基于物聯網的民爆物品生產經營安全管理信息系統研究

黃顯杭 仲峰 馬闊源 陳紅剛

[摘? ? 要] 為了能夠提高民爆行業生產經營作業過程安全監管水平，實現上級單位對生產經營作業過程可視化監管，研發了一種基于物聯網的生產經營安全管理信息系統。首先，開展了系統建設過程中的需求調研以及方案設計，確定了系統建設所涉及的危險源視頻監控、危運車動態監控與混裝車數據監控等子模塊。其次，根據子模塊功能設計了實施方案，開發了相應的硬件設備與軟件程序。最后，通過一系列的聯合測試完成了系統的開發應用。應用結果表明，該系統實現了公司總部通過系統數據監控功能實時監管下屬單位生產經營作業過程，實現了監管模式由事后處理向事前預防的轉變，一定程度上提高了公司安全監管水平。

[關鍵詞] 物聯網;視頻監控;生產工藝;危運車;民爆物品;生產經營;安全管理信息系統

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 15. 041

[中圖分類號] F270.7? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）15- 0095- 03

0? ? ? 引? ? 言

隨著科技水平的提高和企業管理的規范，民爆安全生產狀況總體上出現了不斷好轉的局面。民爆行業的安全生產狀況保持了相對穩定，但安全問題仍然十分突出[1]。特別是近年發生的多起爆炸事故，暴露出民爆行業在快速發展和企業市場化轉型的情況下，出現了與企業發展及安全生產不相適應的一系列問題。特別是行業重組完成后形成民爆企業集團，企業生產經營環境發生重大變化，這對企業集團的管控力提出了新的要求。多子（分）公司、多元化、多品種、大地域跨度的格局，對集團化管理提出了更高的要求，進行重組整合之后各民爆企業集團應形成集團統一的企業安全文化和理念，真正實現對各子（分）公司安全生產的有效管控。比如總公司與子（分）公司之間要有統一的安全生產管理制度、安全標準。同時，對分布于全國各地的民爆危險源的控制現狀，集團也要充分了解。民爆企業集團必須借助科技力量，強化信息化管理，彌補因集團化后造成的距離遠、響應慢、成本高帶來的安全監管缺位[2]。

公司規模的擴大以及安全管理體系的推進，對安全數據收集的準確性，信息傳遞的及時性等有了更高的要求，現有安全管理模式已不能滿足集團化的安全管理需求，亟須通過建立安全管理信息系統來解決安全管理過程中遇到的問題，安全管理信息系統建設完成后，安全管理業務工作將通過信息平臺完成，實現安全管理業務工作標準化、流程化、信息化。

1? ? ? 系統整體框架設計

安全生產監控系統建設目標是在集團總部指揮中心能夠對子（分）公司安全生產進行監管，實時監控生產線危險源視頻、生產工藝數據與危運車運行等信息。系統可對危險源視頻進行視頻分析，對生產工藝數據進行報警閾值配置，對車輛位置和行進路徑進行對比，通過分析，判斷各項數據是否處于正常運行狀態。系統對于異常數據可產生報警，同時提醒操作人員進行相應的故障處置，從而避免因為設備故障或人員操作失誤導致事故發生。

整個系統由采集設備、網絡設備、客戶端和服務器、數據中心以及應用軟件等組成，通過企業內部局域網及專網結合構建基于B/S架構的應用平臺[3]。該系統主要由四個模塊構成，包括監控中心、生產工藝數據監控系統、視頻監控系統和危運車監控系統。其中，監控中心主要用于系統運行所需的環境部署以及系統操作過程中的運行效果展示。生產工藝數據監控系統主要用于對生產工藝數據進行實時采集與展示。視頻監控系統主要用于對生產線危險源視頻數據進行采集與展示。危運車監控主要用于對車輛的位置、速度、駕駛行為等數據進行采集與展示。

2? ? ? 業務平臺建設

2.1? ?生產工藝數據監測系統

生產工藝數據監測系統是利用在分公司前端增加數據采集設備，對需要監測的溫度、壓力、流量等現場生產工藝數據進行采集壓縮后，利用集團專線網絡傳輸到總公司監控中心，可以實現數據存儲、實時數據查看、歷史數據查看、異常數據報警提醒等功能，實現對數據的在線實時監測。分公司監控中心同樣可以通過網絡實現上述功能。

系統功能設計：

（1）數據實時采集。可對現場的數據進行實時采集，壓縮后通過網絡傳輸到監控中心。

（2）實時趨勢查看。提供實時趨勢顯示模板，實時顯示數據趨勢圖，操作人員能夠指定趨勢采樣速率，也可任意添加或更新數據采集點。

（3）數據查詢功能。可以對所有數據實現記錄，提供分時、分點的歷史數據查詢，報表生成等功能。

（4） 報警記錄查詢。系統對所有的報警進行記錄，并提供查詢和報表生成功能。

2.2? ?視頻監控系統

視頻監控系統利用集團建設的專線網絡，通過視頻編碼器設備實現對分公司生產線的視頻進行采集、壓縮并上傳到總部監控中心的流媒體服務器，可以實現視頻的存儲、轉發、大屏顯示等功能。各分公司的監控中心也可以通過集團專線網絡實現對本公司的視頻查看、大屏顯示等功能。

系統功能設計：

（1）實時圖像監控。能夠遠程接入和調閱現場的視頻信號，能夠對視頻信號進行圖像抓拍或錄制保存。

（2）圖像監控輪巡。能夠對所接入的圖像進行視頻輪巡，滿足遠程監管需要。

（3）自動圖像存儲。能夠靈活設置圖像的存儲方式、存儲時間，能夠對存儲圖像進行回放。

（4）視頻移動偵測。能夠實現對指定的現場或所有接入進行視頻移動偵測，能夠實現對生產場所及存儲場所在規定時間內人員、車輛或物體的移動進行自動偵測并報警，對現場圖像自動錄制。

2.3? ?危運車監控系統

危運車安全監控系統是集全球衛星定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）和無線通信技術于一體的軟、硬件綜合系統，可對車輛進行統一集中管理和實時監控調度。該系統具有全天候、全路線車輛實時動態監控的功能，主要應用于車輛的跟蹤、調度、監督、歷史記錄查詢、安全報警、車輛檔案管理等方面。

功能描述：

（1）車輛運輸全跟蹤監控。系統建立起車輛與監控中心之間有效的信息傳遞通道。監控中心可以隨時掌握車輛狀態，迅速下達調度命令。

（2）車輛超速或停車自動報警和提示。監控中心可以預先設定限制速度，當車輛的行駛速度超過或者小于規定的閾值時，將自動發出報警信息。

（3）車輛行程歷史軌跡記錄查詢。危險品運輸車輛在行駛過程中的軌跡信息將被記錄保存，方便事后查詢。用戶可選定過去一個時間段，查詢該時間段內指定車輛的歷史數據，進行歷史回顯，這項功能是事故分析的得力助手。

（4）區域或偏航報警。在系統中為任務車輛預先設置行車路線，任務開始時，車輛行走路線及狀態開始被監控及記錄，如車輛未按預設行車路線行車或者駛出設定區域，系統將會自動報警。

3? ? ?系統軟件開發架構

Meta技術體系是一套將工業自動化和企業信息化進行融合的完整的技術體系，既包括傳統工業自動化中的數據采集、視頻采集、設備控制，也包括企業信息化中的自動預警、指揮調度、企業報表、業務處理等。Meta技術的定位是從工業生產數據到企業業務系統的一體化融合，完成企業的物聯需求。

由于前端需要實現對生產工藝數據、視頻數據、車載終端數據等數據的采集，Meta需要完成對不同數據的實時采集和存儲，根據業務特征，根據傳感層的不同類型，用適配器模塊來進行傳感層數據的協議解析，然后將數據推送到核心服務Meta Server（TCP Server）。Meta Server進行數據的結構化存儲和分析，滿足前臺的不同展示需求。安全生產管理與應急救援指揮系統實現過程中采用B/S的方式來實現。實時數據、視頻的展示部分用ActiveX控件來保證數據和視頻的實時性，為了前后臺清晰，在Meta Server的上層增加Web Server，通過定義的Web Service接口完成Web Server的數據查詢、操作請求，在瀏覽器端則是根據數據解析結果來完成數據的展示以及前臺數據驗證。

4? ? ? 系統測試結果

通過對系統軟件和硬件的設計、開發、調試與安裝，經過一年多的時間開發出生產經營安全管理信息系統。

該系統主要包括首頁、危險源視頻監控、生產工藝數據監控和危運車輛監控等子系統，滿足系統建設功能需求。為了驗證系統的可靠性和有效性，做了一系列功能和性能測試。在對系統的功能測試中，采用了黑盒測試等方法，依據測試用例對系統的功能、業務、界面進行了測試，驗證了系統功能的正確性與完整性;驗證界面風格的一致性、美觀性與易用性;驗證系統在IE9和IE10下的兼容性。

系統性能測試相對復雜，本文采用LoadRunner性能測試工具對系統事務響應時間、服務器資源占用等性能進行測試。以生產工藝數據子系統為例，事務響應時間測試中設計了5個事務，分別是登錄、工藝數據檢測、工藝數據列表、工藝監控歷史數據查詢、工藝監控報警日志查詢，經過12個小時的連續測試得到測試結果。工藝數據列表處理響應平均時間為0.346秒，工藝數據監測處理平均響應時間為1.123秒，工藝監控歷史數據查詢處理平均響應時間為0.281秒，工藝監控報警日志查詢處理平均響應時間為0.271秒，工藝數據登錄首頁處理平均響應時間為3.209秒，上述數據均滿足性能要求。

綜上所述，該系統從功能和性能等兩方面均滿足系統建設需求，達到了預期建設目標。

5? ? ? 結? ? 論

本文研發了一種基于物聯網的生產經營安全管理信息系統，通過開展系統建設需求調研、方案設計、硬件設計、軟件開發和系統調試等工作，實現了對民爆物品生產、運輸等核心環節關鍵工序包括危險源、生產工藝數據與危運車運行的監控，達到了上級單位對下屬單位生產經營作業過程可視化監管的目的。通過對系統的建設，提高了公司的安全管理水平，加大了安全管理力度，改變了傳統的靜態管理模式，實現了安全管理業務流程規范化、標準化、信息化。

主要參考文獻

[1]楊祖一. 完善民爆行業安全標準? 保障民爆生產安全[J].國防技術基礎， 2010（7）：3-5.

[2]王璇，顏景龍.論信息化管理在民爆產業鏈中的應用[J].工程爆破，2010（1）：81-84.

[3]鄭雷雷， 宋麗華， 郭銳. B/S架構軟件的安全性測試研究[J].計算機技術及發展，2012（1）：221-224.

[4]陶劉群，汪旭光.基于物聯網技術的智能爆破初步研究[J].有色金屬，2012（6）：59-62.