為認(rèn)真貫徹落實(shí)《中共中央國務(wù)院關(guān)于推進(jìn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的意見》精神和國務(wù)院、市、區(qū)各級(jí)安委辦關(guān)于遏制重特大事故構(gòu)建雙重預(yù)防機(jī)制的一系列決策部署,著力推進(jìn)污水廠安全生產(chǎn)主體責(zé)任落實(shí)到位,研究以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新一代信息技術(shù)為手段,與安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)相結(jié)合的創(chuàng)新安全管控模式是目前建設(shè)智慧化污水廠的發(fā)展趨勢。通過構(gòu)建此安全管控模式[1-2],不但可以提高企業(yè)安全生產(chǎn)效率及質(zhì)量,而且對企業(yè)的健康、有序發(fā)展十分有利。
本文研究的創(chuàng)新管控模式以搭建安全風(fēng)險(xiǎn)診斷系統(tǒng)管控平臺(tái)為載體,通過科技化、智能化的手段,監(jiān)控區(qū)域內(nèi)人和物的不安全行為及狀態(tài),使用定性、定量的評(píng)價(jià)方法,實(shí)時(shí)對污水廠安全生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)價(jià),可協(xié)助污水廠監(jiān)控人員根據(jù)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)得出相對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施、從遠(yuǎn)程對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行干涉,從而保障人員人身安全、降低事故發(fā)生概率、提升企業(yè)安全管理水平。
在本文研究的新型安全管控模式體系總體架構(gòu)中,搭建安全風(fēng)險(xiǎn)診斷系統(tǒng)管控平臺(tái)是創(chuàng)新活動(dòng)的基礎(chǔ)和源頭,是創(chuàng)新管控模式的一種表現(xiàn)形式。傳統(tǒng)安全管控模式以人作為主體。相關(guān)工作人員需要具備一定的安全管理工作經(jīng)驗(yàn),對現(xiàn)場進(jìn)行管控,從而達(dá)到安全生產(chǎn)的目標(biāo)。但本文研究的新型安全管控模式主要以管控平臺(tái)作為主體,由人承擔(dān)協(xié)助、輔助的角色。對比兩種模式可知:新型安全管控模式具有對人員勞動(dòng)強(qiáng)度要求較低、發(fā)現(xiàn)問題處置及時(shí)、監(jiān)控范圍更全面的優(yōu)點(diǎn)。兩種管控模式對比如表1所示。
表1 兩種安全管控模式對比
Tab.1 Comparison of two safety management and control modes
管控平臺(tái)包括生產(chǎn)現(xiàn)場層、應(yīng)用層、算法層。
生產(chǎn)現(xiàn)場層為智能化應(yīng)用的終端,包括智能攝像機(jī)、“門禁-定位”通行卡、門禁系統(tǒng)、液位計(jì)、氣體檢測儀等設(shè)備,是感知數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集源。采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的匯聚儲(chǔ)存、實(shí)時(shí)處理。
應(yīng)用層包括圖形化空間展示、安全巡檢管理、安全報(bào)警管理和配置管理。系統(tǒng)基于圖像識(shí)別技術(shù)、定位技術(shù)等,提供了環(huán)境監(jiān)測、權(quán)限空間、行為檢測、視頻聯(lián)動(dòng)等功能。
算法層包含基于機(jī)器學(xué)習(xí)的視覺識(shí)別算法和區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)模型。視覺識(shí)別算法用于人員識(shí)別、人員著裝識(shí)別、人員跌倒識(shí)別、護(hù)欄監(jiān)測及加藥區(qū)漏液識(shí)別。區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)模型是基于生產(chǎn)現(xiàn)場層、應(yīng)用層及視覺識(shí)別算法中檢測出的不安全項(xiàng),進(jìn)行實(shí)時(shí)安全評(píng)價(jià)。這種多方式檢測技術(shù)結(jié)合實(shí)時(shí)安全評(píng)價(jià)的管控模式與傳統(tǒng)安全管控模式相比較,可使操作人員對區(qū)域內(nèi)安全現(xiàn)狀進(jìn)行全方位掌控,及時(shí)采取相應(yīng)安全措施,遏制事故發(fā)生。
數(shù)據(jù)中心貫穿生產(chǎn)現(xiàn)場層、算法層、應(yīng)用層。生產(chǎn)層現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過采集系統(tǒng)存入數(shù)據(jù)中心;算法層通過調(diào)取生產(chǎn)數(shù)據(jù),對其進(jìn)行分析計(jì)算后由應(yīng)用層展現(xiàn)。安全管理平臺(tái)構(gòu)架如圖1所示。
圖1 安全管控平臺(tái)架構(gòu)圖
Fag.1 Safety management platform architecture
本文研究的管控平臺(tái)需要大量的數(shù)據(jù)支撐。監(jiān)測設(shè)備是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的主要來源。通過建立前端測點(diǎn)位置與地理空間信息之間的邏輯關(guān)系,可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面三者有機(jī)結(jié)合,從而構(gòu)建立體、實(shí)時(shí)、全方位的數(shù)據(jù)監(jiān)測[3-4]。
遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的功能如下。
①采集與處理功能:主要對生產(chǎn)過程的各種模擬或數(shù)字量進(jìn)行檢測、采樣和必要的預(yù)處理,并且以一定的形式輸出,如顯示屏、報(bào)表等,為操作人員提供詳實(shí)的數(shù)據(jù),幫助他們分析、了解區(qū)域情況。
②監(jiān)督功能:將檢測到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過程中發(fā)出的指令和輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納、整理、計(jì)算等二次加工,并分別作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)。
③管理功能:利用已有的有效數(shù)據(jù)、圖像、報(bào)表等,對工況進(jìn)行分析、故障診斷、險(xiǎn)情預(yù)測,并以聲光電的形式對故障和突發(fā)事件報(bào)警。
④控制功能:在檢測的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息加工,根據(jù)事先決定的控制策略形成控制輸出,直接作用于生產(chǎn)過程。
出入口控制報(bào)警系統(tǒng)是采用現(xiàn)代電子信息技術(shù),在建筑物的出入口對人、物的進(jìn)出實(shí)施放行、拒絕、記錄和報(bào)警等操作的自動(dòng)化系統(tǒng)。這種操作系統(tǒng)通常由出入口目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)、出入口信息管理系統(tǒng)、出入口控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)這三個(gè)部分組成。系統(tǒng)的前端設(shè)備為各類出入口目標(biāo)識(shí)別裝置和門鎖開啟閉合執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳輸方式為專線或網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)的終端設(shè)備是顯示、控制、通信設(shè)備,通常采用獨(dú)立的門禁控制器,也可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對各門禁控制器實(shí)施集中監(jiān)控。
目前,污水處理廠存在許多需要人工識(shí)別的場景,存在部分區(qū)域?yàn)橐曈X盲點(diǎn)難以監(jiān)視、人員穿戴安全無法監(jiān)督、人員安全行為難以保障的問題。為了改變這一現(xiàn)狀,使用智能視覺識(shí)別系統(tǒng),基于圖像識(shí)別技術(shù),營建現(xiàn)場人員、著裝、現(xiàn)場地面環(huán)境識(shí)別模型,利用特征提取、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法,通過智能攝像頭對畫面中的人員、環(huán)境進(jìn)行檢測,并對得到的報(bào)警數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,以便工作人員后續(xù)管理、查詢。
視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)常規(guī)應(yīng)用于對建筑物內(nèi)的主要公共場所和重要部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、錄像和報(bào)警時(shí)的圖像復(fù)刻。視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的前端設(shè)備是各種攝像機(jī)、視頻檢測報(bào)警器和相關(guān)附屬設(shè)備;終端設(shè)備是顯示、記錄、控制設(shè)備,通常采用獨(dú)立的視頻監(jiān)控中心控制臺(tái)或監(jiān)控報(bào)警中心控制臺(tái)[5]。
為保障生產(chǎn)過程中人員、物品、環(huán)境、管理的安全,規(guī)范生產(chǎn)過程,建立一套區(qū)域安全健康模型,從“人”“物”“環(huán)”“管”四個(gè)方面深入,對生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行全面的分析評(píng)價(jià)。
作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析方法(風(fēng)險(xiǎn)矩陣)率先應(yīng)用于英國石油化工行業(yè)。該方法首先識(shí)別出每個(gè)作業(yè)活動(dòng)可能存在的危害,并判定這種危害發(fā)生的可能性和事故發(fā)生的嚴(yán)重程度,兩者相乘,得出所確定危害的風(fēng)險(xiǎn);然后進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí),根據(jù)不同級(jí)別的風(fēng)險(xiǎn),采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施[6-8]。風(fēng)險(xiǎn)值為:
R =L×S
(1)
式中:R為風(fēng)險(xiǎn)值;L為危害發(fā)生的可能性;S為事故發(fā)生的嚴(yán)重程度。
3.2.1 危害發(fā)生的可能性(L)
從偏差發(fā)生頻率、安全檢查、操作規(guī)程、員工勝任程度、控制措施這五個(gè)方面對危害發(fā)生的可能性進(jìn)行評(píng)價(jià)取值,并取五項(xiàng)得分的最高的分值作為其最終的L值。危害發(fā)生的可能性如表2所示。
表2 危害發(fā)生的可能性
Tab.2 Possibility of a hazardous event occurring
3.2.2 事故發(fā)生的嚴(yán)重程度(S)
分析事故發(fā)生可能導(dǎo)致的后果,確定S值。確定方式如下:事故發(fā)生無后果產(chǎn)生,S取1;輕傷,S取2;重傷,S取3;死亡,S取4;死亡或可能導(dǎo)致群死群傷事故,S取5。
3.2.3 風(fēng)險(xiǎn)值(R)
確定了S和L后,根據(jù)式(1)計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)度R的值。R值計(jì)算后的范圍為1~25。
3.2.4 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分
根據(jù)計(jì)算出的R值判斷風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及可采取的控制措施。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表如表3所示。
表3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表
Tab.3 Risk level
通過上述幾種關(guān)鍵技術(shù)對污水廠各重要區(qū)域及重要設(shè)施進(jìn)行檢測,并對檢測中的不安全項(xiàng)進(jìn)行實(shí)時(shí)安全評(píng)價(jià)。安全評(píng)價(jià)舉例內(nèi)容如表4所示。
表4 安全評(píng)價(jià)舉例內(nèi)容
Tab.4 Examples of Safety evaluation
試點(diǎn)污水廠相關(guān)管理制度建設(shè)較齊全、作業(yè)人員皆持證上崗、制度落實(shí)情況較好,故涉及到“安全檢查”“操作規(guī)程”“員工勝任程度”“控制措施”的取值適合取1~2;而污水廠中可能每季度就發(fā)生有限空間作業(yè),故“偏差發(fā)生頻率”取4,五項(xiàng)得分取最高值,故最終L值取4。
對于事故或危險(xiǎn)事件發(fā)生后的可能結(jié)果,由于主要可能發(fā)生的事故是中毒和窒息,一旦發(fā)生事故后,可能的最嚴(yán)重結(jié)果為“死亡,可能導(dǎo)致群死群傷事故”,按表2取S=5。根據(jù)式(1)可得:R=L×S=4×5=20。
計(jì)算出R以后,對照表3風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表,分值位于20~25,屬于“A級(jí)重大風(fēng)險(xiǎn)”。為此,應(yīng)對有限空間作業(yè)硫化氫超標(biāo)時(shí),作業(yè)人員應(yīng)立即停止作業(yè),對作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng),并加強(qiáng)監(jiān)護(hù)。由此,得出區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型顯示效果,如表5所示。
表5 模型顯示效果
Tab.5 Model display effect
本文研究的新型安全管控平臺(tái)已在上海虹橋污水處理廠中投入使用。與傳統(tǒng)平臺(tái)相比較,在智能檢測作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的基礎(chǔ)上,增加了對不安全項(xiàng)的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng),可以讓非安全專業(yè)的操作人員了解突發(fā)事件的發(fā)生以及這可能造成事故的危害程度,幫助操作人員第一時(shí)間采取基本、必要的應(yīng)急措施,大大縮短了時(shí)間成本并有效地防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大,更能在一定程度上降低事故發(fā)生的可能性。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)被識(shí)別后,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)顯示不通顏色,報(bào)警信息插入數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。
平臺(tái)效果如圖2所示。
圖2 平臺(tái)效果示意圖
Fag.2 Schematic diagram of platform effect
本文研究的安全管控平臺(tái)基于污水廠實(shí)際運(yùn)行情況分析,針對污水廠重點(diǎn)區(qū)域構(gòu)建安全風(fēng)險(xiǎn)診斷系統(tǒng),形成一套集人員定位、門禁、視頻監(jiān)控、安全評(píng)價(jià)及報(bào)警系統(tǒng)相結(jié)合的新型智慧安全管理模式。在虹橋污水廠中搭建該平臺(tái)后,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了各環(huán)節(jié)的聯(lián)動(dòng),為污水處理廠提供了安全、健康、方便的工作環(huán)境,取得了良好的效果。該智慧管控平臺(tái)在污水廠無人化運(yùn)行理念中具有通用性。該研究成果的成功運(yùn)用可為污水廠無人化、智慧化管理的實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)積累,具有一定的參考價(jià)值。
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