安全生产信息化的建设与应用

杜海波，翟鲁波

（山东鲁泰化学有限公司，山东 济宁 272350）

1 安全信息化系统概述

企业安全信息化系统在云端进行统一部署，通过软硬件结合的技术手段，实现双重预防机制、风险监测预警、人员定位、视频智能分析、作业许可管理等功能，并结合GIS 卫星地图服务，将企业安全相关信息与数据进行实时展示， 实现信息化的安全管理流程。

预警系统除具备安全管理相关功能外， 依托大数据技术， 统一建设数据交换平台。 通过物联网网关、视频智能分析等硬件设备，接入与上传企业控制系统安全相关的实时数据、 视频监控等实时的安全数据， 汇聚企业原有或即将建设的安全应用系统的数据，由系统数据交换平台实现数据的汇聚，并进行统一的数据展示与分析。系统建有专业工作台页面，通过工作台可登录所有的安全应用系统， 可作为企业安全生产的门户系统。

2 安全信息化系统建设内容

2.1 总体架构

平台遵循工业互联网平台架构进行设计， 按照分层设计、 动态扩展的思想， 自下而上分别为边缘层、IaaS 层、DasS 层、PaaS 层和 SaaS 层。 同时建立统一的标准运维体系，保证系统规范、稳定运行，总体架构见图1。

图1 总体架构

（1）边缘层

边缘层用于实现企业各类数据的接入， 包括气体报警、重点指标监测、视频数据等。通过大范围、深层次的数据采集以及边缘处理的方式， 实现企业风险数据的动态感知。 通过工业多源数采安全网关等设备采集企业的数据， 利用边缘计算设备实现底层数据的汇聚处理，并实现数据向云端平台的集成。

（2）IaaS 层

基础设施服务包括平台运行需要的各类硬件资源和网络资源，包括计算与存储设备、网络传输、通讯与显示设备等。

（3）DasS 层

用于存储系统运行需要的各类数据，主要包括企业基础信息、两重点一重大信息、风险预警信息、安全承诺信息、视频信息、隐患排查信息、三维信息等。

（4）PaaS 层

PaaS 层用于对现有业务能力和计算能力进行整合， 为上层应用提供开发平台， 包括系统应用组件、数据技术支撑、模型算法和通用组件等几部分。

系统应用组件为系统各模块提供应用服务；数据技术支撑层整合数据交换共享、数据可视化、大数据计算、大数据展示等技术框架，充分利用现有成熟的技术手段，为上层业务应用提供数据服务；模型算法层对风险算法进行封装， 为各类预警模型的计算提供工具支撑； 通用组件将一些通用业务逻辑固化为可移植、可复用的工业微服务组件库，供开发者调用。

（5）SaaS 层

业务应用层是系统建设的主要内容， 包括企业主页、双重预防、风险预警、视频智能分析、企业三维、 人员定位等多个模块。 采用微服务架构的开发模式，支持系统的动态扩展。

（6）体系规范

建立完善的体系规范，包括业务体系规范、运维体系规范、数据集成规范、组件开发规范、系统集成规范和安全规范等，保证系统在建设、部署、实施、运维过程中规范平稳运行。

主页按照“一张图”的设计思路，直观展示企业当前安全生产运行整体情况。 通过接入企业实时监测、视频监控、双重预防、人员定位、作业许可、视频智能分析等数据，分版块展示企业基础信息、生产管控、视频智能分析、安全承诺、双重预防、人员定位等。

随着企业信息系统越来越多，信息孤岛出现，信息无法实现有效集成与共享， 用户处理业务时需要在多个系统间切换，一定程度上影响了工作效率。专业工作台设计， 方便用户登录系统就可以立刻掌握工作进度、查看待办事项、快速处理业务，提升使用者的工作效率，同时串联业务场景，展示业务全景。

2.2 功能设计

2.2.1 双重预防模块

实现将安全管理信息中的风险隐患数据进行收集，利用简捷方便的信息化手段，由企业车间班组人员定期报送风险隐患数据， 实现隐患排查全过程的信息化，实现排查任务的统计分析和预警推送，实现风险分级管控和隐患治理闭环管理。

在双重预防模块的首页展示装置风险信息和隐患情况。装置风险信息为当前装置的风险等级，由红到蓝正序排列，并统计数量。隐患情况版块统计隐患状态为已登记、整改中、延期中、延期已整改、现场解决、已整改等6 种状态的扇形图。 此外，系统还统计隐患类型为重大、一般的隐患扇形图，并按照治理时间升序展示隐患名称、隐患等级、治理期限、隐患状态。显示隐患状态为已登记、整改中、延期中的隐患。

企业按照双重预防体系试点的工作思路， 制定企业各装置生产装置/储存设施风险清单，并将清单导入到信息平台中，即以生产装置/储存设施为管控对象， 分析确定泄漏火灾爆炸或泄漏中毒等最坏可信事件（最严重事故后果），明确主要生产装置的风险管控措施，围绕管控措施，制定隐患排查内容，确定涵盖全员、责任清晰、周期明确的隐患排查任务，包括风险清单更新日志、隐患排查任务自动生成、分析单元二维码生成等功能。

按照模板填写本企业的装置风险清单进行导入，实现单元格合并、导入报错提醒、重复导入覆盖上一版本；风险清单模板下载、导出、查询。单独部署危险化学品安全生产风险监测预警系统的风险模型，并在此基础上增加隐患整改情况、隐患排查任务完成情况等维度，计算装置风险等级。能够查看该装置的风险等级构成，包括高报低报、高高报低低报、超期未巡检任务、超期未整改隐患等情况。公司管理员可以查看各车间风险管控情况， 包括装置重大危险源级别分布、装置风险状态的分布、隐患治理情况统计，各统计可以穿透查看详情。

PC 端包括排查任务配置、排查任务记录、隐患清单等功能，能够将排查任务定期推送至移动端，提醒相关负责人完成隐患排查工作， 保存各项隐患排查任务的完成情况记录， 实现隐患整改闭环管控与全流程追随。 移动端包括接收排查任务、扫码排查、上传隐患、接收整改任务、上传隐患整改信息、整改验收等功能，以实现隐患的闭环管理。

2.2.2 风险监测预警模块

围绕危险化学品企业能量集中设施（如罐区、高危工艺装置等）、厂区泄漏火灾爆炸、重大风险作业活动等安全风险， 利用物联感知手段采集关键安全参数， 包含罐区、18 种高危工艺装置的企业关键安全监测参数和视频监控图像接入， 完善风险预警模型，开展风险监测预警。

采集企业危险源存储单位（储罐区、库区、18种高危工艺装置）安全实时参数，主要包括压力、液位、温度、可燃气体浓度、有毒气体浓度等安全实时数据，实时接入关键安全参数的监测数据，实现实时监测数据的实时安全接入，实现查询、统计与分析等功能，结合历史数据，自动分析设备运行状态，并对设备的接入状态进行实时展示。 视频数据重点接入的区域包括值班室、 监控室、 危险源罐区、二道门、重要部位外部全景等视频监控，实现视频监控的实时调阅。

采集企业各类关键安全参数实时数据与企业基础数据， 判断企业实时风险度与风险等级进行风险研判。 依据采集的各类关键安全参数数据及报警数据，结合风险预警模型，分别计算车间的重复报警点位数、重复报警次数、平均消警时长、点位平均报警次数及最大报警持续时间， 生成风险构成五要素雷达图，进而生成企业实时风险度与风险等级。风险等级分为低风险、一般风险、较大风险及重大风险，当企业风险等级处于一般风险及以上时， 系统自动给出对应的原因及处置建议，帮助企业及时消除风险。

通过在企业部署工业多源数采网关， 采集企业罐区、库区、装置区等实时关键安全参数，包含液位、温度、压力、有毒可燃气体报警器等，通过实时监测，可实时展示各类指标的实时值， 并自动判断各类指标的状态是处于正常或报警， 结合罐区风险预警模型、装置风险预警模型、气体泄漏风险预警模型等，计算各车间及危险源的实时风险度与风险等级。 汇总展示企业所接入的各类关键安全参数报警数据，包含危险源名称、设备名称、指标类型、当前状态、报警状态、报警时间、消警时间等信息。

2.2.3 人员定位模块

利用基于位置服务的定位技术， 提高厂区的数字化、网络化、智能化管理。 实现厂区建筑、摄像头、人员等信息地图化，对人的违规行为实时监测、超前预警、联动处理，实现更高质量、更有效率、更为安全的发展模式。

定位技术主要有卫星定位技术、 基于网络的定位技术和感知定位技术。 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 标签识别定位法、蓝牙定位法等[1]。 定位技术可以采取以上一种或多种的混合。 每类定位方法具有各自的特点，企业应根据实际情况进行选择。

地图版块以强大的地图引擎作为支撑， 让人的信息、摄像头等信息基于地图实现可视化。结合国际领先的实时定位技术，通过各类预警策略的设置，实现生产区域内的无缝管理，让数据发挥价值，促进安全生产管理。电子地图支持室内外三维建模，倾斜摄影、2.5D 或室外倾斜摄影室内三维建模组合地图的效果，室内外地图可以无缝切换，具备地图复位按钮（一键恢复地图默认视角）和地图罗盘控件（控制地图旋转视角）。

系统具有独立的人员进出管理模块， 实现外来人员（访客参观者/第三方业务人员/承包商人员，且支持批量添加）信息的电子化管理，配发定位标签，实时定位管理。 还可以按区域、列表方式、动态显示厂区内人员的数量。 单击该区域， 自动弹出此区域内，被定位监管对象及对应的基础信息（包括姓名、类型、部门、岗位等）。

2.2.4 视频智能分析模块

系统采用B/S 架构，部署在服务器，获取前端摄像机或网络视频录像机的视频流进行实时分析，在电脑浏览器上进行人员违章及环境异常报警信息的查看和处理。系统以深度学习技术为核心，以云计算和大数据技术为基础，以人员、车辆和设备等为视频智能分析对象， 通过端到端的深度学习网络实现目标的检测、目标属性特征的识别、作业环境下各种事件的识别， 对监控系统所产生的海量视频信息实现高智能化分析、存储和管理。

算法模型库以多种深度学习模型为基础， 实现企业关注目标的检测、特征计算和事件识别。企业视频智能分析服务器集群既可以集中部署， 也可以分散到各厂区，实现对分析任务有效分配和调度。视频图像资源库，汇聚了各种解析后的目标和报警事件，是深度学习模型构建的数据基础。

视频智能分析系统在整体设计上采用分层的系统架构包括视频接入层、调度层、图像解析层、业务逻辑层等。各层保持相对的独立性，整体系统有较强的柔性和扩展性。 前端视频采集或存储设备进行视频码流接入， 对视频中的关注目标进行实时检测跟踪。图像解析层包括环境异常、穿戴异常、行为异常、关注区监护异常等。通过人员多属性识别、人员和关注物体的关系、人员和关注区域的关系、关注物体和关注区域的关系等实现各种定制化需求。 业务逻辑层提供用户交互界面， 对每个摄像头算法任务进行个性化配置、 对异常事件进行实时推送、 历史违章（事件）检索等。

2.2.5 作业许可管理模块

作业许可管控模块用于企业员工及承包商员工在开始非常规作业和高危作业前进行重要风险控制，其目的是通过办理许可证，来落实非常规作业、高危作业的安全工作方案， 为作业人员提供控制风险和相互协调的指导方法。为实现结构化许可内容，应规范化作业许可流程、强化作业PDCA 管理，通过与安全承诺结合，加强高风险作业监控，建设作业许可管理功能。

PC 端功能包括基本信息维护（包含承包商及人员信息管理、监护人信息管理、作业风险库等）、施工作业申请、票证新增、作业安全分析（JSA 分析）、打印作业票等， 能够将新建作业票信息推送到移动端进行后续操作。

移动端功能包括安全措施落实检查、 气体分析录入、安全交底、票证签发、作业过程管理、作业关闭验收，支持移动端票证新增和JSA 分析，保证整个施工作业过程完全受控。

2.2.6 移动视频监控模块

通过作业人员现场携带便携式移动视频监控设备，可实现现场作业画面的实时传输，并可通过地图实现移动视频监控设备的状态、地点的实时展示。现场作业时， 移动视频监控设备支持按需配置气体检测探头，包括硫化氢、氮气、氯气等，对现场作业气体进行实时检测， 并将相关气体检测数据回传至移动视频监控子系统中进行实时数据与历史数据的展示。

移动视频监控设备自带存储功能， 根据存储卡容量，可保留现场作业视频，方便对历史作业视频进行调用，为现场应急提供数据支撑。设备所处的地理位置可在地图上进行展示， 同时会将作业现场的气体浓度信息、经纬度信息进行实时回传，方便监控人员了解现场作业情况。

3 安全信息化系统应用效果

通过安全信息化建设与应用， 改变了传统安全管理过分依靠监管人员的状况， 使公司安全管理向信息化、智能化方向迈进。双重预防模块实现了风险分级管控和隐患排查信息化， 弥补了传统巡查方式信息不对称的缺陷，解决了设备巡检、安全检查、隐患排查和责任制考核之间衔接联通问题； 风险监测预警模块为公司风险研判提供了数据支撑， 提升了公司风险研判的科学性和准确性； 特殊作业监控系统实现了作业票证的线上流程审批， 弥补了特殊作业无法实时监控，留存影像资料的缺陷，解决了作业监护、值带班在岗在位的难题；人员定位系统实现了装置区人员信息的动态监控， 弥补了承包商人员现场监管的缺陷，解决了现场巡检、安全巡查人员是否到岗到位的问题； 智能视频系统实现了智能化的人员行为分析，解决了人员行为实时监控难题。

4 结论

安全生产重在管控各类风险， 通过安全信息化建设与应用能够极大提升公司安全风险管控能力，实现安全管理的信息化、智能化。安全信息化能够降低安全监管人员的工作强度，提升安全管理的效率，解决传统安全管理模式中想不到、 管不到的各类风险，对提升公司安全管理水平具有重要意义。