安全生產信息化的建設與應用

杜海波，翟魯波

（山東魯泰化學有限公司，山東 濟寧 272350）

1 安全信息化系統(tǒng)概述

企業(yè)安全信息化系統(tǒng)在云端進行統(tǒng)一部署，通過軟硬件結合的技術手段，實現雙重預防機制、風險監(jiān)測預警、人員定位、視頻智能分析、作業(yè)許可管理等功能，并結合GIS 衛(wèi)星地圖服務，將企業(yè)安全相關信息與數據進行實時展示， 實現信息化的安全管理流程。

預警系統(tǒng)除具備安全管理相關功能外， 依托大數據技術， 統(tǒng)一建設數據交換平臺。 通過物聯(lián)網網關、視頻智能分析等硬件設備，接入與上傳企業(yè)控制系統(tǒng)安全相關的實時數據、 視頻監(jiān)控等實時的安全數據， 匯聚企業(yè)原有或即將建設的安全應用系統(tǒng)的數據，由系統(tǒng)數據交換平臺實現數據的匯聚，并進行統(tǒng)一的數據展示與分析。系統(tǒng)建有專業(yè)工作臺頁面，通過工作臺可登錄所有的安全應用系統(tǒng)， 可作為企業(yè)安全生產的門戶系統(tǒng)。

2 安全信息化系統(tǒng)建設內容

2.1 總體架構

平臺遵循工業(yè)互聯(lián)網平臺架構進行設計， 按照分層設計、 動態(tài)擴展的思想， 自下而上分別為邊緣層、IaaS 層、DasS 層、PaaS 層和 SaaS 層。 同時建立統(tǒng)一的標準運維體系，保證系統(tǒng)規(guī)范、穩(wěn)定運行，總體架構見圖1。

圖1 總體架構

（1）邊緣層

邊緣層用于實現企業(yè)各類數據的接入， 包括氣體報警、重點指標監(jiān)測、視頻數據等。通過大范圍、深層次的數據采集以及邊緣處理的方式， 實現企業(yè)風險數據的動態(tài)感知。 通過工業(yè)多源數采安全網關等設備采集企業(yè)的數據， 利用邊緣計算設備實現底層數據的匯聚處理，并實現數據向云端平臺的集成。

（2）IaaS 層

基礎設施服務包括平臺運行需要的各類硬件資源和網絡資源，包括計算與存儲設備、網絡傳輸、通訊與顯示設備等。

（3）DasS 層

用于存儲系統(tǒng)運行需要的各類數據，主要包括企業(yè)基礎信息、兩重點一重大信息、風險預警信息、安全承諾信息、視頻信息、隱患排查信息、三維信息等。

（4）PaaS 層

PaaS 層用于對現有業(yè)務能力和計算能力進行整合， 為上層應用提供開發(fā)平臺， 包括系統(tǒng)應用組件、數據技術支撐、模型算法和通用組件等幾部分。

系統(tǒng)應用組件為系統(tǒng)各模塊提供應用服務；數據技術支撐層整合數據交換共享、數據可視化、大數據計算、大數據展示等技術框架，充分利用現有成熟的技術手段，為上層業(yè)務應用提供數據服務；模型算法層對風險算法進行封裝， 為各類預警模型的計算提供工具支撐； 通用組件將一些通用業(yè)務邏輯固化為可移植、可復用的工業(yè)微服務組件庫，供開發(fā)者調用。

（5）SaaS 層

業(yè)務應用層是系統(tǒng)建設的主要內容， 包括企業(yè)主頁、雙重預防、風險預警、視頻智能分析、企業(yè)三維、 人員定位等多個模塊。 采用微服務架構的開發(fā)模式，支持系統(tǒng)的動態(tài)擴展。

（6）體系規(guī)范

建立完善的體系規(guī)范，包括業(yè)務體系規(guī)范、運維體系規(guī)范、數據集成規(guī)范、組件開發(fā)規(guī)范、系統(tǒng)集成規(guī)范和安全規(guī)范等，保證系統(tǒng)在建設、部署、實施、運維過程中規(guī)范平穩(wěn)運行。

主頁按照“一張圖”的設計思路，直觀展示企業(yè)當前安全生產運行整體情況。 通過接入企業(yè)實時監(jiān)測、視頻監(jiān)控、雙重預防、人員定位、作業(yè)許可、視頻智能分析等數據，分版塊展示企業(yè)基礎信息、生產管控、視頻智能分析、安全承諾、雙重預防、人員定位等。

隨著企業(yè)信息系統(tǒng)越來越多，信息孤島出現，信息無法實現有效集成與共享， 用戶處理業(yè)務時需要在多個系統(tǒng)間切換，一定程度上影響了工作效率。專業(yè)工作臺設計， 方便用戶登錄系統(tǒng)就可以立刻掌握工作進度、查看待辦事項、快速處理業(yè)務，提升使用者的工作效率，同時串聯(lián)業(yè)務場景，展示業(yè)務全景。

2.2 功能設計

2.2.1 雙重預防模塊

實現將安全管理信息中的風險隱患數據進行收集，利用簡捷方便的信息化手段，由企業(yè)車間班組人員定期報送風險隱患數據， 實現隱患排查全過程的信息化，實現排查任務的統(tǒng)計分析和預警推送，實現風險分級管控和隱患治理閉環(huán)管理。

在雙重預防模塊的首頁展示裝置風險信息和隱患情況。裝置風險信息為當前裝置的風險等級，由紅到藍正序排列，并統(tǒng)計數量。隱患情況版塊統(tǒng)計隱患狀態(tài)為已登記、整改中、延期中、延期已整改、現場解決、已整改等6 種狀態(tài)的扇形圖。 此外，系統(tǒng)還統(tǒng)計隱患類型為重大、一般的隱患扇形圖，并按照治理時間升序展示隱患名稱、隱患等級、治理期限、隱患狀態(tài)。顯示隱患狀態(tài)為已登記、整改中、延期中的隱患。

企業(yè)按照雙重預防體系試點的工作思路， 制定企業(yè)各裝置生產裝置/儲存設施風險清單，并將清單導入到信息平臺中，即以生產裝置/儲存設施為管控對象， 分析確定泄漏火災爆炸或泄漏中毒等最壞可信事件（最嚴重事故后果），明確主要生產裝置的風險管控措施，圍繞管控措施，制定隱患排查內容，確定涵蓋全員、責任清晰、周期明確的隱患排查任務，包括風險清單更新日志、隱患排查任務自動生成、分析單元二維碼生成等功能。

按照模板填寫本企業(yè)的裝置風險清單進行導入，實現單元格合并、導入報錯提醒、重復導入覆蓋上一版本；風險清單模板下載、導出、查詢。單獨部署危險化學品安全生產風險監(jiān)測預警系統(tǒng)的風險模型，并在此基礎上增加隱患整改情況、隱患排查任務完成情況等維度，計算裝置風險等級。能夠查看該裝置的風險等級構成，包括高報低報、高高報低低報、超期未巡檢任務、超期未整改隱患等情況。公司管理員可以查看各車間風險管控情況， 包括裝置重大危險源級別分布、裝置風險狀態(tài)的分布、隱患治理情況統(tǒng)計，各統(tǒng)計可以穿透查看詳情。

PC 端包括排查任務配置、排查任務記錄、隱患清單等功能，能夠將排查任務定期推送至移動端，提醒相關負責人完成隱患排查工作， 保存各項隱患排查任務的完成情況記錄， 實現隱患整改閉環(huán)管控與全流程追隨。 移動端包括接收排查任務、掃碼排查、上傳隱患、接收整改任務、上傳隱患整改信息、整改驗收等功能，以實現隱患的閉環(huán)管理。

2.2.2 風險監(jiān)測預警模塊

圍繞危險化學品企業(yè)能量集中設施（如罐區(qū)、高危工藝裝置等）、廠區(qū)泄漏火災爆炸、重大風險作業(yè)活動等安全風險， 利用物聯(lián)感知手段采集關鍵安全參數， 包含罐區(qū)、18 種高危工藝裝置的企業(yè)關鍵安全監(jiān)測參數和視頻監(jiān)控圖像接入， 完善風險預警模型，開展風險監(jiān)測預警。

采集企業(yè)危險源存儲單位（儲罐區(qū)、庫區(qū)、18種高危工藝裝置）安全實時參數，主要包括壓力、液位、溫度、可燃氣體濃度、有毒氣體濃度等安全實時數據，實時接入關鍵安全參數的監(jiān)測數據，實現實時監(jiān)測數據的實時安全接入，實現查詢、統(tǒng)計與分析等功能，結合歷史數據，自動分析設備運行狀態(tài)，并對設備的接入狀態(tài)進行實時展示。 視頻數據重點接入的區(qū)域包括值班室、 監(jiān)控室、 危險源罐區(qū)、二道門、重要部位外部全景等視頻監(jiān)控，實現視頻監(jiān)控的實時調閱。

采集企業(yè)各類關鍵安全參數實時數據與企業(yè)基礎數據， 判斷企業(yè)實時風險度與風險等級進行風險研判。 依據采集的各類關鍵安全參數數據及報警數據，結合風險預警模型，分別計算車間的重復報警點位數、重復報警次數、平均消警時長、點位平均報警次數及最大報警持續(xù)時間， 生成風險構成五要素雷達圖，進而生成企業(yè)實時風險度與風險等級。風險等級分為低風險、一般風險、較大風險及重大風險，當企業(yè)風險等級處于一般風險及以上時， 系統(tǒng)自動給出對應的原因及處置建議，幫助企業(yè)及時消除風險。

通過在企業(yè)部署工業(yè)多源數采網關， 采集企業(yè)罐區(qū)、庫區(qū)、裝置區(qū)等實時關鍵安全參數，包含液位、溫度、壓力、有毒可燃氣體報警器等，通過實時監(jiān)測，可實時展示各類指標的實時值， 并自動判斷各類指標的狀態(tài)是處于正常或報警， 結合罐區(qū)風險預警模型、裝置風險預警模型、氣體泄漏風險預警模型等，計算各車間及危險源的實時風險度與風險等級。 匯總展示企業(yè)所接入的各類關鍵安全參數報警數據，包含危險源名稱、設備名稱、指標類型、當前狀態(tài)、報警狀態(tài)、報警時間、消警時間等信息。

2.2.3 人員定位模塊

利用基于位置服務的定位技術， 提高廠區(qū)的數字化、網絡化、智能化管理。 實現廠區(qū)建筑、攝像頭、人員等信息地圖化，對人的違規(guī)行為實時監(jiān)測、超前預警、聯(lián)動處理，實現更高質量、更有效率、更為安全的發(fā)展模式。

定位技術主要有衛(wèi)星定位技術、 基于網絡的定位技術和感知定位技術。 目前常用的定位方法有GPS/北斗定位法、基站定位法、WIFI 定位法、IP 定位法、RFID 標簽識別定位法、藍牙定位法等[1]。 定位技術可以采取以上一種或多種的混合。 每類定位方法具有各自的特點，企業(yè)應根據實際情況進行選擇。

地圖版塊以強大的地圖引擎作為支撐， 讓人的信息、攝像頭等信息基于地圖實現可視化。結合國際領先的實時定位技術，通過各類預警策略的設置，實現生產區(qū)域內的無縫管理，讓數據發(fā)揮價值，促進安全生產管理。電子地圖支持室內外三維建模，傾斜攝影、2.5D 或室外傾斜攝影室內三維建模組合地圖的效果，室內外地圖可以無縫切換，具備地圖復位按鈕（一鍵恢復地圖默認視角）和地圖羅盤控件（控制地圖旋轉視角）。

系統(tǒng)具有獨立的人員進出管理模塊， 實現外來人員（訪客參觀者/第三方業(yè)務人員/承包商人員，且支持批量添加）信息的電子化管理，配發(fā)定位標簽，實時定位管理。 還可以按區(qū)域、列表方式、動態(tài)顯示廠區(qū)內人員的數量。 單擊該區(qū)域， 自動彈出此區(qū)域內，被定位監(jiān)管對象及對應的基礎信息（包括姓名、類型、部門、崗位等）。

2.2.4 視頻智能分析模塊

系統(tǒng)采用B/S 架構，部署在服務器，獲取前端攝像機或網絡視頻錄像機的視頻流進行實時分析，在電腦瀏覽器上進行人員違章及環(huán)境異常報警信息的查看和處理。系統(tǒng)以深度學習技術為核心，以云計算和大數據技術為基礎，以人員、車輛和設備等為視頻智能分析對象， 通過端到端的深度學習網絡實現目標的檢測、目標屬性特征的識別、作業(yè)環(huán)境下各種事件的識別， 對監(jiān)控系統(tǒng)所產生的海量視頻信息實現高智能化分析、存儲和管理。

算法模型庫以多種深度學習模型為基礎， 實現企業(yè)關注目標的檢測、特征計算和事件識別。企業(yè)視頻智能分析服務器集群既可以集中部署， 也可以分散到各廠區(qū)，實現對分析任務有效分配和調度。視頻圖像資源庫，匯聚了各種解析后的目標和報警事件，是深度學習模型構建的數據基礎。

視頻智能分析系統(tǒng)在整體設計上采用分層的系統(tǒng)架構包括視頻接入層、調度層、圖像解析層、業(yè)務邏輯層等。各層保持相對的獨立性，整體系統(tǒng)有較強的柔性和擴展性。 前端視頻采集或存儲設備進行視頻碼流接入， 對視頻中的關注目標進行實時檢測跟蹤。圖像解析層包括環(huán)境異常、穿戴異常、行為異常、關注區(qū)監(jiān)護異常等。通過人員多屬性識別、人員和關注物體的關系、人員和關注區(qū)域的關系、關注物體和關注區(qū)域的關系等實現各種定制化需求。 業(yè)務邏輯層提供用戶交互界面， 對每個攝像頭算法任務進行個性化配置、 對異常事件進行實時推送、 歷史違章（事件）檢索等。

2.2.5 作業(yè)許可管理模塊

作業(yè)許可管控模塊用于企業(yè)員工及承包商員工在開始非常規(guī)作業(yè)和高危作業(yè)前進行重要風險控制，其目的是通過辦理許可證，來落實非常規(guī)作業(yè)、高危作業(yè)的安全工作方案， 為作業(yè)人員提供控制風險和相互協(xié)調的指導方法。為實現結構化許可內容，應規(guī)范化作業(yè)許可流程、強化作業(yè)PDCA 管理，通過與安全承諾結合，加強高風險作業(yè)監(jiān)控，建設作業(yè)許可管理功能。

PC 端功能包括基本信息維護（包含承包商及人員信息管理、監(jiān)護人信息管理、作業(yè)風險庫等）、施工作業(yè)申請、票證新增、作業(yè)安全分析（JSA 分析）、打印作業(yè)票等， 能夠將新建作業(yè)票信息推送到移動端進行后續(xù)操作。

移動端功能包括安全措施落實檢查、 氣體分析錄入、安全交底、票證簽發(fā)、作業(yè)過程管理、作業(yè)關閉驗收，支持移動端票證新增和JSA 分析，保證整個施工作業(yè)過程完全受控。

2.2.6 移動視頻監(jiān)控模塊

通過作業(yè)人員現場攜帶便攜式移動視頻監(jiān)控設備，可實現現場作業(yè)畫面的實時傳輸，并可通過地圖實現移動視頻監(jiān)控設備的狀態(tài)、地點的實時展示?，F場作業(yè)時， 移動視頻監(jiān)控設備支持按需配置氣體檢測探頭，包括硫化氫、氮氣、氯氣等，對現場作業(yè)氣體進行實時檢測， 并將相關氣體檢測數據回傳至移動視頻監(jiān)控子系統(tǒng)中進行實時數據與歷史數據的展示。

移動視頻監(jiān)控設備自帶存儲功能， 根據存儲卡容量，可保留現場作業(yè)視頻，方便對歷史作業(yè)視頻進行調用，為現場應急提供數據支撐。設備所處的地理位置可在地圖上進行展示， 同時會將作業(yè)現場的氣體濃度信息、經緯度信息進行實時回傳，方便監(jiān)控人員了解現場作業(yè)情況。

3 安全信息化系統(tǒng)應用效果

通過安全信息化建設與應用， 改變了傳統(tǒng)安全管理過分依靠監(jiān)管人員的狀況， 使公司安全管理向信息化、智能化方向邁進。雙重預防模塊實現了風險分級管控和隱患排查信息化， 彌補了傳統(tǒng)巡查方式信息不對稱的缺陷，解決了設備巡檢、安全檢查、隱患排查和責任制考核之間銜接聯(lián)通問題； 風險監(jiān)測預警模塊為公司風險研判提供了數據支撐， 提升了公司風險研判的科學性和準確性； 特殊作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)實現了作業(yè)票證的線上流程審批， 彌補了特殊作業(yè)無法實時監(jiān)控，留存影像資料的缺陷，解決了作業(yè)監(jiān)護、值帶班在崗在位的難題；人員定位系統(tǒng)實現了裝置區(qū)人員信息的動態(tài)監(jiān)控， 彌補了承包商人員現場監(jiān)管的缺陷，解決了現場巡檢、安全巡查人員是否到崗到位的問題； 智能視頻系統(tǒng)實現了智能化的人員行為分析，解決了人員行為實時監(jiān)控難題。

4 結論

安全生產重在管控各類風險， 通過安全信息化建設與應用能夠極大提升公司安全風險管控能力，實現安全管理的信息化、智能化。安全信息化能夠降低安全監(jiān)管人員的工作強度，提升安全管理的效率，解決傳統(tǒng)安全管理模式中想不到、 管不到的各類風險，對提升公司安全管理水平具有重要意義。