危險化學(xué)品企業(yè)特殊作業(yè)安全預(yù)警指數(shù)的研究

龔義文，高玉格，孫懷偉，李輝

（1. 云南云天化信息科技有限公司，云南 昆明 650000 ；2.中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，北京 100012）

0 引言

危險化學(xué)品企業(yè)特殊作業(yè)由于企業(yè)類型繁多、各類生產(chǎn)工藝復(fù)雜、涉及物質(zhì)危險性高，具有高溫高壓、易燃易爆、有毒有害等特點，一旦發(fā)生事故，還可能導(dǎo)致群死群傷，為了防范因安全管理水平低下、人員素質(zhì)低、責(zé)任心不強等原因?qū)е率鹿拾l(fā)生，本文嘗試通過研究如何在安全生產(chǎn)信息管理平臺上實施危險化學(xué)品企業(yè)特殊作業(yè)智能行為分析和安全風(fēng)險報警推送等，以實現(xiàn)特殊作業(yè)全過程智能化管理和監(jiān)控，達到提高企業(yè)安全管理水平和人員素質(zhì)、加強與特殊作業(yè)相關(guān)的人員責(zé)任心等方式，從而確保特殊作業(yè)安全。

該系統(tǒng)將在云南云天化信息科技有限公司（以下簡稱“云天化”）4 個試點企業(yè)進行推廣應(yīng)用。

1 研究方法

1.1 成立平臺開發(fā)小組

從云天化各個試點企業(yè)抽取安全生產(chǎn)技術(shù)骨干，組成平臺開發(fā)專班，聘請中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院生產(chǎn)領(lǐng)域和平臺設(shè)計專家，一起參與研發(fā)，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)特點，云天化4 個試點企業(yè)將GB 30871《危險化學(xué)品企業(yè)特殊作業(yè)安全規(guī)范》要求的8 類特殊作業(yè)擴展到14 類，分別如下：動火作業(yè)、受限空間作業(yè)、盲板抽堵作業(yè)、高處作業(yè)、吊裝作業(yè)、臨時用電作業(yè)、動土作業(yè)、斷路作業(yè)、危險化學(xué)品裝卸作業(yè)、工藝清理作業(yè)、一般檢修作業(yè)、第一種電氣作業(yè)、第二種電氣作業(yè)、射線探傷作業(yè)。

1.2 實現(xiàn)全過程監(jiān)控

在《“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+危化安全生產(chǎn)”特殊作業(yè)許可與作業(yè)過程管理系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用指南（試行）》等3 項指南中，有關(guān)特殊作業(yè)許可與作業(yè)過程管理中明確要求：系統(tǒng)應(yīng)具備對接固定式攝像頭、移動式攝像頭的功能，實現(xiàn)作業(yè)全過程的實時監(jiān)控、錄像。對于獲取的影像、視頻流，可利用AI 識別技術(shù)自動判定是否存在人員違章作業(yè)等行為。

在云天化平臺開發(fā)中，采用安全預(yù)警指數(shù)方式，結(jié)合了藍牙定位、AI 人工智能行為分析、移動終端App、移動布控球等現(xiàn)代高科技技術(shù)，實現(xiàn)特殊作業(yè)全過程智能化管理和監(jiān)控。

根據(jù)企業(yè)購買的人員定位終端設(shè)備、移動布控球等數(shù)量，來確定企業(yè)一天中最多特殊作業(yè)數(shù)量。

1.2.1 安全預(yù)警指數(shù)

在《“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+危化安全生產(chǎn)”試點建設(shè)方案》中，給出了安全預(yù)警指數(shù)定義：基于人、物、環(huán)境、管理、事故等反映企業(yè)和園區(qū)生產(chǎn)及事故特征的影響指標(biāo)，建立企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)警指數(shù)模型，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算、分析，定量化表示生產(chǎn)安全狀態(tài)，得到企業(yè)或園區(qū)某一時間生產(chǎn)安全狀態(tài)的數(shù)值，對安全生產(chǎn)狀況作出科學(xué)、綜合、定量的判斷。

在云天化平臺開發(fā)中，對影響安全關(guān)鍵環(huán)節(jié)引入了否決項，對一般報警采用了安全預(yù)警指數(shù)模型。

1.2.2 否決項

以特級動火作業(yè)為例，對作業(yè)全過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用設(shè)定否決項方式來確保作業(yè)安全，共計設(shè)了21 個否決項，詳見圖1。在整個流程中，當(dāng)發(fā)生否決項時，或者作業(yè)審批流程無法進行下去，或者平臺發(fā)出報警，提示高風(fēng)險，需及時終止作業(yè)，同時會給承包商扣分，平臺會進行記錄和累計，與黑名單相關(guān)聯(lián)。

1.2.3 現(xiàn)代高科技技術(shù)

1）藍牙定位。藍牙定位基于信號場強指示RSSI（Received Signal Strength Indication）定位原理。根據(jù)定位端的不同，藍牙定位方式分為網(wǎng)絡(luò)側(cè)定位和終端側(cè)定位。網(wǎng)絡(luò)側(cè)定位體系由終端（手機等帶低功耗藍牙的終端）、藍牙beacon 節(jié)點，藍牙網(wǎng)關(guān)、無線局域網(wǎng)及后端數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)成。

2）AI 人工智能行為分析。人工智能通過了解智能的實質(zhì)，生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器，本項目中主要用于圖像識別。

3）移動終端App 使用。在《危險化學(xué)品企業(yè)雙重預(yù)防機制數(shù)字化建設(shè)工作指南（試行）》附件4 評估標(biāo)準(zhǔn)中明確提出：移動App 端具備隱患排查任務(wù)和預(yù)警信息接收、現(xiàn)場隱患排查情況實時上報、隱患治理全程跟蹤等功能。

圖1 特級動火作業(yè)流程圖

4）移動布控球。它是基于前端邊緣AI 計算及后端云平臺計算，集成人臉識別、安全帽識別等的AI 視頻圖像分析算法，通過計算機視覺技術(shù)對圖像、人臉、場景、視頻等進行深度學(xué)習(xí)，識別并標(biāo)示圖像、場景、視頻內(nèi)容，并對自定義的行為、意圖進行識別和預(yù)警。

2 研究結(jié)果

2.1 特級動火作業(yè)

特級動火作業(yè)主要包括作業(yè)申報、化驗分析、作業(yè)票審批、當(dāng)班班長驗票、動火作業(yè)人作業(yè)、監(jiān)護人監(jiān)護、錄制視頻AI 智能行為分析等七大部分組成，詳細實現(xiàn)智能監(jiān)控流程如圖1。

2.2 安全預(yù)警指數(shù)模型

以一天同時進行5 個特殊作業(yè)為例，將這5 個特殊作業(yè)作為一級指標(biāo)，將否決項以外的關(guān)于這5 個特殊作業(yè)的人、物、環(huán)境、管理、事故作為二級指標(biāo)，采用層次分析法，建立安全預(yù)警指數(shù)模型。

一級指標(biāo)中，5 個特殊作業(yè)假設(shè)分別為動火作業(yè)、高處作業(yè)、吊裝作業(yè)、受限空間作業(yè)、臨時用電作業(yè)，其具體分值如表1。

以特級動火作業(yè)為例，在二級指標(biāo)中包括監(jiān)護人距離動火作業(yè)點處超過10 m，監(jiān)護人沒戴安全帽、玩手機超過5 min、和路人對話超過5 min，作業(yè)人距離動火作業(yè)點處超過10 m，作業(yè)人沒戴安全帽、玩手機超過5 min、和路人對話超過5 min，遇火警，遇險情等，其具體分值如表2。

假定作業(yè)安全預(yù)警指數(shù)的總分為100 分，同時進行的作業(yè)數(shù)量為m，則預(yù)警指數(shù)得分為：

式中：w為作業(yè)安全評分權(quán)重，由層次分析法評判矩陣確定；f為作業(yè)等級修正系數(shù)由表1 確定；C為作業(yè)中各類違章及事件的次數(shù)，可參照表2 得出。

利用信息化系統(tǒng)內(nèi)置程序?qū)η蠼庠u判矩陣的最大特征值和以及其對應(yīng)的特征向量（見表3），并利用下面公式進行一致性檢驗計算，并對特征向量進行歸一化即可得到作業(yè)安全評分權(quán)重w。

表1 一級指標(biāo)中對應(yīng)分值

表2 特級動火作業(yè)中二級指標(biāo)對應(yīng)分值

表3 判斷矩陣

根據(jù)下面公式進行計算：

式中：—一致性指標(biāo)；—隨機一致性比；—一般一致性指標(biāo)；λ—最大特征值；n—指標(biāo)數(shù)。

預(yù)警模型中的預(yù)警指標(biāo)的值如果偏離正常值，根據(jù)偏離大小將風(fēng)險等級分為4 個級別：安全、注意、警告、危險。

3 結(jié)論

1）通過對作業(yè)全過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用設(shè)定否決項方式，有效保障作業(yè)安全。當(dāng)發(fā)生否決項時，或者作業(yè)審批流程無法進行下去，或者平臺發(fā)出報警，提示高風(fēng)險，需及時終止作業(yè)，同時會給承包商扣分，平臺會進行記錄和累計，與黑名單相關(guān)聯(lián)。

2）在平臺開發(fā)中，采用安全預(yù)警指數(shù)方式，結(jié)合了藍牙定位、AI 人工智能行為分析、移動終端App、布控球等現(xiàn)代高科技技術(shù)，實現(xiàn)特殊作業(yè)全過程智能化管理和監(jiān)控。

3）安全預(yù)警指數(shù)模型采用了層次分析法，并對報警指標(biāo)的時間和次數(shù)在后臺通過運算得到修正系數(shù)，從而有效量化指標(biāo)，形成更符合企業(yè)實情的安全預(yù)警指數(shù)。