基于物聯(lián)網(wǎng)的民爆物品生產(chǎn)經(jīng)營安全管理信息系統(tǒng)研究

黃顯杭 仲峰 馬闊源 陳紅剛

[摘? ? 要] 為了能夠提高民爆行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營作業(yè)過程安全監(jiān)管水平，實(shí)現(xiàn)上級(jí)單位對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營作業(yè)過程可視化監(jiān)管，研發(fā)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)經(jīng)營安全管理信息系統(tǒng)。首先，開展了系統(tǒng)建設(shè)過程中的需求調(diào)研以及方案設(shè)計(jì)，確定了系統(tǒng)建設(shè)所涉及的危險(xiǎn)源視頻監(jiān)控、危運(yùn)車動(dòng)態(tài)監(jiān)控與混裝車數(shù)據(jù)監(jiān)控等子模塊。其次，根據(jù)子模塊功能設(shè)計(jì)了實(shí)施方案，開發(fā)了相應(yīng)的硬件設(shè)備與軟件程序。最后，通過一系列的聯(lián)合測(cè)試完成了系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了公司總部通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控功能實(shí)時(shí)監(jiān)管下屬單位生產(chǎn)經(jīng)營作業(yè)過程，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)管模式由事后處理向事前預(yù)防的轉(zhuǎn)變，一定程度上提高了公司安全監(jiān)管水平。

[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng);視頻監(jiān)控;生產(chǎn)工藝;危運(yùn)車;民爆物品;生產(chǎn)經(jīng)營;安全管理信息系統(tǒng)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 15. 041

[中圖分類號(hào)] F270.7? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2020）15- 0095- 03

0? ? ? 引? ? 言

隨著科技水平的提高和企業(yè)管理的規(guī)范，民爆安全生產(chǎn)狀況總體上出現(xiàn)了不斷好轉(zhuǎn)的局面。民爆行業(yè)的安全生產(chǎn)狀況保持了相對(duì)穩(wěn)定，但安全問題仍然十分突出[1]。特別是近年發(fā)生的多起爆炸事故，暴露出民爆行業(yè)在快速發(fā)展和企業(yè)市場(chǎng)化轉(zhuǎn)型的情況下，出現(xiàn)了與企業(yè)發(fā)展及安全生產(chǎn)不相適應(yīng)的一系列問題。特別是行業(yè)重組完成后形成民爆企業(yè)集團(tuán)，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境發(fā)生重大變化，這對(duì)企業(yè)集團(tuán)的管控力提出了新的要求。多子（分）公司、多元化、多品種、大地域跨度的格局，對(duì)集團(tuán)化管理提出了更高的要求，進(jìn)行重組整合之后各民爆企業(yè)集團(tuán)應(yīng)形成集團(tuán)統(tǒng)一的企業(yè)安全文化和理念，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)各子（分）公司安全生產(chǎn)的有效管控。比如總公司與子（分）公司之間要有統(tǒng)一的安全生產(chǎn)管理制度、安全標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，對(duì)分布于全國各地的民爆危險(xiǎn)源的控制現(xiàn)狀，集團(tuán)也要充分了解。民爆企業(yè)集團(tuán)必須借助科技力量，強(qiáng)化信息化管理，彌補(bǔ)因集團(tuán)化后造成的距離遠(yuǎn)、響應(yīng)慢、成本高帶來的安全監(jiān)管缺位[2]。

公司規(guī)模的擴(kuò)大以及安全管理體系的推進(jìn)，對(duì)安全數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性，信息傳遞的及時(shí)性等有了更高的要求，現(xiàn)有安全管理模式已不能滿足集團(tuán)化的安全管理需求，亟須通過建立安全管理信息系統(tǒng)來解決安全管理過程中遇到的問題，安全管理信息系統(tǒng)建設(shè)完成后，安全管理業(yè)務(wù)工作將通過信息平臺(tái)完成，實(shí)現(xiàn)安全管理業(yè)務(wù)工作標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、信息化。

1? ? ? 系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)

安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是在集團(tuán)總部指揮中心能夠?qū)ψ樱ǚ郑┕景踩a(chǎn)進(jìn)行監(jiān)管，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)線危險(xiǎn)源視頻、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)與危運(yùn)車運(yùn)行等信息。系統(tǒng)可對(duì)危險(xiǎn)源視頻進(jìn)行視頻分析，對(duì)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警閾值配置，對(duì)車輛位置和行進(jìn)路徑進(jìn)行對(duì)比，通過分析，判斷各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)對(duì)于異常數(shù)據(jù)可產(chǎn)生報(bào)警，同時(shí)提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)的故障處置，從而避免因?yàn)樵O(shè)備故障或人員操作失誤導(dǎo)致事故發(fā)生。

整個(gè)系統(tǒng)由采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、客戶端和服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心以及應(yīng)用軟件等組成，通過企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)及專網(wǎng)結(jié)合構(gòu)建基于B/S架構(gòu)的應(yīng)用平臺(tái)[3]。該系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊構(gòu)成，包括監(jiān)控中心、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和危運(yùn)車監(jiān)控系統(tǒng)。其中，監(jiān)控中心主要用于系統(tǒng)運(yùn)行所需的環(huán)境部署以及系統(tǒng)操作過程中的運(yùn)行效果展示。生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對(duì)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與展示。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對(duì)生產(chǎn)線危險(xiǎn)源視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與展示。危運(yùn)車監(jiān)控主要用于對(duì)車輛的位置、速度、駕駛行為等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與展示。

2? ? ? 業(yè)務(wù)平臺(tái)建設(shè)

2.1? ?生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用在分公司前端增加數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對(duì)需要監(jiān)測(cè)的溫度、壓力、流量等現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行采集壓縮后，利用集團(tuán)專線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇偣颈O(jiān)控中心，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、歷史數(shù)據(jù)查看、異常數(shù)據(jù)報(bào)警提醒等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。分公司監(jiān)控中心同樣可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上述功能。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)：

（1）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集。可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

（2）實(shí)時(shí)趨勢(shì)查看。提供實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示模板，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖，操作人員能夠指定趨勢(shì)采樣速率，也可任意添加或更新數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。

（3）數(shù)據(jù)查詢功能?？梢詫?duì)所有數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)記錄，提供分時(shí)、分點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)查詢，報(bào)表生成等功能。

（4） 報(bào)警記錄查詢。系統(tǒng)對(duì)所有的報(bào)警進(jìn)行記錄，并提供查詢和報(bào)表生成功能。

2.2? ?視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用集團(tuán)建設(shè)的專線網(wǎng)絡(luò)，通過視頻編碼器設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)分公司生產(chǎn)線的視頻進(jìn)行采集、壓縮并上傳到總部監(jiān)控中心的流媒體服務(wù)器，可以實(shí)現(xiàn)視頻的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)、大屏顯示等功能。各分公司的監(jiān)控中心也可以通過集團(tuán)專線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)本公司的視頻查看、大屏顯示等功能。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)：

（1）實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。能夠遠(yuǎn)程接入和調(diào)閱現(xiàn)場(chǎng)的視頻信號(hào)，能夠?qū)σ曨l信號(hào)進(jìn)行圖像抓拍或錄制保存。

（2）圖像監(jiān)控輪巡。能夠?qū)λ尤氲膱D像進(jìn)行視頻輪巡，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)管需要。

（3）自動(dòng)圖像存儲(chǔ)。能夠靈活設(shè)置圖像的存儲(chǔ)方式、存儲(chǔ)時(shí)間，能夠?qū)Υ鎯?chǔ)圖像進(jìn)行回放。

（4）視頻移動(dòng)偵測(cè)。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指定的現(xiàn)場(chǎng)或所有接入進(jìn)行視頻移動(dòng)偵測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)場(chǎng)所及存儲(chǔ)場(chǎng)所在規(guī)定時(shí)間內(nèi)人員、車輛或物體的移動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)偵測(cè)并報(bào)警，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像自動(dòng)錄制。

2.3? ?危運(yùn)車監(jiān)控系統(tǒng)

危運(yùn)車安全監(jiān)控系統(tǒng)是集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和無線通信技術(shù)于一體的軟、硬件綜合系統(tǒng)，可對(duì)車輛進(jìn)行統(tǒng)一集中管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度。該系統(tǒng)具有全天候、全路線車輛實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控的功能，主要應(yīng)用于車輛的跟蹤、調(diào)度、監(jiān)督、歷史記錄查詢、安全報(bào)警、車輛檔案管理等方面。

功能描述：

（1）車輛運(yùn)輸全跟蹤監(jiān)控。系統(tǒng)建立起車輛與監(jiān)控中心之間有效的信息傳遞通道。監(jiān)控中心可以隨時(shí)掌握車輛狀態(tài)，迅速下達(dá)調(diào)度命令。

（2）車輛超速或停車自動(dòng)報(bào)警和提示。監(jiān)控中心可以預(yù)先設(shè)定限制速度，當(dāng)車輛的行駛速度超過或者小于規(guī)定的閾值時(shí)，將自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息。

（3）車輛行程歷史軌跡記錄查詢。危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛在行駛過程中的軌跡信息將被記錄保存，方便事后查詢。用戶可選定過去一個(gè)時(shí)間段，查詢?cè)摃r(shí)間段內(nèi)指定車輛的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行歷史回顯，這項(xiàng)功能是事故分析的得力助手。

（4）區(qū)域或偏航報(bào)警。在系統(tǒng)中為任務(wù)車輛預(yù)先設(shè)置行車路線，任務(wù)開始時(shí)，車輛行走路線及狀態(tài)開始被監(jiān)控及記錄，如車輛未按預(yù)設(shè)行車路線行車或者駛出設(shè)定區(qū)域，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

3? ? ?系統(tǒng)軟件開發(fā)架構(gòu)

Meta技術(shù)體系是一套將工業(yè)自動(dòng)化和企業(yè)信息化進(jìn)行融合的完整的技術(shù)體系，既包括傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化中的數(shù)據(jù)采集、視頻采集、設(shè)備控制，也包括企業(yè)信息化中的自動(dòng)預(yù)警、指揮調(diào)度、企業(yè)報(bào)表、業(yè)務(wù)處理等。Meta技術(shù)的定位是從工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)到企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一體化融合，完成企業(yè)的物聯(lián)需求。

由于前端需要實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、車載終端數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的采集，Meta需要完成對(duì)不同數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)，根據(jù)業(yè)務(wù)特征，根據(jù)傳感層的不同類型，用適配器模塊來進(jìn)行傳感層數(shù)據(jù)的協(xié)議解析，然后將數(shù)據(jù)推送到核心服務(wù)Meta Server（TCP Server）。Meta Server進(jìn)行數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)和分析，滿足前臺(tái)的不同展示需求。安全生產(chǎn)管理與應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中采用B/S的方式來實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、視頻的展示部分用ActiveX控件來保證數(shù)據(jù)和視頻的實(shí)時(shí)性，為了前后臺(tái)清晰，在Meta Server的上層增加Web Server，通過定義的Web Service接口完成Web Server的數(shù)據(jù)查詢、操作請(qǐng)求，在瀏覽器端則是根據(jù)數(shù)據(jù)解析結(jié)果來完成數(shù)據(jù)的展示以及前臺(tái)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

4? ? ? 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

通過對(duì)系統(tǒng)軟件和硬件的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試與安裝，經(jīng)過一年多的時(shí)間開發(fā)出生產(chǎn)經(jīng)營安全管理信息系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要包括首頁、危險(xiǎn)源視頻監(jiān)控、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)控和危運(yùn)車輛監(jiān)控等子系統(tǒng)，滿足系統(tǒng)建設(shè)功能需求。為了驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性和有效性，做了一系列功能和性能測(cè)試。在對(duì)系統(tǒng)的功能測(cè)試中，采用了黑盒測(cè)試等方法，依據(jù)測(cè)試用例對(duì)系統(tǒng)的功能、業(yè)務(wù)、界面進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了系統(tǒng)功能的正確性與完整性;驗(yàn)證界面風(fēng)格的一致性、美觀性與易用性;驗(yàn)證系統(tǒng)在IE9和IE10下的兼容性。

系統(tǒng)性能測(cè)試相對(duì)復(fù)雜，本文采用LoadRunner性能測(cè)試工具對(duì)系統(tǒng)事務(wù)響應(yīng)時(shí)間、服務(wù)器資源占用等性能進(jìn)行測(cè)試。以生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)子系統(tǒng)為例，事務(wù)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試中設(shè)計(jì)了5個(gè)事務(wù)，分別是登錄、工藝數(shù)據(jù)檢測(cè)、工藝數(shù)據(jù)列表、工藝監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)查詢、工藝監(jiān)控報(bào)警日志查詢，經(jīng)過12個(gè)小時(shí)的連續(xù)測(cè)試得到測(cè)試結(jié)果。工藝數(shù)據(jù)列表處理響應(yīng)平均時(shí)間為0.346秒，工藝數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)處理平均響應(yīng)時(shí)間為1.123秒，工藝監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)查詢處理平均響應(yīng)時(shí)間為0.281秒，工藝監(jiān)控報(bào)警日志查詢處理平均響應(yīng)時(shí)間為0.271秒，工藝數(shù)據(jù)登錄首頁處理平均響應(yīng)時(shí)間為3.209秒，上述數(shù)據(jù)均滿足性能要求。

綜上所述，該系統(tǒng)從功能和性能等兩方面均滿足系統(tǒng)建設(shè)需求，達(dá)到了預(yù)期建設(shè)目標(biāo)。

5? ? ? 結(jié)? ? 論

本文研發(fā)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)經(jīng)營安全管理信息系統(tǒng)，通過開展系統(tǒng)建設(shè)需求調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)和系統(tǒng)調(diào)試等工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)民爆物品生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)群诵沫h(huán)節(jié)關(guān)鍵工序包括危險(xiǎn)源、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)與危運(yùn)車運(yùn)行的監(jiān)控，達(dá)到了上級(jí)單位對(duì)下屬單位生產(chǎn)經(jīng)營作業(yè)過程可視化監(jiān)管的目的。通過對(duì)系統(tǒng)的建設(shè)，提高了公司的安全管理水平，加大了安全管理力度，改變了傳統(tǒng)的靜態(tài)管理模式，實(shí)現(xiàn)了安全管理業(yè)務(wù)流程規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化。

主要參考文獻(xiàn)

[1]楊祖一. 完善民爆行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)? 保障民爆生產(chǎn)安全[J].國防技術(shù)基礎(chǔ)， 2010（7）：3-5.

[2]王璇，顏景龍.論信息化管理在民爆產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用[J].工程爆破，2010（1）：81-84.

[3]鄭雷雷， 宋麗華， 郭銳. B/S架構(gòu)軟件的安全性測(cè)試研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)及發(fā)展，2012（1）：221-224.

[4]陶劉群，汪旭光.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能爆破初步研究[J].有色金屬，2012（6）：59-62.