大數(shù)據(jù)時(shí)代 安全管理邁向智能化

文/王明心

2020年5月，工業(yè)和信息化部印發(fā)《關(guān)于工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（工信部信發(fā)〔2020〕67號(hào)），明確將促進(jìn)工業(yè)數(shù)據(jù)匯聚共享、深化數(shù)據(jù)融合創(chuàng)新、提升數(shù)據(jù)治理能力、加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全管理，著力打造資源富集、應(yīng)用繁榮、產(chǎn)業(yè)進(jìn)步、治理有序的工業(yè)大數(shù)據(jù)生態(tài)體系。并提出加快數(shù)據(jù)匯聚、推動(dòng)數(shù)據(jù)共享、深化數(shù)據(jù)應(yīng)用、完善數(shù)據(jù)治理、強(qiáng)化數(shù)據(jù)安全、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、加強(qiáng)組織保障等7方面21條指導(dǎo)意見(jiàn)。

大數(shù)據(jù)正以驚人的速度滲透到越來(lái)越多的領(lǐng)域，在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用方興未艾，在遏制事故發(fā)生、提升安全監(jiān)管能力方面發(fā)揮了舉足輕重的作用。特別是在石油、化工、冶金、半導(dǎo)體、制造業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)在安全管理上的應(yīng)用愈發(fā)普遍。

大數(shù)據(jù)對(duì)安全生產(chǎn)的支撐

通常意義上的大數(shù)據(jù)，指的都是對(duì)批量數(shù)據(jù)的計(jì)算。大數(shù)據(jù)有四大特點(diǎn)：數(shù)據(jù)規(guī)模巨大、處理速度快、數(shù)據(jù)類型多樣、數(shù)據(jù)價(jià)值密度低。

隨著信息科技的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及，許多先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)被應(yīng)用于安全生產(chǎn)管理過(guò)程中，同時(shí)也形成了體量巨大的安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖1）。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)為安全管理帶來(lái)了新的思維方式和管理模式，將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于安全管理，能夠?yàn)榻鉀Q安全管理提供對(duì)策措施，主要的對(duì)策措施有5個(gè)方面：

圖1 大數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和安全管理

一是應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各安全管理對(duì)象狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，建立和生成安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)安全管理因素?cái)?shù)據(jù)化管理。

二是風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)不再只依據(jù)于理論的認(rèn)知，還依賴于對(duì)安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)挖掘規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，從而避免風(fēng)險(xiǎn)因素的遺漏。

三是形成基于大數(shù)據(jù)思維和機(jī)械學(xué)習(xí)法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與分級(jí)的新模式，實(shí)現(xiàn)各要素之間的關(guān)聯(lián)分析。

四是依靠大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)作支撐，充分發(fā)揮安全管理動(dòng)態(tài)性的作用，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、及時(shí)、準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)管控的目標(biāo)。同時(shí)依靠互聯(lián)網(wǎng)快速便捷的優(yōu)勢(shì)，保障在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的同時(shí)提供最佳的風(fēng)險(xiǎn)管控方案。

五是建立基于大數(shù)據(jù)的安全與風(fēng)險(xiǎn)管理模型，系統(tǒng)地、模型化地研究大數(shù)據(jù)能為安全管理帶來(lái)的變革，從而實(shí)現(xiàn)安全管理水平整體性的提升。

大數(shù)據(jù)應(yīng)用

安全管理的相關(guān)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，通常是基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等新興信息技術(shù)去實(shí)現(xiàn)。在具體的實(shí)際應(yīng)用中，包含了數(shù)據(jù)的采集、處理和分析等方面。

一是數(shù)據(jù)的采集。企業(yè)工廠中成千上萬(wàn)的傳感器、控制器、監(jiān)測(cè)設(shè)備等，每時(shí)每刻都產(chǎn)出海量的數(shù)據(jù)信息，比如工廠環(huán)境的溫度、濕度、有毒可燃?xì)怏w的濃度；監(jiān)測(cè)設(shè)備的預(yù)警閾值，工作狀態(tài)；依靠視頻監(jiān)控設(shè)備等，還可以對(duì)廠區(qū)環(huán)境、作業(yè)人員動(dòng)態(tài)等實(shí)現(xiàn)可視化管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用讓企業(yè)可以快速、系統(tǒng)地獲取各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，進(jìn)而分類和管理（見(jiàn)圖2）。

圖2 四川省青城山都江堰大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用實(shí)例

二是數(shù)據(jù)的處理。成千上萬(wàn)的設(shè)備產(chǎn)出海量的數(shù)據(jù)，以及設(shè)備終端的傳感器、控制設(shè)備由不同的門(mén)類組成，其采樣頻率多樣化，并且安全管理數(shù)據(jù)時(shí)間跨度非常大，這些都讓數(shù)據(jù)處理的難度成倍增加。物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的融合，解決了數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，云計(jì)算的應(yīng)用可以將海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一個(gè)服務(wù)器中，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)展示，歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警、多終端管理等功能。

三是數(shù)據(jù)的分析。數(shù)據(jù)背后都是有邏輯性的，沒(méi)有邏輯的數(shù)據(jù)只能稱為信息。比如在冶金車間中，一氧化碳?xì)怏w作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的有害氣體，其濃度在一段時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)出緩慢上升趨勢(shì)。從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的狀態(tài)展示中，通常只能獲取數(shù)值信息，很難發(fā)現(xiàn)數(shù)值變化趨勢(shì)，只有等到有害氣體濃度上升值到達(dá)監(jiān)測(cè)設(shè)備預(yù)設(shè)的閾值報(bào)警之后，才會(huì)讓安全作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。數(shù)據(jù)分析的作用，就是讓這些數(shù)據(jù)深層次的邏輯性更快速地顯現(xiàn)，讓人們發(fā)現(xiàn)看不見(jiàn)的問(wèn)題，從而提前解決隱患。

安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用實(shí)例

大數(shù)據(jù)的采集、處理和分析都借助了物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)去實(shí)現(xiàn)落地。

比如在國(guó)內(nèi)冶金鋼業(yè)首屈一指的首鋼集團(tuán)，旗下首鋼股份公司遷安鋼鐵公司（以下簡(jiǎn)稱“首鋼遷鋼廠”）使用北京中電華勞科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中電華勞”）的氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備用于環(huán)境氣體的監(jiān)測(cè)，特別是工業(yè)氣體的安全管理上，引進(jìn)了中電華勞的物聯(lián)網(wǎng)安全云平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“華勞安全云”平臺(tái)）。

冶金、化工、石油等行業(yè)的氣體安全管理一直是企業(yè)安全管理的重中之重。“華勞安全云”平臺(tái)是基于生產(chǎn)制造業(yè)信息化與工業(yè)化深度融合發(fā)展的巨大需求，以物聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為基礎(chǔ)，為企業(yè)打造的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)。

從數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理上看，首鋼遷鋼廠引用“華勞安全云”平臺(tái)主要是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和W IFI/4G/5G/NB技術(shù)把各類傳感器、控制器、無(wú)人機(jī)、視頻監(jiān)控、機(jī)器人、GIS（地理信息系統(tǒng)）或北斗系統(tǒng)、人員等數(shù)據(jù)，以新的方式連接于一體并整合到云端，形成了完整的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可顯示到工業(yè)大屏、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等終端，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看、控制和智能化的管理。

從功能上看，“華勞安全云”平臺(tái)包含設(shè)備監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制，可以查看設(shè)備在線、離線、報(bào)警等信息。設(shè)備異常監(jiān)測(cè)，應(yīng)用GIS（地理信息系統(tǒng)）、BIM（建筑信息模型）以及工業(yè)大屏，接收并展示采集器傳回的各個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)采集信息、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)，還包括編碼、位置、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警閾值、氣體類型、測(cè)量范圍等信息，同時(shí)，能夠自動(dòng)智能判斷設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警級(jí)別，并通過(guò)終端聯(lián)動(dòng)設(shè)備，用多種報(bào)警效果通知、提醒安全作業(yè)人員，實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化控制和智能巡檢。

在數(shù)據(jù)的分析上，通過(guò)“華勞安全云”平臺(tái)后臺(tái)實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)模型進(jìn)行相應(yīng)的智能化運(yùn)算（見(jiàn)圖3）。其功能包含數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，報(bào)警記錄，報(bào)警分析模塊和信息模塊，即可以查看報(bào)警數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和各項(xiàng)趨勢(shì)分析，按照區(qū)域統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)各廠區(qū)的報(bào)警百分比，反映區(qū)域內(nèi)對(duì)氣體泄漏源的管理及防護(hù)改善措施，同時(shí)形成多種形式，如表格、日期統(tǒng)計(jì)、曲線等，以及多種報(bào)警分級(jí)的記錄。借助報(bào)警分析模塊，可以查看隱患狀態(tài)并對(duì)其溯源。借助“華勞安全云”平臺(tái)，企業(yè)可以清楚地了解到工廠環(huán)境氣體的變化狀態(tài)、趨勢(shì)，從而更快找到隱患源進(jìn)行快速處理。

圖3 “華勞安全云”在首鋼遷鋼廠的運(yùn)行前端

除此之外，“華勞安全云”平臺(tái)還涵蓋了無(wú)人機(jī)平臺(tái)、圖像智能識(shí)別、建筑和廠區(qū)三維立體建模等功能，同時(shí)開(kāi)放接口可以接入多種類型的安全管理設(shè)備和系統(tǒng)，因此可以在工廠安全管理的更多領(lǐng)域使用，比如設(shè)備安全、人員安全、流程安全等。將這些系統(tǒng)進(jìn)行整合后，為安全管理提供了更多樣化的數(shù)據(jù)支撐，并借助“華勞安全云”平臺(tái)的自動(dòng)采集和智能分析，將大數(shù)據(jù)有效應(yīng)用于安全管理的多個(gè)方面。

大數(shù)據(jù)賦予安全管理預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)能力

傳統(tǒng)的安全管理以人為驅(qū)動(dòng)，而目前企業(yè)正處于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)安全管理的時(shí)代中，海量的數(shù)據(jù)能夠快速反映出安全管理中的差異或者趨勢(shì)，能夠更直觀、更快捷地洞察企業(yè)安全的狀態(tài)。

除此之外，大數(shù)據(jù)賦予企業(yè)安全管理更大的價(jià)值在于預(yù)測(cè)。根據(jù)工廠的環(huán)境狀態(tài)、天氣狀況、員工到崗工作的狀態(tài)、設(shè)備的工齡及運(yùn)行狀態(tài)，可以分析出事故發(fā)生的概率；通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的搜集和分析，快速明確安全隱患的源頭、位置、相關(guān)人員信息等。當(dāng)監(jiān)測(cè)設(shè)備出現(xiàn)了異常報(bào)警，可以實(shí)時(shí)查看異常狀態(tài)的所有信息，還會(huì)得到根據(jù)異常數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出來(lái)的設(shè)備異常原因，并快速與大數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合找到確切因素。

大數(shù)據(jù)為做好隱患防治，真正從源頭出發(fā)做好安全管理提供支撐?；诖髷?shù)據(jù)的安全管理，大幅降低了生產(chǎn)制造企業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，提升安全管理水平，并且通過(guò)自動(dòng)化、智能化的安全控制管理，降低了企業(yè)安全管理的成本。

隨著中國(guó)制造不斷向著智能制造的方向積極邁進(jìn)，安全管理也在緊跟時(shí)代步伐，邁向數(shù)據(jù)化、智能化時(shí)代，為智能制造的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)保障。