非煤礦山三維預(yù)防安全管理信息化平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

張 保，李全明，陳友良，楊 曌

(1.銅陵有色金屬集團(tuán)冬瓜山銅礦，安徽 銅陵244000； 2.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，北京100012；3.華北科技學(xué)院，河北 三河 101601)

0 引言

近年來(lái)，信息技術(shù)在礦山安全生產(chǎn)裝備、技術(shù)和人才管理方面的應(yīng)用逐年深入，《國(guó)務(wù)院關(guān)于大力推進(jìn)信息化發(fā)展和切實(shí)保障信息安全的若干意見(jiàn)》(國(guó)發(fā)[2012]23號(hào))明確提出“全面提高企業(yè)信息化水平”，礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)與健康發(fā)展離不開(kāi)信息化技術(shù)的支撐。目前，部分學(xué)者已將信息化技術(shù)應(yīng)用到非煤礦山安全生產(chǎn)工作中，其中比較具有代表性包括：李樹(shù)剛等基于信息化系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)，建立了企業(yè)安全生產(chǎn)體系和信息化管理系統(tǒng)[1-2]。

三維預(yù)防安全管理體系是針對(duì)典型非煤礦山企業(yè)的實(shí)際情況和應(yīng)用需求，綜合安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、HSE、OHSMS等管理體系而創(chuàng)新的1種管理體系，該管理體系包括：行為、本質(zhì)、保障3個(gè)核心元素，每個(gè)核心元素又分別包括：組織、制度、績(jī)效、需求、教育、規(guī)范、辨識(shí)、監(jiān)測(cè)、控制等子元素管理功能。

冬瓜山銅礦是銅陵有色金屬集團(tuán)公司下屬的采選聯(lián)合骨干礦山，近年來(lái)，冬瓜山銅礦已經(jīng)推廣應(yīng)用三維預(yù)防安全管理體系，但三維預(yù)防安全管理體系在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于缺乏信息化手段的支撐，人力成本不足，管理效率不高。這不僅固化了企業(yè)安全管理流程，而且制約著企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平的進(jìn)一步提高，因此，冬瓜山銅礦借三維預(yù)防安全管理體系建設(shè)運(yùn)行的契機(jī)，利用信息化技術(shù)建立相應(yīng)的安全管理信息化平臺(tái)，進(jìn)一步提高企業(yè)安全管理水平[3]。本文即是以此為實(shí)際案例，抽取總結(jié)非煤礦山三維預(yù)防安全管理信息化平臺(tái)(下文簡(jiǎn)稱“信息平臺(tái)”)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)思路，以期為其他相關(guān)安全管理業(yè)務(wù)平臺(tái)或系統(tǒng)的構(gòu)建提供參考和借鑒。

1 信息平臺(tái)的業(yè)務(wù)分析與定位

1.1 信息平臺(tái)的建設(shè)總目標(biāo)

在調(diào)研總結(jié)典型非煤礦山安全生產(chǎn)管理工作模式和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析企業(yè)安全管理信息化平臺(tái)的主要用戶、功能、接口、安全等需求，提出平臺(tái)的總體架構(gòu)、邏輯層次、技術(shù)架構(gòu)、功能體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、集成方案、部署結(jié)構(gòu)與應(yīng)用模式等技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路，最終平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)是建成1個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的、實(shí)時(shí)的、可視化的礦山安全生產(chǎn)管理專業(yè)信息系統(tǒng)平臺(tái)[4-5]。

1.2 信息平臺(tái)的建設(shè)原則

信息平臺(tái)作為非煤礦山安全管理領(lǐng)域的專業(yè)化應(yīng)用系統(tǒng)，遵循計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)建設(shè)的通用原則：以實(shí)際應(yīng)用需求為主要設(shè)計(jì)依據(jù)，采用先進(jìn)的、主流的技術(shù)架構(gòu)并同時(shí)兼顧未來(lái)升級(jí)與擴(kuò)展，提供最優(yōu)的性能價(jià)格比。這些原則可以概括為：標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、功能實(shí)用、可擴(kuò)充性、安全可靠、整合資源、技術(shù)先進(jìn)[6-8]。

2 信息平臺(tái)功能架構(gòu)及功能概述

2.1 信息平臺(tái)功能架構(gòu)

信息平臺(tái)是根據(jù)三維預(yù)防安全管理體系中所涵蓋的要素作為核心內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合典型非煤礦山企業(yè)(冬瓜山銅礦)特點(diǎn)，建立的具有企業(yè)業(yè)務(wù)特點(diǎn)的三維預(yù)防安全管理信息化平臺(tái)，具體的功能框架如圖1所示。

2.2 行為安全管理模塊

行為安全管理模塊從需求、教育、行為規(guī)范3方面展開(kāi)。首先，進(jìn)行需求分析，了解國(guó)家法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)企業(yè)教育培訓(xùn)的要求，調(diào)查分析企業(yè)從業(yè)人員整體的知識(shí)技能、安全的容錯(cuò)寬度和行為習(xí)慣等方面的狀況；然后，針對(duì)從業(yè)人員開(kāi)展安全教育，并對(duì)從業(yè)人員的行為進(jìn)行不斷的糾正與規(guī)范。具體包括：法律法規(guī)、問(wèn)卷調(diào)查、培訓(xùn)教育、培訓(xùn)教材、專家管理、智能提醒、安全生產(chǎn)知識(shí)庫(kù)等子模塊。

2.3 本質(zhì)安全管理模塊

本質(zhì)安全管理模塊從危險(xiǎn)源辨識(shí)、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控3方面展開(kāi)，具體業(yè)務(wù)流程是，基于風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)以及生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)化過(guò)程，治理與控制偏離正常閾值的隱患或問(wèn)題。具體包括：危險(xiǎn)源辨識(shí)、危險(xiǎn)源管理、崗位風(fēng)險(xiǎn)管理、作業(yè)場(chǎng)所風(fēng)險(xiǎn)管理、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、隱患整治等子模塊。

2.4 保障安全管理模塊

保障安全管理模塊從成立組織機(jī)構(gòu)、建立相關(guān)制度、績(jī)效評(píng)估3方面展開(kāi)。具體業(yè)務(wù)流程是：首先，建立組織、制定制度；然后，對(duì)制度運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤檢查與績(jī)效考核，并根據(jù)考核情況有針對(duì)性地提升安全管理措施。具體包括：組織機(jī)構(gòu)管理、應(yīng)急資源管理、安全生產(chǎn)制度管理、安全生產(chǎn)指導(dǎo)文件、績(jī)效評(píng)定等子模塊。

2.5 系統(tǒng)運(yùn)行保障模塊

系統(tǒng)運(yùn)行保障模塊是為保障信息平臺(tái)安全、穩(wěn)定運(yùn)行而設(shè)置的，具體包括：用戶管理、角色管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)庫(kù)備份還原、系統(tǒng)日志管理等子模塊。

3 信息平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)物理架構(gòu)設(shè)計(jì)

信息平臺(tái)采取B/S結(jié)構(gòu)和手機(jī)APP終端應(yīng)用相結(jié)合的方式構(gòu)建實(shí)現(xiàn)。物理平臺(tái)部署在信息中心機(jī)房的服務(wù)器中，同時(shí)，信息平臺(tái)預(yù)留與政府、其他相關(guān)企業(yè)等的接口，可為政府監(jiān)管、企業(yè)業(yè)務(wù)調(diào)整提供支撐[9-10]。

根據(jù)前文對(duì)信息平臺(tái)的業(yè)務(wù)分析與功能框架設(shè)計(jì)，系統(tǒng)總體上包含4個(gè)子系統(tǒng)，分別為：行為安全管理子

圖1 三維預(yù)防安全管理信息化平臺(tái)功能框架Fig.1 functional framework of three dimensional security management information platform

系統(tǒng)、本質(zhì)安全管理子系統(tǒng)、保障安全管理子系統(tǒng)和系統(tǒng)運(yùn)行保障子系統(tǒng)。從物理架構(gòu)角度，信息平臺(tái)擁有專用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，主要存儲(chǔ)安全生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的視頻采集數(shù)據(jù)、傳感器采集數(shù)據(jù)、安全檢查時(shí)的隱患情況數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳到信息平臺(tái)，最終融合形成統(tǒng)一、豐富的信息平臺(tái)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，信息平臺(tái)的整體架構(gòu)如圖2所示[11-12]。

3.2 系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

信息平臺(tái)采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，突出“面向服務(wù)”和“業(yè)務(wù)模塊化”思想，自下而上分別是數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)功能層和用戶操作層[13]，如圖3所示。

1)數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要包括3部分?jǐn)?shù)據(jù)內(nèi)容，分別是：基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、人事和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是整個(gè)信息平臺(tái)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，包括：企業(yè)基本信息、應(yīng)急資源、隱患排查治理、職業(yè)健康、培訓(xùn)教育、危險(xiǎn)源辨識(shí)、企業(yè)制度等內(nèi)容；中間數(shù)據(jù)是第三方攝像頭、傳感器硬件采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)；人事和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)化體系運(yùn)行處置關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中，設(shè)備設(shè)施和勞動(dòng)保護(hù)用品的采購(gòu)，安全生產(chǎn)費(fèi)用臺(tái)賬，安全認(rèn)可與獎(jiǎng)勵(lì)，工余管理費(fèi)用等信息都與人事和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，進(jìn)而形成企業(yè)的體系管理。通過(guò)挖掘提取這3類數(shù)據(jù)，統(tǒng)一更新到三維預(yù)防安全管理信息化平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)，信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)接口預(yù)留給公司其他應(yīng)用系統(tǒng)、電子政務(wù)平臺(tái)。從分層設(shè)計(jì)的角度，數(shù)據(jù)層向上為系統(tǒng)功能層提供支撐服務(wù)[14]。

2)系統(tǒng)功能層：系統(tǒng)功能層指的是信息平臺(tái)具體功能模塊的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)功能層向上為用戶操作層提供支撐服務(wù)[15]。不但包括“權(quán)限管理”、“安全管理”、“日志管理”等通用模塊，而且包括查詢引擎、數(shù)據(jù)交換、預(yù)警預(yù)報(bào)、設(shè)備管理、隱患治理、教育培訓(xùn)、短信接口、移動(dòng)終端APP應(yīng)用等專有模塊，可將信息平臺(tái)包含的具體功能抽象成相關(guān)的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，如：行為安全管理子系統(tǒng)、本質(zhì)安全管理子系統(tǒng)、保障安全管理子系統(tǒng)和系統(tǒng)運(yùn)行保障子系統(tǒng)。

3)用戶操作層：用戶操作層是直接面向最終用戶的人機(jī)交互界面[16]，主要包括：隱患數(shù)據(jù)上報(bào)、查詢檢索、信息展示、危險(xiǎn)源辨識(shí)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和智能提醒等功能，用戶可通過(guò)個(gè)人電腦和移動(dòng)手機(jī)終端同時(shí)進(jìn)行交互訪問(wèn)，也可以將相關(guān)操作頁(yè)面展示在相關(guān)顯示設(shè)備(如：指揮調(diào)度中心大屏)上，進(jìn)而滿足企業(yè)安全管理人員在辦公場(chǎng)所、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和異地出差過(guò)程中的使用需要。

4 信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行

信息平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行環(huán)境如下：

1)操作系統(tǒng)：個(gè)人電腦或服務(wù)器操作系統(tǒng)主要包括Windows或者Linux系列操作系統(tǒng)；移動(dòng)應(yīng)用終端操作

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 System architecture

圖3 系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)Fig.3 System hierarchical design

系統(tǒng)主要包括當(dāng)前流行的Microsoft Windows系列和Android系統(tǒng)。

2)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)主要包括SQL Server、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)或者postgresql數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(開(kāi)源)。

3)硬件環(huán)境： 硬件環(huán)境主要包括服務(wù)器選型和終端選型，如表1所示。

5 信息平臺(tái)實(shí)際應(yīng)用

以冬瓜山銅礦作為典型非煤礦山企業(yè)實(shí)例開(kāi)展相

表1 硬件環(huán)境說(shuō)明Table 1 Hardware environment description

關(guān)信息平臺(tái)的落地實(shí)現(xiàn)，得到良好效果，圖4～7為平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)界面，不但具有豐富的業(yè)務(wù)功能，而且具有良好的人機(jī)交互體驗(yàn)。

圖4 信息平臺(tái)應(yīng)用效果Fig.4 Application diagram of information platform

圖5 培訓(xùn)檔案和資格證書(shū)管理Fig.5 Training files and certificate management

圖6 隱患上報(bào)Fig.6 Hidden danger report

圖7 體系門(mén)戶Fig.7 System portal

6 結(jié)論

1)針對(duì)非煤礦山的安全管理需求進(jìn)行分析，在三維預(yù)防安全管理模式基礎(chǔ)上提出相應(yīng)信息平臺(tái)的功能框架與功能需求，主要包括：行為安全管理、本質(zhì)安全管理、保障安全管理和系統(tǒng)運(yùn)行保障4個(gè)功能模塊。

2)在信息平臺(tái)的整體功能框架基礎(chǔ)上，采用分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，提出信息平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3)結(jié)合信息平臺(tái)在典型非煤礦山企業(yè)(冬瓜山銅礦)的具體實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用，提出相應(yīng)的運(yùn)行環(huán)境配置要求，包括：操作系統(tǒng)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)環(huán)境和硬件環(huán)境3方面內(nèi)容。

4)通過(guò)信息平臺(tái)在典型非煤礦山企業(yè)(冬瓜山銅礦)的實(shí)際應(yīng)用和檢驗(yàn)，信息平臺(tái)采用三維預(yù)防安全管理模式，可為礦山規(guī)范開(kāi)展安全生產(chǎn)工作提供支撐；建設(shè)涉及班組、廠(車間)、礦3級(jí)應(yīng)用的三維預(yù)防安全管理信息化平臺(tái)，可通過(guò)多維度、多視角的統(tǒng)計(jì)分析，為礦山安全管理決策提供指導(dǎo)；通過(guò)多通道、靈活的數(shù)據(jù)收集，使礦山企業(yè)每位員工參與三維預(yù)防安全管理體系的建立和執(zhí)行過(guò)程。