工業互聯網+危化安全生產管控平臺的搭建及運用

卞平官，廖祥翔，黃樂觀，嚴東寧，楊 俊，朱顯軍

湖北宜化集團有限責任公司，湖北 宜昌 443000

危險化學品企業安全風險智能化管控平臺的設計、建設與應用是企業都在摸索和推進的課題。依靠物聯網、大數據、云計算、人工智能（artificial intelligence，AI）、第五代 移動通 信技術（5th generation mobile communication technology，5G）等新一代信息技術，建設危險化學品企業安全風險智能化管控平臺，加強在感知、監測、預警、處置、評估等方面賦能危險化學品企業，破解企業安全生產的痛點、難點、堵點問題，是實現危險化學品企業轉型升級的必由之路［1］。

我公司率先推出5G+工業互聯網+危化安全生產信息化平臺，用5G+工業互聯網的技術為化工行業安全生產及智能制造提供整體解決方案，探索全新的化工行業應用場景，目前方案已在我公司得到實施，可為其他企業構建平臺提供參考。

平臺搭建落實了國家及省市政府職能監管要求，助力企業落實全員安全生產責任制，讓安全責任量化、痕跡化，解決了企業安全管理中存在的諸多問題；解決了企業信息孤島多，實現系統信息共享；實現了數據處理的先進性，整合各類資源；也解決了教育培訓形式單一，員工參與積極性不高，培訓效果不明顯的難題。

利用“5G+工業互聯+危化安全生產平臺”將已建設的平臺數據打通，形成集團一致的信息化平臺，整合企業資源應用，提升了企業安全管理水平和信息化水平，實現綜合價值最大化［2］。

1 化工行業安全生產中的問題

化工生產過程復雜多樣，涉及的物料易燃易爆、有毒有害，生產條件多高溫高壓、低溫負壓，現場危險化學品儲存量大、危險源集中，化工（危險化學品）企業有效防控安全風險，保障生產安全平穩運行，至關重要。據統計，2020 年，在危險化學品生產經營企業安全生產事故中，處于高速發展的中小型企業所占比率較高，安全管理水平有待提升［3］。化工行業的安全生產存在如下根源性的問題：

（1）企業安全基礎薄弱，建設標準低，自動化程度低。傳統化工生產企業，項目本質安全水平普遍不高，涉及的危險工藝風險高、安全設計水平低、自動化程度低。

（2）企業主體責任落實不到位，安全監管與專業直管認識不到位［4］。現階段，全民的總體安全素質還不是很高，仍存在偏重經濟效益，對安全生產所產生的社會效益認識不足，重視不夠；建立“精、細、嚴、實”的企業安全生產管理機制，推進行業直管專業化，全面提升行業領域安全監管水平工作還在推進中。

（3）危險化學品生產經營企業安全管理及專業管理人才缺乏，員工素質參差不齊，安全監管存在薄弱環節。防范化解危險化學品安全風險仍是重中之重，企業仍需聚焦“一防三提升”（防控重大安全風險，提升本質安全水平、技能素質水平、信息化智能化管控水平），持續發力、攻堅克難。

（4）危險化學品安全風險管控平臺建設在逐步推進中，企業在積極搭建和完善，但還需積極拓展建設功能模塊、提升應用水平。應急管理部頒發《“工業互聯網+危化安全生產”試點建設方案》明確的17 種場景、21 種工業APP、11 種工業機理模型等重點內容，為平臺建設指明了方向。各企業依托現有系統數據在積極搭建和完善，但還需結合企業現狀拓展建設功能模塊，提升應用水平。

2 化工行業安全生產的對策分析

《工業互聯網創新發展行動計劃（2021-2023年）》的發布，增加了“數據匯聚賦能行動”“技術能力提升行動”“產業協同發展行動”等內容，不僅是對工業互聯網各領域更全面的覆蓋，更凸顯了數據等要素的重要意義。

同時，2020 年10 月10 日，應急管理部及工信部關于印發《“工業互聯網+安全生產”行動計劃（2021-2023）》的通知（工信部聯信發【2020】157號）明確構建“工業互聯網+安全生產”支撐體系。2021 年4 月7 日，應急管理部辦公廳關于印發《“工業互聯網+危化安全生產”試點建設方案》的通知（應急廳【2021】27 號），旨在“工業互聯網+危化安全生產”整體架構設計上，按照“多層布局、三級聯動”的思路，推動各主體多級協同、縱向貫通，覆蓋危險化學品生產、儲存、使用、經營、運輸等各環節，實現全要素、全價值橫向一體化［5］。

應急管理部出臺的“十四五”危險化學品安全生產規劃方案，把“工業互聯網+危化安全生產”［6］納入“五大工程”之一。

解讀了以上政策，在應急管理部于2021 年9月下發的《“工業互聯網+危化安全生產試點建設方案”實施指南（試行）》《“工業互聯網+危化安全生產”特殊作業許可與作業過程管理系統建設應用指南（試行）》等3 項指南的指導下，把特殊作業許可與作業過程管理、智能巡檢、人員定位作為試點建設必建場景。按照“數據+平臺+應用”的模式，以工業互聯網平臺為核心，構建大數據分析中心，挖掘數據價值，建設自動控制、智能管理、動態監控的智慧工廠。

3 5G+工業互聯網+危化安全生產信息化平臺建設情況

3.1 平臺架構

5G+工業互聯網+危化安全生產管控平臺由1個管理駕駛艙、6 大模塊、26 個子模塊構成，其架構如圖1 所示。該平臺全面整合化工行業工廠管理涉及到的人員管理、生產管理、設備管理、“雙重預防”機制［7］、安全標準化和環保管理6 大要素，將新型信息技術與安全管理體系和安全管理經驗進行深度融合，形成了以安全標準化管理為指導、以風險分級管控為核心的平臺設計理念。

圖1 5G+工業互聯網+危化安全生產管控平臺架構Fig.1 Structure of 5G+industrial internet+hazardous chemicals safety production management and control platform

3.2 實現的功能

5G+工業互聯網+危化安全生產管控平臺主界面如圖2 所示。平臺實現基于5G 技術的數據通訊，對現場可編程序控制器（programmable logic controller，PLC）及數采設備信息進行無線采集；基于5G 通訊的專網建設［8］，現場的巡檢用掌上電腦（personal digital assistant，PDA）、增強現 實（augmented reality，AR）頭盔等移動終端實現5G通訊。平臺包括網絡層、業務層、應用層，可實現的功能包括：生產管理、安環管理、設備管理以及系統保障。

圖2 安全生產智能化管控平臺主操作界面Fig.2 Main operation interface of intelligent management and control for safety production

平臺依托企業現有系統數據，通過接入企業實時監測、視頻監控、人員定位、設備狀態、特殊作業等數據，實現安全管理基礎信息、重大危險源安全管理、雙重預防機制、特殊作業許可與作業過程管理、智能巡檢、人員定位等基礎功能的信息化、數字化、網絡化、智能化。

3.3 項目運行方式

本平臺通過對雙重預防機制的信息化重塑，確保安全風險始終處于受控狀態［9］。提高安全及生產數據的實時共享及無邊界流動，增強企業安全生產管控能力，提升企業競爭力。平臺建成之后，有以下基于雙預防的運用：

3.3.1 風險動態管控 對個性化報表、指標偏離、固化工作、任務清單做好制定和跟蹤，各級人員根據不同時期工作需要添加個性化的工作任務清單，桌面提示，提高工作效率。例如定制了隱患排查計劃并設置了排查標準庫（圖3），做到風險動態管控、隱患閉環管理、及時提醒消缺［10］。

圖3 隱患管控圖：（a）隱患排查標準庫圖，（b）隱患閉環管理Fig.3 Potential risk management chart：（a）potential risk screening standard library，（b）potential risk closed loop management

3.3.2 異情提前警示 具體包括：工藝指標合格率；產量消耗統計分析；檢維修作業數量、位置及費用分析；人員行為分析；裝置完整性分析；重點設備運行周期分析等。各類信息提示窗口如圖4所示，減少了非計劃性停車，預防設備重特大事故及次生安全環保事故的發生。

3.3.3 安全智能管控 實現了作業許可管控、人員管控、典型違章自動識別管控、點巡檢強制性管控、流程閉環管控。平臺建立如圖5 所示的作業安全8+1 的模板以及固定流程，實現八大特殊作業和檢維修作業全流程的閉環管理。

圖5 特殊作業管控界面Fig.5 Special operation management and control interface

基于人員定位涉及到的缺員/超員、一鍵求助（save our souls，SOS）、串崗/越界、脫崗/滯留、靜止、非允許進入等8 種安全智能預警。

平臺應用如圖6 所示的智能AI 識別技術，實現對個體防護用品穿戴、人車分流、煙火管控、勞動紀律監督等典型違章行為的智能識別，后臺通過對發生不安全行為的時間、地點、日期、類型進行分類統計分析，指導企業有針對性的實施安全管理，提高安全管理的實效性，彌補安全管理的盲區、死角。

圖6 AI智能分析中心示意圖Fig.6 AI intelligent analysis center

根據對不同崗位、不同層級人員巡檢的要求，對巡檢區域點位、巡檢線路、巡檢內容的規劃，依據相關的巡檢周期制定巡檢計劃，自動派送計劃。所有上線流程實現閉環管理，不斷提示，督促責任人完成，增強公司各級人員的落實能力，實現安全生產責任制考評及管理活動評價，如圖7 點巡檢管理流程所示。

圖7 點巡檢管理流程Fig.7 Management process of point inspection

3.3.4 生動教育培訓 通過線上線下相結合的培訓教育管理，通過不同類型的教材，實現線上培訓、練習、考試、匯總分析，通過靈活多樣的方式，提升了員工的學習主動性和安全意識，豐富了員工安全知識［11］，提升全員安全技能，管理人員安全績效，場景如圖8 所示。

圖8 教育培訓場景圖Fig.8 Scenarios for education and training

3.4 平臺先進性運用及現實意義

3.4.1 展現安全生產的全面信息 基于在線監測、環境應急指揮等系統，融合物聯網技術、云技術、多網融合等多種技術方案，構建了多層次、全覆蓋的生態環境監測網絡、海量數據資源中心以及統一服務支撐平臺，推動環境資源高效、精準的傳遞。圖9 為安全生產信息化平臺數據大屏，能全方位展現安全生產信息。

圖9 安全生產信息化平臺數據大屏顯示圖Fig.9 Data screen of informational safety production platform

3.4.2 助力危化企業的轉型升級 平臺用5G+工業互聯網的技術為危險化學品企業安全生產及智能制造提供整體解決方案，探索全新的化工行業應用場景，促進企業數字化、網絡化、智能化轉型，實現了安全生產管理數字化、可視化、信息化、智能化。

3.4.3 實現社會效益的最大化 平臺的應用幫助公司降低了安全生產的風險，提升治理水平，減少了生產安全事故的發生，保障了社會穩定發展［12］。同時，有助于加強公眾對安全生產工作的關注，提升社會公眾的安全意識和法制觀念，為推動安全生產工作提供動力與能量。

3.4.4 促進經濟效益的顯著提升 檢修維護方面：通過多元數據的綜合分析，涵蓋數據采集、狀態分析、故障診斷、狀態預測和維修決策，實現機組狀態的全方位判斷。延長設備壽命周期、降低維護成本和檢維修費用。

產效提升方面：降低計劃外停機，提高設備綜合效率，確保長周期連續性生產，實現產能提升。

人員提效方面：應用智能傳感、無線通訊等技術手段，逐步取代人工點檢，可節省人工。

4 結論

5G+工業互聯網+危化安全生產信息化平臺的搭建，實現了以數據化支撐輔助決策安全管理，實現智能高效的現代化安全管理模式；整合了企業資源應用，提升了企業信息化水平，實現安全生產指揮調度數字化、智能化［13］。

該平臺結合企業實際，將已建設的平臺數據打通，在基于5G、AR、AI 等多種新型技術和多種終端應用，實現行為安全管控、減員增效［14］。以安全標準化12 個A 級要素、雙重預防機制為核心，推動操作控制智能化、風險預警精準化、危險作業無人化、運維輔助遠程化，全面提升安全管理可知、可視、可溯、可控的綜合效能，極大提升了企業競爭力［15］。

在安全生產智能管控平臺的不斷推進和方案優化中，5G+工業互聯網+危化安全生產信息化平臺將得到進一步優化和完善，為提高企業安全管控能力賦能［16］，為企業轉型升級助力。