工程建设数字化安全管控平台研究与实践

郭晓松，向 明

（三峡高科信息技术有限责任公司，湖北 宜昌 443000）

党中央、国务院高度重视安全生产工作，并就安全生产工作作出了一系列重大决策部署，国资委和国家能源局也出台了一系列规范性文件，旨在建立安全管理机制，提高安全信息化发展水平，强化安全生产基础保障。开展安全风险管控与隐患排查治理是企业安全生产重要内容，也是预防事故最有效的方法。

企业安全管理普遍存在安全生产责任制落实不到位、安全管理痕迹不规范、各系统存在信息孤岛和数据利用率低等问题。三峡集团长江环保工程项目建设具有工程规模大、地域分散、建设周期短、环保和社会责任方面要求较高及项目干系人多等特点，所以利用信息系统提升环保集团工程项目建设安全生产管控能力，建设一个以信息采集为基础、以投资控制为手段、以多项目并行管理为目标的长江大保护工程项目管理系统具有重要的现实意义。

三峡集团正立足新发展阶段，完整、准确、全面贯彻新发展理念，构建新发展格局，推动高质量发展，奋力实施清洁能源和长江生态环保“两翼齐飞”，通过持续在安全管理信息化上的投入，自主掌握核心技术，锻炼专业化团队，建设了三峡集团长江环保工程项目管理系统安全管理子系统、三峡发展智慧EPC 安全管理系统。安全管理系统自2020 年投入试运行已稳定运行3 年，随着逐步推广至全区域项目点，用户数与业务数稳步上升，已具备向其他业务板块转化输出安全管理信息化解决方案的成熟条件。

1 构建安全管控平台的理论及关键技术

1.1 理论基础

安全管控平台的建设过程涉及到不同工况、不同使用者群体的差异，需要满足建设期各方各岗位角色对现场安全管理人员的管理行为、日常工作的信息化数字化管控要求，因此，构建工程建设数字化安全管控平台不仅需要了解工程建设背景，还需要了解相关的安全管理理论。常见的安全管理理论主要包括博德事故致因理论、轨迹交叉理论[1]。

博德事故致因理论认为安全管理是事故因果连锁理论中的最重要因素之一；为了从根本上预防事故需要查清安全事故的根本原因，并有针对性地制定相应对策[2]；人的身心缺陷、感官差异等都会导致对危险的感知能力降低，从而引起安全事故，工作环境也会对安全事故带来一定程度的影响，只有找到安全事故的根本原因，才能有效防止后续安全事故的发生。事故的直接原因是根本原因的征兆，一般表现为不安全行为或不安全状态。

轨迹交叉理论认为人和物的因素在安全事故原因中同样重要，如果人的不安全行为或物的不安全状态在同一时空有交叉，那么就可能会产生安全事故。按照这一理论，在工程建设中只需要采取安全管理措施使人的不安全行为和物的不安全状态不在同一时空同时出现就能够有效避免安全事故的出现。

冰山理论认为死亡事故、严重伤害事件以及不安全行为组成了一个像冰山一样的三角形，能被直接看到的行为或表现方式只是显露在表面的很小一部分，绝大部分都隐藏在水下。以一件事故的发生为例，每件事故发生所造成的直接损失只是所有损失中很小的一部分，间接损失更加巨大；比如事故发生后直接损失可能包括死亡、伤害、医疗费用等，但是间接损失还包括设备或生产线的损害、工艺中断、调查费用、声誉损失以及质量下降等。

1.2 关键技术

本文实现的工程建设数字化安全管控平台拟结合图像识别技术、语音输入技术、移动定位技术等，实现工程现场隐患识别及监控预警管理功能，可以智能识别施工人员的不安全行为并进行预警，及时发现、规避风险，全面实现施工现场的安全管理。工程建设数字化安全管控平台涉及的关键技术包括[3]：①图像识别技术。借助图像识别技术辨识施工现场的危险源，实现风险辨识评估管控工作的标准化、流程化、规范化；将识别到的照片和隐患标准库中的已定义隐患进行对比，即可智能分析输出隐患类别、隐患描述等信息；数字化安全管控平台与AI 智能摄像头对接，系统集成隐患图片、隐患描述、上报时间等相关信息，自动推送至相关责任人进行审核，审核通过后的隐患信息再推送至相关整改责任人、验收责任人进行整改、验收。②数字水印技术。加强安全隐患意识管理，为图像识别得到的隐患图片添加数字水印，在图片中包含项目信息、项目负责人以及安全隐患描述等，从而方便用户快速查询了解风险隐患状态。③语音识别技术。为提高数字化安全管控平台智能化新特性，提高工作效率和安全管控平台的使用体验，实现语音输入，方便施工现场作业人员对现场作业面存在的隐患进行管控和上报，并完成上报内容的快速转换、内容提取，快速填报施工任务，记录巡检工作要点和相关指导意见，输出现场记录。④QR Code 技术。将QR、移动技术用于安全管控平台登录、工程建设隐患管理，扫码实现一键式快捷登录，随时掌握工程建设风险详情、隐患治理状态、安全注意事项等内容。

2 数字化安全管控平台设计与实现

2.1 需求及可行性分析

为了提高工作效率，充分发挥系统指导、督促和规范人员履职尽责的作用，辅助管理人员实现安全管理的标准化和规范化，本项目依托工程建设安全管理业务，遵循以规范参建、运营各方多岗位多角色安全管理行为的核心建设目标，从在建和运营项目各自特点、不同角色、不同岗位人员业务工作出发，以现场工作为重点，充分利用行业先进信息化数字化手段构建统一的数字化安全管控平台，客观提示、记录岗位工作任务和角色管理行为。

建设数字化安全管控平台目的是在相关法律法规的指导下协调参建、运营各方，并根据各方的职责范围划分不同的系统权限，从而使得不同人员在平台上得到不同的安全管理记录，以免造成安全管理职责不清晰和出现问题后相互推诿的情况。

2.2 工程建设数字化安全管控平台设计

工程建设数字化安全管控平台的设计目标主要包括：借助图像及语音识别技术、QR Code 技术等加强安全培训教育和考核评估工作、识别工程建设现场的不安全行为和不安全状态，对不安全行为和状态进行预警和监督，以确保工程建设过程中相关人员都能达到安全培训考核标准。

为提高数字化安全管控平台使用的普适性及便利性，设计过程中需要遵循一定原则：①全员参与原则。安全管控不仅仅是一线操作人员及管理人员的事情，而是需要全员参与。在工程建设过程中任何微小的风险或隐患、不经意的细节都可能会引发安全事故，只有全员参与到日常安全管控活动中才会及时发现并排除风险隐患。②主动性原则。安全管控不是被动地发现隐患后才去处理，而是积极主动地发现隐患、预防隐患，将隐患扼杀在萌芽中才是数字化安全管控的最终目的。③全过程管控原则。工程建设施工一般划分为多个阶段，不同阶段的风险隐患程度不同，如果在工程建设后期对安全管控有所懈怠就极易产生安全事故。

针对以上目标和原则，本文设计的工程建设数字化安全管控平台采用主流的前后分离框架（Springboot+Mybatis+Antd），WEB 端通过Ant-design-vue、Webpack 技术实现[4]，移动端采用Uniapp 语言平台开发，使用微信公众服务平台提供公众号作为统一入口，以微信小程序作为载体实现集团内部和外部单位同时使用，可以使用微信小程序或扫码实现一键登录，方便Android 和iOS 设备无缝接入，保证了跨平台、多场景的可用性。安全管控平台前端采用Nginx 实现负载均衡，保证应用场景的高并发、高可用性，通过GateWay统一网关实现路由的转发以此完成数据交互，采用sentinel 实现对微服务的负载均衡及流量控制，从多个维度保护微服务的稳定性。安全管控平台后端应用部署采用docker 承载微服务，并使用Nacos 来注册、管理微服务；集成Grafana、Skywaiking 提供各种系统监控，实时跟踪安全管控平台的运行情况。数据持久化采用Mysql，通过配置主从关系实现数据的热备份，支撑更大的数据并发量，均衡分担数据流量，实现负载均衡。

工程建设安全管控平台通过微服务形式部署在公网环境，采用Redis 作为缓存数据库，提高数据库的读写效率；微服务间采用消息进行通信，借助rabbitMQ消息中间件实现消息数据的生产和消费；整个安全管控云平台采用Spring Cloud 微服务架构实现服务之间的解耦，以达到平台的高可用、高并发、高性能，并利用Quartz 对调度任务进行管理。基于三峡集团统一技术栈构建“微服务”架构，实现安全管理业务中台与数据中台建设：业务中台包含权限中心、账户中心、配置中心、预警中心和积分中心等，数据中台包含风险库、隐患库、资料库和地图数据库等服务。应用层获取用户操作业务转发给业务层实现用户与业务之间交互，再通过GeteWay 统一网关来对不同应用场景的终端设备请求进行转发和分配，达到跨平台应用，多层级、多岗位、多业务，夯实各岗位人员履职履责，实现对项目安全隐患和风险的管理和预防。工程建设安全管控平台的逻辑架构如图1 所示。

图1 工程建设安全管控平台

结合工程建设安全管控的实践经验，将工程建设数字化安全管控平台分为以下业务功能模块[5]：①安全视图。实现安全风险预警、安全风险主动管控等功能，实时量化并展示安全风险，实现安全风险的智能预警诊断；在线监控人、物、环、管等方面的安全风险，由被动管理走向主动管控，真正实现安全事件全可控。②安全风险管控。风险管控是对作业面上可能存在的危险源进行预防管制的过程，在施工作业前就进行危险源辨识，降低事故发生率，保障现场作业人员的生命安全，实现风险辨识评估管控工作的标准化和规范化，并通过作业风险分级管控功能，将风险管控落实到日常作业中，实现风险常态化管控和风险分级管控。③隐患排查治理。隐患排查是项目现场作业人员对现场作业面存在的隐患进行管控、消除的过程，隐患上报后需要把隐患内容指派给整改责任人对发现的隐患进行整改。及时发现工程建设现场的隐患并进行整改，可以预防项目发生事故的风险，规范现场作业人员的施工操作，为安全施工保驾护航。④施工任务管理。支持项目现场施工任务申请，确保施工任务执行的规范性；实现危险作业许可的在线申请、审核审批，规范作业过程管控。⑤安全巡查。实现工程建设项目的管理人员在线进行安全巡查，并上传巡查记录。平台会统计各单位各岗位人员的安全巡查记录，并自动形成台帐，从而辅助上级单位实时掌握各下属单位各岗位人员的安全巡查履职情况，有效保证项目施工现场关键人员的安全履职。⑥安全曝光台。将施工现场的违章作业、冒险作业等违反安全规程的行为在“曝光台”上进行展示。⑦安全知识库。支持查阅、上传与安全生产有关法律法规、规章制度、操作规程和风险辨识标准等，提高安全生产管理水平。

为了确保工程建设数字化安全管控平台的功能完备性、安全性以及高可靠性等需要对系统进行功能及性能测试，分析测试结果是否存在错误以及是否满足用户需求。以安全巡查功能为例，为验证其功能的正确有效性，设计安全巡查测试用例见表1。

表1 安全巡查功能测试用例

查阅巡查台帐的测试界面如图2 所示。

图2 查阅巡查台帐界面

从巡查台帐的测试结果可以看出，安全巡查功能具备新增巡查、查看巡查、上传巡查记录以及查阅巡查台帐等基本功能，并且展现在界面中的安全巡查项目检查单位、被检查单位、检查时间和人员以及检查结果图，能够满足安全巡查需求。

在移动端进行性能测试时使用Autotest 工具，此工具可以读取移动端的耗电量、内存使用情况、CPU 使用情况和加载时间等进行测试。经过测试发现，在使用数字化安全管控平台的过程中，CPU 使用最高不超过40%，内存使用最高不超过10%，页面加载时间在2 s内，长时间使用不会出现应用卡顿情况，用户使用具有良好的体验。使用LoadRunner 对数字化安全管控平台的管理端进行性能测试，经过10 多个小时的持续性测试发现，平台处理数据的性能保持较好的稳定性和可靠性，并发处理及响应时间都满足项目需求。

3 结束语

本文对工程建设数字化安全管控平台进行研究，首先介绍了构建安全管控平台的理论基础及关键技术，并在此基础上设计并实现了数字化安全管控平台，分析了安全管控平台的主要业务功能模块；然后以安全巡查功能为例，对主要功能进行了测试。安全管控平台构建了完善的安全管理标准知识库，实现了便捷的登录方式，保证安全管理的标准化和规范化。

三峡集团长江环保工程项目管理系统安全管理子系统自应用以来，已应用于集团下6 大区域公司44 个项目点，累计记录安全行为数据76 万条，累计开展安全检查18 万次，记录班前会6 万次，整治安全隐患3万余条，为三峡集团统一构建面向多组织层级，多项目的安全管理平台提供了坚实的保障。