化轉型的積極性。

（2）各種設備接口協議繁雜兼容難。我國現階段化工企業，使用的生產設備普遍型號多樣、規格不標準，也有國外品牌無開放接口，導致信息化改造門檻高，能采集的安全參數有限，大大增加了推進難度。

對策建議：整合行業經驗、算法模型和先進通信技術，統一設備接口協議標準，大力采用工業互聯網和5G 技術，提供強大平臺數據接入能力和平臺承載能力，實現對化工企業復雜智能化應用的深度挖掘，形成對企業安全態勢全面感知和分析預測。

（3）智能安全應急系統應用測試難。現階段我國化工業正處于轉型階段，而企業安全應急智能化系統，并不具備充分友好的測試調試環境，缺少必要的環境測試數據輸入和開發工具，比如：真實工廠環境一般很難進行明火試驗，導致即使是系統與需求相匹配的系統，但仍然無法第一時間進行系統測試。

對策建議：可統籌結合危化品企業“關搬改”政策，特別是與新建企業開展智能化系統測試合作，在設計、安裝和試生產過程中，同步推進智能化系統的測試和應用工作。也可以建立企業需求側和系統供給側的合作開發、共同享受成果的模式，危化品企業提供場地場景，系統研發企業提供系統硬件和軟件，這樣也能降低了雙方的成本。

在工業智能化制造發展的過程中，還要注重其中技術的結合使用。例如：通過增強工業網絡，智能機器人、物流等一系列全新技術的使用，來讓相應產業集群的建設速度逐漸加快。與此同時，在該過程中還要強化技術、機械裝備之間的融合，以此推動智能化的成套裝備、儀器設備、控制系統、集成制造裝備等都可以實現良好的發展、進步。在該過程中還要將人工智能作為核心關鍵，其中包含了設計、生產、服務等相關環節，之后再將云計算、物聯網等信息、先進制造技術進行融合，從而實現智能制造業的集群式創新[3]。

3 結語

綜上所述，當前國家的工業智能化制造技術已經取得了一定成就，還在社會發展中展現出了一定的力量。通過對危險化學品領域工業智能化技術需要實現的主要功能、存在的主要問和對策分析，了解到在當前的工業智能化發展中，相應管理和技術人員需要注重轉變觀念和思路，在傳統基礎管理、設備管理和人員管理等方面實現信息化和智能化，并將生產過程中的質量、安全、效率進行改善和優化，從而實現智能化系統應用的快速發展，提升國家實力。