一、研究的背景與問題
2020年國家工信部發(fā)布“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”行動計劃，計劃中指出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在安全生產(chǎn)中的融合應(yīng)用，增強(qiáng)工業(yè)安全生產(chǎn)的感知、監(jiān)測、預(yù)警、處置和評估能力，加速安全生產(chǎn)從靜態(tài)分析向動態(tài)感知、事后應(yīng)急向事前預(yù)防、單點(diǎn)防控向全局聯(lián)防的轉(zhuǎn)變，提升工業(yè)生產(chǎn)本質(zhì)安全水平。要貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于“深入實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略”“提升應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化”“從根本上消除事故隱患”的重要指示精神，推進(jìn)《關(guān)于深化新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》深入實(shí)施，實(shí)現(xiàn)發(fā)展規(guī)模、速度、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、效益、安全相統(tǒng)一。
安全管理未來技術(shù)發(fā)展趨勢是更先進(jìn)的海量數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，將廣泛應(yīng)用于安全管理平臺的事件分析，安全管理平臺將向智能化方向發(fā)展。針對不同類型的客戶需求，安全管理平臺將以不同的面貌出現(xiàn)，因此行業(yè)化定制將成為安全管理平臺的一個發(fā)展方向。
冶金和有色金屬行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)。近年來行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，質(zhì)量水平不斷提高，實(shí)現(xiàn)了較快發(fā)展。目前，全國冶金、有色金屬企業(yè)約有 6.3 萬家，從業(yè)人員約有715.3 萬人。
冶金企業(yè)安全生產(chǎn)自身存在的主要問題：1）安全生產(chǎn)意識不強(qiáng)，不同程度對安全生產(chǎn)工作重視不夠；2)安全管理水平不高，有些企業(yè)雖然建立了職業(yè)健康安全管理體系但體系整體運(yùn)行水平不高；3)對重大危險源防范不足，對重大危險源缺乏規(guī)范科學(xué)的辨識和登記建檔，重大危險源監(jiān)控制度不健全或不落實(shí)，事故應(yīng)急預(yù)案針對性差可操作性不強(qiáng)并缺乏必要的演練。
建龍集團(tuán)現(xiàn)有14家鋼鐵子公司，吉林建龍率先開展智能安防管理平臺建設(shè)，為建龍集團(tuán)整體安全體系智能化管理探索出一個創(chuàng)新管理模式，同時將帶動各子公司開展智能安防管理工作。吉林建龍結(jié)合國家“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”行動計劃，謀劃將安全生產(chǎn)體系智能化、智慧園區(qū)可視化、消防系統(tǒng)智能化融合為一體，搭建一個具有建龍?zhí)厣闹悄馨卜拦芾砥脚_。
二、解決問題的思路與技術(shù)方案
1.總體思路
以管理體系化與應(yīng)用智能化的管理思路為重點(diǎn)，從安全生產(chǎn)體系智能化研究、智慧廠區(qū)可視化管控研究和消防系統(tǒng)智能化運(yùn)維研究三個角度出發(fā)，通過四級基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入、三級查詢統(tǒng)計、一級和二級畫面呈現(xiàn)，支撐頂層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自下而上融合，最終呈現(xiàn)智慧安防平臺運(yùn)行管理模式?？傮w管理思想見下圖。
智能安防管理平臺的建設(shè)本著合理創(chuàng)新的思路，充足考慮創(chuàng)新的應(yīng)用效能，以解決實(shí)際工作問題為出發(fā)點(diǎn)，全面構(gòu)建防范為主、實(shí)戰(zhàn)結(jié)合、反應(yīng)迅速、指揮順暢的智能監(jiān)管平臺。
2.技術(shù)方案
以“對癥下藥，解決實(shí)際問題”為目的，我公司制定了具有針對性的技術(shù)方案。
（1）安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管平臺架構(gòu)和界面設(shè)計
將公司級關(guān)注項在首頁集中展示，便于領(lǐng)導(dǎo)決策，安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管平臺架構(gòu)和首頁界面如下圖所示。主要包括以下10個模塊：
①公司安全管理組織機(jī)構(gòu)
②安全風(fēng)險比例：全公司四級安全風(fēng)險
③安防監(jiān)控：全公司重點(diǎn)監(jiān)控輪巡播放
④重要參數(shù)：全公司重要參數(shù)分布及實(shí)時監(jiān)控
⑤當(dāng)日危險作業(yè)分布：當(dāng)日危險作業(yè)安全管控落實(shí)監(jiān)督
⑥實(shí)時報警信息：公司重要參數(shù)，邊界危險區(qū)域，消防點(diǎn)位信息預(yù)警及短信提醒
⑦各單位隱患數(shù)量：各單位隱患分布，加強(qiáng)重點(diǎn)管控
⑧安全隱患類比 ：根據(jù)隱患分類及隱患數(shù)量進(jìn)行重點(diǎn)管控
⑨地圖顯示：重點(diǎn)監(jiān)控查看，消防栓安全分布，消防點(diǎn)分布及報警聯(lián)動
⑩八大模塊二層、三級界面
圖1：安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管平臺架構(gòu)和首頁界面
（2）安全生產(chǎn)體系智能化技術(shù)研究
本系統(tǒng)前后端運(yùn)用最前沿開發(fā)技術(shù)，將可視化界面直觀生動的展示在用戶面前，用戶可通過手機(jī)APP進(jìn)行流程審批，并接收短信平臺發(fā)送的告警數(shù)據(jù)，調(diào)取現(xiàn)場重要生產(chǎn)參數(shù)信息等。
①法律、制度、規(guī)程、證照智能管理模塊開發(fā)
問題：法律法規(guī)無法實(shí)時掌握最新條例需人工傳閱、無法掌握員工學(xué)習(xí)情況，證照易超期等問題。
對策：開發(fā)法律、制度、規(guī)程、證照模塊，其利用bootStrap技術(shù)實(shí)現(xiàn)前端框架界面設(shè)計， ztree技術(shù)實(shí)現(xiàn)文件目錄樹形結(jié)構(gòu)展示，定時啟動技術(shù)與短信平臺相結(jié)合實(shí)現(xiàn)證照到期提醒功能，法律、制度、規(guī)程、證照智能管理模塊如下圖2所示：
圖2：法律、制度、規(guī)程、證照智能管理模塊
②安全基礎(chǔ)管理模塊開
問題：作業(yè)活動類和設(shè)備設(shè)施類風(fēng)險數(shù)量、風(fēng)險分布需人工二次分析工作效率低、危險作業(yè)審批慢、安全協(xié)議到期及人員保險到期存在安全風(fēng)險等問題。
對策：開發(fā)了安全基礎(chǔ)管理模塊，利用APP開發(fā)實(shí)現(xiàn)手機(jī)端審批，減少流程審批時間，echarts繪制可視化圖表技術(shù)，將重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)以圖形化形式展現(xiàn)，定時啟動技術(shù)與短信平臺相結(jié)合實(shí)現(xiàn)證件管理，具有安全協(xié)議到期及人員保險到期提醒功能，包括雙重機(jī)制界面、危險作業(yè)管理界面、教育培訓(xùn)模塊和相關(guān)方管理模塊四部分。
圖3：雙重機(jī)制管理界面
圖4：危險作業(yè)管理界面
圖5：教育培訓(xùn)管理模塊
圖6：相關(guān)方管理模塊
③職業(yè)衛(wèi)生管理模塊開發(fā)
問題：無法動態(tài)了解員工身體狀況、職業(yè)危害因素和超標(biāo)情況、勞保用品使用和發(fā)放情況。
對策：開發(fā)職業(yè)衛(wèi)生管理模塊，主要利用echarts繪制可視化圖表技術(shù)，將員工身體狀況、職業(yè)危害因素和超標(biāo)情況、勞保用品使用和發(fā)放情況等信息以圖形化形式直觀，生動展現(xiàn) ，包括職業(yè)健康管理、職業(yè)危害因素管理、勞動保護(hù)用品管三部分。
圖7：職業(yè)健康管理界面
圖8：職業(yè)危害因素管理界面
圖9：勞動保護(hù)用品管理界面
④生產(chǎn)運(yùn)行管理模塊開發(fā)
問題：管理人員和專業(yè)人員無法實(shí)時掌控現(xiàn)場重要工藝參數(shù)。
對策：開發(fā)了生產(chǎn)運(yùn)行管理模塊，利用數(shù)據(jù)實(shí)時采集、redis緩存、視頻拉流技術(shù)將現(xiàn)場工藝參數(shù)與視頻監(jiān)控疊加，實(shí)現(xiàn)對重要工藝參數(shù)（公司級、廠處級和作業(yè)區(qū)級）監(jiān)控分析，并具有異常提醒功能 ，包括生產(chǎn)運(yùn)行管理和視頻疊加兩部分。
圖10：生產(chǎn)運(yùn)行管理模塊
圖11：1號高爐出鐵口監(jiān)控畫面
⑤設(shè)備管理模塊開發(fā)
問題：特種設(shè)備、強(qiáng)檢類設(shè)施與（A類）超服役存在重大安全隱患。
對策：開發(fā)了設(shè)備管理模塊，利用定時啟動技術(shù)與短信平臺相結(jié)合實(shí)現(xiàn)特種設(shè)備檢測到期提醒功能，避免出現(xiàn)設(shè)備超服役問題，包括特種設(shè)備管理和強(qiáng)檢類設(shè)施與（A類）儀表管理兩部分。
圖12：特種設(shè)備管理界面
圖13：強(qiáng)檢類設(shè)施與（A類）儀表管理界面
⑥應(yīng)急指揮管理模塊開發(fā)
問題：避免出現(xiàn)重大安全事件，應(yīng)急處置不到位和不及時等問題。
對策：開發(fā)了應(yīng)急指揮模塊，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急響應(yīng)流程及應(yīng)急人員、物資可視化，異常發(fā)生后快速啟動預(yù)案，同時具有一鍵撥號及自動發(fā)送短信提醒功能，通過應(yīng)急演練模塊可掌握各分廠演練開展情況，有效的管控演練培訓(xùn)、現(xiàn)場處置、演練評估等重要環(huán)節(jié)，如下圖14所示。
圖14：應(yīng)急指揮管理模塊
（3）智慧廠區(qū)可視化管控技術(shù)研究
該項目采用本地微云服務(wù)器云化集群部署，并采用分層解耦的方式建設(shè)，實(shí)現(xiàn)視頻、錄像、圖片流、離線視頻全量解析能力的靈活調(diào)配，使本地微云服務(wù)器具備算法倉庫功能，實(shí)現(xiàn)多種AI算法的并行運(yùn)行，并通過集成技術(shù)將各系統(tǒng)進(jìn)行集成，提煉重要指標(biāo)用于領(lǐng)導(dǎo)層決策。
①智慧廠區(qū)可視化平臺界面
問題：廠區(qū)各系統(tǒng)集中在智能安防管理平臺管控，但各系統(tǒng)所記錄的基礎(chǔ)信息和報警信息僅在各系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行查詢觀看，不能直觀展示。
對策：本項目采用HTML5和BOOTSTRAP技術(shù)，將各系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息和報警信息轉(zhuǎn)化為圖形展示的可視化平臺。采用ODBC和OPC協(xié)議集成技術(shù)，將人員管理系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、電子地圖和違法系統(tǒng)，集成到一個平臺顯示和管理，如下圖15所示。
圖15：智慧廠區(qū)可視化平臺
②人員管理系統(tǒng)
問題：人員刷卡門禁系統(tǒng)存在代刷卡和借用他人員工卡進(jìn)出無法管控
對策：采用人臉識別門禁系統(tǒng)，觸發(fā)識別算法與人臉庫進(jìn)行比對，實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出管控
③停車場管理系統(tǒng)
問題：原RFID卡識別車輛管理系統(tǒng)存在車卡損壞、丟失問題，維修和維護(hù)成本高，且車卡和車輛無法核對，存在管理漏洞 ；對車輛超速需人工蹲守，耗時長，工作效率低
對策：采用車牌識別技術(shù)，將車輛信息和駕駛員信息進(jìn)行綁定，通過前端車牌識別相機(jī)采集車輛信息，觸發(fā)識別算法，實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)出廠 ；設(shè)置7套高速抓拍相機(jī)對過往車輛車速進(jìn)行實(shí)時檢測，當(dāng)有車輛超速行駛時，將聯(lián)動停車場系統(tǒng)黑名單，出入廠時提示黑名單用戶，禁止進(jìn)出廠。停車場系統(tǒng)聯(lián)動短信平臺，自動給違規(guī)車輛司機(jī)發(fā)送違規(guī)通知信息。如下圖16、17所示。
圖16：車號識別
圖17：停車場管理系統(tǒng)界面
④視頻監(jiān)控系統(tǒng)
問題：周界入侵檢測、區(qū)域入侵檢測缺失。
對策：對周界區(qū)域進(jìn)行人體入侵檢測，并對入侵非人體進(jìn)行過濾；對限制區(qū)域進(jìn)行人體/車輛入侵檢測，并對入侵非人體/車輛進(jìn)行過濾。當(dāng)有人員聚集、逗留、跨越等行為時，通過報警系統(tǒng)語音提示治安管理人員進(jìn)行查看和處理，保證公司及人員生命財產(chǎn)安全。如下圖18所示。
圖18：視頻監(jiān)控系統(tǒng)
問題：員工合規(guī)檢測缺失
對策：通過AI視覺檢測可實(shí)現(xiàn)離崗檢測、打瞌睡檢測、吸煙檢測、穿戴防護(hù)服帽檢測、打手機(jī)檢測等員工行為規(guī)范檢測算法應(yīng)用，如下圖19所示。
圖19：AI應(yīng)用實(shí)例
⑤報警系統(tǒng)
問題：報警功能缺失。
對策：圍繞報警觸發(fā)、報警分級、報警處理、報警恢復(fù)、報警展現(xiàn)五大主線建立了報警監(jiān)控機(jī)制 。如下圖20所示。
圖20：報警系統(tǒng)
⑥電子地圖
問題：監(jiān)控攝像頭、消防設(shè)施位置及狀態(tài)不直觀
對策：利用2.5D建模技術(shù)和無人機(jī)測繪技術(shù)，制作出2.5D電子地圖模型并利用視頻拉流技術(shù)，在地圖上標(biāo)注攝像頭、消防栓、消防點(diǎn)，可在地圖上觀看攝像頭的實(shí)時視頻。
⑦違法系統(tǒng)
問題：闖紅燈、超速等違法行為的取證不便利
對策：違法業(yè)務(wù)錄入系統(tǒng)自動讀取智能抓拍的圖片所提供的信息，包括前端設(shè)備圖片采集，圖片信息上傳、篩選、審核以及違法數(shù)據(jù)導(dǎo)入違法庫等步驟，提升了對闖紅燈、超速等違法行為的取證準(zhǔn)確性，如下圖21所示。
圖21：違法系統(tǒng)
（4）消防系統(tǒng)智能化運(yùn)維技術(shù)研究
問題：火災(zāi)報警系統(tǒng)和消防設(shè)施管理集成性低、信息分散不便管理等問題
對策：建立了可同時快速、精準(zhǔn)地為管理者提供精確數(shù)據(jù)支持的運(yùn)行模式，與無人值守的變電所消防報警系統(tǒng)進(jìn)行整合，將在線運(yùn)行的火災(zāi)報警控制器數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)管理平臺，對變電所煙感、溫感、紅外探測器等設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時集中監(jiān)控，全面提升消防預(yù)警能力，同時數(shù)據(jù)集中性也為管理者在應(yīng)急救援中發(fā)揮重要作用
三、主要創(chuàng)新性成果
1、提出了一站式安全數(shù)據(jù)集中可視化管理理念，開發(fā)了跨平臺數(shù)據(jù)導(dǎo)入技術(shù)，建立了鋼鐵企業(yè)智能安防可視化管控平臺
基于一站式數(shù)據(jù)可視化管理理念，以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)為支撐，創(chuàng)新開發(fā)了基于統(tǒng)一可視化平臺的八大子系統(tǒng)，將ERP平臺、消防平臺與智能安防平臺聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)不同類型管理系統(tǒng)的整合，打造適合冶金行業(yè)安全管理體系的智能安防管理平臺。
2、開發(fā)了跨系統(tǒng)動態(tài)視頻與生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)圖表的時空整合方法，實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)相關(guān)安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)的有效融合
將一級生產(chǎn)數(shù)據(jù)利用數(shù)采技術(shù)進(jìn)行采集，并與視頻拉流技術(shù)、可視化編程技術(shù)、緩存技術(shù)和即時消息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)視頻堆疊，實(shí)現(xiàn)公司安全管理工作平臺化、數(shù)據(jù)化和智能化。可將生產(chǎn)調(diào)度所必須的關(guān)鍵指標(biāo)以圖表或文字形式異步交互后，輸入到用戶端瀏覽器上，提高公司總調(diào)度及分廠指揮員對現(xiàn)場生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時把控能力，為企業(yè)安全、高效生產(chǎn)提供有力保障 。
3、基于自主研發(fā)的運(yùn)動目標(biāo)檢測方法及裝置，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)安保及交通智能化管理
將運(yùn)動目標(biāo)檢測方法應(yīng)用于行為合規(guī)檢測技術(shù)、人臉識別技術(shù)、車輛識別技術(shù)、周界入侵檢測技術(shù)，并與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖形可視化開發(fā)技術(shù)相結(jié)合，將功能模塊以接口對接方式接入到智能安防管理系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的功能聯(lián)動，人員系統(tǒng)黑名單、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)聯(lián)動。
4、開發(fā)了消防系統(tǒng)智能化運(yùn)維技術(shù)，提升消防安全管理水平和消防應(yīng)急預(yù)警、現(xiàn)場處置能力
消防系統(tǒng)智能化運(yùn)維技術(shù)針對火災(zāi)報警、消防管理集成性低、信息分散等問題，創(chuàng)新設(shè)計了可快速、精準(zhǔn)地為管理者提供精確數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)了對變電所設(shè)備、感溫電纜設(shè)備、煙感設(shè)備實(shí)時監(jiān)控，將無人值守的變電所消防報警系統(tǒng)整合，將在線運(yùn)行的火災(zāi)報警控制器數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)管理平臺，對設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時監(jiān)控，全面提升消防預(yù)警能力。
四、應(yīng)用情況與效果
自2020年上線應(yīng)用以來全方位、多視角的展現(xiàn)公司安全生產(chǎn)態(tài)勢，使得人、機(jī)、料、環(huán)和諧運(yùn)作，各類事故風(fēng)險和危險源處于有效控制狀態(tài)，確保企業(yè)安全生產(chǎn)。
本項目自投運(yùn)以來，取得的應(yīng)用效果如下表所示：
該項目成果申報發(fā)明專利2件，獲軟件著作權(quán)8件。項目成果在吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司成功推廣應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會科技成果評價（鑒定）推薦該項目技術(shù)申報2021年冶金科學(xué)技術(shù)獎一等獎。推廣應(yīng)用表明該成果有效解決了鋼鐵行業(yè)安全管理問題，同時，根據(jù)應(yīng)用前景分析可應(yīng)用推廣至其他鋼鐵企業(yè)。
