基于煤礦安全生產標準化的雙控機制APP系統研究

曾發鑌，蔣仲安

(北京科技大學 土木與資源工程學院，北京 100083)

0 引言

《煤礦安全生產標準化考核定級方法》(以下稱《方法》)進一步整合和細化了考核專業，旨在構建“安全風險預控”“事故隱患排查”與“安全質量達標”三者相結合的“三位一體”安全生產標準體系[1]，以適應煤炭行業梯隊由東部向西部逐漸轉移的戰略布局，使煤礦安全生產標準化的建設工作向OHSAS18000標準穩步過渡。

目前，煤礦安全生產標準化考核定級工作大多采用專家評分、紙質記錄、二次錄入等傳統安全信息管理的模式[2]。該模式下依托于B/S或C/S架構，為標準化考核定級的信息化管理提供了一定的技術支持，但局限性在于定點巡檢過程中的數據采集時效性較差、數據錄入工作量繁瑣、數據匯總分析不明確，同時數據經各級安全管理人員的儲存、處理和轉移，易出現數據的丟失、變更、缺漏等問題，這將阻礙煤礦安全生產標準化考核定級工作的開展。隨著礦用防爆手機硬件技術的發展，基于礦用防爆手機開發應用程序在井下數據采集領域得到了迅速發展[3]。因此，為了有效解決定點巡檢過程中數據紙質記錄、二次錄入等問題，有必要研發一款服務于煤礦安全生產標準化工作的手持式終端系統。

1 系統開發設計

1.1 系統需求分析

軟件的需求分析分為業務需求、用戶需求以及功能需求3個部分[4]。經現場調研，該系統的業務需求為：①研發的APP系統要達到強化煤礦安全風險預控；②強化煤礦隱患排查治理；③強化煤礦安全質量達標的目的[1，5]。用戶需求為：①系統從不同權限的角度考慮，對用戶進行若干分類；②界面應簡潔、美觀、大方，界面人機交互性友好，功能名稱淺顯易懂，功能操作簡單便捷；③研發的系統的安全性能應較優。功能需求為：①該系統應該涵蓋煤礦安全生產標準化工作中雙控機制部分評分標準的所有內容；②能夠根據實地礦井中存在問題進行風險評價、隱患記錄，實現結果的自動打分、數據匯總及結果輸出等功能，以提高標準化工作的效率；③實現對煤礦安全生產標準化工作結果的數據可視化分析功能，確保發現的問題能夠得到及時、迅速、有效地解決，為煤礦企業的安全管理人員的安全管理決策提供技術支撐。

1.2 系統總體設計

煤礦安全生產標準化雙控機制系統開發流程如圖1所示。

圖1 系統開發流程Fig.1 Flow chart of system development

本系統采用瀑布生命周期模型的軟件開發方法[6]，該模型適用于需求明確且易于完整定義的軟件。由圖1可知，按照其設計思想，本次研發的雙控機制系統主要分為6個階段，即軟件概念、需求分析、軟件設計、程序編碼、軟件測試以及運行維護。在研發該系統的過程中，每一階段內容明確且貫穿著自上而下的頂層設計思想，前一階段的輸出是后一階段的輸入，后一階段的輸入亦是下一階段的輸出，同時也存在著反饋機制，便于每一個階段的工作完成并加以確定。

1.3 系統架構設計

研發的煤礦安全生產標準化雙控機制智能終端系統主要分為后臺端、基礎平臺層、數據支持層、核心功能層、用戶界面層、用戶端6個層次，其系統架構[7]具體內容如圖2所示。后臺端為開發者提供進入軟件的入口，以實現對相關數據的檢測、分析以及軟件更新的發布；基礎平臺層是軟件開發的基礎，操作系統采用Windows8.1版本，E4A中文可視化編程集成開發環境為5.3版本；數據支持層是對系統使用過程中產生的數據進行增、刪、改、查，分為結構化數據和非結構化數據；核心功能層是依據軟件的功能需要分析進行設計的；用戶界面層是軟件的界面操作部分；用戶端為使用該終端系統的人員提供人機交互接口。

1.4 數據庫設計

該系統數據庫采用SQLite數據庫，在數據庫的設計中，考慮到數據調用的便捷性、高效性和安全可靠性，本次研發的雙控機制系統包含Db1_grxxgl，Db2_aqfxfjgk，Db3_sgyhpczl 3張數據庫，共8張數據表，用于存儲在考核定級過程中產生的數據，如圖3～5所示。

2 系統功能及關鍵技術概述

2.1 個人信息管理模塊

該模塊主要的功能有短信注冊及驗證、用戶名及密碼登錄、第三方快速登錄、修改及找回用戶密碼、修改用戶資料、其它功能等。利用SMSSDK組件在APP中植入SDK可實現短信驗證功能[8]；第三方快速登錄是借助第三方臨時授權的code參數，通過AppID和AppSecret換取access_token并進行接口調用，實現獲取用戶基本數據資源的基本操作[9]；用戶名及密碼登錄則采用已存儲至數據庫的個人信息進行登錄，以保證系統的安全性能。

2.2 安全風險分級管控模塊

該模塊的設計是基于危險源辨識、風險評估、風險定級及采取相應的管控措施的[10]風險評價流程，其基本功能見圖2中安全風險分級管控模塊。其中風險定級打分計算功能應包含《方法》中安全風險分級管控專業評分要求的所有內容，并以此為依據研發出定級打分算法，即在每次檢查工作結束后，根據評分標準的數目及其分值的不同，顯示出當前所檢查對象的風險等級，給用戶最清晰、直觀的檢查結果[11]。

圖2 系統功能架構Fig.2 Function architecture of system

圖3 Db1_grxxgl數據庫Fig.3 Database of Db1_grxxgl

圖4 Db2_aqfxfjgk數據庫Fig.4 Database of Db2_aqfxfjgk

圖5 Db3_sgyhpczl數據庫Fig.5 Database of Db3_sgyhpczl

2.3 事故隱患排查治理模塊

從煤礦企業安全生產工作介入時間的角度考慮，隱患是風險演變成事故的中間環節，是在風險管控措施失效后出現的[12]?；诖?，采用PDCA循環思想，設計了本模塊，其基本功能見圖2中事故隱患排查治理模塊，其中，事故隱患排查治理是依據《方法》中的事故隱患排查治理專業的評分要求而設計的，主要包括工作機制、事故隱患排查、事故隱患治理、監督管理、保障措施5項[13]內容。

2.4 數據可視化分析模塊

對安全風險分級管控與事故隱患排查治理2部分工作中所產生的數據進行統計分析，通過可視化的數據分析，清晰、直觀地展現存在風險失控漏洞、可能導致隱患的部分，進而有針對性地采取進一步的措施避免事故的發生，從而保證煤礦企業的安全生產與正常的運營。

2.5 法律知識庫檢索模塊

該模塊主要包括煤礦法律法規資料文獻查閱、煤礦安全生產事故案例分析以及法律知識庫檢索等功能。其中，資料文獻能夠使煤礦安全管理人員實時了解與煤炭行業相關的最新法律法規、行業標準，便于其日常的安全管理工作，研發的APP具有資料文獻查詢、閱讀、導入、修改、刪除等功能操作[11]；煤礦安全法律知識庫采用調用相關平臺資源的方法[14]，在有局域網的情況下，通過標題檢索、全文檢索、高級檢索等不同的檢索方式，用戶可以查閱相關的法律法規，以供學習相關的資料，其中用戶摘抄是系統提供逐條選擇，將選中條目突出顯示，并可根據需要進行選中條目的摘抄、轉換為txt文本格式以方便保存和編輯。

2.6 關鍵技術概述

Google推出的Android 系統具有開放性和開源性的優點，能夠使開發人員根據用戶的需求量身定制適合其應用場景的應用程序[15]。利用易安卓編程語言與SQLite數據庫技術,實現代碼的編譯、數據的持續化存儲；采用瀑布生命周期模型的軟件開發方法，與頂層設計思想相結合，降低了系統開發的復雜性，提高了信息化平臺開發效率及系統的穩定性和可維護性。

3 系統運行及其效益

3.1 系統運行

以內蒙古自治區的呼倫貝爾某煤礦對APP系統進行功能測試及現場應用，系統主要的功能運行流程圖如圖6所示，主要是測試法律知識庫檢索模塊、安全風險分級管控模塊、事故隱患排查治理模塊、數據可視化分析模塊的功能達標性，對該系統在使用的過程中存在的錯誤和漏洞進行分析，提出相應的修改方案并持續完善系統。運行結果如圖7所示。

3.2 系統運行效益

本次研發的煤礦安全生產標準化智能終端系統的運行效益主要體現在以下幾個方面：

1)該系統體現了全過程風險管理的思想，能夠推進煤礦企業安全管理的關口前移[16]。通過安全風險分級管控，采取有效的管控措施，降低風險的大小；通過事故隱患排查治理，查找煤礦安全生產過程中的薄弱環節，即時關注風險失控的情況，逐步實現煤礦安全生產工作關口前移。

2)研發的終端系統能夠免去二次錄入的繁瑣工作量，能夠在進行煤礦安全生產標準化考核定級工作過程中，自動將數據存儲至相應的數據庫中，對數據的完整性提供了良好的技術支持。

3)通過該系統的運行應用，能夠有效地辨識煤礦安全生產活動過程中存在的風險，夯實標準化工作的基礎，也為非煤礦山、冶金、石油化工等行業的標準化工作實現信息化管理提供了較好的應用模式。

4 結論

1)所研發的APP依據風險評價的基本流程，實現對安全風險分級的風險點排查、危險源辨識、定級打分計算、管控措施編制、統計分析等全過程的信息化管理。

2)依據PDCA閉合管理的思想，實現對事故隱患排查治理的隱患記錄、隱患錄入、隱患下達、隱患整改、整改復查、隱患銷號等全過程的信息化管理；同時提供良好的數據可視化預警與分析、法律知識庫檢索接口，為煤礦安全管理人員和有關負責人進行科學決策提供了較好的技術支持。

圖6 系統主要模塊運行流程Fig.6 Flow chart of operation of main modules in system

圖7 系統運行示意Fig.7 Schematic diagram of system operation