安全應(yīng)急管理系統(tǒng)技術(shù)研究

魏振生 馬姝婧 李繼雄 申康玉

(1.中海油信息科技有限公司，天津 300450；2.浙江中控軟件技術(shù)有限公司，杭州 310053)

安全應(yīng)急管理系統(tǒng)技術(shù)研究

魏振生1馬姝婧1李繼雄2申康玉2

(1.中海油信息科技有限公司，天津 300450；2.浙江中控軟件技術(shù)有限公司，杭州 310053)

針對石化行業(yè)日益嚴(yán)重的安全管理和事故應(yīng)急處置問題，提出了一套集成化的企業(yè)安全應(yīng)急管理系統(tǒng)整體解決方案，以安全標(biāo)準(zhǔn)化管理規(guī)范為理論框架，覆蓋DCS、消防、可燃?xì)怏w探測、環(huán)境污染檢測、氣象、視頻監(jiān)控及廠區(qū)地理信息等系統(tǒng)，實現(xiàn)集成化監(jiān)控與預(yù)警，圍繞風(fēng)險和危險源，主動規(guī)劃并推動企業(yè)安全管理工作，實現(xiàn)健康(H)、安全(S)、環(huán)保(E)三大主題的全過程閉環(huán)管理。該系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)各大石化和化工企業(yè)廣泛應(yīng)用。

安全應(yīng)急管理系統(tǒng) 石化企業(yè) 應(yīng)急指揮 風(fēng)險識別 安全監(jiān)控 移動應(yīng)急 數(shù)字化預(yù)案

由于石化企業(yè)存在很多危險源，設(shè)備基本都是帶壓設(shè)備，加之生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，安全問題在石化企業(yè)中尤其需要重視。如何利用現(xiàn)今的技術(shù)手段來更合理有效地解決石化企業(yè)生產(chǎn)管理中的安全問題，已經(jīng)引起全社會的關(guān)注。

縱觀國內(nèi)外安全應(yīng)急管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，國外在這一領(lǐng)域起步比我國早，主要起源于20世紀(jì)80年代[1]，至今已有幾十年的發(fā)展歷史，目前在一些石化企業(yè)中也得到了廣泛的應(yīng)用。而我國的安全應(yīng)急管理系統(tǒng)起步晚[2]，雖然有部分大型企業(yè)重視這方面的研究，但是由于底子薄，操作人員不重視，使得該系統(tǒng)在國內(nèi)發(fā)展緩慢。而現(xiàn)今的安全問題越來越得到重視，員工的生命安全關(guān)系到家庭幸福和國家的穩(wěn)定發(fā)展，所以企業(yè)急需安全應(yīng)急管理系統(tǒng)來輔助實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

1 研究內(nèi)容①

安全應(yīng)急管理系統(tǒng)以安全標(biāo)準(zhǔn)化[3]管理規(guī)范為理論框架，覆蓋DCS、消防、可燃?xì)怏w探測、環(huán)境污染檢測、氣象、視頻監(jiān)控及廠區(qū)地理信息等系統(tǒng)，實現(xiàn)集成化監(jiān)控與預(yù)警，圍繞風(fēng)險和危險源，主動規(guī)劃并推動企業(yè)進(jìn)行安全管理工作，實現(xiàn)健康(H)、安全(S)、環(huán)保(E)三大主題的全過程閉環(huán)管理。

安全應(yīng)急管理系統(tǒng)可以對企業(yè)的整體安全狀況進(jìn)行全方位的實時監(jiān)測，給安環(huán)部門提供及時的預(yù)警信息和合理的工作指導(dǎo)，及時發(fā)現(xiàn)隱藏的安全風(fēng)險，提高企業(yè)對重大事故風(fēng)險監(jiān)控能力[4]的等級，輔助應(yīng)急響應(yīng)，降低事故損失，擺脫以人的安全意識為核心的粗放管理模式所造成的事故，實現(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)工作流程驅(qū)動的主動安全管理[5]模式，規(guī)范企業(yè)的安全管理業(yè)務(wù)。

安全應(yīng)急管理系統(tǒng)是為生產(chǎn)制造行業(yè)提供的安全管理信息化平臺，應(yīng)用領(lǐng)域可支撐企業(yè)日常安全業(yè)務(wù)管理、應(yīng)急響應(yīng)和指揮輔助決策，應(yīng)用規(guī)?？芍С謴膯蝹€生產(chǎn)企業(yè)到大型集團(tuán)化企業(yè)。

2 系統(tǒng)覆蓋業(yè)務(wù)范圍

企業(yè)存在3種狀態(tài)，如圖1所示，由于人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，導(dǎo)致企業(yè)由安全態(tài)向臨界態(tài)發(fā)展，如不加以控制，則可能導(dǎo)致事故發(fā)生，進(jìn)入應(yīng)急態(tài)。安全應(yīng)急管理系統(tǒng)應(yīng)用覆蓋企業(yè)生產(chǎn)過程的安全態(tài)、臨界態(tài)和應(yīng)急態(tài)對信息系統(tǒng)的應(yīng)用需求，實現(xiàn)日常安全管理、智能風(fēng)險識別、應(yīng)急指揮調(diào)度三大業(yè)務(wù)范圍的管理功能。

圖1 企業(yè)存在的3種狀態(tài)示意圖

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1基于GIS動態(tài)圖形標(biāo)繪技術(shù)

以GIS為平臺，開發(fā)動態(tài)圖形標(biāo)繪技術(shù)，實現(xiàn)軍標(biāo)標(biāo)繪、自定義圖形標(biāo)繪、應(yīng)急資源標(biāo)繪及事故態(tài)勢標(biāo)繪等功能，為應(yīng)急協(xié)同指揮提供更直觀的信息化手段。

3.2基于流媒體技術(shù)的多品牌視頻設(shè)備綜合集成

針對目前各種視頻系統(tǒng)上層軟件不兼容的問題，采用流媒體技術(shù)，開發(fā)視頻綜合集成流媒體服務(wù)器，將不同廠商的視頻信號轉(zhuǎn)換成流媒體分發(fā)，解決了由于前端設(shè)備不統(tǒng)一造成無法實現(xiàn)集團(tuán)化集中監(jiān)控的難題，可基于數(shù)字硬盤錄像機、網(wǎng)絡(luò)攝像機及視頻服務(wù)器等設(shè)備加以集成。

3.3跨平臺/終端設(shè)備的協(xié)同指揮技術(shù)

針對不同平臺/設(shè)備開發(fā)了協(xié)同交互技術(shù)，將PC機、手機及平板電腦等設(shè)備進(jìn)行整合。通過手持設(shè)備的應(yīng)用，在協(xié)同服務(wù)器上進(jìn)行處理后，實現(xiàn)指揮中心與事發(fā)現(xiàn)場的信息實時互動，從而達(dá)到協(xié)同指揮的目的。

3.4基于TTS技術(shù)的語音短信報警

利用TTS(文本轉(zhuǎn)語音)技術(shù)，實現(xiàn)將文本信息轉(zhuǎn)換為語音信息的功能，并通過電話系統(tǒng)自動外呼，避免重要信息無法送達(dá)和接收不及時的問題出現(xiàn)，填補了應(yīng)急領(lǐng)域?qū)崟r通信的一項空白，同時也可作為日常辦公業(yè)務(wù)提醒的輔助工具。系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備異常報警信息產(chǎn)生后，系統(tǒng)會利用TTS服務(wù)轉(zhuǎn)換成語音，通過電話同時通知到現(xiàn)場人員手機和辦公室固定電話。

4 研究內(nèi)容

安全應(yīng)急管理系統(tǒng)的集成應(yīng)用主要包括：綜合安全監(jiān)控、協(xié)同應(yīng)急指揮、日常安全監(jiān)督、智能風(fēng)險識別和安全應(yīng)急管理基礎(chǔ)平臺，如圖2所示。

綜合安全監(jiān)控的功能具體如下：

a. 監(jiān)控信息集成，提供包括關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù)、火災(zāi)、可燃?xì)怏w泄漏、排污、消防設(shè)施、關(guān)鍵應(yīng)急物資、廠界污染因子、施工作業(yè)和非法闖入在內(nèi)的實時信息監(jiān)控與報警功能；

b. 重大危險源動態(tài)跟蹤，全面掌握重大危險源的生產(chǎn)、儲存和使用狀況；

c. 人員動態(tài)跟蹤，集成生產(chǎn)區(qū)人員的基本信息、健康信息、資質(zhì)信息和作業(yè)信息，實時跟蹤重要區(qū)域人員分布情況，為應(yīng)急指揮決策提供準(zhǔn)確依據(jù)，減少事故人員傷亡；

圖2 系統(tǒng)集成應(yīng)用架構(gòu)示意圖

d. GIS[6]軟件平臺，繪制、存儲并顯示全廠的地圖信息，以圖形方式展示關(guān)鍵區(qū)域、裝置、設(shè)備、應(yīng)急資源及危險源等信息。

協(xié)同應(yīng)急指揮的功能具體如下：

a. 應(yīng)急指揮輔助決策。為企業(yè)的事故應(yīng)急指揮提供了一個高效完善的信息化平臺，完成從應(yīng)急預(yù)案啟動、應(yīng)急指揮、應(yīng)急處置及救援等全過程的信息管理；對應(yīng)急指揮系統(tǒng)內(nèi)外組織或單位進(jìn)行任務(wù)分派或請求，并跟蹤其響應(yīng)；根據(jù)態(tài)勢發(fā)展，協(xié)調(diào)應(yīng)急工作并跟蹤執(zhí)行。對事件信息和執(zhí)行信息進(jìn)行采集、處理和傳遞；為決策者提供事件處理進(jìn)展、態(tài)勢等信息，輔助決策。為滿足應(yīng)急狀態(tài)下對事故處置過程中各類信息的直觀展示和操作便利性，系統(tǒng)支持一機多屏的操作模式。

b. 應(yīng)急資源管理。將參與應(yīng)急活動的人力、物力、財力、信息和技術(shù)資源按應(yīng)急資源需求的空間、時間分布進(jìn)行管理，以按時按量滿足應(yīng)急處置與救援[7]對應(yīng)急資源的需求。

c. 短信通信平臺。作為企業(yè)的移動信息平臺，可發(fā)布應(yīng)急信息、調(diào)度指揮指令等，還可以與應(yīng)用系統(tǒng)和語音電話系統(tǒng)接口，為日常工作業(yè)務(wù)提供信息傳遞通道。

d. 移動應(yīng)急指揮。滿足現(xiàn)場指揮人員的應(yīng)用需求，采用便攜式設(shè)計，捆綁手持電腦、手機、音頻采集、視頻采集、無線網(wǎng)絡(luò)及GPS定位等核心模塊，實現(xiàn)現(xiàn)場指揮人員與應(yīng)急管理信息系統(tǒng)平臺的互動，讓安全掌控在手。

e. 綜合應(yīng)急通信調(diào)度平臺。實現(xiàn)應(yīng)急指揮中心與生產(chǎn)現(xiàn)場的融合通信，包括語音通話、視頻會商、視頻監(jiān)控、集群對講、氣象監(jiān)控及資料共享等核心應(yīng)用。

日常安全監(jiān)督的功能具體如下：

a. 安全業(yè)務(wù)管理。以風(fēng)險和危險源[8]為核心，指導(dǎo)企業(yè)對檢查措施、整改措施、個人防護(hù)措施、管理措施、技術(shù)措施、教育措施及應(yīng)急預(yù)案等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，真正防患于未然。

b. 企業(yè)安全信息發(fā)布。作為企業(yè)安全管理信息的窗口，展示包括法規(guī)、管理制度、培訓(xùn)計劃和培訓(xùn)信息、化學(xué)品的防護(hù)和風(fēng)險評估的結(jié)果及企業(yè)的安全工作現(xiàn)狀等，方便企業(yè)員工了解和下載相關(guān)的安全法規(guī)、制度、知識及管理信息等，為企業(yè)構(gòu)建一個完整的安全信息知識庫。

智能風(fēng)險識別是根據(jù)危險源數(shù)字化表征和信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，對工藝和設(shè)備問題引起的異常工況風(fēng)險進(jìn)行識別，通過復(fù)合報警關(guān)聯(lián)分析、軟測量分析和工藝機理分析，實現(xiàn)對異常工況的監(jiān)測、識別和預(yù)警。主要應(yīng)用對象包括：石化裝置風(fēng)險識別、旋轉(zhuǎn)類設(shè)備風(fēng)險識別、管道管線風(fēng)險識別和閥門風(fēng)險識別。

安全應(yīng)急管理基礎(chǔ)平臺負(fù)責(zé)各個應(yīng)用系統(tǒng)的信息集成，規(guī)范信息，對應(yīng)急管理的各個層次的應(yīng)用系統(tǒng)提供信息支撐，是整個應(yīng)用系統(tǒng)的IT支撐平臺，上至ERP相關(guān)管理數(shù)據(jù)源頭，下至DCS/PLC現(xiàn)場數(shù)據(jù)的匯聚，將企業(yè)的各個層次信息有效聯(lián)系在一起。

5 系統(tǒng)應(yīng)用

5.1應(yīng)急管理信息系統(tǒng)

某石化公司的應(yīng)急管理信息系統(tǒng)項目，是該公司HSE部為了實現(xiàn)總部和下屬公司的應(yīng)急管理過程的信息化和智能化，減少下屬各公司的重復(fù)投資并達(dá)到整合資源的目的，而統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)的一套應(yīng)急項目。該項目應(yīng)用于該石化公司集團(tuán)總部及其下屬的16家公司。

本項目的主要建設(shè)內(nèi)容包括：生產(chǎn)設(shè)施和應(yīng)急資料庫子系統(tǒng)、重大危險源動態(tài)跟蹤子系統(tǒng)、災(zāi)害天氣預(yù)警子系統(tǒng)、人員動態(tài)跟蹤子系統(tǒng)、應(yīng)急通信和短信子系統(tǒng)、綜合安全監(jiān)控子系統(tǒng)、應(yīng)急指揮子系統(tǒng)及應(yīng)急管理基礎(chǔ)平臺等的設(shè)計、開發(fā)和實施部署。

應(yīng)急管理信息系統(tǒng)實施后帶來以下收益：

a. 完成應(yīng)急指揮中心、應(yīng)急管理信息系統(tǒng)和應(yīng)急預(yù)案數(shù)字化建設(shè)，基本形成該公司完整的應(yīng)急響應(yīng)體系；

b. 為集團(tuán)、地區(qū)公司、專業(yè)公司建立三級應(yīng)急管理信息平臺，充分發(fā)揮現(xiàn)有信息系統(tǒng)資源優(yōu)勢，通過信息化手段促進(jìn)應(yīng)急管理機制的進(jìn)一步完善；

c. 通過應(yīng)急項目實施，梳理現(xiàn)有應(yīng)急資源信息、應(yīng)急預(yù)案信息，進(jìn)一步提升各專業(yè)公司和集團(tuán)的整體應(yīng)急能力。

應(yīng)急管理信息系統(tǒng)在該石化公司實施后的應(yīng)用效果明顯，實現(xiàn)了企業(yè)多方面能力的提升，如圖3所示。

圖3 應(yīng)用效果示意圖

可視化安全監(jiān)控能力提升。集成DCS關(guān)鍵數(shù)據(jù)、消防報警、可燃?xì)怏w監(jiān)測、環(huán)保監(jiān)測及氣象監(jiān)測等實時數(shù)據(jù)信息，基于廠區(qū)地圖展現(xiàn)危險源、消防設(shè)施、應(yīng)急裝備、現(xiàn)場作業(yè)及人員分布等，為集團(tuán)級企業(yè)整合分公司生產(chǎn)現(xiàn)場視頻監(jiān)控，實現(xiàn)企業(yè)全方位的安全監(jiān)控，并提供及時報警信息。

日常安全監(jiān)督能力提升。基于日常安全管理業(yè)務(wù)流程，從安全檢查、隱患管理、作業(yè)管理、培訓(xùn)演練及職業(yè)健康等方面展開，降低企業(yè)安全風(fēng)險。

敏捷應(yīng)急響應(yīng)能力提升。在出現(xiàn)應(yīng)急事件的時候能夠快速響應(yīng)，系統(tǒng)能夠根據(jù)當(dāng)前事件類型和勢態(tài)情況給出相應(yīng)的信息，指導(dǎo)指揮人員有效地進(jìn)行指揮決策，最大限度地保障人員安全，控制事故影響，降低事故損失。

風(fēng)險識別預(yù)警能力提升。針對石化企業(yè)典型的生產(chǎn)裝置、旋轉(zhuǎn)類設(shè)備、管道管線及閥門等重要設(shè)備，建立風(fēng)險評估模型，輔助企業(yè)進(jìn)行風(fēng)險預(yù)測預(yù)警并判斷重大危害事故的影響。

5.2綜合防災(zāi)系統(tǒng)

綜合防災(zāi)系統(tǒng)在企業(yè)內(nèi)部形成一個集實時監(jiān)測、風(fēng)險預(yù)測、事故處理和安全管理于一體的安全中心，能有效地對企業(yè)整體安全狀況進(jìn)行全方位的實時監(jiān)測，給安環(huán)部門提供及時的報警信息和合理的工作指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)隱藏的安全風(fēng)險，將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)，提高了企業(yè)對重大事故風(fēng)險監(jiān)控的能力等級，將以人為中心的安全管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐粤鞒毯褪录?qū)動的主動安全管理模式，使企業(yè)的安全管理工作真正實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和智能化，為企業(yè)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

在某化工企業(yè)進(jìn)行綜合防災(zāi)系統(tǒng)的建設(shè)，使該公司的安全管理業(yè)務(wù)有了明顯提升，具體如下：

a. 通過預(yù)測能在事故發(fā)生前發(fā)現(xiàn)事故隱患；

b. 監(jiān)控“補救措施”的執(zhí)行過程，將事故消滅在隱患階段，提高重大事故風(fēng)險監(jiān)控能力；

c. 有條理地進(jìn)行事故處理，防止事故擴大，減少事故損失；

d. 在安全管理系統(tǒng)支持下，依法進(jìn)行安全管理，防止人為失誤。

6 結(jié)束語

針對安全應(yīng)急管理系統(tǒng)進(jìn)行的研究，通過GIS技術(shù)、多品牌流媒體平臺整合技術(shù)、協(xié)同指揮平臺及TTS語音短信報警等技術(shù)手段，實現(xiàn)了對于企業(yè)的危險源，安全應(yīng)急進(jìn)行合理化的管理，最大限度地降低企業(yè)生產(chǎn)的安全隱患，為企業(yè)的生產(chǎn)保駕護(hù)航。安全應(yīng)急管理系統(tǒng)的應(yīng)用模塊，可以根據(jù)不同企業(yè)實現(xiàn)定制化的開發(fā)，這樣就可以覆蓋單個生產(chǎn)企業(yè)到大型集團(tuán)化的企業(yè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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StudyonTechnologyforSafetyEmergencyManagementSystem

WEI Zhen-sheng1, MA Shu-jing1, LI Ji-xiong2,SHEN Kang-yu2

(1.CNOOCInformationTechnologyLimited，Tianjin300450,China；2.ZhejiangSUPCONSoftwareTechnologyCo.,Ltd.,Hangzhou310053,China)

Aiming at the matters bothering safety management and accident emergency disposal increasingly in petrochemical industry, the integrated safety emergency management system for enterprises was proposed, which takes standardized management as the theoretical framework to cover DCS system, fire-fighting system, combustible gas detection system, environmental pollution detection system, meteorological system, video monitoring system and the geographic information system of the factory area so as to realize integrated monitoring and early warning and to have risks and hazards considered to plan and promote enterprise safety management so that HSE closed-loop management can be realized. This system enjoys wide application in both petrochemical and chemical industries at home and abroad.

safety emergency management system, petrochemical industry, emergency command, risk identification, safety monitoring, mobile emergency planning, digital response plan

2016-04-25(修改稿)

國家“863”計劃項目——基于物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)控制系統(tǒng)的風(fēng)險智能識別與安全應(yīng)急技術(shù)與系統(tǒng)(2014AA041805)

TH862+.7

B

1000-3932(2016)07-0768-04