基于智能傳感設備的企業風險綜合監視及聯動系統設計應用

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，受從業人員安全教育不規范、安全管理手段落后、經濟利益的影響，國內各類工業企業，尤其是危化企業安全生產事故頻發，安全形勢較為嚴峻。為了避免各類事故的發生，國務院安委辦下發《關于實施遏制重特大事故工作指南構建雙重預防機制的意見》，對安全風險分級管控提出了制度、規范要求，實現對企業風險的超前預控。現場作業過程中的風險管控、作業結束后管控措施持續改進，成為企業安全不斷探索的方向[1-2]。

1 風險綜合監視及聯動系統

企業的安全生產風險管控通過事前、事中風險管控，可實現作業開工前的風險超前預控、現場作業過程中的風險管控、安全生產作業結束后管控，管控措施應持續改進全過程閉環管理流程。

風險綜合監視、聯動系統指企業對自身存在的危險源進行辨識，識別并評估存在的風險。根據風險等級制定相應的管控措施，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，實現對風險的應急聯動處置，減少由于人為因素對安全生產的不利影響，并將風險控制在可接受的范圍內，消除安全隱患，降低安全事故發生的概率。

目前，國內大量的中小型科研單位和生產企業均具備特定和普遍的安全風險，大部分風險點均屬于中低風險，在管控能力上距離預期效果存在較大差距，若現場數據采集、問題處理不及時，會直接影響管控效果。針對企業常見的風險管控難點，對管控能力不足的風險進行歸納，并對相關問題采用針對性的管控方式，提升企業整體風險監控和應急聯動的能力。

風險點及擬管控方式如表1所示。

表1 風險點及擬管控方式

由表1可知，可采用智能視頻聯動的方式，輔助風險管控。智能視頻可通過智能攝像機采集、分析現場視頻，再發送遠程或本地控制信號，實現報警或控制現場設備的聯動。

2 系統設計

2.1 系統總體架構

風險綜合監視及聯動系統整體的部署架構和各管控設備間存在關聯。

系統總體架構如圖1所示。

圖1 系統總體架構

系統自下而上可分為數據采集層、聯動控制層、應用管理層。數據采集層主要為智能傳感設備，可采集企業的安全狀態數據，如人臉識別、熱成像、違章檢測等智能攝像機；聯動控制層為聯動控制系統的核心控制部分，包括聯動控制箱、門禁、電磁閥、風扇、起重機械開關等聯動控制設備；應用管理層主要為各類分析管理服務器，實現對系統各類接入數據的統一統計、分析和管理。

2.2 智能視頻

智能視頻監控系統可獲取企業各區域的圖片資源，并根據智能系統進行處理，得到輸出結果，并處理提升效率。由于視頻監控數據總量龐大、種類復雜，若通過人工巡檢的方式進行監控，會導致成本浪費，管控效果不理想，引入智能視頻，替代部分風險點的人工巡檢，是安全風險管控的必要措施[3]。

目前，智能視頻的實現方式主要有兩大類，基于智能分析服務器，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，攝像機可根據攝像機本機的判斷結果，直接輸出識別結果。

智能視頻聯動控制總體架構如圖2所示。

圖2 智能視頻聯動控制總體架構

視頻智能分析技術、應用發展較為成熟，企業改造時可從市面上選擇具備各種成熟技術的智能攝像機、智能視頻系統。若采用后端服務器識別的方式，企業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動處置為例介紹本次設計。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，準確性、預警方面總體優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，企業可根據管控區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，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）車棚內可能存在的火災因素。

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產生干擾因素。

①常州地區夏季最高氣溫在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 ℃。

經過以上分析判斷，熱成像攝像機溫度的報警值應設置為70 ℃。

車棚內出現異常的情況時，熱成像攝像機在5 s內快速識別溫度異常情況，并直接通過攝像機本地輸出開關量信號，驅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送到本地應用服務器，本地應用服務器將異常事件發送至安全系統云服務器，并通知相關人員，提醒相關人員及時處理事件。

3 結語

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