非煤礦山三維預防安全管理信息化平臺設計與實現*

張 保，李全明，陳友良，楊 曌

(1.銅陵有色金屬集團冬瓜山銅礦，安徽 銅陵244000； 2.中國安全生產科學研究院，北京100012；3.華北科技學院，河北 三河 101601)

0 引言

近年來，信息技術在礦山安全生產裝備、技術和人才管理方面的應用逐年深入，《國務院關于大力推進信息化發展和切實保障信息安全的若干意見》(國發[2012]23號)明確提出“全面提高企業信息化水平”，礦山企業的安全生產與健康發展離不開信息化技術的支撐。目前，部分學者已將信息化技術應用到非煤礦山安全生產工作中，其中比較具有代表性包括：李樹剛等基于信息化系統平臺架構，建立了企業安全生產體系和信息化管理系統[1-2]。

三維預防安全管理體系是針對典型非煤礦山企業的實際情況和應用需求，綜合安全生產標準化、HSE、OHSMS等管理體系而創新的1種管理體系，該管理體系包括：行為、本質、保障3個核心元素，每個核心元素又分別包括：組織、制度、績效、需求、教育、規范、辨識、監測、控制等子元素管理功能。

冬瓜山銅礦是銅陵有色金屬集團公司下屬的采選聯合骨干礦山，近年來，冬瓜山銅礦已經推廣應用三維預防安全管理體系，但三維預防安全管理體系在實際運行過程中由于缺乏信息化手段的支撐，人力成本不足，管理效率不高。這不僅固化了企業安全管理流程，而且制約著企業安全生產管理水平的進一步提高，因此，冬瓜山銅礦借三維預防安全管理體系建設運行的契機，利用信息化技術建立相應的安全管理信息化平臺，進一步提高企業安全管理水平[3]。本文即是以此為實際案例，抽取總結非煤礦山三維預防安全管理信息化平臺(下文簡稱“信息平臺”)的設計與實現思路，以期為其他相關安全管理業務平臺或系統的構建提供參考和借鑒。

1 信息平臺的業務分析與定位

1.1 信息平臺的建設總目標

在調研總結典型非煤礦山安全生產管理工作模式和現狀的基礎上，分析企業安全管理信息化平臺的主要用戶、功能、接口、安全等需求，提出平臺的總體架構、邏輯層次、技術架構、功能體系、數據標準、集成方案、部署結構與應用模式等技術實現思路，最終平臺的建設目標是建成1個基于網絡環境的、實時的、可視化的礦山安全生產管理專業信息系統平臺[4-5]。

1.2 信息平臺的建設原則

信息平臺作為非煤礦山安全管理領域的專業化應用系統，遵循計算機信息系統建設的通用原則：以實際應用需求為主要設計依據，采用先進的、主流的技術架構并同時兼顧未來升級與擴展，提供最優的性能價格比。這些原則可以概括為：標準開放、功能實用、可擴充性、安全可靠、整合資源、技術先進[6-8]。

2 信息平臺功能架構及功能概述

2.1 信息平臺功能架構

信息平臺是根據三維預防安全管理體系中所涵蓋的要素作為核心內容，同時結合典型非煤礦山企業(冬瓜山銅礦)特點，建立的具有企業業務特點的三維預防安全管理信息化平臺，具體的功能框架如圖1所示。

2.2 行為安全管理模塊

行為安全管理模塊從需求、教育、行為規范3方面展開。首先，進行需求分析，了解國家法律法規和標準對企業教育培訓的要求，調查分析企業從業人員整體的知識技能、安全的容錯寬度和行為習慣等方面的狀況；然后，針對從業人員開展安全教育，并對從業人員的行為進行不斷的糾正與規范。具體包括：法律法規、問卷調查、培訓教育、培訓教材、專家管理、智能提醒、安全生產知識庫等子模塊。

2.3 本質安全管理模塊

本質安全管理模塊從危險源辨識、監測、監控3方面展開，具體業務流程是，基于風險辨識以及生產的動態化過程，治理與控制偏離正常閾值的隱患或問題。具體包括：危險源辨識、危險源管理、崗位風險管理、作業場所風險管理、監測監控、數據分析、隱患整治等子模塊。

2.4 保障安全管理模塊

保障安全管理模塊從成立組織機構、建立相關制度、績效評估3方面展開。具體業務流程是：首先，建立組織、制定制度；然后，對制度運行情況進行跟蹤檢查與績效考核，并根據考核情況有針對性地提升安全管理措施。具體包括：組織機構管理、應急資源管理、安全生產制度管理、安全生產指導文件、績效評定等子模塊。

2.5 系統運行保障模塊

系統運行保障模塊是為保障信息平臺安全、穩定運行而設置的，具體包括：用戶管理、角色管理、權限管理、系統自檢、數據庫備份還原、系統日志管理等子模塊。

3 信息平臺總體設計

3.1 系統物理架構設計

信息平臺采取B/S結構和手機APP終端應用相結合的方式構建實現。物理平臺部署在信息中心機房的服務器中，同時，信息平臺預留與政府、其他相關企業等的接口，可為政府監管、企業業務調整提供支撐[9-10]。

根據前文對信息平臺的業務分析與功能框架設計，系統總體上包含4個子系統，分別為：行為安全管理子

圖1 三維預防安全管理信息化平臺功能框架Fig.1 functional framework of three dimensional security management information platform

系統、本質安全管理子系統、保障安全管理子系統和系統運行保障子系統。從物理架構角度，信息平臺擁有專用的關系數據庫管理系統，主要存儲安全生產管理的基礎數據，同時，生產現場的視頻采集數據、傳感器采集數據、安全檢查時的隱患情況數據等多源異構數據通過無線網絡上傳到信息平臺，最終融合形成統一、豐富的信息平臺數據基礎，信息平臺的整體架構如圖2所示[11-12]。

3.2 系統分層結構設計

信息平臺采用分層結構設計思路，突出“面向服務”和“業務模塊化”思想，自下而上分別是數據層、系統功能層和用戶操作層[13]，如圖3所示。

1)數據層：數據層主要包括3部分數據內容，分別是：基礎業務數據、中間數據、人事和財務數據。基礎業務數據是整個信息平臺的基礎數據支撐，包括：企業基本信息、應急資源、隱患排查治理、職業健康、培訓教育、危險源辨識、企業制度等內容；中間數據是第三方攝像頭、傳感器硬件采集設備采集的數據；人事和財務數據是標準化體系運行處置關聯的基礎數據，其中，設備設施和勞動保護用品的采購，安全生產費用臺賬，安全認可與獎勵，工余管理費用等信息都與人事和財務數據關聯，進而形成企業的體系管理。通過挖掘提取這3類數據，統一更新到三維預防安全管理信息化平臺數據庫中。同時，信息平臺的數據庫接口預留給公司其他應用系統、電子政務平臺。從分層設計的角度，數據層向上為系統功能層提供支撐服務[14]。

2)系統功能層：系統功能層指的是信息平臺具體功能模塊的實現，系統功能層向上為用戶操作層提供支撐服務[15]。不但包括“權限管理”、“安全管理”、“日志管理”等通用模塊，而且包括查詢引擎、數據交換、預警預報、設備管理、隱患治理、教育培訓、短信接口、移動終端APP應用等專有模塊，可將信息平臺包含的具體功能抽象成相關的業務子系統，如：行為安全管理子系統、本質安全管理子系統、保障安全管理子系統和系統運行保障子系統。

3)用戶操作層：用戶操作層是直接面向最終用戶的人機交互界面[16]，主要包括：隱患數據上報、查詢檢索、信息展示、危險源辨識、監測監控、數據分析和智能提醒等功能，用戶可通過個人電腦和移動手機終端同時進行交互訪問，也可以將相關操作頁面展示在相關顯示設備(如：指揮調度中心大屏)上，進而滿足企業安全管理人員在辦公場所、生產現場和異地出差過程中的使用需要。

4 信息平臺實現和運行

信息平臺的實現和運行環境如下：

1)操作系統：個人電腦或服務器操作系統主要包括Windows或者Linux系列操作系統；移動應用終端操作

圖2 系統架構Fig.2 System architecture

圖3 系統分層結構Fig.3 System hierarchical design

系統主要包括當前流行的Microsoft Windows系列和Android系統。

2)數據庫管理系統：數據庫管理系統主要包括SQL Server、Oracle數據庫管理系統或者postgresql數據庫管理系統(開源)。

3)硬件環境： 硬件環境主要包括服務器選型和終端選型，如表1所示。

5 信息平臺實際應用

以冬瓜山銅礦作為典型非煤礦山企業實例開展相

表1 硬件環境說明Table 1 Hardware environment description

關信息平臺的落地實現，得到良好效果，圖4～7為平臺的實現界面，不但具有豐富的業務功能，而且具有良好的人機交互體驗。

圖4 信息平臺應用效果Fig.4 Application diagram of information platform

圖5 培訓檔案和資格證書管理Fig.5 Training files and certificate management

圖6 隱患上報Fig.6 Hidden danger report

圖7 體系門戶Fig.7 System portal

6 結論

1)針對非煤礦山的安全管理需求進行分析，在三維預防安全管理模式基礎上提出相應信息平臺的功能框架與功能需求，主要包括：行為安全管理、本質安全管理、保障安全管理和系統運行保障4個功能模塊。

2)在信息平臺的整體功能框架基礎上，采用分層系統結構設計理念，提出信息平臺的總體結構設計方案。

3)結合信息平臺在典型非煤礦山企業(冬瓜山銅礦)的具體實現與應用，提出相應的運行環境配置要求，包括：操作系統環境、數據庫管理系統環境和硬件環境3方面內容。

4)通過信息平臺在典型非煤礦山企業(冬瓜山銅礦)的實際應用和檢驗，信息平臺采用三維預防安全管理模式，可為礦山規范開展安全生產工作提供支撐；建設涉及班組、廠(車間)、礦3級應用的三維預防安全管理信息化平臺，可通過多維度、多視角的統計分析，為礦山安全管理決策提供指導；通過多通道、靈活的數據收集，使礦山企業每位員工參與三維預防安全管理體系的建立和執行過程。