面向供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理的一體化信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王 妍

(中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，北京 100076)

0 引言

目前，集中供熱已經(jīng)成為我國(guó)北方城市的一種主要供熱形式。隨著人們對(duì)冬季供熱的標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越高，如何確保供熱設(shè)備的高效平穩(wěn)運(yùn)行、用戶滿意度的持續(xù)提升等就變得尤為重要[1]。為了提升集中供熱的舒適性，同時(shí)解決能耗利用問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們研究提出了供熱末端控制算法[2]、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)[3-4]等，實(shí)現(xiàn)了密閉空間內(nèi)的溫度高效調(diào)控，較好地滿足日常的生活或工作需求。

另一方面，隨著供熱需求規(guī)模的日益擴(kuò)大，各類現(xiàn)場(chǎng)事故的頻發(fā)，給供熱工程的發(fā)展帶來(lái)了不利的影響，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的人身安全帶來(lái)威脅，也給人民的生活質(zhì)量的提高帶來(lái)了一定的安全隱患。因此，加強(qiáng)供熱等現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，對(duì)發(fā)現(xiàn)并消除作業(yè)場(chǎng)所存在的安全隱患、降低安全管理費(fèi)用變得尤為重要[5-6]。

近些年來(lái)，大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)滲透到企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)企業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生了較大的推動(dòng)作用?，F(xiàn)場(chǎng)安全管理方面也不例外，信息化已經(jīng)軍工[7]、礦產(chǎn)[8]、石化[9]、電力[10]、熱力[11]等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，建設(shè)了安全管理信息平臺(tái)，為企業(yè)安全監(jiān)管發(fā)揮了重要作用。但是，就應(yīng)用范圍而言，上述信息平臺(tái)大多從管理現(xiàn)狀出發(fā)，還真正未做到與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息的互聯(lián)互通，尤其是與一線相關(guān)的控制、執(zhí)行等末端設(shè)備方面，一體化聯(lián)動(dòng)水平仍需進(jìn)一步提升。

本文是在對(duì)中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理現(xiàn)狀梳理的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)安全管理理論，建立了供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理流程，形成了供熱現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)方法。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)與原有的供熱自動(dòng)控制系統(tǒng)集成互聯(lián)，建立集人、設(shè)備、環(huán)境于一體的企業(yè)級(jí)信息管理系統(tǒng)，將規(guī)范有序的工作流程以信息化方式貫穿下去，將現(xiàn)場(chǎng)一線的操作與運(yùn)行監(jiān)控等數(shù)據(jù)以信息化方式匯聚集中起來(lái)，一方面實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)安全管理流程的標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)的科學(xué)化，提升了管理的大數(shù)據(jù)決策水平，另一方面，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)安全管理的全程信息化，充分降低了因現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控不及時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)欠缺以及管理不系統(tǒng)等因素導(dǎo)致的安全生產(chǎn)事故發(fā)生概率，從而更好地保障院科研生產(chǎn)區(qū)的供熱工作的有序進(jìn)行。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

面向供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理的一體化信息系統(tǒng)是按照供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理業(yè)務(wù)流程劃分功能模塊，形成最終的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。而供熱現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)的基準(zhǔn)與方法是信息系統(tǒng)建設(shè)的重要部分。接下來(lái)分別從業(yè)務(wù)流程、評(píng)價(jià)原理兩個(gè)方面介紹系統(tǒng)的基本情況。

1.1 業(yè)務(wù)流程

供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理主要包括現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)與管理活動(dòng)。通過(guò)上述一系列流程，來(lái)確定供熱現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行是否處于事故狀態(tài)并做出相應(yīng)對(duì)策的管理活動(dòng)。具體業(yè)務(wù)流程參見(jiàn)圖1。

圖1 供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理流程

主要包括：

1)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控：主要包括供熱現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，以及關(guān)鍵區(qū)域的視頻監(jiān)控；

2)現(xiàn)場(chǎng)安全分析：主要包括對(duì)供熱現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與環(huán)境等參數(shù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)日志與安全檢查等信息的數(shù)據(jù)分析；

3)現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)：主要對(duì)供熱現(xiàn)場(chǎng)潛在危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)與分析，給出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與等級(jí)；

4)現(xiàn)場(chǎng)安全預(yù)測(cè)：主要根據(jù)安全評(píng)價(jià)的結(jié)論，給出具體的控制或預(yù)防措施以避免事故的發(fā)生；

5)安全管理措施：主要是指對(duì)供熱現(xiàn)場(chǎng)各因素狀態(tài)進(jìn)行約束與控制。

1.2 評(píng)價(jià)原理

本文主要采用危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法對(duì)供熱現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行安全評(píng)價(jià)[12-13]。

其評(píng)價(jià)原理用公式表示為：R=L×E×C[14]，其中，R代表危險(xiǎn)性，L代表事故或危險(xiǎn)事件發(fā)生的可能性，E代表暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻繁度，C代表事故發(fā)生可能導(dǎo)致的后果。

從上可看出L、E、C是R的3個(gè)重要因素，如下詳細(xì)介紹評(píng)價(jià)原理的計(jì)算方法。

1)L的取值標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。其中，將接近不可能發(fā)生的L值定為0.1，將可能性極高的L值定為10。介于兩者間的情況，進(jìn)行了細(xì)化的分級(jí)與取值。

表1 L的分值

2)E的取值標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。其中，將一直在危險(xiǎn)環(huán)境暴露的情況分值定為10，而基本不暴露的分值定為0.5。介于兩者間的情況，按照暴露的頻度進(jìn)行了細(xì)化的分級(jí)與取值。

表2 E的分值

3)C的取值標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。其中，輕傷的分值定為1，10人以上死亡的分值定為100，其他情況同樣也進(jìn)行了分級(jí)與取值。

表3 C的分值

這樣即可確定L、E、C三個(gè)參數(shù)的值，然后按照公式計(jì)算求得R的值。R的分級(jí)，可遵照表4的標(biāo)準(zhǔn)確定。

表4 R的分級(jí)

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心，將各類功能結(jié)合起來(lái)，形成一套綜合性的軟件體系，包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、日志記錄、數(shù)據(jù)分析、危險(xiǎn)源辨識(shí)以及事故管理等。

圖2給出了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要根據(jù)供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理流程，并在原有自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添置而成的，最終形成一套集監(jiān)控、分析與管理于一體的企業(yè)級(jí)管理系統(tǒng)。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

為了更好地說(shuō)明系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖中以節(jié)點(diǎn)的形式列出以說(shuō)明系統(tǒng)的主要功能，在實(shí)際使用中可利用系統(tǒng)的B/S架構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合企業(yè)的辦公室布局進(jìn)行靈活部署與配置，實(shí)現(xiàn)保障供熱現(xiàn)場(chǎng)安全的目標(biāo)。

系統(tǒng)的總體框架參見(jiàn)圖3，主要分為如下幾個(gè)層次：

圖3 系統(tǒng)總體框架

1)表現(xiàn)層：主要包括個(gè)性化工作平臺(tái)，包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與環(huán)境的即時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；

2)應(yīng)用層：主要包括現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)安全記錄、現(xiàn)場(chǎng)安全分析、危險(xiǎn)源辨識(shí)與管理、安全事故記錄與管理等功能模塊；

3)中間層：主要包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)、交換引擎、工作流引擎等；

4)數(shù)據(jù)層：主要包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，用于支撐現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、安全檢查、事故管理等；

碳納米管提升復(fù)合材料力學(xué)性能的兩個(gè)主要性質(zhì)包括高模量和高強(qiáng)度.碳納米管對(duì)于復(fù)合材料的力學(xué)增強(qiáng)主要是改變其本身的長(zhǎng)徑比以及管徑尺寸,碳納米管與基體材料的界面結(jié)合情況也是影響復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度的因素之一.故復(fù)合材料中碳納米管往往是決定其力學(xué)性能的關(guān)鍵.現(xiàn)有研究表明碳納米管能夠明顯改善復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度,同時(shí)溫度也是影響復(fù)合材料力學(xué)性能的重要因素,但并沒(méi)有對(duì)復(fù)合材料的其它性能造成明顯的影響.含碳納米管復(fù)合材料具有高模量、高強(qiáng)度、低密度和尺寸穩(wěn)定等優(yōu)良力學(xué)性能,可以廣泛應(yīng)用于航天航空、能源交通和體育器材等領(lǐng)域.

5)基礎(chǔ)設(shè)施層：包括網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，需要遵循以下幾個(gè)原則：

1)先進(jìn)性：保證系統(tǒng)有一定的超前性，可以滿足供熱現(xiàn)場(chǎng)的安全管理信息化發(fā)展的要求；

2)實(shí)用性：可解決用戶的實(shí)際問(wèn)題，否則設(shè)計(jì)就是失敗的；

3)適應(yīng)性：系統(tǒng)可在多種環(huán)境下運(yùn)行，以應(yīng)對(duì)未來(lái)變化的環(huán)境和需求；

4)可擴(kuò)展性：系統(tǒng)應(yīng)具備易擴(kuò)展的特性，隨著現(xiàn)場(chǎng)安全管理理論與實(shí)踐水平的提高，系統(tǒng)應(yīng)很容易地利用標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)發(fā)工具加以擴(kuò)展和升級(jí)；

5)開(kāi)放性：系統(tǒng)在建設(shè)上必須符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織指定的統(tǒng)一協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)，符合行業(yè)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間透明、易于快速訪問(wèn)；

6)可靠性：系統(tǒng)在出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)有報(bào)錯(cuò)提醒，提示用戶方便查找原因或采取應(yīng)對(duì)方案；

8)安全保密性：各環(huán)節(jié)提供安全措施，防止非法侵入；

9)技術(shù)可行性：技術(shù)上的可行性主要分析技術(shù)條件能否順利完成開(kāi)發(fā)工作，硬、軟件能否滿足開(kāi)發(fā)者的需要等。具體地，硬件方面主要是指計(jì)算機(jī)內(nèi)存、聯(lián)網(wǎng)功能、安全保護(hù)設(shè)施、輸入輸出設(shè)備、外存儲(chǔ)器的配置、功能、效率等能夠滿足要求[15]；軟件方面主要是指數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)、操作程序、編譯系統(tǒng)等的軟件配置及功能可行。

2.3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

依照系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)原則，本文對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了功能模塊劃分與詳細(xì)設(shè)計(jì)工作。按照管理的數(shù)據(jù)對(duì)象及業(yè)務(wù)功能需求，本系統(tǒng)可劃分為系統(tǒng)登陸模塊、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控模塊、現(xiàn)場(chǎng)安全記錄模塊、現(xiàn)場(chǎng)安全分析模塊、危險(xiǎn)源辨識(shí)與管理模塊、事故記錄與管理模塊與系統(tǒng)管理模塊七個(gè)一級(jí)業(yè)務(wù)功能模塊、十四個(gè)二級(jí)業(yè)務(wù)功能模塊，具體功能模塊參見(jiàn)圖4所示。

圖4 系統(tǒng)功能模塊圖

供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理包括現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)安全記錄、現(xiàn)場(chǎng)安全分析、危險(xiǎn)源辨識(shí)與管理以及安全事故記錄與管理5個(gè)方面。其中，現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控主要完成對(duì)設(shè)備、環(huán)境等供熱現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；現(xiàn)場(chǎng)安全記錄主要通過(guò)日志記錄與安全檢查方式完成供熱現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況的記錄；現(xiàn)場(chǎng)安全分析主要針對(duì)供熱現(xiàn)場(chǎng)各類信息，發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患；危險(xiǎn)源辨識(shí)與管理重點(diǎn)針對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)分析，并依據(jù)危險(xiǎn)源信息采取相應(yīng)措施，以避免事故的發(fā)生，同時(shí)固化現(xiàn)場(chǎng)操作知識(shí)，及時(shí)排除隱患；安全事故管理詳細(xì)的記錄事故情況和人員傷亡情況，管理人員可以據(jù)此采取整改措施。接下來(lái)，本文將給出系統(tǒng)七個(gè)一級(jí)功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

2.3.1 系統(tǒng)登陸

系統(tǒng)登陸模塊提供統(tǒng)一的用戶登陸界面，在輸入用戶名與密碼后完成信息的驗(yàn)證與確認(rèn)。當(dāng)?shù)顷懶畔⒄_時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置在后臺(tái)自動(dòng)完成角色與權(quán)限配置，并完成主頁(yè)面響應(yīng)；當(dāng)?shù)顷懶畔㈠e(cuò)誤時(shí)，返回登陸界面并提示用戶名或密碼錯(cuò)誤信息。為保證系統(tǒng)安全性，設(shè)定登陸次數(shù)不能超過(guò)五次，如果超過(guò)完成用戶鎖定。通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)登陸模塊可有效保證系統(tǒng)的安全性。

2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控

現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控模塊是安全管理系統(tǒng)中最重要、數(shù)據(jù)量最大的一個(gè)功能模塊，可為現(xiàn)場(chǎng)安全分析提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。該模塊可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)、快速地決策，成功排除現(xiàn)場(chǎng)安全隱患。該模塊主要完成鍋爐出口熱水壓力、溫度、流量和回水壓力、溫度等參數(shù)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，上煤道、除渣池等關(guān)鍵區(qū)域的視頻監(jiān)控，同時(shí)還提供關(guān)鍵參數(shù)的閾值設(shè)定以及數(shù)據(jù)異常時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)安全警報(bào)。

以獲取設(shè)備參數(shù)為例，本文給出該功能模塊的代碼設(shè)計(jì)原理。圖5給出獲取設(shè)備參數(shù)的時(shí)序圖。當(dāng)用戶輸入待獲取的設(shè)備參數(shù)時(shí)，依次通過(guò)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、DAO層，實(shí)現(xiàn)參數(shù)名的驗(yàn)證、查詢與提取。當(dāng)返回值正確時(shí)，以更新界面的方式給出對(duì)應(yīng)設(shè)備的參數(shù)信息，包含參數(shù)名與參數(shù)值。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控模塊

獲取設(shè)備參數(shù)用例的類圖參見(jiàn)圖6，具體說(shuō)明如下：

圖6 獲取設(shè)備參數(shù)的類圖

1)AcquireParams：獲取設(shè)備參數(shù)；

2)DevAction.class：控制類，根據(jù)前端用戶請(qǐng)求調(diào)用service類對(duì)應(yīng)；

3)DevService.class：Dev服務(wù)的實(shí)現(xiàn)類，包括Dev管理的各種服務(wù)操作方法；

4)Model.class：基類，定義了數(shù)據(jù)庫(kù)操作的各種方法；

5)DevParamsModel.class：Model類的子類，定義了具體操作方法。

2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)安全記錄

現(xiàn)場(chǎng)安全記錄模塊主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全事項(xiàng)檢查與工作日志記錄兩部分內(nèi)容。安全事項(xiàng)檢查包括項(xiàng)目編號(hào)、名稱、檢查部位等信息，同時(shí)提供具體項(xiàng)目的評(píng)分界面，對(duì)各子項(xiàng)進(jìn)行逐項(xiàng)打分。檢查評(píng)分表包括檢查項(xiàng)目、扣分標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)得分?jǐn)?shù)、扣減分?jǐn)?shù)、實(shí)得分?jǐn)?shù)。工作日志記錄包括設(shè)備運(yùn)行記錄、環(huán)境狀態(tài)記錄與操作日志記錄。待安全檢查與日志信息填寫完畢后，將上述信息進(jìn)行入庫(kù)管理。

以添加現(xiàn)場(chǎng)安全檢查信息為例，以下簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)場(chǎng)安全記錄模塊的代碼設(shè)計(jì)原理。當(dāng)用戶完成現(xiàn)場(chǎng)安全檢查信息錄入并上傳檢查信息時(shí)，依次通過(guò)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層與DAO層完成驗(yàn)證與新增操作。當(dāng)返回值正確時(shí)，以頁(yè)面提醒的方式告知用戶安全檢查信息錄入成功。反之，提醒錯(cuò)誤。

添加現(xiàn)場(chǎng)安全檢查信息的類圖參見(jiàn)圖7，具體說(shuō)明如下：

圖7 添加現(xiàn)場(chǎng)安全檢查信息的類圖

1)AddCheckInfo：添加現(xiàn)場(chǎng)安全檢查信息；

2)SafeInfoAction.class：控制類，根據(jù)用戶請(qǐng)求調(diào)用service類對(duì)應(yīng)；

3)SafeInfoService.class：SafeInfo服務(wù)的實(shí)現(xiàn)類，包括SafeInfo管理的各種操作方法；

4)UploadRecordService.class：上傳記錄的服務(wù)類；

5)Model.class：基類，定義了數(shù)據(jù)庫(kù)操作的各種方法；

6)CheckStatus.class，CheckScore.class，CheckRemarks.class：Model類的子類，定義了具體操作方法。

2.3.4 現(xiàn)場(chǎng)安全分析

現(xiàn)場(chǎng)安全分析在完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與環(huán)境等參數(shù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)日志與安全檢查等信息收集的基礎(chǔ)上，開(kāi)展工作日志分析、安全檢查表分析、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析、曲線擬合與趨勢(shì)分析以及分析結(jié)論入庫(kù)等。通過(guò)開(kāi)展關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析、日志分析與檢查表分析等工作，分析獲知潛在的安全隱患以便及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)決策。

接下來(lái)，簡(jiǎn)要說(shuō)明本模塊中設(shè)備參數(shù)趨勢(shì)分析功能的設(shè)計(jì)原理。如下僅給出設(shè)計(jì)類圖，參見(jiàn)圖8，說(shuō)明如下：

圖8 設(shè)備參數(shù)分析的類圖

1)AddCheckInfo：添加現(xiàn)場(chǎng)安全檢查信息；

2)SafeAnalysisAction.class：控制類，根據(jù)用戶請(qǐng)求調(diào)用service類對(duì)應(yīng)；

3)SafeAnalysisService.class：SafeAnalysis服務(wù)的實(shí)現(xiàn)類，包括SafeAnalysis管理的各種操作方法；

4)UploadAnalyService.class：上傳分析結(jié)論的服務(wù)類；

5)DeviceParamsModel.class，WorkLogModel.class，CheckTabModel.class：Model類的子類，定義了具體操作方法。

2.3.5 危險(xiǎn)源辨識(shí)與管理

危險(xiǎn)源辨識(shí)與管理模塊包括危險(xiǎn)源辨識(shí)與危險(xiǎn)源管理兩部分內(nèi)容。危險(xiǎn)源辨識(shí)模塊重點(diǎn)對(duì)潛在危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)與分析，盡量降低危險(xiǎn)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)分析，給出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與等級(jí)，并提供具體的控制或預(yù)防措施以避免事故的發(fā)生。危險(xiǎn)源管理模塊提供活動(dòng)場(chǎng)所、設(shè)備或材料、危險(xiǎn)源、后果、現(xiàn)有控制措施、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等信息的錄入功能，同時(shí)支持各條目的添加、修改、刪除等功能，實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)的擴(kuò)增與修正。通過(guò)對(duì)各類危險(xiǎn)源進(jìn)行管理，以便現(xiàn)場(chǎng)辨識(shí)與操作的知識(shí)固化與復(fù)用。

圖9給出模塊中添加危險(xiǎn)源信息的設(shè)計(jì)類圖，說(shuō)明如下：

圖9 添加危險(xiǎn)源信息的類圖

1)AddHazard_info：添加危險(xiǎn)源信息；

2)SafeHazardInfoAction.class：控制類，根據(jù)用戶請(qǐng)求調(diào)用service類對(duì)應(yīng)；

3)SafeHazardInfoService.class：HazardInfo服務(wù)的實(shí)現(xiàn)類，包括HazardInfo管理的各種操作方法；

4)UploadHazardService.class：上傳危險(xiǎn)源信息的服務(wù)類；

5)HazardInfoModel.class：Model類的子類，定義了具體操作方法。

2.3.6 事故記錄與管理

安全事故記錄與管理模塊包含事故記錄、事故管理與事故查詢?nèi)?xiàng)功能。其中，事故記錄包括事故詳細(xì)信息、員工傷亡情況和事故處理結(jié)果三部分信息的錄入功能。事故詳細(xì)信息內(nèi)容包括事故編號(hào)、單位名稱、處理進(jìn)度、事故發(fā)生時(shí)間、事故發(fā)生地點(diǎn)、事故模型、事故原因、起因物、導(dǎo)致事故的危險(xiǎn)物、不安全狀態(tài)、不安全行為、直接經(jīng)濟(jì)損失、事故原因及責(zé)任分析；員工傷亡情況內(nèi)容包括事故編號(hào)、受傷日期、受傷程度、工傷鑒定、賠償金額等；事故處理情況內(nèi)容包括事故編號(hào)、單位名稱、處罰金額、整改措施等。事故管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)上述信息的分類管理。事故查詢功能包含快速查詢、條件查詢與高級(jí)查詢功能。此外，本模塊還將提供對(duì)事故處理的系統(tǒng)提醒。

圖10給出模塊中新增安全事故信息的設(shè)計(jì)類圖，說(shuō)明如下：

圖10 新增安全事故信息的類圖

1)AddAccident：新增安全事故信息；

2)AccidenWRAction.class：控制類，根據(jù)用戶請(qǐng)求調(diào)用service類對(duì)應(yīng)；

3)AccidenWRService.class：AccidenWR服務(wù)的實(shí)現(xiàn)類，包括AccidenWR管理的各種操作方法；

4)UploadAccidentService.class：上傳安全事故信息的服務(wù)類；

5)AccidentRecordModel.class，AccidentWarning Model.class：Model類的子類，定義了具體操作方法。

2.3.7 系統(tǒng)管理

為了有效保障現(xiàn)場(chǎng)信息與數(shù)據(jù)的安全，系統(tǒng)需引入三員管理模式加強(qiáng)系統(tǒng)的制度管理，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)職責(zé)明確，充分降低風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)管理模塊提供用戶信息管理、功能權(quán)限、角色分配、系統(tǒng)配置與審計(jì)管理功能。系統(tǒng)管理員通過(guò)用戶信息管理完成對(duì)系統(tǒng)用戶的創(chuàng)建、刪除、密碼重置等操作；安全管理員通過(guò)角色分配實(shí)現(xiàn)對(duì)角色的創(chuàng)建、刪除與修改，通過(guò)功能權(quán)限完成系統(tǒng)用戶角色的權(quán)限設(shè)定；安全審計(jì)員主要負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)管理員、安全管理員及其他用戶的操作進(jìn)行審計(jì)分析和監(jiān)督檢查。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中主要使用 Microsoft SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)[17]，可滿足在效率、速度、穩(wěn)定性、安全性等方面的要求。

供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理系統(tǒng)主要存儲(chǔ)及處理設(shè)備參數(shù)信息、工作日志信息、安全檢查表信息、危險(xiǎn)源信息、事故信息及人員信息。根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)上述幾類信息的實(shí)體和屬性設(shè)計(jì)如下：

1)企業(yè)人員信息基本屬性：姓名、工號(hào)、性別、出生日期、參加工作時(shí)間、政治面貌、崗位、聯(lián)系電話、家庭住址與學(xué)歷；

2)設(shè)備參數(shù)信息表基本屬性：設(shè)備名稱、設(shè)備ID、出口壓力、出口溫度、爐膛溫度、排煙溫度、爐膛負(fù)壓、煙管壓力、爐排轉(zhuǎn)速等；

3)工作日志信息表基本屬性：日志編號(hào)、記錄時(shí)間、記錄人員、人員操作日志、環(huán)境狀態(tài)日志與設(shè)備運(yùn)行日志；

4)安全檢查信息表基本屬性：表格編號(hào)、檢查時(shí)間、項(xiàng)目名稱、檢查內(nèi)容、考評(píng)方法、檢查情況、得分與備注；

5)危險(xiǎn)源信息表基本屬性：表格編號(hào)、名稱、活動(dòng)或場(chǎng)所、設(shè)備或材料、后果、現(xiàn)有控制措施、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別；

6)事故信息表基本屬性：事故編號(hào)、事故名稱、事故詳細(xì)信息、員工傷亡情況、事故處理情況和事故處理狀態(tài)。

然后，對(duì)上述幾類信息的實(shí)體和屬性進(jìn)行具體設(shè)計(jì)與分析，利用E-R(實(shí)體-對(duì)象)圖模型進(jìn)行表示，如圖11所示。

圖11 數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖模型

2.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，本系統(tǒng)采用敏捷開(kāi)發(fā)方式。敏捷平臺(tái)用于開(kāi)發(fā)J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)架構(gòu)[17]與MVC(Model-View- Controller)模式[18-19]的Web項(xiàng)目。詳細(xì)的開(kāi)發(fā)配置參見(jiàn)表5。

表5 開(kāi)發(fā)環(huán)境配置表

本文主要通過(guò)采用SSH(Struts、Spring、Hibernate)框架[20]結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。由于本系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)劃分清晰，且各層之間耦合關(guān)系較弱，因此系統(tǒng)的各功能模塊開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)大致相同。接下來(lái)簡(jiǎn)要概述系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的方式與內(nèi)容，主要包括持久化實(shí)體類的創(chuàng)建，DAO層的實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)層的實(shí)現(xiàn)與表現(xiàn)層的實(shí)現(xiàn)。

1)持久化實(shí)體類的創(chuàng)建：

根據(jù)第四章的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，本系統(tǒng)共創(chuàng)建User、Monitor_info、Accdent_info、Hazard_info、Worklog_info與Check_info六個(gè)實(shí)體類。

2)DAO層的實(shí)現(xiàn)：

持久層實(shí)現(xiàn)主要完成所有數(shù)據(jù)的持久化編程工作，為系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層提供服務(wù)。本系統(tǒng)使用Hibernate實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)象的持久化，包含創(chuàng)建實(shí)體類并完成實(shí)體類與數(shù)據(jù)庫(kù)表映射操作，最終實(shí)現(xiàn)DAO層對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。

3)業(yè)務(wù)層的實(shí)現(xiàn)：

系統(tǒng)在業(yè)務(wù)層主要完成各業(yè)務(wù)邏輯組件的實(shí)現(xiàn)。組件由組件實(shí)現(xiàn)類與組件接口兩部分組成。業(yè)務(wù)邏輯組件通過(guò)DAO組件實(shí)現(xiàn)對(duì)持久層的訪問(wèn)，一般來(lái)說(shuō)以多個(gè)DAO組件為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)。本系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)用Spring完成對(duì)業(yè)務(wù)邏輯組件進(jìn)行部署。

4)表現(xiàn)層的實(shí)現(xiàn)：

表示層主要完成顯示系統(tǒng)頁(yè)面的功能，因此該層的要求是人機(jī)交互效果好。由于系統(tǒng)采用的是B/S架構(gòu)方式，用戶端使用的是瀏覽器，而且主流瀏覽器的種類較多且解析標(biāo)準(zhǔn)不一致，因此表現(xiàn)層最重要的是實(shí)現(xiàn)常用瀏覽器能夠兼容[21]。基于此，本文通過(guò)采用CSS Hacker等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)瀏覽器兼容的目標(biāo)。

本系統(tǒng)通過(guò)采用Struts來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)表現(xiàn)層，以實(shí)現(xiàn)頁(yè)面數(shù)據(jù)提取與創(chuàng)建Action類響應(yīng)頁(yè)面動(dòng)作。在Web.xml中配置Struts2的核心Filter，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中struts2的啟用。

3 系統(tǒng)測(cè)試與驗(yàn)證分析

系統(tǒng)部署在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的測(cè)試環(huán)境內(nèi)。為了測(cè)試工作的充分性，項(xiàng)目組從單元測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試兩方面對(duì)系統(tǒng)開(kāi)展了功能與性能綜合測(cè)試。

在開(kāi)展單元測(cè)試工作時(shí)，重點(diǎn)考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的合理性、數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力和模塊的輸入輸出接口。在實(shí)際的測(cè)試工作中，首先開(kāi)展代碼審查工作，查看數(shù)據(jù)類型選擇，變量聲明是否合理，并對(duì)數(shù)據(jù)組織形式進(jìn)行審查[22]。以上任務(wù)完成后，依次運(yùn)行各功能模塊。同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程觀察程序變量值。通過(guò)注意考察在錯(cuò)誤數(shù)據(jù)輸入時(shí)系統(tǒng)的處理能力。

在開(kāi)展系統(tǒng)測(cè)試工作時(shí)，重點(diǎn)開(kāi)展的是交互測(cè)試工作，也即檢測(cè)可重用組件與新的組件集成在一起的時(shí)候能否按預(yù)期運(yùn)行。在開(kāi)展系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，主要在Debug環(huán)境下通過(guò)設(shè)置程序斷點(diǎn)的方式進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，查看斷點(diǎn)運(yùn)行情況，留意程序變量的變化規(guī)律或通過(guò)查看中間輸出結(jié)果的方式完成相關(guān)的測(cè)試工作。

通過(guò)運(yùn)用黑盒測(cè)試等方法，完成了現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)安全記錄、現(xiàn)場(chǎng)安全分析等功能模塊的測(cè)試工作，系統(tǒng)共設(shè)計(jì)47個(gè)測(cè)試用例，經(jīng)測(cè)試：該系統(tǒng)滿足了工程應(yīng)用所需的功能與性能要求。表6給出了現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控模塊的典型測(cè)試用例。

表6 現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控功能模塊的典型測(cè)試用例

接下來(lái)，為驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性與實(shí)用性，以現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)安全分析功能模塊為例，說(shuō)明系統(tǒng)的工程應(yīng)用驗(yàn)證情況。

1)通過(guò)研制現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控模塊，可有效保障供熱運(yùn)行過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及環(huán)境的安全。圖12給出了鍋爐設(shè)備監(jiān)控界面。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)獲取鍋爐出水溫度、出水壓力、爐膛溫度、排煙溫度、爐膛負(fù)壓、煙管壓力、爐排轉(zhuǎn)速等參數(shù)，并以可視化界面形式顯示給工作人員，以便觀察決策。同時(shí)，以視頻監(jiān)控的形式來(lái)對(duì)除渣池、上煤道等環(huán)境狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，當(dāng)關(guān)鍵參數(shù)超過(guò)閾值時(shí)，將自動(dòng)報(bào)警提醒，以便及時(shí)處理解決。

圖12 鍋爐設(shè)備監(jiān)控界面

2)通過(guò)研制現(xiàn)場(chǎng)安全分析模塊，可實(shí)現(xiàn)供熱現(xiàn)場(chǎng)收集的人、設(shè)備與環(huán)境等信息的收集，包括設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)、人員操作日志、環(huán)境與設(shè)備運(yùn)行日志、安全檢查表等，支持在此基礎(chǔ)上開(kāi)展供熱現(xiàn)場(chǎng)安全分析工作，包括趨勢(shì)分析、檢查分析、日志分析等內(nèi)容，并形成有效的分析結(jié)論及入庫(kù)受控管理。圖13給出了供熱現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵參數(shù)趨勢(shì)分析圖。通過(guò)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)安全分析工作，可獲知潛在的安全隱患，針對(duì)性地開(kāi)展參數(shù)實(shí)時(shí)追蹤分析。

圖13 關(guān)鍵參數(shù)趨勢(shì)分析圖

面向供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理的一體化信息系統(tǒng)通過(guò)提供現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)安全檢查、生產(chǎn)日志記錄、現(xiàn)場(chǎng)安全分析和危險(xiǎn)源辨識(shí)與管理等功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱現(xiàn)場(chǎng)鍋爐爐膛壓力與溫度等關(guān)鍵參數(shù)全天候監(jiān)測(cè)，并支持工程師在線分析、安全預(yù)測(cè)、系統(tǒng)評(píng)價(jià)、管理措施與事故記錄等，同時(shí)提供人員、事故、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)等信息的管理功能，有效保證供熱現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)企業(yè)供熱現(xiàn)場(chǎng)的安全管理現(xiàn)狀，研究設(shè)計(jì)了面向供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理的一體化信息系統(tǒng)，涵蓋了現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、日志記錄、檢查評(píng)分、危險(xiǎn)源辨識(shí)與管理等功能模塊，實(shí)現(xiàn)了供熱現(xiàn)場(chǎng)安全管理的全程信息化。通過(guò)工程應(yīng)用，充分證明了：該系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)管理不足，充分提升管理質(zhì)量與效率，迅捷、準(zhǔn)確的將供熱現(xiàn)場(chǎng)的各類參數(shù)信息反饋到工程師手中，同時(shí)還可以積累歷史操作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)知識(shí)的固化與復(fù)用，及時(shí)把成功的或最新的操作措施推送給一線的工程師，便于及時(shí)排除危險(xiǎn)，保證現(xiàn)場(chǎng)安全。