基于智能識別技術的安全生產管理信息系統研究與應用

［摘" " 要］ 油氣田生產單位的承包商在傳統管理模式下，存在單位數量多、人員流動性大、技術能力參差不齊、操作人員安全意識淡薄等問題，使施工安全風險越來越大，充分認識承包商管理及現場作業監督方面存在的薄弱和短板，強化主體責任落實、強化過程管控、強化追責問責，堅決杜絕重特大安全環保事故發生。因此，全面加強現場監督管理，是避免發生安全事故的有效手段。 隨著科技的進步和發展，智能識別技術成為物聯網建設中非常重要的技術之一，它與互聯網、移動通信相結合，實現人、物的跟蹤從而達到信息共享的目的。本文主要論述基于智能識別技術的安全生產管理信息系統來對承包商進行全過程管理，主要介紹安全生產管理系統運用到的關鍵技術：三維動態人臉識別技術、基于SpringBoot+SpringCloud+MyBatis+Vue的微服務開發技術、基于DMZ的移動端應用，以及實際應用效果等。

［關鍵詞］ 安全生產管理信息系統；智能識別技術；大數據分析

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194. 2023. 07. 053

［中圖分類號］ F272.7；TP315" " ［文獻標識碼］" A" " " ［文章編號］" 1673 - 0194（2023）07- 0191- 05

０" " " 引" " 言

油田生產單位在生產經營中存在各種施工項目現場情況錯綜復雜，操作人員技術水平不一的現象，使施工流程和施工安全存在隱患。加強承包商管控需要從人員管理、資質審查、流程管理、現場監督等方面著手，建立安全生產管理信息系統來進行全過程管理，強化主體責任落實、強化過程管控，降低現場作業風險、提升管理效率。

信息化科研從安全生產管理方面進行技術攻關，進行基于智能識別技術的安全生產管理信息系統研究與應用，推進業務管理信息化進程，轉變安全生產管理模式，促進生產管理水平提高。

１" " " 緒" " 論

１．１" "研究背景

采油廠的承包商范圍主要有工程技術、工程建設、裝置設備檢維修、交通運輸和其他需要進入生產現場開展有償項目服務的承包商，及租賃使用廠屬資產的承包商和提供材料、貨物、設備供應的承包商。

目前廠承包商ＨＳＥ管理工作主要是在承包商中標及合同簽訂后，針對具體項目以及項目管理中的ＨＳＥ工作要求，對參加施工的承包商隊伍開展施工作業前能力準入評估、施工作業過程中監督檢查和ＨＳＥ業績評價全過程監管工作。

當前承包商ＨＳＥ監督管理方面存在的主要問題是：

第一，針對承包商開展的入廠（場）作業前ＨＳＥ能力評估不到位，且承包商人員能力參差不齊，導致承包商現場人員能力不足，違章作業現象時有發生。

第二，承包商入廠（場）作業前ＨＳＥ能力評估工作過程缺乏透明性，評估結果及相關備案資料缺乏一個便捷的共享使用機制，審核資料存在漏洞，把關不嚴。

第三，承包商備案資料與實際不符，時常會出現承包商現場作業人員證件過期或持假證進入現場作業的情況，由于現場屬地管理人員無法隨時查詢承包商現場作業人員及設備的基本信息、證件、資質等，很難及時發現并糾正作業人員、設備不一致現象，禁止未備案人員、設備進入現場施工作業。

第四，承包商現場人員流動性大、變動大，且不嚴格履行變更管理要求。

第五，對違章作業現象沒有做到及時通報和快速統計分析，致使對多次違章作業人員無法及時進行清退，或對相關單位及時進行誡勉談話。

第六，入廠（場）許可證、許可作業票辦理過程煩瑣、效率低，經常影響施工作業工期。

為加強承包商ＨＳＥ監督管理，需從人員管理、資質審查、流程管理、現場監督等方面著手，建立一套安全生產管理信息系統來進行全過程管理，強化主體責任落實、強化過程管控，降低現場作業風險、提升管理效率。

１．２" "研究內容

根據承包商ＨＳＥ監督管理需求，本方案整體采用“三維人臉識別＋身份信息比對＋移動監督”的電子化、目視化管理模式，按照廠承包商管控流程實現施工作業人臉識別及人證比對，作業票電子化審批，同時采用移動視頻監控許可作業及關鍵工序監督，確保承包商管理高效、可靠和規范。

安全生產管理信息系統由承包商資源管理子系統、承包商隱患管理子系統、許可作業票管理子系統、承包商ＨＳＥ業績考核管理等四大模塊組成（融合了移動端應用功能）。

一是承包商現場作業資源管理子系統：研究基于三維人臉識別技術、物聯網和大數據技術，實現承包商人員身份、持證、培訓等信息采集入庫。將采集的人臉信息與持證、培訓等人員信息綁定，協同開展承包商施工作業前ＨＳＥ能力評估及資料備案、人員設備變更管理等，并可在手持終端上讀取。

二是承包商作業監督管理子系統：實現承包商作業過程ＨＳＥ監督檢查，隱患申報、處置、驗證等閉環管理。監督管理人員可通過手持終端對承包商現場作業人員人臉掃描進行自動核查與告警、現場作業設備自動核查與告警、違章作業行為自動發現與告警，《承包商施工作業過程中監督檢查表》網上填報、承包商違章作業行為統計分析等功能，同時實現隱患申報、處置、驗證等閉環管理，對作業過程發現的各類隱患及時上報、拍照留痕，通過線上完成隱患處置措施下發、整改驗證閉環管理。

三是許可作業票管理子系統：實現承包商許可作業票電子化，承包商項目管理人員、建設單位項目主管部門人員及屬地單位管理人員可利用手持終端，通過網上填報、審核簽批、發布、變更等功能，實現動火作業、進入受限空間、挖掘作業、高處作業、吊裝作業、管線打開等作業許可證網上辦理。

四是承包商ＨＳＥ業績考核管理子系統：可實現承包商年度ＨＳＥ業績考核工作線上管理、承包商ＨＳＥ業績考核結果線上發布查詢、承包商違章事件統計分析管理；實現作業區違章事件的可視化管理。

１．３" "研究目的

隨著新型安全生產管理模式的轉變，按照“統一標準、統一管理、統一要求、統一考核”的管理原則，建設信息化系統，將大量的現場數據及時、準確、直觀地進行集中展示和優化分析，從而降低現場作業風險、提升管理效率。一方面加強承包商資質管理，施工人員的培訓教育情況審核，通過人臉識別技術實現人員信息身份驗證核對，確保施工作業人員符合采油廠相關管理要求；另一方面，實現承包商施工項目手續辦理和生產單位業務管理人員審批全流程信息化，提高業務辦理效率，節約時間成本。

２" " " 系統設計實現

２．１" "系統關鍵技術

承包商許可作業智能管控系統綜合利用三維動態人臉識別、智能視頻分析、大數據分析等技術，針對需要辦理作業許可證的各類危險作業，在全方位、多手段采集承包商現場作業人員、作業設備、作業行為及作業結果等動靜態數據的基礎上，主動識別人員不一致、設備不合規、行為不安全等違章作業現象，實時發布違章作業信息，第一時間激活違章作業聯動處理機制，及時化解承包商違章作業風險，全面有效管控承包商許可作業的安全。

２．１．１" "三維動態人臉識別技術

人臉識別，是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術。它通過將現場采集到的目標人員的人臉圖像與事先保存在數據庫中的各種人員的人臉注冊數據進行比對，來實現目標人員的身份識別與確認。如果人臉注冊數據是一張二維正臉照片，我們就把相應的人臉識別技術稱為“二維人臉識別”，這種識別技術在使用時，為了保證識別的成功率，需要被識別人員配合，盡量面向采集設備讓其捕獲到自己的正臉圖像；若人臉注冊數據是一個三維人臉模型，這種人臉識別技術就稱為“三維人臉識別”，這種識別技術在使用時，無須識別人員配合，可實現各種偏臉姿態下的人臉正確識別，是一種能夠對視頻畫面中出現的各種姿態人臉進行跟蹤捕獲、在用戶非配合狀態下快速完成其身份識別的人臉識別技術，而這正是三維人臉識別技術的優勢所在。

由于通過高精度三維人臉建模技術獲取的人臉細節特征點是二維人臉圖像或低精度三維人臉模型的數十倍或上百倍，使用高精度三維人臉注冊數據進行人臉比對時，不僅可大幅度減少誤識率，且防偽能力超強；而由注冊人三維全臉模型生成的各種可能姿態和光照條件下呈現的數萬張二維圖片訓練的識別算法及軟件，可克服二維人臉識別現有瓶頸難題，有效解決姿態變化及光照變化對人臉識別準確率的影響，成功實現動態視頻圖像中可能有很大姿態變化和光照變化的人臉自動準確識別（見圖1）。

２．１．２" "智能視頻分析

借助于將圖像處理、模式識別、機器學習、大數據管理等技術綜合而得到的性能優異的視頻分析算法，在算法功能的支撐下，對海量視頻數據進行實時結構化處理，自動完成視頻畫面中各類目標人臉檢測、捕獲、識別、提取功能。

２．１．３" "大數據分析

通過系統調研和對歷史數據的全面梳理分析，結合采油廠現有的面向承包商的ＨＳＥ監督管理能力，構建承包商安全作業風險評估模型，將各類采集的承包商人員信息、違章情況等信息進行相互融合，開展承包商作業目視化管理、安全態勢分析預測，掌握違章作業行為規律、關鍵影響因素和變化趨勢，為提前化解安全生產風險隱患、科學組織實施安全監督檢查工作、合理部署作業現場安全保障設施設備等，提供決策支持和實施保障。

２．１．４" "基于ＳｐｒｉｎｇＢｏｏｔ＋ＳｐｒｉｎｇＣｌｏｕｄ＋ＭｙＢａｔｉｓ＋Ｖｕｅ的微服務開發

基于模塊化、微服務化的設計思想，基于ＳｐｒｉｎｇＢｏｏｔ＋ＳｐｒｉｎｇＣｌｏｕｄ＋Ｍｙｂａｔｉｓ＋Ｖｕｅ的分布式微服務架構進行構建，采用Ｍａｖｅｎ進行項目的構建管理，打造可持續部署的分布式、微服務架構平臺。ＳｐｒｉｎｇＭＶＣ是一種基于Ｊａｖａ的，實現了ＷｅｂＭＶＣ設計模式的請求驅動類型的輕量級Ｗｅｂ框架，即使用了ＭＶＣ架構模式的思想，將Wｅｂ層進行職責解耦，基于請求驅動指的就是使用請求—響應模型，使用該框架的目的就是幫助簡化開發。服務架構如圖2所示。

２．１．５" "基于ＤＭＺ的移動應用

根據網絡安全要求，通過分層網絡安全隔離部署，將應用前端部署在ＤＭＺ區，通過企業防火墻實現單向與數據中心網絡通信，再通過數據中心防火墻與辦公網絡通信，實現移動端與ＰＣ端的實時交互訪問。形成互聯網—ＤＭＺ區—數據中心應用服務—辦公網交互模式。DMZ網絡框架如圖3所示。

２．２" "系統功能實現

基于智能識別技術的安全生產管理信息系統綜合利用三維動態人臉識別、智能視頻分析、大數據分析等技術，針對需要辦理作業許可證的各類危險作業，在全方位、多手段采集承包商現場作業人員、作業設備、作業行為及作業結果等動靜態數據的基礎上，主動識別分析發現人員不一致、設備不合規、行為不安全等違章作業現象，實時發布違章作業信息，第一時間激活違章作業聯動處理機制，及時化解承包商違章作業風險，全面有效管控承包商許可作業的安全。安全生產管理信息系統框架如圖4所示。

承包商現場作業資源管理：可實現承包商人員人臉三維信息采集、ＨＥＳ能力證明資料網上提交、審核與備案，《承包商施工作業前ＨＥＳ能力評估表》網上填報，承包商現場作業人員、車輛、設備、ＨＳＥ作業計劃書等基礎數據采集錄入、審核入庫，作業人員設備及方案變更管理，承包商作業人員設備資質信息網上移動查詢等功能。

承包商作業監督管理：監督管理人員可通過手持終端對承包商現場作業人員人臉掃描進行自動核查與告警、現場作業設備自動核查與告警、違章作業行為自動發現與告警，《承包商施工作業過程中監督檢查表》網上填報、承包商違章作業行為統計分析等功能，同時實現隱患申報、處置、驗證等閉環管理，對作業過程發現的各類隱患及時上報、拍照留痕，通過線上完成隱患處置措施下發、整改驗證閉環管理。

許可作業票管理：可實現入廠（場）許可證、作業許可證網上申辦、審核、批準、查詢等功能。

承包商ＨＳＥ業績考核管理：可實現承包商項目的《承包商ＨＳＥ業績考核表》網上填報，并依據《承包商ＨＳＥ業績考核標準》及時完成承包商年度ＨＳＥ業績考核，發布考核結果。通過對系統采集、生成、保存的承包商作業資源基礎數據、承包商各類作業行為記錄、違章作業自動監測告警數據、各類ＨＳＥ檢查結果記錄等進行實時融合和挖掘分析，可視化展示承包商違章作業行為易發類別、承包商違章作業行為（事件）高發作業區、承包商ＨＳＥ績效動態等。實現對承包商施工作業安全態勢全程跟蹤和全面掌控。

３" " " 應用效果

實現承包商人員三維人臉、身份、持證、培訓等信息采集入庫，協同開展承包商施工作業前ＨＳＥ能力評估及資料備案、人員設備變更管理等工作，并可在手持終端上進行讀取。系統投用后能有效防范作業風險。

實現承包商作業監督管理檢查，通過手持終端在作業開始對前承包商人員進行身份信息掃描比對檢查，對作業過程發現的各類隱患及時上報、拍照留痕，通過線上完成隱患處置措施下發、整改驗證圈閉管理。系統投用后能自動分析統計圖表，提高ＨＳＥ管理效率，優化資源配置。

實現承包商許可作業票電子化，承包商項目管理人員、建設單位項目主管部門人員及屬地單位管理人員可利用手持終端，通過網上填報、審核簽批、發布、變更等功能，實現動火、進入有限空間、挖掘、高處作業、吊裝、管線打開、臨時用電等七類危險作業的作業許可證網上辦理。系統投用后能實現許可作業無紙化流程，節約成本，優化許可作業票操作流程。

實現承包商年度ＨＳＥ業績考核工作線上管理、承包商ＨＳＥ業績考核結果線上發布查詢、承包商違章事件統計分析及承包商安全施工作業態勢實時分析的可視化管理。并實現作業區違章事件統計及安全生產態勢分析的可視化管理。提高承包商ＨＳＥ業績考核工作效率，實現全流程監督管理。確保采油一廠的承包商施工作業安全監督管理工作能夠按照《新疆油田公司承包商健康安全環境（ＨＳＥ）監督管理規定》要求，規范、高效、協同運行。

４" " " 結束語

建立基于智能識別技術的安全生產管理信息系統，能夠有效緩解承包商作業安全管控工作壓力、及時消除隱患，嚴格核實作業人員，強化屬地監管責任，確保作業過程合規、安全可控。極大程度降低現場作業風險、提升安全管理效率。同時將人臉識別和身份比對技術、作業行為監控預警技術用于安全生產管理也是安全管理方面的創新思路，為今后油田安全生產管理數字化提供借鑒依據，作為一種新型模式有很大的拓展和使用空間，在油田生產中有普及推廣應用的意義。

主要參考文獻

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［２］張珊，許斌．基于分布式云的智能視頻分析系統在油田的應用研究［Ｊ］．中國管理信息化，２０２１，２４（８）：１２６－１２７．

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