智慧安监在智慧化工园区建设中的应用

裴泽银

(濮阳经济技术开发区 工业和信息化局 , 河南 濮阳 457000)

化工产业是国家经济的支柱产业之一,化工园区是化工产业发展的主要载体,根据国家数字经济发展规划以及《河南省化工园区认定标准和建设管理办法》要求,省级以上化工园区须建立集安全、环保、应急救援为一体的智慧化工园区平台。河南某化工园区积极推动工业互联网、大数据、人工智能(AI)等新一代信息技术与安全管理深度融合,全面推进化工园区安全治理体系和治理能力现代化,将智慧安监应用于智慧化工园区建设之中,并建立集智慧安全、环保、应急、消防、能源一体化的应急指挥中心和指挥系统。

1 智慧化工园区平台总体设计

1.1 建设内容

本平台以应急处置为重点,以应急资源数据为支撑,汇聚突发事件、视频感知、综合态势、应急预案、救援资源等数据,打通横向、纵向应急处置信息传递通道,提升多灾种、全流程突发事件应急处置能力和处置效率。《化工园区“十四五”发展指南及2035中长期发展展望》指出,通过智慧化工园区的建设,实现重点危险源和风险点可监测、可预警、可防控,是智慧化工园区建设的重要目标。在《智慧化工园区建设指南》中,智慧化工园区建设主要包括8个方面的内容,即安全生产、环境管理、应急管理、封闭化管理、运输管理、能源管理、办公管理以及公共服务。其中,智慧安全被放在首位,且应急管理、封闭化管理等也与安全息息相关,可见智慧安监是智慧化工园区平台的核心和基础。

1.2 建设思路

本平台基于多项信息化技术,在解决日常管理、监督执法、应急指挥等多类别数据的获取与管理,分散数据串联、单点信息更新,全系统广播与共享、高精度隐患信息识别与分析等关键问题的基础上,以监测发现隐患、综合分析问题、视频验证危险点、智能匹配。应急方案要构建适应化工园区高效安全的一体化信息系统,着力解决安全生产与监管监察、风险预警与应急指挥、日常运行与社会舆情走向等问题。通过互联网、无线网络及电子政务外网,在安全运营体系和标准规范体系的支撑下,通过各自系统的建设和应用,提升业务数据与安全生产监管数据的可信度,实现系统全部数据的不可存,杠杆性与快速更新,及时发现报告分析隐患点,并在突发事件发生时,依据当前事件信息与类似案例自动关联,形成应急决策支撑报告。切实提升园区管委会对化工园区突发事件的应对与处置能力,促进园区建设基础设施智能化、公共服务便捷化、生产管理一体化、资源利用绿色化、产业发展智能化等目标的实现。

1.3 总体框架

智慧安监平台通过数据采集、风险管理、隐患排查、监测预警、统计分析,达到决策一张图,企业一张表。本平台依据“分布采集、集中管理、按需服务”的模式设计。“分布采集”是基于云服务技术构建混合云大数据平台,按照数据属性与权限分为公有云和私有云两部分,记录生产及监管环节中的各类数据,为信息溯源与核对提供基础。“集中管理”是指基于混合云、大数据平台,结合物联网等技术,构建统一的园区管理基础支撑系统,为平台各系统的运行提供基础性服务。“按需服务”是指在分布数据应用服务的技术,通过Web应用和移动两种应用模式,面向不同用户的需求,分别构建安全监管子系统、监测监控子系统、应急管理子系统、综合服务子系统等应用系统,为平台获取数据、综合分析提供服务。

1.4 技术底座

物联网平台作为本项目最核心的产品,为智慧园化工园区各类设备的物联网接入、数据采集与清洗、数据分发提供服务。它以云计算方式部署,支持通过边缘计算网关接入的设备,包括各类传感器、智能电表及其他智能仪表、企业的DCS或PLC。可接入的边缘计算网关涵盖市场主流产品,物联网平台的设备接入管理功能包括丰富的协议管理、网络组件创建与管理、设备网关创建与管理等。具有便利的物模型管理、数据类型管理功能;支持预警模型配置、规则引擎配置、消息通知、数据转发、权限管理、系统配置等功能。

视联网平台为化工园区内安全生产重点位置的视频监控提供一个基于互联网、4G/5G网络的数字化视频监控管理平台。平台支持接入具备GB/T28181标准协议的各种品牌摄像头,实现视频采集、存储、下载、回放。平台通过边缘计算网关实现视频智能分析技术,如人脸识别、车牌识别、人员闯入、烟、火等,实时对摄像头视频画面内容进行识别,识别结果实时上报,并且支持识别结果推送至其他应用平台。设备预览支持单屏、四分屏、九分屏、十六分屏画面以及全屏预览,设备管理支持对单个监控画面进行全屏、抓图、拉伸等操作,支持对云台上、下、左、右、变倍操作。设备录像支持按时间轴查询录像以及列表查询,支持录像文件下载。AI告警支持对告警事件的标注、忽略、重置的操作,支持按设备编号、算法类型、事件处理状态、开始时间、结束时间、查询 AI 告警事件,支持实时告警推送。

2 安全生产监管系统

2.1 安全生产管理工作网

安全生产管理工作网系统包括5个方面的主要功能：①归集企业双重预防工作信息。包括基本工作文件管理、安全风险辨识信息管理、安全风险分级管控信息管理、事故隐患排查治理信息管理、持续改进信息管理等,并提供企业数据对接转录与人工录入两种数据采集方式,提供政府工作人员检查、审查企业双重预防信息完备度、符合度的功能。②归集企业安全生产隐患监测物联网的预警报警数据,定期自动化生成企业安全生产隐患分析报告并按权限分发。③支持政府工作人员生成企业安全生产督查计划及安全整改任务通知书。具备提取企业安全生产隐患报警数据及企业安全巡检状态与结果数据应用于督查工作的功能,具备现场督查打卡及照片、文字记录功能,做到工作有痕迹、有反馈、有结论。④支持政府工作人员制定安全培训通知及实施安全培训工作。实现安全培训工作的二维码签到功能、视频图像文字记录功能,以及相关的报表统计功能。⑤企业安全巡检工作管理。

安全生产管理工作网具备：①结合一企一码系统管理和维护企业安全管理责任人及相关信息的功能。②企业安全管理工作开展状态的数据统计工作。③根据各项数据多维度生成园区安全生产监管一张图,实现总屏展示、按园区分屏展示、按企业分屏展示,支持基于电子地图的缩放与漫游。

2.2 安全隐患监测物联网

安全隐患监测物联网是利用物联网手段采集区内安全生产重点监管企业的安全隐患监测点数据进行管理的工作平台,基于阀值分析模型对采集数据进行处理,根据超阀值状态进行预警、报警、消息通知,并对相应状态作记录管理。实现企业安全生产重点隐患监测点的实时掌握;为政府督查企业安全生产管理工作提供数据依据,提高政府安全生产督查工作的效率与科学性,提高相关评比工作的科学性。

安全隐患监测物联网需支持以API方式对接国家、省、市政府监管部门的信息系统,以及智慧园化工区项目安全管理工作网,提取重点监管企业的安全生产隐患监测点档案信息,形成安全隐患监测点位分布图,确定监测手段。安全隐患监测点位分布图及监测手段关系表可以进行人工管理,根据现实企业安全生产管理工作状况进行调整。

安全隐患监测物联网以两种方式对隐患监测点进行监测：①对于DCS或者PLC覆盖的监测点,通过DCS/PLC接入物联网,实时提取数据;②没有DCS或者PLC覆盖的监测点,加装传感器接入物联网,实时提取数据。两种方式采集的数据,包括温度、压力、流量、振动数值以及有气体浓度等。

安全隐患监测物联网应提供预警模型,对不同生产环境的温度、压力、流量、振动数值以及有害气体浓度的超阀值状况进行预警和报警。

安全隐患监测物联网应具备监测点实时数据展示与历史数据分析功能、趋势分析功能,支持一张图展示、分屏展示、基于电子地图展示等应用;支持以不同颜色标注监测点的合理状态、预警状态、报警状态,监测点有报警状态时应以特定醒目方式出现;支持从展示图中确定安全督查线索并提供给智慧化工园区安全管理工作网。

2.3 园区封闭监控物联网

园区封闭监控物联网围绕人行为监控、车行为监控,建设完善封闭园区门禁/卡口、周界防入侵、GPS监测车辆轨迹、高空瞭望监测等硬件设施基础,实现封闭园区的人车进出权限管理与监测,危化品运输车辆的监督管理。通过权限管控有效防止未授权人员或车辆随意进入管控区域,确保园区内安全。针对进入园区行驶的危化品车辆,利用关键路口的摄像头,监测其是否驶入危化品车辆禁行路段。

推进园区封闭化管理,要按照“分类控制、分级管理、分步实施”的要求,结合园区产业结构、产业链特点、安全风险类型等实际情况,逐步推进园区封闭化管理。原则上要按照核心控制区、关键控制区、一般控制区的防护等级,通过采取不同的封闭监控管理手段,实行封闭化管理。封闭园区出现应急状况时,封闭园区人车出入及行为监控物联网应具备相关出入闸口自动切断或疏散的功能。

园区封闭监控物联网主要功能包括：园区单位信息、对接责任人信息、卡口道闸及设备信息、摄像头信息的基础信息管理功能;人行权限信息和车行权限信息备案、审批管理功能;多维度统计查询人员、车辆、危化车出入闸口和违规行驶记录的人车行为查询统计功能;翻越围墙、冲撞闸口等违规进出行为智能识别预警并精确定位和三维电子地图(GIS系统)进行联动的高空瞭望功能;设备故障报警与维修、设备故障统计分析的设备状态管理功能;人脸识别、二维码识别、车牌识别、车辆种类识别、闸口根据系统权限放行、违规进出行为识别与报警、危化车辆行驶轨迹及图片上报、园区人车出入自动控制等边缘计算管理功能;在线提报、预约的人车出入预约管理功能;菜单管理、用户管理、角色管理、日志管理、组织管理、权限管理的系统管理功能;通过移动端在线提报、预约、查询审批结果、黑名单查询的功能。

2.4 应急管理信息网

应急管理信息网管理维护涉及园区应急管理的相关数据,为园区应急管理部门提供日常值班工作的数字化管理,以及具备应急指挥调度的及时响应,能够快速有效地应对各类灾害事故。应急管理部门工作人员可以维护应急预案的相关数据,建立统一的应急预案库,实现传统文本预案向信息化的转变,为应急处置提供决策依据。工作人员可以针对应急物资进行维护,实现对园区内的人力、物力、医疗、交通运输、救援物资等各类应急基础数据进行统一管理,为突发事件所需应急资源的配置提供数据基础。应急决策人员还可以通过应急一张图全方位查看应急区位、物资信息、救援团队等数据,达到快速部署和跟踪应急资源,辅助快速制定处置方案,为应急处置救援提供指导。应急管理信息网的数据项目设计应充分考虑满足应急管理相关部门的实际业务场景,形成应急管理工作的业务闭环,其内容包括应急预案数据、应急物资数据、人员值班数据、工单数据、应急处置数据、应急案例数据、应急评估数据等,为应急指挥能力的提升提供数据支撑。

3 结束语

河南某化工园区规上化工企业40余家,企业大多采用了“集中管理、分散控制”的DCS控制系统。但是由于每家化工企业的原料产品、生产装置、工艺流程、技术设备各不相同,工厂的智慧化程度和平台也不同,这也成为智慧化工园区建设的难点。因此本文提出了首先建设智慧安全监管系统,集成各个企业的数据,根据企业风险点进行监控预警,推进大数据与化工园区发展深度融合,构建数据采集、基础应用、多类场景业务化应用的管理体系,加大对化工园区安全生产、风险监控、应急管控等综合能力的提升力度,把事件管理从事后处置变为事前防控,发挥智慧安监利用“技防”“物防”手段预防和处置化工安全事故,推动化工园区数字化、网络化、智能化升级,带动园区内企业“上云上平台”,实现运营管理的可视化、全局化、自动化,确保全产业链监控,提升化工园区和企业的本质安全。