基于智能傳感設(shè)備的企業(yè)風(fēng)險綜合監(jiān)視及聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

羅俊龍 陳常豪 馮黎莉

（天地（常州）自動化股份有限公司，江蘇常州 213015）

近年來，受從業(yè)人員安全教育不規(guī)范、安全管理手段落后、經(jīng)濟利益的影響，國內(nèi)各類工業(yè)企業(yè)，尤其是危化企業(yè)安全生產(chǎn)事故頻發(fā)，安全形勢較為嚴峻。為了避免各類事故的發(fā)生，國務(wù)院安委辦下發(fā)《關(guān)于實施遏制重特大事故工作指南構(gòu)建雙重預(yù)防機制的意見》，對安全風(fēng)險分級管控提出了制度、規(guī)范要求，實現(xiàn)對企業(yè)風(fēng)險的超前預(yù)控。現(xiàn)場作業(yè)過程中的風(fēng)險管控、作業(yè)結(jié)束后管控措施持續(xù)改進，成為企業(yè)安全不斷探索的方向[1-2]。

1 風(fēng)險綜合監(jiān)視及聯(lián)動系統(tǒng)

企業(yè)的安全生產(chǎn)風(fēng)險管控通過事前、事中風(fēng)險管控，可實現(xiàn)作業(yè)開工前的風(fēng)險超前預(yù)控、現(xiàn)場作業(yè)過程中的風(fēng)險管控、安全生產(chǎn)作業(yè)結(jié)束后管控，管控措施應(yīng)持續(xù)改進全過程閉環(huán)管理流程。

風(fēng)險綜合監(jiān)視、聯(lián)動系統(tǒng)指企業(yè)對自身存在的危險源進行辨識，識別并評估存在的風(fēng)險。根據(jù)風(fēng)險等級制定相應(yīng)的管控措施，并利用自動化、信息化和智能化手段，融合智能視頻、智能傳感技術(shù)，實現(xiàn)對風(fēng)險的應(yīng)急聯(lián)動處置，減少由于人為因素對安全生產(chǎn)的不利影響，并將風(fēng)險控制在可接受的范圍內(nèi)，消除安全隱患，降低安全事故發(fā)生的概率。

目前，國內(nèi)大量的中小型科研單位和生產(chǎn)企業(yè)均具備特定和普遍的安全風(fēng)險，大部分風(fēng)險點均屬于中低風(fēng)險，在管控能力上距離預(yù)期效果存在較大差距，若現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、問題處理不及時，會直接影響管控效果。針對企業(yè)常見的風(fēng)險管控難點，對管控能力不足的風(fēng)險進行歸納，并對相關(guān)問題采用針對性的管控方式，提升企業(yè)整體風(fēng)險監(jiān)控和應(yīng)急聯(lián)動的能力。

風(fēng)險點及擬管控方式如表1所示。

表1 風(fēng)險點及擬管控方式

由表1可知，可采用智能視頻聯(lián)動的方式，輔助風(fēng)險管控。智能視頻可通過智能攝像機采集、分析現(xiàn)場視頻，再發(fā)送遠程或本地控制信號，實現(xiàn)報警或控制現(xiàn)場設(shè)備的聯(lián)動。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

風(fēng)險綜合監(jiān)視及聯(lián)動系統(tǒng)整體的部署架構(gòu)和各管控設(shè)備間存在關(guān)聯(lián)。

系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)自下而上可分為數(shù)據(jù)采集層、聯(lián)動控制層、應(yīng)用管理層。數(shù)據(jù)采集層主要為智能傳感設(shè)備，可采集企業(yè)的安全狀態(tài)數(shù)據(jù)，如人臉識別、熱成像、違章檢測等智能攝像機；聯(lián)動控制層為聯(lián)動控制系統(tǒng)的核心控制部分，包括聯(lián)動控制箱、門禁、電磁閥、風(fēng)扇、起重機械開關(guān)等聯(lián)動控制設(shè)備；應(yīng)用管理層主要為各類分析管理服務(wù)器，實現(xiàn)對系統(tǒng)各類接入數(shù)據(jù)的統(tǒng)一統(tǒng)計、分析和管理。

2.2 智能視頻

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可獲取企業(yè)各區(qū)域的圖片資源，并根據(jù)智能系統(tǒng)進行處理，得到輸出結(jié)果，并處理提升效率。由于視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)總量龐大、種類復(fù)雜，若通過人工巡檢的方式進行監(jiān)控，會導(dǎo)致成本浪費，管控效果不理想，引入智能視頻，替代部分風(fēng)險點的人工巡檢，是安全風(fēng)險管控的必要措施[3]。

目前，智能視頻的實現(xiàn)方式主要有兩大類，基于智能分析服務(wù)器，通過接入攝像機的視頻流進行分析，可分析多路視頻流；基于智能攝像機的前端分析，攝像機可根據(jù)攝像機本機的判斷結(jié)果，直接輸出識別結(jié)果。

智能視頻聯(lián)動控制總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能視頻聯(lián)動控制總體架構(gòu)

視頻智能分析技術(shù)、應(yīng)用發(fā)展較為成熟，企業(yè)改造時可從市面上選擇具備各種成熟技術(shù)的智能攝像機、智能視頻系統(tǒng)。若采用后端服務(wù)器識別的方式，企業(yè)已安裝的攝像機可直接使用，以降低實施成本[4]。

本文以煙火智能識別及聯(lián)動處置為例介紹本次設(shè)計。目前，攝像機的煙火識別主要通過后端圖像分析、前端紅外熱成像技術(shù)兩種方式進行操作[5]。

紅外熱成像攝像機在高溫物體識別速度，準(zhǔn)確性、預(yù)警方面總體優(yōu)于后端圖像識別方式，煙霧的識別效果較弱，在火焰被遮擋的情況下，無法快速識別火情，企業(yè)可根據(jù)管控區(qū)域的實際情況選用適合的攝像機。

海康熱成像攝像機采用前端熱成像技術(shù)，主要通過溫度對火情進行判斷，對車棚可能涉及的著火的因素、溫度進行研究和判斷。

煙火識別方式對比如表2所示。

表2 煙火識別方式對比

（1）車棚內(nèi)可能存在的火災(zāi)因素。

①線路短路或老化造成電纜溫度過高，電纜聚氯乙烯絕緣工作溫度約為70 ℃。

②電動車電瓶著火火點初始溫度為130 ℃。

③煙頭表面溫度大于170 ℃。

④紙張燃燒，火點初始溫度大于130 ℃。

⑤木材燃燒，火點初始溫度大于250 ℃。

⑥棉布燃燒，火點初始溫度大于150 ℃。

（2）高溫的情況會對火災(zāi)產(chǎn)生干擾因素。

①常州地區(qū)夏季最高氣溫在40 ℃左右，地表溫度最高約為50 ℃。

②打火機火焰表面溫度約260 ℃，由于打火機火焰表面覆蓋了一層丁烷氣體，因此，打火機火焰熱成像識別初始溫度僅為60 ℃。

經(jīng)過以上分析判斷，熱成像攝像機溫度的報警值應(yīng)設(shè)置為70 ℃。

車棚內(nèi)出現(xiàn)異常的情況時，熱成像攝像機在5 s內(nèi)快速識別溫度異常情況，并直接通過攝像機本地輸出開關(guān)量信號，驅(qū)動智能音柱播放語音報警。熱成像攝像機將溫度異常事件發(fā)送到本地應(yīng)用服務(wù)器，本地應(yīng)用服務(wù)器將異常事件發(fā)送至安全系統(tǒng)云服務(wù)器，并通知相關(guān)人員，提醒相關(guān)人員及時處理事件。

3 結(jié)語

本文提出了一種基于智能傳感設(shè)備的風(fēng)險監(jiān)視及聯(lián)動系統(tǒng)的設(shè)計，并提出了該系統(tǒng)的原理、整體架構(gòu)和實現(xiàn)方式，采用該設(shè)計的安全管控系統(tǒng)，在某煤礦自動化設(shè)備科研企業(yè)進行了現(xiàn)場使用，實現(xiàn)了智能識別、遠程監(jiān)測、本地控制、集中管理的目標(biāo)，且具有安裝維護簡單、企業(yè)改造成本低、管控提升效果明顯等特征，得到了用戶的一致認可，為提升企業(yè)安全管控能力提供了一種思路，具備較強的推廣效果。