智慧安監在智慧化工園區建設中的應用

裴澤銀

(濮陽經濟技術開發區 工業和信息化局 , 河南 濮陽 457000)

化工產業是國家經濟的支柱產業之一,化工園區是化工產業發展的主要載體,根據國家數字經濟發展規劃以及《河南省化工園區認定標準和建設管理辦法》要求,省級以上化工園區須建立集安全、環保、應急救援為一體的智慧化工園區平臺。河南某化工園區積極推動工業互聯網、大數據、人工智能(AI)等新一代信息技術與安全管理深度融合,全面推進化工園區安全治理體系和治理能力現代化,將智慧安監應用于智慧化工園區建設之中,并建立集智慧安全、環保、應急、消防、能源一體化的應急指揮中心和指揮系統。

1 智慧化工園區平臺總體設計

1.1 建設內容

本平臺以應急處置為重點,以應急資源數據為支撐,匯聚突發事件、視頻感知、綜合態勢、應急預案、救援資源等數據,打通橫向、縱向應急處置信息傳遞通道,提升多災種、全流程突發事件應急處置能力和處置效率?！痘@區“十四五”發展指南及2035中長期發展展望》指出,通過智慧化工園區的建設,實現重點危險源和風險點可監測、可預警、可防控,是智慧化工園區建設的重要目標。在《智慧化工園區建設指南》中,智慧化工園區建設主要包括8個方面的內容,即安全生產、環境管理、應急管理、封閉化管理、運輸管理、能源管理、辦公管理以及公共服務。其中,智慧安全被放在首位,且應急管理、封閉化管理等也與安全息息相關,可見智慧安監是智慧化工園區平臺的核心和基礎。

1.2 建設思路

本平臺基于多項信息化技術,在解決日常管理、監督執法、應急指揮等多類別數據的獲取與管理,分散數據串聯、單點信息更新,全系統廣播與共享、高精度隱患信息識別與分析等關鍵問題的基礎上,以監測發現隱患、綜合分析問題、視頻驗證危險點、智能匹配。應急方案要構建適應化工園區高效安全的一體化信息系統,著力解決安全生產與監管監察、風險預警與應急指揮、日常運行與社會輿情走向等問題。通過互聯網、無線網絡及電子政務外網,在安全運營體系和標準規范體系的支撐下,通過各自系統的建設和應用,提升業務數據與安全生產監管數據的可信度,實現系統全部數據的不可存,杠桿性與快速更新,及時發現報告分析隱患點,并在突發事件發生時,依據當前事件信息與類似案例自動關聯,形成應急決策支撐報告。切實提升園區管委會對化工園區突發事件的應對與處置能力,促進園區建設基礎設施智能化、公共服務便捷化、生產管理一體化、資源利用綠色化、產業發展智能化等目標的實現。

1.3 總體框架

智慧安監平臺通過數據采集、風險管理、隱患排查、監測預警、統計分析,達到決策一張圖,企業一張表。本平臺依據“分布采集、集中管理、按需服務”的模式設計?！胺植疾杉笔腔谠品占夹g構建混合云大數據平臺,按照數據屬性與權限分為公有云和私有云兩部分,記錄生產及監管環節中的各類數據,為信息溯源與核對提供基礎?！凹泄芾怼笔侵富诨旌显?、大數據平臺,結合物聯網等技術,構建統一的園區管理基礎支撐系統,為平臺各系統的運行提供基礎性服務?！鞍葱璺铡笔侵冈诜植紨祿梅盏募夹g,通過Web應用和移動兩種應用模式,面向不同用戶的需求,分別構建安全監管子系統、監測監控子系統、應急管理子系統、綜合服務子系統等應用系統,為平臺獲取數據、綜合分析提供服務。

1.4 技術底座

物聯網平臺作為本項目最核心的產品,為智慧園化工園區各類設備的物聯網接入、數據采集與清洗、數據分發提供服務。它以云計算方式部署,支持通過邊緣計算網關接入的設備,包括各類傳感器、智能電表及其他智能儀表、企業的DCS或PLC?？山尤氲倪吘売嬎憔W關涵蓋市場主流產品,物聯網平臺的設備接入管理功能包括豐富的協議管理、網絡組件創建與管理、設備網關創建與管理等。具有便利的物模型管理、數據類型管理功能;支持預警模型配置、規則引擎配置、消息通知、數據轉發、權限管理、系統配置等功能。

視聯網平臺為化工園區內安全生產重點位置的視頻監控提供一個基于互聯網、4G/5G網絡的數字化視頻監控管理平臺。平臺支持接入具備GB/T28181標準協議的各種品牌攝像頭,實現視頻采集、存儲、下載、回放。平臺通過邊緣計算網關實現視頻智能分析技術,如人臉識別、車牌識別、人員闖入、煙、火等,實時對攝像頭視頻畫面內容進行識別,識別結果實時上報,并且支持識別結果推送至其他應用平臺。設備預覽支持單屏、四分屏、九分屏、十六分屏畫面以及全屏預覽,設備管理支持對單個監控畫面進行全屏、抓圖、拉伸等操作,支持對云臺上、下、左、右、變倍操作。設備錄像支持按時間軸查詢錄像以及列表查詢,支持錄像文件下載。AI告警支持對告警事件的標注、忽略、重置的操作,支持按設備編號、算法類型、事件處理狀態、開始時間、結束時間、查詢 AI 告警事件,支持實時告警推送。

2 安全生產監管系統

2.1 安全生產管理工作網

安全生產管理工作網系統包括5個方面的主要功能：①歸集企業雙重預防工作信息。包括基本工作文件管理、安全風險辨識信息管理、安全風險分級管控信息管理、事故隱患排查治理信息管理、持續改進信息管理等,并提供企業數據對接轉錄與人工錄入兩種數據采集方式,提供政府工作人員檢查、審查企業雙重預防信息完備度、符合度的功能。②歸集企業安全生產隱患監測物聯網的預警報警數據,定期自動化生成企業安全生產隱患分析報告并按權限分發。③支持政府工作人員生成企業安全生產督查計劃及安全整改任務通知書。具備提取企業安全生產隱患報警數據及企業安全巡檢狀態與結果數據應用于督查工作的功能,具備現場督查打卡及照片、文字記錄功能,做到工作有痕跡、有反饋、有結論。④支持政府工作人員制定安全培訓通知及實施安全培訓工作。實現安全培訓工作的二維碼簽到功能、視頻圖像文字記錄功能,以及相關的報表統計功能。⑤企業安全巡檢工作管理。

安全生產管理工作網具備：①結合一企一碼系統管理和維護企業安全管理責任人及相關信息的功能。②企業安全管理工作開展狀態的數據統計工作。③根據各項數據多維度生成園區安全生產監管一張圖,實現總屏展示、按園區分屏展示、按企業分屏展示,支持基于電子地圖的縮放與漫游。

2.2 安全隱患監測物聯網

安全隱患監測物聯網是利用物聯網手段采集區內安全生產重點監管企業的安全隱患監測點數據進行管理的工作平臺,基于閥值分析模型對采集數據進行處理,根據超閥值狀態進行預警、報警、消息通知,并對相應狀態作記錄管理。實現企業安全生產重點隱患監測點的實時掌握;為政府督查企業安全生產管理工作提供數據依據,提高政府安全生產督查工作的效率與科學性,提高相關評比工作的科學性。

安全隱患監測物聯網需支持以API方式對接國家、省、市政府監管部門的信息系統,以及智慧園化工區項目安全管理工作網,提取重點監管企業的安全生產隱患監測點檔案信息,形成安全隱患監測點位分布圖,確定監測手段。安全隱患監測點位分布圖及監測手段關系表可以進行人工管理,根據現實企業安全生產管理工作狀況進行調整。

安全隱患監測物聯網以兩種方式對隱患監測點進行監測：①對于DCS或者PLC覆蓋的監測點,通過DCS/PLC接入物聯網,實時提取數據;②沒有DCS或者PLC覆蓋的監測點,加裝傳感器接入物聯網,實時提取數據。兩種方式采集的數據,包括溫度、壓力、流量、振動數值以及有氣體濃度等。

安全隱患監測物聯網應提供預警模型,對不同生產環境的溫度、壓力、流量、振動數值以及有害氣體濃度的超閥值狀況進行預警和報警。

安全隱患監測物聯網應具備監測點實時數據展示與歷史數據分析功能、趨勢分析功能,支持一張圖展示、分屏展示、基于電子地圖展示等應用;支持以不同顏色標注監測點的合理狀態、預警狀態、報警狀態,監測點有報警狀態時應以特定醒目方式出現;支持從展示圖中確定安全督查線索并提供給智慧化工園區安全管理工作網。

2.3 園區封閉監控物聯網

園區封閉監控物聯網圍繞人行為監控、車行為監控,建設完善封閉園區門禁/卡口、周界防入侵、GPS監測車輛軌跡、高空瞭望監測等硬件設施基礎,實現封閉園區的人車進出權限管理與監測,?；愤\輸車輛的監督管理。通過權限管控有效防止未授權人員或車輛隨意進入管控區域,確保園區內安全。針對進入園區行駛的?；奋囕v,利用關鍵路口的攝像頭,監測其是否駛入?；奋囕v禁行路段。

推進園區封閉化管理,要按照“分類控制、分級管理、分步實施”的要求,結合園區產業結構、產業鏈特點、安全風險類型等實際情況,逐步推進園區封閉化管理。原則上要按照核心控制區、關鍵控制區、一般控制區的防護等級,通過采取不同的封閉監控管理手段,實行封閉化管理。封閉園區出現應急狀況時,封閉園區人車出入及行為監控物聯網應具備相關出入閘口自動切斷或疏散的功能。

園區封閉監控物聯網主要功能包括：園區單位信息、對接責任人信息、卡口道閘及設備信息、攝像頭信息的基礎信息管理功能;人行權限信息和車行權限信息備案、審批管理功能;多維度統計查詢人員、車輛、?；嚦鋈腴l口和違規行駛記錄的人車行為查詢統計功能;翻越圍墻、沖撞閘口等違規進出行為智能識別預警并精確定位和三維電子地圖(GIS系統)進行聯動的高空瞭望功能;設備故障報警與維修、設備故障統計分析的設備狀態管理功能;人臉識別、二維碼識別、車牌識別、車輛種類識別、閘口根據系統權限放行、違規進出行為識別與報警、?；囕v行駛軌跡及圖片上報、園區人車出入自動控制等邊緣計算管理功能;在線提報、預約的人車出入預約管理功能;菜單管理、用戶管理、角色管理、日志管理、組織管理、權限管理的系統管理功能;通過移動端在線提報、預約、查詢審批結果、黑名單查詢的功能。

2.4 應急管理信息網

應急管理信息網管理維護涉及園區應急管理的相關數據,為園區應急管理部門提供日常值班工作的數字化管理,以及具備應急指揮調度的及時響應,能夠快速有效地應對各類災害事故。應急管理部門工作人員可以維護應急預案的相關數據,建立統一的應急預案庫,實現傳統文本預案向信息化的轉變,為應急處置提供決策依據。工作人員可以針對應急物資進行維護,實現對園區內的人力、物力、醫療、交通運輸、救援物資等各類應急基礎數據進行統一管理,為突發事件所需應急資源的配置提供數據基礎。應急決策人員還可以通過應急一張圖全方位查看應急區位、物資信息、救援團隊等數據,達到快速部署和跟蹤應急資源,輔助快速制定處置方案,為應急處置救援提供指導。應急管理信息網的數據項目設計應充分考慮滿足應急管理相關部門的實際業務場景,形成應急管理工作的業務閉環,其內容包括應急預案數據、應急物資數據、人員值班數據、工單數據、應急處置數據、應急案例數據、應急評估數據等,為應急指揮能力的提升提供數據支撐。

3 結束語

河南某化工園區規上化工企業40余家,企業大多采用了“集中管理、分散控制”的DCS控制系統。但是由于每家化工企業的原料產品、生產裝置、工藝流程、技術設備各不相同,工廠的智慧化程度和平臺也不同,這也成為智慧化工園區建設的難點。因此本文提出了首先建設智慧安全監管系統,集成各個企業的數據,根據企業風險點進行監控預警,推進大數據與化工園區發展深度融合,構建數據采集、基礎應用、多類場景業務化應用的管理體系,加大對化工園區安全生產、風險監控、應急管控等綜合能力的提升力度,把事件管理從事后處置變為事前防控,發揮智慧安監利用“技防”“物防”手段預防和處置化工安全事故,推動化工園區數字化、網絡化、智能化升級,帶動園區內企業“上云上平臺”,實現運營管理的可視化、全局化、自動化,確保全產業鏈監控,提升化工園區和企業的本質安全。