基于雙重預(yù)防機(jī)制的地礦智慧安全平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王金娜，宋會(huì)傳，焦學(xué)軍，高彥濤，郭凌飛，李平超

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)繪地理信息院，河南 鄭州 450000； 2.河南省天空地遙感智能監(jiān)測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450000； 3.河南省自然資源天空地遙感智能監(jiān)測(cè)研究科技創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450000)

安全生產(chǎn)始終是各行各業(yè)持續(xù)發(fā)展的生命線，也是各項(xiàng)應(yīng)急管理工作的基本面，從我國(guó)歷年安全事故數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，平均每10天發(fā)生一起特重大事故，這個(gè)頻率是特別難以容忍的，重特大安全事故的預(yù)防工作是當(dāng)前安全生產(chǎn)領(lǐng)域最大的短板。2016年，習(xí)近平總書(shū)記在中共中央政治局常委會(huì)會(huì)議上提出雙重預(yù)防體系的理念，采用風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理的雙重預(yù)防機(jī)制，真正做到關(guān)口前移，將隱患消滅在萌芽中[1-4]。隨后國(guó)務(wù)院安委辦、河南省人民政府先后出臺(tái)建設(shè)雙重預(yù)防體系的要求，2018年11月，河南省人民政府印發(fā)的《河南省深化安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)隱患雙重預(yù)防體系建設(shè)行動(dòng)方案》明確提出，各行業(yè)在2020年底實(shí)現(xiàn)雙重預(yù)防體系穩(wěn)定運(yùn)行。一些西方國(guó)家目前已經(jīng)形成立法監(jiān)察、事故預(yù)防、工傷保險(xiǎn)“三位一體”安全生產(chǎn)工作格局，保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)不是被動(dòng)地辦理事故傷亡賠償，而是主動(dòng)對(duì)企業(yè)安全實(shí)施監(jiān)督指導(dǎo)，從源頭上降低事故風(fēng)險(xiǎn)和保險(xiǎn)賠付。顯然，國(guó)外對(duì)安全生產(chǎn)監(jiān)管也相當(dāng)重視，但尚未出現(xiàn)雙重預(yù)防的概念及系統(tǒng)建設(shè)[5]。

在河南省地礦局建立適用的風(fēng)險(xiǎn)管控與隱患治理雙重預(yù)防體系，按照雙重預(yù)防體系建設(shè)“五有”標(biāo)準(zhǔn)，具備PC端、手機(jī)端、大屏端，實(shí)現(xiàn)全天候動(dòng)態(tài)管控和全員參與隱患上報(bào)和實(shí)時(shí)預(yù)警功能，重點(diǎn)解決地礦行業(yè)安全管理工作中信息甄別難、監(jiān)督反饋難、工作協(xié)同難、分析決策難、制度落實(shí)難等痛點(diǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管控與隱患治理的法治化、常態(tài)化、標(biāo)準(zhǔn)化、清單化和信息化，確保風(fēng)險(xiǎn)有效控制、隱患及時(shí)消除，最大限度防范安全事故發(fā)生。河南省地礦局雙重預(yù)防體系安全監(jiān)管平臺(tái)基于項(xiàng)目管理為重點(diǎn)的信息化管理模式，充分體現(xiàn)了地勘行業(yè)的作業(yè)特點(diǎn)，系統(tǒng)邏輯從業(yè)務(wù)場(chǎng)景出發(fā)，結(jié)合需求，實(shí)現(xiàn)線上線下結(jié)合、實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)管理等功能，真正為雙重預(yù)防體系建設(shè)和安全生產(chǎn)賦能，并實(shí)現(xiàn)了五級(jí)管控，在國(guó)內(nèi)居于領(lǐng)先，可為地勘行業(yè)及其他省份建設(shè)類(lèi)似系統(tǒng)提供參考。

1 技術(shù)路線與工藝方法

雙重預(yù)防體系建設(shè)工作程序主要包括前期的準(zhǔn)備工作，資料收集、核實(shí)與整理，前期專(zhuān)題研究，組建工作機(jī)構(gòu)；全員培訓(xùn)，劃分和確定風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，制定風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控措施，編制風(fēng)險(xiǎn)管控崗位責(zé)任清單(臺(tái)賬)，排查隱患，治理隱患，持續(xù)改進(jìn)等內(nèi)容，通過(guò)持續(xù)的改進(jìn)與動(dòng)態(tài)評(píng)估減少事故的發(fā)生[6-9]。雙重預(yù)防體系建設(shè)工作程序如圖1所示。

圖1 雙重預(yù)防體系工作程序Fig.1 Working procedure of dual prevention system

2 系統(tǒng)架構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

為滿(mǎn)足應(yīng)用層交換和數(shù)據(jù)層交換，交換代理必須有應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層的連接和接口適配功能，數(shù)據(jù)代理必須有數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換功能[10-11]。主要包括：數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)存取訪問(wèn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、任務(wù)定制、支持用戶(hù)自定義接口、支持監(jiān)控管理，如圖2、圖3所示。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)Fig.2 Data transmission design

圖3 系統(tǒng)交互架構(gòu)Fig.3 System interaction architecture

2.2 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用多層次架構(gòu)模型，總體架構(gòu)劃分為綜合展現(xiàn)層、應(yīng)用服務(wù)層、應(yīng)用支撐層、信息資源層和基礎(chǔ)硬件感知層5個(gè)層次，同時(shí)還包含標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全與運(yùn)營(yíng)保障體系。

2.3 信息共享與信息接口設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各終端的信息共享，首先要解決終端的接入問(wèn)題，本系統(tǒng)采用基于PKI/CA技術(shù)為基礎(chǔ)架構(gòu)的統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)平臺(tái)，以PKI/CA技術(shù)為核心，結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)集中的用戶(hù)管理、證書(shū)管理、認(rèn)證管理、授權(quán)管理和審計(jì)等功能，為多業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供用戶(hù)身份、系統(tǒng)資源、權(quán)限策略、審計(jì)日志等統(tǒng)一、安全、有效的配置和服務(wù)。

2.4 硬件感知層設(shè)計(jì)

感知數(shù)據(jù)的采集依賴(lài)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，數(shù)據(jù)來(lái)源所涉及硬件包含各類(lèi)傳感器、RFID設(shè)備、視頻攝像頭設(shè)備，利用校驗(yàn)算法驗(yàn)證工作人員生物特征信息，可保證所采集數(shù)據(jù)真實(shí)可靠無(wú)篡改，大量原始的感知數(shù)據(jù)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)或藍(lán)牙等無(wú)線傳輸技術(shù)匯總至數(shù)據(jù)服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)圖片識(shí)別、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估算法等數(shù)據(jù)處理方式，輸出更加直觀的可視化圖標(biāo)，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)將結(jié)果推送至不同級(jí)別責(zé)任人，做到隱患精準(zhǔn)推送，責(zé)任層層落實(shí)。技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示，感知數(shù)據(jù)流向如圖5所示。

圖4 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)Fig.4 Technical architecture design

圖5 感知數(shù)據(jù)流向Fig.5 Perceived data flow

3 平臺(tái)搭建及編碼測(cè)試

為滿(mǎn)足系統(tǒng)跨平臺(tái)運(yùn)行、跨客戶(hù)端訪問(wèn)、數(shù)據(jù)高并發(fā)訪問(wèn)、系統(tǒng)安全性等要求，選擇開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為Java，Web 服務(wù)器為T(mén)omcat，數(shù)據(jù)庫(kù)為MySQL，采用大數(shù)據(jù)和Web GIS集成式平臺(tái)，能豐富地展示單位風(fēng)險(xiǎn)地圖，支持多區(qū)域、多維度、多屏展示，實(shí)時(shí)展示單位安全生產(chǎn)狀況及預(yù)警，同時(shí)支持基于地理位置的各種業(yè)務(wù)擴(kuò)展。采用微服務(wù)架構(gòu)模式，Web服務(wù)器通過(guò)OAuth 2.0對(duì)接入端進(jìn)行認(rèn)證管理，支持多種終端的訪問(wèn)控制，采用全面、靈動(dòng)的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，支持按具體業(yè)務(wù)靈活定義角色，分配職能權(quán)限[12-14]。

3.1 監(jiān)管層設(shè)計(jì)

監(jiān)管層可以實(shí)時(shí)監(jiān)管下屬單位風(fēng)險(xiǎn)總數(shù)、隱患總數(shù)、隱患整改狀態(tài)、單位分布、監(jiān)管平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、監(jiān)管平臺(tái)安全指數(shù)、下級(jí)單位風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、下級(jí)單位安全指數(shù)，并可通過(guò)單位分布圖直接跳轉(zhuǎn)至下級(jí)單位。數(shù)據(jù)均采取實(shí)時(shí)刷新的方式傳輸，保障監(jiān)管及時(shí)快捷。

3.2 雙重預(yù)防體系執(zhí)行層設(shè)計(jì)

平臺(tái)支持計(jì)算機(jī)端、監(jiān)控預(yù)警大屏、手機(jī)端和專(zhuān)用終端(平板電腦或手持機(jī))使用，滿(mǎn)足用戶(hù)在室內(nèi)和室外的使用場(chǎng)景。計(jì)算機(jī)端提供平臺(tái)業(yè)務(wù)管理所有功能，手機(jī)端或?qū)Ｓ媒K端用于滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)管理需求。通過(guò)不同終端使安全管理更加方便，可隨時(shí)隨地進(jìn)行管理[15]。通過(guò)數(shù)據(jù)大屏實(shí)時(shí)展示單位安全生產(chǎn)相關(guān)的信息，展示的信息包括但不限于實(shí)時(shí)展示單位的風(fēng)險(xiǎn)與隱患分布信息、各中心或地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)，隱患排查及整改信息，各中心或地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)或安全分值，單位發(fā)生隱患的同比環(huán)比分析等，安全預(yù)測(cè)預(yù)警信息，集成式查看現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管視頻信息等，實(shí)時(shí)切換查看各生產(chǎn)單位的四色風(fēng)險(xiǎn)分布地圖。

3.3 管理平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

(1)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控：讓各級(jí)人員基于管控層級(jí)和范圍實(shí)現(xiàn)高效管控，同時(shí)明確主體責(zé)任制。

(2)作業(yè)活動(dòng)庫(kù)管理：辨識(shí)生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)中的危險(xiǎn)源，系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

(3)設(shè)備設(shè)施庫(kù)管理：辨識(shí)設(shè)備設(shè)施中的危險(xiǎn)源，系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

(4)風(fēng)險(xiǎn)管理：對(duì)單位風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理。

(5)風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)入導(dǎo)出：?jiǎn)挝煌ㄟ^(guò)Excel模板整理風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，批量導(dǎo)入系統(tǒng)。同時(shí)支持從系統(tǒng)批量導(dǎo)出風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)到Excel，修改更新后再批量導(dǎo)入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的更新。

(6)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)管理：按照現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)活動(dòng)的崗位位置和設(shè)備設(shè)施的安裝位置形成現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的管理。

(7)四色風(fēng)險(xiǎn)地圖：在滿(mǎn)足政府要求的四色風(fēng)險(xiǎn)電子地圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，從風(fēng)險(xiǎn)和隱患2個(gè)維度實(shí)時(shí)展示單位安全狀況。

(8)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控：對(duì)不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)責(zé)任分配到不同的管控層級(jí)，在每個(gè)管控層級(jí)下，要求責(zé)任具體到人。

(9)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控的閉環(huán)處理：平臺(tái)基于風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)管控，較好地實(shí)現(xiàn)了崗位人員安全工作的過(guò)程化管控，只有把日常安全工作按期做好，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)才不會(huì)失控。

(10)隱患排查治理，知識(shí)庫(kù)和績(jī)效考核等。

3.4 系統(tǒng)的測(cè)試與應(yīng)用

(1)系統(tǒng)測(cè)試。系統(tǒng)測(cè)試包括系統(tǒng)功能測(cè)試和系統(tǒng)性能測(cè)試，系統(tǒng)采用黑盒測(cè)試的方法，測(cè)試系統(tǒng)的用戶(hù)登錄、風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控、隱患排查管理、數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)、文件中心和權(quán)限控制等模塊，經(jīng)過(guò)功能測(cè)試之后，各項(xiàng)功能基本達(dá)標(biāo)，滿(mǎn)足系統(tǒng)的操作需求，并且系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。隨后，選用 LoadRunner 軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，總結(jié)和評(píng)估系統(tǒng)的整體性能指數(shù)，以此為依據(jù)來(lái)判斷系統(tǒng)的質(zhì)量。設(shè)定正常情況下并發(fā)用戶(hù)約200人，使用高峰期上線人數(shù)為1 000人，模擬并發(fā)用戶(hù)200人、1 000人來(lái)進(jìn)行測(cè)試后，頁(yè)面響應(yīng)時(shí)間均小于2 s[16](表1)。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可滿(mǎn)足1 000人同時(shí)在線要求。

表1 模塊測(cè)試記錄Tab.1 Module test log

(2)平臺(tái)培訓(xùn)應(yīng)用。雙重預(yù)防機(jī)制概念提出時(shí)間較短，我國(guó)地礦行業(yè)尚未形成有效的雙重預(yù)防管理系統(tǒng)，為使地礦系統(tǒng)子屬單位能夠快速地使用該平臺(tái)，省地礦局計(jì)劃分批次對(duì)局屬單位相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，并下發(fā)安全雙預(yù)防用戶(hù)使用手冊(cè)，目前基于雙重預(yù)防機(jī)制的地礦智慧安全平臺(tái)系統(tǒng)處于試運(yùn)行階段。

(3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。在傳統(tǒng)地礦項(xiàng)目中，野外地勘工程風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)尤為隱蔽，在開(kāi)展業(yè)務(wù)工作中常會(huì)運(yùn)用到各種大型機(jī)械設(shè)備，監(jiān)督工作人員嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備操作規(guī)程，提前發(fā)現(xiàn)并有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)變得十分重要。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)平臺(tái)可通過(guò)檢測(cè)海量視頻圖片識(shí)別違規(guī)操作；分析大型機(jī)械設(shè)備傳感器傳輸?shù)倪\(yùn)行數(shù)據(jù)，可實(shí)時(shí)掌握設(shè)備健康狀況；利用系統(tǒng)平臺(tái)來(lái)約束規(guī)定的人在規(guī)定的時(shí)間、地點(diǎn)對(duì)規(guī)定的對(duì)象進(jìn)行規(guī)范的安全風(fēng)險(xiǎn)檢查，將巡檢數(shù)據(jù)匯總至平臺(tái)，平臺(tái)再將項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)值水平推送至相關(guān)負(fù)責(zé)人，依照規(guī)章制度，對(duì)不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行不同處置。

4 結(jié)論

本文歸納了雙重預(yù)防機(jī)制信息化建設(shè)的研究成果，明確了適用于河南地礦系統(tǒng)雙重預(yù)防機(jī)制建設(shè)的管理流程，分析了基于雙重預(yù)防工作機(jī)制的地礦安全智慧監(jiān)管系統(tǒng)整體需求及數(shù)據(jù)邏輯，設(shè)計(jì)了基于雙重預(yù)防機(jī)制的地礦智慧安全管理系統(tǒng)的各項(xiàng)架構(gòu)及功能模塊，解決了地礦行業(yè)安全管理工作中信息甄別難、監(jiān)督反饋難、工作協(xié)同難、分析決策難、制度落實(shí)難等痛點(diǎn)問(wèn)題。經(jīng)測(cè)試，上述系統(tǒng)滿(mǎn)足要求，實(shí)現(xiàn)了基于雙重預(yù)防機(jī)制的地礦安全動(dòng)態(tài)監(jiān)管的信息系統(tǒng)搭建。