安全生產(chǎn)信息化的建設(shè)與應(yīng)用

杜海波，翟魯波

（山東魯泰化學有限公司，山東 濟寧 272350）

1 安全信息化系統(tǒng)概述

企業(yè)安全信息化系統(tǒng)在云端進行統(tǒng)一部署，通過軟硬件結(jié)合的技術(shù)手段，實現(xiàn)雙重預(yù)防機制、風險監(jiān)測預(yù)警、人員定位、視頻智能分析、作業(yè)許可管理等功能，并結(jié)合GIS 衛(wèi)星地圖服務(wù)，將企業(yè)安全相關(guān)信息與數(shù)據(jù)進行實時展示， 實現(xiàn)信息化的安全管理流程。

預(yù)警系統(tǒng)除具備安全管理相關(guān)功能外， 依托大數(shù)據(jù)技術(shù)， 統(tǒng)一建設(shè)數(shù)據(jù)交換平臺。 通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、視頻智能分析等硬件設(shè)備，接入與上傳企業(yè)控制系統(tǒng)安全相關(guān)的實時數(shù)據(jù)、 視頻監(jiān)控等實時的安全數(shù)據(jù)， 匯聚企業(yè)原有或即將建設(shè)的安全應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚，并進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)展示與分析。系統(tǒng)建有專業(yè)工作臺頁面，通過工作臺可登錄所有的安全應(yīng)用系統(tǒng)， 可作為企業(yè)安全生產(chǎn)的門戶系統(tǒng)。

2 安全信息化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

2.1 總體架構(gòu)

平臺遵循工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)進行設(shè)計， 按照分層設(shè)計、 動態(tài)擴展的思想， 自下而上分別為邊緣層、IaaS 層、DasS 層、PaaS 層和 SaaS 層。 同時建立統(tǒng)一的標準運維體系，保證系統(tǒng)規(guī)范、穩(wěn)定運行，總體架構(gòu)見圖1。

圖1 總體架構(gòu)

（1）邊緣層

邊緣層用于實現(xiàn)企業(yè)各類數(shù)據(jù)的接入， 包括氣體報警、重點指標監(jiān)測、視頻數(shù)據(jù)等。通過大范圍、深層次的數(shù)據(jù)采集以及邊緣處理的方式， 實現(xiàn)企業(yè)風險數(shù)據(jù)的動態(tài)感知。 通過工業(yè)多源數(shù)采安全網(wǎng)關(guān)等設(shè)備采集企業(yè)的數(shù)據(jù)， 利用邊緣計算設(shè)備實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的匯聚處理，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)向云端平臺的集成。

（2）IaaS 層

基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)包括平臺運行需要的各類硬件資源和網(wǎng)絡(luò)資源，包括計算與存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸、通訊與顯示設(shè)備等。

（3）DasS 層

用于存儲系統(tǒng)運行需要的各類數(shù)據(jù)，主要包括企業(yè)基礎(chǔ)信息、兩重點一重大信息、風險預(yù)警信息、安全承諾信息、視頻信息、隱患排查信息、三維信息等。

（4）PaaS 層

PaaS 層用于對現(xiàn)有業(yè)務(wù)能力和計算能力進行整合， 為上層應(yīng)用提供開發(fā)平臺， 包括系統(tǒng)應(yīng)用組件、數(shù)據(jù)技術(shù)支撐、模型算法和通用組件等幾部分。

系統(tǒng)應(yīng)用組件為系統(tǒng)各模塊提供應(yīng)用服務(wù)；數(shù)據(jù)技術(shù)支撐層整合數(shù)據(jù)交換共享、數(shù)據(jù)可視化、大數(shù)據(jù)計算、大數(shù)據(jù)展示等技術(shù)框架，充分利用現(xiàn)有成熟的技術(shù)手段，為上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)；模型算法層對風險算法進行封裝， 為各類預(yù)警模型的計算提供工具支撐； 通用組件將一些通用業(yè)務(wù)邏輯固化為可移植、可復用的工業(yè)微服務(wù)組件庫，供開發(fā)者調(diào)用。

（5）SaaS 層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層是系統(tǒng)建設(shè)的主要內(nèi)容， 包括企業(yè)主頁、雙重預(yù)防、風險預(yù)警、視頻智能分析、企業(yè)三維、 人員定位等多個模塊。 采用微服務(wù)架構(gòu)的開發(fā)模式，支持系統(tǒng)的動態(tài)擴展。

（6）體系規(guī)范

建立完善的體系規(guī)范，包括業(yè)務(wù)體系規(guī)范、運維體系規(guī)范、數(shù)據(jù)集成規(guī)范、組件開發(fā)規(guī)范、系統(tǒng)集成規(guī)范和安全規(guī)范等，保證系統(tǒng)在建設(shè)、部署、實施、運維過程中規(guī)范平穩(wěn)運行。

主頁按照“一張圖”的設(shè)計思路，直觀展示企業(yè)當前安全生產(chǎn)運行整體情況。 通過接入企業(yè)實時監(jiān)測、視頻監(jiān)控、雙重預(yù)防、人員定位、作業(yè)許可、視頻智能分析等數(shù)據(jù)，分版塊展示企業(yè)基礎(chǔ)信息、生產(chǎn)管控、視頻智能分析、安全承諾、雙重預(yù)防、人員定位等。

隨著企業(yè)信息系統(tǒng)越來越多，信息孤島出現(xiàn)，信息無法實現(xiàn)有效集成與共享， 用戶處理業(yè)務(wù)時需要在多個系統(tǒng)間切換，一定程度上影響了工作效率。專業(yè)工作臺設(shè)計， 方便用戶登錄系統(tǒng)就可以立刻掌握工作進度、查看待辦事項、快速處理業(yè)務(wù)，提升使用者的工作效率，同時串聯(lián)業(yè)務(wù)場景，展示業(yè)務(wù)全景。

2.2 功能設(shè)計

2.2.1 雙重預(yù)防模塊

實現(xiàn)將安全管理信息中的風險隱患數(shù)據(jù)進行收集，利用簡捷方便的信息化手段，由企業(yè)車間班組人員定期報送風險隱患數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)隱患排查全過程的信息化，實現(xiàn)排查任務(wù)的統(tǒng)計分析和預(yù)警推送，實現(xiàn)風險分級管控和隱患治理閉環(huán)管理。

在雙重預(yù)防模塊的首頁展示裝置風險信息和隱患情況。裝置風險信息為當前裝置的風險等級，由紅到藍正序排列，并統(tǒng)計數(shù)量。隱患情況版塊統(tǒng)計隱患狀態(tài)為已登記、整改中、延期中、延期已整改、現(xiàn)場解決、已整改等6 種狀態(tài)的扇形圖。 此外，系統(tǒng)還統(tǒng)計隱患類型為重大、一般的隱患扇形圖，并按照治理時間升序展示隱患名稱、隱患等級、治理期限、隱患狀態(tài)。顯示隱患狀態(tài)為已登記、整改中、延期中的隱患。

企業(yè)按照雙重預(yù)防體系試點的工作思路， 制定企業(yè)各裝置生產(chǎn)裝置/儲存設(shè)施風險清單，并將清單導入到信息平臺中，即以生產(chǎn)裝置/儲存設(shè)施為管控對象， 分析確定泄漏火災(zāi)爆炸或泄漏中毒等最壞可信事件（最嚴重事故后果），明確主要生產(chǎn)裝置的風險管控措施，圍繞管控措施，制定隱患排查內(nèi)容，確定涵蓋全員、責任清晰、周期明確的隱患排查任務(wù)，包括風險清單更新日志、隱患排查任務(wù)自動生成、分析單元二維碼生成等功能。

按照模板填寫本企業(yè)的裝置風險清單進行導入，實現(xiàn)單元格合并、導入報錯提醒、重復導入覆蓋上一版本；風險清單模板下載、導出、查詢。單獨部署危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的風險模型，并在此基礎(chǔ)上增加隱患整改情況、隱患排查任務(wù)完成情況等維度，計算裝置風險等級。能夠查看該裝置的風險等級構(gòu)成，包括高報低報、高高報低低報、超期未巡檢任務(wù)、超期未整改隱患等情況。公司管理員可以查看各車間風險管控情況， 包括裝置重大危險源級別分布、裝置風險狀態(tài)的分布、隱患治理情況統(tǒng)計，各統(tǒng)計可以穿透查看詳情。

PC 端包括排查任務(wù)配置、排查任務(wù)記錄、隱患清單等功能，能夠?qū)⑴挪槿蝿?wù)定期推送至移動端，提醒相關(guān)負責人完成隱患排查工作， 保存各項隱患排查任務(wù)的完成情況記錄， 實現(xiàn)隱患整改閉環(huán)管控與全流程追隨。 移動端包括接收排查任務(wù)、掃碼排查、上傳隱患、接收整改任務(wù)、上傳隱患整改信息、整改驗收等功能，以實現(xiàn)隱患的閉環(huán)管理。

2.2.2 風險監(jiān)測預(yù)警模塊

圍繞危險化學品企業(yè)能量集中設(shè)施（如罐區(qū)、高危工藝裝置等）、廠區(qū)泄漏火災(zāi)爆炸、重大風險作業(yè)活動等安全風險， 利用物聯(lián)感知手段采集關(guān)鍵安全參數(shù)， 包含罐區(qū)、18 種高危工藝裝置的企業(yè)關(guān)鍵安全監(jiān)測參數(shù)和視頻監(jiān)控圖像接入， 完善風險預(yù)警模型，開展風險監(jiān)測預(yù)警。

采集企業(yè)危險源存儲單位（儲罐區(qū)、庫區(qū)、18種高危工藝裝置）安全實時參數(shù)，主要包括壓力、液位、溫度、可燃氣體濃度、有毒氣體濃度等安全實時數(shù)據(jù)，實時接入關(guān)鍵安全參數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時安全接入，實現(xiàn)查詢、統(tǒng)計與分析等功能，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，自動分析設(shè)備運行狀態(tài)，并對設(shè)備的接入狀態(tài)進行實時展示。 視頻數(shù)據(jù)重點接入的區(qū)域包括值班室、 監(jiān)控室、 危險源罐區(qū)、二道門、重要部位外部全景等視頻監(jiān)控，實現(xiàn)視頻監(jiān)控的實時調(diào)閱。

采集企業(yè)各類關(guān)鍵安全參數(shù)實時數(shù)據(jù)與企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 判斷企業(yè)實時風險度與風險等級進行風險研判。 依據(jù)采集的各類關(guān)鍵安全參數(shù)數(shù)據(jù)及報警數(shù)據(jù)，結(jié)合風險預(yù)警模型，分別計算車間的重復報警點位數(shù)、重復報警次數(shù)、平均消警時長、點位平均報警次數(shù)及最大報警持續(xù)時間， 生成風險構(gòu)成五要素雷達圖，進而生成企業(yè)實時風險度與風險等級。風險等級分為低風險、一般風險、較大風險及重大風險，當企業(yè)風險等級處于一般風險及以上時， 系統(tǒng)自動給出對應(yīng)的原因及處置建議，幫助企業(yè)及時消除風險。

通過在企業(yè)部署工業(yè)多源數(shù)采網(wǎng)關(guān)， 采集企業(yè)罐區(qū)、庫區(qū)、裝置區(qū)等實時關(guān)鍵安全參數(shù)，包含液位、溫度、壓力、有毒可燃氣體報警器等，通過實時監(jiān)測，可實時展示各類指標的實時值， 并自動判斷各類指標的狀態(tài)是處于正常或報警， 結(jié)合罐區(qū)風險預(yù)警模型、裝置風險預(yù)警模型、氣體泄漏風險預(yù)警模型等，計算各車間及危險源的實時風險度與風險等級。 匯總展示企業(yè)所接入的各類關(guān)鍵安全參數(shù)報警數(shù)據(jù)，包含危險源名稱、設(shè)備名稱、指標類型、當前狀態(tài)、報警狀態(tài)、報警時間、消警時間等信息。

2.2.3 人員定位模塊

利用基于位置服務(wù)的定位技術(shù)， 提高廠區(qū)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理。 實現(xiàn)廠區(qū)建筑、攝像頭、人員等信息地圖化，對人的違規(guī)行為實時監(jiān)測、超前預(yù)警、聯(lián)動處理，實現(xiàn)更高質(zhì)量、更有效率、更為安全的發(fā)展模式。

定位技術(shù)主要有衛(wèi)星定位技術(shù)、 基于網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)和感知定位技術(shù)。 目前常用的定位方法有GPS/北斗定位法、基站定位法、WIFI 定位法、IP 定位法、RFID 標簽識別定位法、藍牙定位法等[1]。 定位技術(shù)可以采取以上一種或多種的混合。 每類定位方法具有各自的特點，企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際情況進行選擇。

地圖版塊以強大的地圖引擎作為支撐， 讓人的信息、攝像頭等信息基于地圖實現(xiàn)可視化。結(jié)合國際領(lǐng)先的實時定位技術(shù)，通過各類預(yù)警策略的設(shè)置，實現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的無縫管理，讓數(shù)據(jù)發(fā)揮價值，促進安全生產(chǎn)管理。電子地圖支持室內(nèi)外三維建模，傾斜攝影、2.5D 或室外傾斜攝影室內(nèi)三維建模組合地圖的效果，室內(nèi)外地圖可以無縫切換，具備地圖復位按鈕（一鍵恢復地圖默認視角）和地圖羅盤控件（控制地圖旋轉(zhuǎn)視角）。

系統(tǒng)具有獨立的人員進出管理模塊， 實現(xiàn)外來人員（訪客參觀者/第三方業(yè)務(wù)人員/承包商人員，且支持批量添加）信息的電子化管理，配發(fā)定位標簽，實時定位管理。 還可以按區(qū)域、列表方式、動態(tài)顯示廠區(qū)內(nèi)人員的數(shù)量。 單擊該區(qū)域， 自動彈出此區(qū)域內(nèi)，被定位監(jiān)管對象及對應(yīng)的基礎(chǔ)信息（包括姓名、類型、部門、崗位等）。

2.2.4 視頻智能分析模塊

系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)，部署在服務(wù)器，獲取前端攝像機或網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機的視頻流進行實時分析，在電腦瀏覽器上進行人員違章及環(huán)境異常報警信息的查看和處理。系統(tǒng)以深度學習技術(shù)為核心，以云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，以人員、車輛和設(shè)備等為視頻智能分析對象， 通過端到端的深度學習網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)目標的檢測、目標屬性特征的識別、作業(yè)環(huán)境下各種事件的識別， 對監(jiān)控系統(tǒng)所產(chǎn)生的海量視頻信息實現(xiàn)高智能化分析、存儲和管理。

算法模型庫以多種深度學習模型為基礎(chǔ)， 實現(xiàn)企業(yè)關(guān)注目標的檢測、特征計算和事件識別。企業(yè)視頻智能分析服務(wù)器集群既可以集中部署， 也可以分散到各廠區(qū)，實現(xiàn)對分析任務(wù)有效分配和調(diào)度。視頻圖像資源庫，匯聚了各種解析后的目標和報警事件，是深度學習模型構(gòu)建的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

視頻智能分析系統(tǒng)在整體設(shè)計上采用分層的系統(tǒng)架構(gòu)包括視頻接入層、調(diào)度層、圖像解析層、業(yè)務(wù)邏輯層等。各層保持相對的獨立性，整體系統(tǒng)有較強的柔性和擴展性。 前端視頻采集或存儲設(shè)備進行視頻碼流接入， 對視頻中的關(guān)注目標進行實時檢測跟蹤。圖像解析層包括環(huán)境異常、穿戴異常、行為異常、關(guān)注區(qū)監(jiān)護異常等。通過人員多屬性識別、人員和關(guān)注物體的關(guān)系、人員和關(guān)注區(qū)域的關(guān)系、關(guān)注物體和關(guān)注區(qū)域的關(guān)系等實現(xiàn)各種定制化需求。 業(yè)務(wù)邏輯層提供用戶交互界面， 對每個攝像頭算法任務(wù)進行個性化配置、 對異常事件進行實時推送、 歷史違章（事件）檢索等。

2.2.5 作業(yè)許可管理模塊

作業(yè)許可管控模塊用于企業(yè)員工及承包商員工在開始非常規(guī)作業(yè)和高危作業(yè)前進行重要風險控制，其目的是通過辦理許可證，來落實非常規(guī)作業(yè)、高危作業(yè)的安全工作方案， 為作業(yè)人員提供控制風險和相互協(xié)調(diào)的指導方法。為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化許可內(nèi)容，應(yīng)規(guī)范化作業(yè)許可流程、強化作業(yè)PDCA 管理，通過與安全承諾結(jié)合，加強高風險作業(yè)監(jiān)控，建設(shè)作業(yè)許可管理功能。

PC 端功能包括基本信息維護（包含承包商及人員信息管理、監(jiān)護人信息管理、作業(yè)風險庫等）、施工作業(yè)申請、票證新增、作業(yè)安全分析（JSA 分析）、打印作業(yè)票等， 能夠?qū)⑿陆ㄗ鳂I(yè)票信息推送到移動端進行后續(xù)操作。

移動端功能包括安全措施落實檢查、 氣體分析錄入、安全交底、票證簽發(fā)、作業(yè)過程管理、作業(yè)關(guān)閉驗收，支持移動端票證新增和JSA 分析，保證整個施工作業(yè)過程完全受控。

2.2.6 移動視頻監(jiān)控模塊

通過作業(yè)人員現(xiàn)場攜帶便攜式移動視頻監(jiān)控設(shè)備，可實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)畫面的實時傳輸，并可通過地圖實現(xiàn)移動視頻監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)、地點的實時展示。現(xiàn)場作業(yè)時， 移動視頻監(jiān)控設(shè)備支持按需配置氣體檢測探頭，包括硫化氫、氮氣、氯氣等，對現(xiàn)場作業(yè)氣體進行實時檢測， 并將相關(guān)氣體檢測數(shù)據(jù)回傳至移動視頻監(jiān)控子系統(tǒng)中進行實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的展示。

移動視頻監(jiān)控設(shè)備自帶存儲功能， 根據(jù)存儲卡容量，可保留現(xiàn)場作業(yè)視頻，方便對歷史作業(yè)視頻進行調(diào)用，為現(xiàn)場應(yīng)急提供數(shù)據(jù)支撐。設(shè)備所處的地理位置可在地圖上進行展示， 同時會將作業(yè)現(xiàn)場的氣體濃度信息、經(jīng)緯度信息進行實時回傳，方便監(jiān)控人員了解現(xiàn)場作業(yè)情況。

3 安全信息化系統(tǒng)應(yīng)用效果

通過安全信息化建設(shè)與應(yīng)用， 改變了傳統(tǒng)安全管理過分依靠監(jiān)管人員的狀況， 使公司安全管理向信息化、智能化方向邁進。雙重預(yù)防模塊實現(xiàn)了風險分級管控和隱患排查信息化， 彌補了傳統(tǒng)巡查方式信息不對稱的缺陷，解決了設(shè)備巡檢、安全檢查、隱患排查和責任制考核之間銜接聯(lián)通問題； 風險監(jiān)測預(yù)警模塊為公司風險研判提供了數(shù)據(jù)支撐， 提升了公司風險研判的科學性和準確性； 特殊作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了作業(yè)票證的線上流程審批， 彌補了特殊作業(yè)無法實時監(jiān)控，留存影像資料的缺陷，解決了作業(yè)監(jiān)護、值帶班在崗在位的難題；人員定位系統(tǒng)實現(xiàn)了裝置區(qū)人員信息的動態(tài)監(jiān)控， 彌補了承包商人員現(xiàn)場監(jiān)管的缺陷，解決了現(xiàn)場巡檢、安全巡查人員是否到崗到位的問題； 智能視頻系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化的人員行為分析，解決了人員行為實時監(jiān)控難題。

4 結(jié)論

安全生產(chǎn)重在管控各類風險， 通過安全信息化建設(shè)與應(yīng)用能夠極大提升公司安全風險管控能力，實現(xiàn)安全管理的信息化、智能化。安全信息化能夠降低安全監(jiān)管人員的工作強度，提升安全管理的效率，解決傳統(tǒng)安全管理模式中想不到、 管不到的各類風險，對提升公司安全管理水平具有重要意義。