?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)建設(shè)研究

穆 波，劉 超，王廷春，慕 璘，王 輝，王云龍，李千登

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院，山東 青島 266012；2.危險(xiǎn)化學(xué)品安全控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266012；3.中國(guó)石油集團(tuán)電能有限公司HSE監(jiān)督站，黑龍江 大慶 163455;4.清華大學(xué)化學(xué)工程系，北京100084；5.山東齊旺達(dá)石油化工有限公司，山東 淄博 255400)

化工行業(yè)屬于高危行業(yè)，而其作業(yè)過(guò)程由于兼具化學(xué)品和施工兩大行業(yè)屬性，風(fēng)險(xiǎn)因素交叉，再加上部分化工企業(yè)從業(yè)人員安全技能不足，實(shí)際操作過(guò)程中各類違規(guī)操作、違章行為時(shí)有發(fā)生，一旦發(fā)生事故，則會(huì)造成巨大的損失[1-3]。根據(jù)對(duì)化工企業(yè)事故統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，企業(yè)從業(yè)人員“違章作業(yè)”導(dǎo)致的傷亡事故占事故總數(shù)的55%以上，是造成事故發(fā)生的主要原因[4]。例如湖北鐘祥市金鷹能源科技有限公司“11·11”中毒窒息事故，主要是由于作業(yè)人員違章、站位以及有毒氣體環(huán)境等問(wèn)題沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而造成大量的人員傷亡。這些事故案例比比皆是，給我們敲響了警鐘。因此，人們逐漸意識(shí)到有必要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)手段對(duì)作業(yè)相關(guān)的人員位置、行為本身、環(huán)境危險(xiǎn)信息進(jìn)行感知，及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)警[5]。如利用視頻分析技術(shù)對(duì)部分高危作業(yè)行為進(jìn)行辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)管控，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)管和特殊作業(yè)許可電子簽發(fā)[6-7]。還有一部分研究機(jī)構(gòu)及公司采用智能終端對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控[8-10]。

但上述研究并沒(méi)有從涉及作業(yè)行為安全的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素層面進(jìn)行整體的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與管控研究。為此，本文從?；菲髽I(yè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中的人員位置、人員狀態(tài)、人員行為、監(jiān)督管理和作業(yè)環(huán)境等幾個(gè)方面入手，構(gòu)建了作業(yè)及周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)因素和預(yù)警規(guī)則，同時(shí)依托研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)感知終端及智能識(shí)別技術(shù)，開(kāi)發(fā)了?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)，并將其應(yīng)用于化工企業(yè)的典型裝置上進(jìn)行示范，從而起到規(guī)范作業(yè)人員行為、保障作業(yè)過(guò)程安全的作用。

1 作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)管控

1. 1 作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1.1 作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素

眾所周知，事故的直接原因是人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)所引起的，而在作業(yè)活動(dòng)中發(fā)生的安全事故主要是由于企業(yè)安全資源的配置情況不合理、安全監(jiān)管上的不到位、員工不遵守安全作業(yè)規(guī)則導(dǎo)致的，此外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)也受作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或過(guò)程的所有活動(dòng)、人員、設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行過(guò)程及其所處的特定環(huán)境影響[11]。本文利用人為因素分析與分類方法(Human factor analysis and classification system,HFACS)對(duì)我國(guó)石化行業(yè)14年以來(lái)的直接作業(yè)環(huán)節(jié)相關(guān)事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并借鑒英國(guó)《作業(yè)許可管理技術(shù)規(guī)范》中的作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別清單，初步篩選了影響作業(yè)安全的風(fēng)險(xiǎn)因素及主要內(nèi)容，并經(jīng)過(guò)企業(yè)安全管理部門(mén)、工程技術(shù)部門(mén)調(diào)研商定后，對(duì)其進(jìn)行了修正和確認(rèn)，其結(jié)果見(jiàn)表1[12]。

表1 作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素及主要內(nèi)容[12]

1.1.2 風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)

風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)是安全管控的重要環(huán)節(jié)，能夠?yàn)轭A(yù)警分析和級(jí)別確定提供直接的輸入信息。作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)主要是從作業(yè)活動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中提取的可以反映表1中5種風(fēng)險(xiǎn)因素狀態(tài)的先導(dǎo)事件，通常將該過(guò)程中不期待事件或者異常事件作為監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)，這類事件應(yīng)具有可識(shí)別、可測(cè)量的特點(diǎn)[14-15]。本文通過(guò)事故樹(shù)等方法對(duì)前述的直接作業(yè)環(huán)節(jié)歷史事故的發(fā)生原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并基于時(shí)序關(guān)系和演化規(guī)律推導(dǎo)關(guān)鍵中間事件和屬性，同時(shí)結(jié)合作業(yè)安全規(guī)程的核心要求且考慮指標(biāo)通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可行性，提出了作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系，見(jiàn)圖1[16]。

圖1 ?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系Fig.1 Indicator system for monitoring and early warnig of the site operation risk of site operation safety risk for hazardous chemical enterprises

將上述中間事件的發(fā)生與否，以及事件屬性(如以發(fā)生危險(xiǎn)氣體超標(biāo)作為事件，超標(biāo)氣體種類和超標(biāo)程度作為事件屬性)作為監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)閾值，根據(jù)事件可能引發(fā)的后果嚴(yán)重性進(jìn)行預(yù)警分級(jí)，預(yù)警級(jí)別分為一般、中等、重要，按照預(yù)警級(jí)別及風(fēng)險(xiǎn)因素類型輸出不同的預(yù)警信息，并觸發(fā)涉及對(duì)應(yīng)的不同部門(mén)、崗位及處理流程的管控過(guò)程。

1. 2 風(fēng)險(xiǎn)管控實(shí)現(xiàn)

1.2.1 風(fēng)險(xiǎn)管控實(shí)現(xiàn)的路徑

為了實(shí)現(xiàn)各方面數(shù)據(jù)采集和感知風(fēng)險(xiǎn)，研發(fā)了一套適用于?；菲髽I(yè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)不同環(huán)節(jié)的系列風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)及裝備，依托這些技術(shù)及裝備，開(kāi)發(fā)了基于裝置三維模型的危化品企業(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)，對(duì)各種類型風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行感知、監(jiān)測(cè)、展示和整體管控。技術(shù)及裝備實(shí)現(xiàn)前端的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)采集，管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、業(yè)務(wù)流程運(yùn)行、分析、預(yù)警以及各類風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)在裝置三維模型上的可視化，從而達(dá)到識(shí)別與發(fā)現(xiàn)?；菲髽I(yè)作業(yè)過(guò)程中的不安全因素并及時(shí)預(yù)警的目的，風(fēng)險(xiǎn)管控具體的實(shí)現(xiàn)路徑見(jiàn)圖2。

圖2 危化品企業(yè)人員作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控實(shí)現(xiàn)的路徑Fig.2 Implementation path of the risk management and control of site operation safety risk for hazardous chemical enterprises

1.2.2 風(fēng)險(xiǎn)管控依托的技術(shù)及裝備

?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)所依托的技術(shù)及裝備的主要特點(diǎn)如下：

(1) 復(fù)雜環(huán)境空間多定位融合技術(shù)及裝備:針對(duì)化工企業(yè)障礙物遮擋、空間交錯(cuò)等復(fù)雜環(huán)境，研究基于TDOA、TOF、RSSI的空間協(xié)同優(yōu)化算法和多制式融合技術(shù)，并研發(fā)包含卡片式定位設(shè)備、輔助定位設(shè)備及通訊基站在內(nèi)的一套裝備，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的自適應(yīng)空間定位和人員動(dòng)作姿態(tài)的實(shí)時(shí)采集，其定位精度可達(dá)到0.5～5 m，支持6模定位方式。

(2) 關(guān)鍵手閥誤操作識(shí)別監(jiān)控技術(shù)及裝備：針對(duì)化工裝置現(xiàn)場(chǎng)手閥違規(guī)操作問(wèn)題，研發(fā)了基于風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵手閥辨識(shí)、分級(jí)和管理方法，并開(kāi)發(fā)了防爆閉鎖附件和無(wú)源鎖具(防爆等級(jí)：Ex ia IIC T4 Ga)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)鎖進(jìn)行授權(quán)以及對(duì)應(yīng)的工藝流程操作邏輯順序進(jìn)行定義，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵手閥的監(jiān)控及實(shí)時(shí)操作提示，以避免違規(guī)操作。

(3) 基于深度學(xué)習(xí)的違章行為智能識(shí)別技術(shù)：利用光流法和前景目標(biāo)輪廓法抽取、描述視頻圖像的底層特征信息(顏色或灰度等)，基于知識(shí)本體技術(shù)和領(lǐng)域知識(shí)模型定義和描述不同層次的異常行為，對(duì)視頻(企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)固定視頻和作業(yè)移動(dòng)視頻)序列中的人員行為和事件進(jìn)行挖掘分析，匹配并識(shí)別出人員的違章行為，并在識(shí)別分析過(guò)程中嵌入欠樣本條件下的視頻識(shí)別對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行行為特征的預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性，在主流廠商設(shè)備及典型光線、氣象條件下，所研發(fā)的10種違章場(chǎng)景行為識(shí)別率大于85%。

(4) 特殊作業(yè)許可移動(dòng)監(jiān)管技術(shù)：依據(jù)特殊作業(yè)安全規(guī)范的管理要點(diǎn)，基于作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)開(kāi)發(fā)JSA數(shù)據(jù)庫(kù)，利用防爆手持終端固化關(guān)鍵簽發(fā)流程節(jié)點(diǎn)，并結(jié)合LBS對(duì)作業(yè)票簽發(fā)地點(diǎn)、簽發(fā)人員位置和周邊地點(diǎn)等要求進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤與匹配，實(shí)現(xiàn)特殊作業(yè)許可執(zhí)行過(guò)程的規(guī)范執(zhí)行和異常自動(dòng)提醒。

(5) 多維信息采集的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)及裝備:研究基于時(shí)序的數(shù)據(jù)同步融合和解析機(jī)制，將視頻信息、氣體濃度和GPS/北斗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)融合和同步解析，以此進(jìn)行集成開(kāi)發(fā)，嵌入LoRa協(xié)議并研制成集視頻、氣體監(jiān)測(cè)、定位數(shù)據(jù)采集、傳輸與報(bào)警等功能為一體的防爆移動(dòng)式監(jiān)控監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)通過(guò)單臺(tái)設(shè)備或多臺(tái)組網(wǎng)對(duì)作業(yè)人員行為圖像、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境氣體濃度等信息的實(shí)時(shí)同步采集，解決了現(xiàn)場(chǎng)部分特殊作業(yè)地點(diǎn)難以覆蓋的問(wèn)題。所述設(shè)備通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，達(dá)到IIC級(jí)別防爆、IP65級(jí)別防護(hù)和全網(wǎng)通傳輸，有效支撐了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管以及(3)中人員違章行為識(shí)別所需要的作業(yè)圖像數(shù)據(jù)獲取。

2 ?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

2. 1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)采用分層設(shè)計(jì)，通過(guò)研發(fā)的技術(shù)及裝備對(duì)作業(yè)過(guò)程及作業(yè)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行感知，并對(duì)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成調(diào)用，形成作業(yè)安全相關(guān)的全數(shù)據(jù)采集，再通過(guò)研發(fā)的通訊機(jī)制以及利用公共網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)回傳至平臺(tái)，進(jìn)行作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)傳輸、同步和管理，在研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別模型和裝置三維模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確判定和分級(jí)管控，該平臺(tái)的架構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 ?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)的架構(gòu)Fig.3 Structure of the intelligent management and control platform of site operation safety risk for hazardous chemical enterprises

該平臺(tái)在技術(shù)上采用B/S三層架構(gòu)，使用企業(yè)級(jí)SpringBoot技術(shù)框架，遵循統(tǒng)一軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程RUP管理規(guī)范，服務(wù)器系統(tǒng)的體系架構(gòu)采用的是MVC，從而可以更好地復(fù)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，使整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做到強(qiáng)內(nèi)聚、弱耦合，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的html5技術(shù)，充分利用圖表、報(bào)表、GIS、視頻等多種展示手段，為各終端用戶提供一體化的解決方案。

2. 2 平臺(tái)功能開(kāi)發(fā)

在?；菲髽I(yè)人員作業(yè)過(guò)程和安全管理的各個(gè)環(huán)節(jié)中，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、深度學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)人員作業(yè)過(guò)程的各方面信息進(jìn)行采集、感知、處理、預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)閉環(huán)處理，可以有效地提高作業(yè)安全管理水平，降低事故發(fā)生概率。通過(guò)研發(fā)危化品企業(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)，基于平臺(tái)配套研發(fā)的各項(xiàng)技術(shù)及裝備，可以系統(tǒng)采集作業(yè)過(guò)程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)人員狀態(tài)、人員位置、人員作業(yè)行為、特殊手閥操作、作業(yè)許可執(zhí)行和環(huán)境危險(xiǎn)氣體變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并基于監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和閉環(huán)處置，從而實(shí)現(xiàn)危化品企業(yè)人員作業(yè)過(guò)程的全天候監(jiān)控、自動(dòng)化預(yù)警、高效率處置，提高了企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控和應(yīng)急處置水平。開(kāi)發(fā)的平臺(tái)共有8大功能模塊和1個(gè)輔助模塊，其功能框架見(jiàn)圖4，主要界面見(jiàn)圖5。該平臺(tái)各模塊的主要功能如下：

圖4 危化品企業(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控 平臺(tái)的功能框架Fig.4 Function frame of the intelligent management and control platform of site operation safety risk for hazardous chemical enterprises

圖5 ?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)的界面Fig.5 Main interface of the intelligent management and control platform of site operation safety risk for hazardous chemical enterprises

(1) 工作臺(tái)模塊：該模塊主要根據(jù)當(dāng)前用戶的崗位職責(zé)和安全管理權(quán)限范圍進(jìn)行安全工作動(dòng)態(tài)的展示和工作任務(wù)的通知推送，實(shí)現(xiàn)如下功能：①以裝置三維模型為底圖，直觀展示人員位置分布、作業(yè)圖像等作業(yè)相關(guān)的動(dòng)態(tài)信息；②以時(shí)間為維度，展示一些關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)及預(yù)警數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)圖；③以通知的形式發(fā)布當(dāng)前待辦工作任務(wù)、待處置風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等內(nèi)容，并根據(jù)工作任務(wù)的緊急程度分級(jí)推送。

(2) 人員位置管控模塊:該模塊的主要功能是跟蹤區(qū)域內(nèi)所有人員的動(dòng)態(tài)位置并進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，具體包括實(shí)現(xiàn)企業(yè)人員的實(shí)時(shí)定位、目標(biāo)跟蹤、歷史軌跡回放、信息查詢等功能，同時(shí)采集所有人員行進(jìn)/靜止、突然失重等動(dòng)作姿態(tài)的信息，包括在此基礎(chǔ)上結(jié)合裝置危險(xiǎn)區(qū)域分布，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)進(jìn)入未授權(quán)區(qū)域、區(qū)域超員、異常跌倒等智能預(yù)警功能，并將報(bào)警信息輸入到綜合預(yù)警模塊。

(3) 移動(dòng)作業(yè)監(jiān)控監(jiān)測(cè)模塊：該模塊的主要功能是在作業(yè)開(kāi)始時(shí)，尤其是涉及易燃易爆等危險(xiǎn)氣體環(huán)境時(shí)，利用研發(fā)的監(jiān)控監(jiān)測(cè)終端對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，獲取臨時(shí)作業(yè)點(diǎn)的圖像等信息，實(shí)現(xiàn)作業(yè)地點(diǎn)分布、遠(yuǎn)程監(jiān)督監(jiān)管、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和區(qū)域聯(lián)動(dòng)報(bào)警等功能。

(4) 違章行為監(jiān)測(cè)模塊:該模塊通過(guò)運(yùn)行違章行為識(shí)別模型算法，自動(dòng)從固定視頻及移動(dòng)視頻監(jiān)控中的視頻圖像中分析并識(shí)別作業(yè)人員違章行為等異常事件，實(shí)現(xiàn)對(duì)?；菲髽I(yè)生產(chǎn)區(qū)域及作業(yè)過(guò)程的監(jiān)控監(jiān)測(cè)以及視頻圖像的自動(dòng)采集、分析及報(bào)警，主要包括圖像在線分析、典型事件識(shí)別、報(bào)警記錄和歷史數(shù)據(jù)分析等功能。

(5) 手閥操作監(jiān)控模塊:該模塊通過(guò)智能鎖具和藍(lán)牙鑰匙方式對(duì)特殊手閥開(kāi)關(guān)進(jìn)行強(qiáng)制閉鎖隔離，對(duì)各類閥門(mén)狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控，主要包括設(shè)備對(duì)位、工藝票開(kāi)票、票證審核、防誤系統(tǒng)和防誤日志等功能。

(6) 作業(yè)許可監(jiān)管模塊：該模塊將特殊作業(yè)作為管控對(duì)象，實(shí)現(xiàn)用火作業(yè)、動(dòng)土作業(yè)、進(jìn)入受限空間作業(yè)、臨時(shí)用電作業(yè)、高處作業(yè)等8類直接作業(yè)的作業(yè)許可證線上快速高效辦理和過(guò)程執(zhí)行強(qiáng)化，主要包括作業(yè)申請(qǐng)、JSA分析、措施落實(shí)、票證簽發(fā)和驗(yàn)收歸檔等功能，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)管理的區(qū)域化、作業(yè)開(kāi)票的流程化以及作業(yè)監(jiān)控的立體化。

(7) 綜合展示及預(yù)警模塊:該模塊一方面展示整個(gè)裝置區(qū)的三維模型，包括設(shè)備、結(jié)構(gòu)、管道、電氣等主要構(gòu)件，以三維地圖的模式進(jìn)行裝置基本信息展示，并將各項(xiàng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在裝置三維地圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)人員分布、氣體檢測(cè)位置及實(shí)時(shí)濃度、手閥位置及狀態(tài)、作業(yè)圖像及行為分析等數(shù)據(jù)的可視化，便于管理人員及監(jiān)控中心值班人員直觀查看；另一方面通過(guò)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)對(duì)各模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算分析和關(guān)聯(lián)確認(rèn)，并將報(bào)警部位及報(bào)警信息進(jìn)行醒目提醒。

(8) 閉環(huán)處置模塊:該模塊主要是將各模塊生成的風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警預(yù)警信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別、人員崗位職責(zé)和管理權(quán)限進(jìn)行主動(dòng)推送，由相應(yīng)負(fù)責(zé)人按照處置流程進(jìn)行處理，并在模塊中進(jìn)行閉環(huán)操作，如遇較高風(fēng)險(xiǎn)事件時(shí)，需要進(jìn)行人工復(fù)核后，方可進(jìn)行下一步處置操作。

(9) 后臺(tái)管理模塊：該模塊主要包括支撐各個(gè)模塊運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)、模型算法配置等功能，如風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)計(jì)算模型、區(qū)域超員預(yù)警模型、視頻監(jiān)控點(diǎn)位配置與行為識(shí)別算法配置模型。

2. 3 平臺(tái)業(yè)務(wù)流程

當(dāng)檢維修及建設(shè)項(xiàng)目的單次施工作業(yè)申請(qǐng)批準(zhǔn)后，作業(yè)人員、管理人員及監(jiān)護(hù)人員等相關(guān)人員入廠開(kāi)始作業(yè)，研發(fā)的各項(xiàng)技術(shù)及裝備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將代表各類業(yè)務(wù)進(jìn)展的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)中，平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并按照監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，展示各業(yè)務(wù)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，用戶登錄系統(tǒng)后可看到所負(fù)責(zé)專業(yè)領(lǐng)域及區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)。同時(shí)，平臺(tái)基于異常識(shí)別模型對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，當(dāng)出現(xiàn)威脅作業(yè)人員人身的特定事件時(shí)進(jìn)行異常預(yù)警，如涉及到較復(fù)雜事件或風(fēng)險(xiǎn)較高事件時(shí)，還需要進(jìn)行關(guān)聯(lián)確認(rèn)或人工復(fù)核；風(fēng)險(xiǎn)事件確認(rèn)后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的分級(jí)管控準(zhǔn)則進(jìn)行自動(dòng)提示和主動(dòng)推送，按照風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別、所處區(qū)域和影響范圍推送給不同層級(jí)人員，一般包括現(xiàn)場(chǎng)人員、調(diào)度人員、監(jiān)視中心人員和屬地管理人員，分別進(jìn)行確認(rèn)、處置、驗(yàn)證和審核關(guān)閉，最終進(jìn)行預(yù)警報(bào)警的消警處理。?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程，見(jiàn)圖6。

圖6 危化品企業(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)的 業(yè)務(wù)流程Fig.6 Business flow chart of the intelligent management and control platform of site operation safety risk for hazardous chemical enterprises

3 ?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)的示范應(yīng)用

本文將開(kāi)發(fā)的?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)在山東齊旺達(dá)石化有限公司混合芳烴加氫裝置上進(jìn)行了示范應(yīng)用。該套混合芳烴加氫裝置加工能力為45萬(wàn)t/a，占地面積約為7 200 m2，主要由預(yù)加氫及混合芳烴切割、重芳烴加氫、汽提塔、輔助系統(tǒng)、公用工程系統(tǒng)五部分組成，裝置在崗職工60名，其中管理人員10名，班組人員50名，年日常外部維保人員約40名。根據(jù)該管控平臺(tái)需要及裝置實(shí)際，將所研發(fā)的包括定位基站、輔助信標(biāo)、定位工卡、移動(dòng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)終端等技術(shù)及裝備配置到現(xiàn)場(chǎng)及配備給相關(guān)人員，且集成接入固定視頻等關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，企業(yè)利用部署和運(yùn)行的管控平臺(tái)對(duì)各項(xiàng)作業(yè)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和安全管控。該管控平臺(tái)經(jīng)過(guò)7個(gè)多月的實(shí)地運(yùn)行和驗(yàn)證，能夠?qū)ψ鴺?biāo)、氣體、視頻等5種類型的數(shù)據(jù)源進(jìn)行同時(shí)分析處理，典型數(shù)據(jù)處理和響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)2 s，人員定位精度達(dá)到0.5～3 m，各項(xiàng)異常的綜合識(shí)別率高于85%，有效提升了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全管理的實(shí)時(shí)性和主動(dòng)性。

本文以企業(yè)一次動(dòng)火作業(yè)為例，具體說(shuō)明管控平臺(tái)的應(yīng)用過(guò)程。

(1) 作業(yè)準(zhǔn)備：裝置某區(qū)域勞保設(shè)施損壞需要進(jìn)行焊接修補(bǔ)，作業(yè)單位在管控平臺(tái)中提交作業(yè)申請(qǐng)，并填報(bào)作業(yè)內(nèi)容、施工單位及人員等內(nèi)容；審核通過(guò)后在作業(yè)許可監(jiān)管模塊辦理用火作業(yè)許可，施工人員按制度要求攜帶工具和設(shè)備赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)，屬地單位和作業(yè)單位派出監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)，符合作業(yè)條件并落實(shí)各項(xiàng)安全措施后開(kāi)始作業(yè)。

(2) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：作業(yè)人員所佩戴的定位工卡，實(shí)時(shí)將各作業(yè)人員的位置傳輸至平臺(tái)，作業(yè)點(diǎn)布設(shè)的移動(dòng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)裝置將作業(yè)點(diǎn)位置、作業(yè)行為圖像和作業(yè)點(diǎn)危險(xiǎn)氣體濃度實(shí)時(shí)傳輸至平臺(tái)，作業(yè)主管人員將作業(yè)許可執(zhí)行過(guò)程信息實(shí)時(shí)傳輸至平臺(tái)，平臺(tái)上將裝置所有作業(yè)及動(dòng)態(tài)信息實(shí)時(shí)在裝置三維地圖上進(jìn)行展示，便于各級(jí)管理人員監(jiān)管。

(3) 異常預(yù)警：當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，平臺(tái)的裝置三維地圖上會(huì)自動(dòng)提示，如本次動(dòng)火作業(yè)中施工人員無(wú)意進(jìn)入附近的半封閉空間，違章行為監(jiān)測(cè)模塊運(yùn)行模型識(shí)別發(fā)現(xiàn)該行為后，自動(dòng)與作業(yè)許可監(jiān)管模塊中該作業(yè)點(diǎn)已辦理的許可票證和人員位置管控模塊中的人員位置進(jìn)行對(duì)比，確定為“未辦理相應(yīng)許可進(jìn)入受限空間”的違章行為，在綜合展示及預(yù)警模塊輸出預(yù)警，并將該條預(yù)警信息推送至現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管人員，監(jiān)管人員收到通知后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)糾正并對(duì)該人員進(jìn)行批評(píng)教育，從而避免進(jìn)入未知受限空間可能導(dǎo)致的中毒窒息傷害，最終將處置結(jié)果回傳至平臺(tái)從而消除預(yù)警。該平臺(tái)應(yīng)用的部分界面見(jiàn)圖7。

Fig.7 危化品企業(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控 平臺(tái)應(yīng)用的部分界面Fig.7 Part of application interface of the intelligent management and control platform of site operation safety risk for hazardous chemical enterprises

4 結(jié)論與建議

近幾年化工行業(yè)發(fā)生的事故多數(shù)是由于人為因素造成的，其中絕大部分發(fā)生在企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)過(guò)程。隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，通過(guò)新技術(shù)手段準(zhǔn)確地識(shí)別企業(yè)作業(yè)過(guò)程中的典型違章違規(guī)行為并及時(shí)預(yù)警，從而規(guī)范作業(yè)人員行為、保障作業(yè)過(guò)程安全的方式逐漸成為一種趨勢(shì)[17]。本文設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了?；菲髽I(yè)人員作業(yè)安全與風(fēng)險(xiǎn)智能管控平臺(tái)，并將其應(yīng)用于某化工企業(yè)的典型裝置上進(jìn)行示范，得到如下結(jié)論：

(1) 平臺(tái)綜合了物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和多信息融合等先進(jìn)技術(shù)，成為?；沸袠I(yè)作業(yè)安全+信息技術(shù)融合的較好示范。

(2) 平臺(tái)依托多種智能技術(shù)及裝備，能夠?qū)θ藛T位置風(fēng)險(xiǎn)、人員狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、人員作業(yè)行為風(fēng)險(xiǎn)、監(jiān)督管理風(fēng)險(xiǎn)以及所處的作業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)五個(gè)方面的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，突破了單一手段對(duì)風(fēng)險(xiǎn)判定不夠全面的缺陷。

(3) 平臺(tái)對(duì)不同數(shù)據(jù)并發(fā)處理、實(shí)時(shí)響應(yīng)，打通了“數(shù)據(jù)采集、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)分析、智能預(yù)警”的技術(shù)環(huán)節(jié)，其綜合響應(yīng)時(shí)間小于2 s，各項(xiàng)異常的綜合識(shí)別率高于80%，形成了針對(duì)作業(yè)過(guò)程安全風(fēng)險(xiǎn)的高效管控機(jī)制。

(4) 通過(guò)在某化工企業(yè)典型裝置上的示范應(yīng)用表明：該管控平臺(tái)可以對(duì)化工企業(yè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員典型違章行為和其他相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和預(yù)警，并輔助主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和消除身邊人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)，從而達(dá)到強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)安全管理、規(guī)范作業(yè)人員行為尤其是基層操作人員的執(zhí)行力、保障作業(yè)過(guò)程和人員安全的目的。

(5) 雖然平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)五個(gè)方面風(fēng)險(xiǎn)因素的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，但目前還僅僅是依托配套技術(shù)及裝備對(duì)單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事件的預(yù)警，后續(xù)研發(fā)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)因素在事故演化過(guò)程中的作用規(guī)律和內(nèi)在關(guān)系，以此來(lái)推導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)因素變化與作業(yè)整體風(fēng)險(xiǎn)的表征關(guān)系，從而通過(guò)各項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)整體風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和測(cè)量。