集成物联网的企业安全生产管理系统设计与实现

吴阜++王坚++凌卫青

摘要：为了加强企业安全生产信息化管理，并与企业现有物联网系统无缝集成，该文提出了一种集成物联网的企业安全生产管理系统设计方案。首先研究了基于物联网技术的RFID系统，结合Web Service技术，然后设计了Browser/Server模式下的多层总体体系架构，最后对集成系统进行了实现。目前该系统已经在上海某大型装备制造企业上线应用，系统稳定，效果良好。

关键词：安全生产；物联网；Web Service

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）03-0253-03

Design and Implementation of Enterprise Production Safety Management System Based on Integrated Internet of Things

WU Fu， WANG Jian， LING Wei-qing

（CIMS Research Center，Tongji University， Shanghai 201804， China）

Abstract： In order to strengthen the enterprise production safety information management and integrate seamlessly with the existing Internet of things， this paper puts forward a design scheme of the enterprise production safety management system integrated with the Internet of things. Firstly， the RFID system based on Internet of Things technology is studied， Then this paper designed the multi-layer architecture under Browser/Server mode， and finally realized the integrated system combined with Web Service. At present， the system has been stable and well applied in a large-scale equipment manufacturing enterprise in Shanghai.

Key words： Safety production； internet of things； Web Service

隨着现代制造业的快速发展，企业安全生产事故将会引起连锁反应，可能对国家、社会、企业和员工造成严重后果[1]，安全生产问题已成为制约企业发展的一个关键因素。然而，传统安全生产管理，受生产力发展水平低、员工素质低等众多因素影响，具有监督检查不规范、流程滞后严重等缺点[2]，因此，越来越多的企业希望通过加强安全生产信息化建设来及时掌握企业安全动态，达到规范安全生产检查、强化员工安全意识、保障安全生产的效果。

物联网作为新一代信息化技术的重要组成部分，通过传感器、射频识别技术，按约定的协议，可实现对多目标和运动目标的自动识别、跟踪定位和管理。由于这种特性，其在监督管理企业危险物品的安全运输和使用方面可发挥巨大作用，能显著提高企业事故防范能力。

本文紧密结合安全生产管理工作信息化的需要，设计了一种基于ASP.NET MVC的企业安全生产管理系统，并充分利用Web Service技术，在.NET Framework平台上实现了基于无线射频识别（Radio Frequency Identification， 简称RFID）的物联网和管理系统的集成，建立了统一的安全生产管理平台，能有效整合异构数据，优化系统间数据交换和信息资源共享，为企业安全生产提供了更加高效、便利、可靠的管理手段。

1 系统架构

1.1 基于Web Service的RFID系统架构

Web Service是一个平台独立的、自包含的、基于可编程的Web的应用程序，具有跨平台、跨语言、松耦合等优良特点[3]，为RFID系统集成提供了便利。基于Web Service的RFID系统应用架构如图1所示。

系统中电子标签记录固有和描述信息；读写器通过天线可识别和读写标签信息；中间件对信息进行过滤、整合，应用系统支撑各项业务操作。Web Service服务器提供Web服务接口来实现数据信息的共享，方便其他应用系统调用，后台数据库用于存放标签和位置信息。

1.2 RFID系统与管理系统危化品模块集成的方式

为实现企业危化品RFID系统与管理系统快速无缝集成，同时保持界面统一，在管理系统危化品模块不同部分中使用两种方式来实现：一种是在RFID系统中危化品标签信息同管理系统中危化品入库、领用、处置等流程相关联的部分中，通过Web Service 传输XML来进行数据交互；另一种是危化品实时监控和历史轨迹中，由于不涉及管理系统过多的业务流程逻辑，且RFID应用系统本身支持B/S模式，则通过响应HTML直接展示，如图2 所示。

1.3 集成物联网的安全生产管理系统架构

管理系统架构采用Microsoft .NET Framework中的ASP.NET技术，具有良好的可扩展性和可维护性[4]，能高效地结合Web Service，安全稳定地集成RFID系统。系统开发使用MVC模式，这种模式有效降低了系统分层之间的耦合度，有利于系统扩展和分工协作，具有灵活、开发周期短、可重用性高等优点。按照实际业务需求，融合RFID系统，本系统在架构上划分为表现层、业务层、数据访问层，如图3所示：

表现层分为UI界面组件和UI逻辑组件。UI界面组件采用React，React是Facebook公司开源的一种前端库[5]，传统的UI操作需要涉及DOM（Document Object Model）操作，而频繁操作DOM操作消耗内存较大[6]，影响系统性能，React在Dom之上构建了一层虚拟Dom（Virtual Dom），通过比较两次操作后DOM差异来最小化更新DOM，可达到优化页面交互的效果，而且React组件化的思想能大大提高组件的重用以及扩展性。UI逻辑组件专注于业务逻辑层和界面之间的数据交互，尽可能减少和UI界面组件的耦合，其对应MVC中Controller，对于页面抵达Web服务器的http请求经拦截器攔截并映射URL到对应Controller的Action中，可调用Model获取相应的数据，后返回HTML或者Ajax请求的数据到浏览器。

业务层，作为表现层和数据层的纽带，采用面向对象设计的领域模型，降低系统耦合，以支撑各大应用。业务层负责几乎所有业务验证、业务规则和分支以及用户角色权限，根据表现层命令来确定调用对应的数据访问逻辑，只作为数据的承载，不包含其他行为，对应着MVC中Model里数据逻辑部分。

数据访问层，提供数据持久化功能，包括数据的CURD，以及事务处理，并发控制等。管理系统一般业务数据通过ADO.NET访问SQL SERVER数据库进行存储，另外采用Web Service调用企业内部工作流、权限控制和RFID系统的服务，支撑同其他应用系统进行数据通信，并实现了单点登录（Single Sign On）。

2 系统功能模块与实现

结合企业实际需求，考虑到危化品安全、日常隐患检查和设备维修检查、事故档案的详细记录和归纳以及安全防范重点对安全生产的重要影响，系统从功能上主要划分为六大模块，分别为登录和权限管理、危化品管理、安全隐患检查、设备维检管理、事故档案管理与统计和安全防范重点，如图4所示。

登录和权限管理模块通过Web Services调用企业内部权限管理和认证服务，在权限系统中为每个角色每个操作设置权限后，系统会识别当前用户角色是否具有该项操作的权限。登录部分支持SSO单点登录，将同一用户在企业内部应用中的登录状态映射到本系统，即用户可在登录其他内部应用后，无需再次登录的情况下访问本系统，简化企业账号管理。

危化品管理模块分为危化品台账和危化品监控，台账记录危化品入库、领用、现场使用、退库、处置等流程，同样通过调用Web Service服务，这些过程可关联具体危化品位置和信息。监控部分提供危化品实时监控和历史轨迹查询功能。

安全隐患检查模块包含检查记录和安全信息单，帮助企业建立日常和专项安全隐患检查机制，及时反映企业安全生产状况。

事故档案管理与统计模块，记录员记录安全事故的信息，统计模块统计事故一般性规律和信息，并以图表形式清晰展示和分析易发生时间段、发生原因等。另外，管理模块中提供OFFICE接口，支持电子文档导入和导出功能，能有效保持档案的完整性和真实性。

设备维检管理包括设备信息管理和维检管理，管理员可查看设备信息和维检状态，记录员可根据设备磨损规律和经验动态设置设备维检周期，维检到期时系统会自动提醒，维检需记录详细信息，保证设备可用度最大，为防范设备事故和故障排查提供帮助。

安全防范重点模块，操作者可设置年度、月度和日常防范重点，系统会从安全隐患检查不合格项、事故档案中提取和防范时间相关的信息，如事故易发生时间段等，辅助建立防范重点，重点建立后会根据防范时间出现在通知对象的系统首页提醒中。

目前本系统已经在企业上线使用，且稳定运行。系统后端采用C#语言开发，前端页面使用Twitter公司的HTML/CSS开源框架Bootstrap，支持响应式布局，图表交互使用类型丰富的开源库Highcharts，系统部分截图如图5、图6所示。

图5 危化品监控模块

3 结束语

本文针对企业安全生产信息化问题，设计并实现了基于ASP.NET MVC的企业安全生产管理系统，为企业安全生产工作带来了新的工作模式和管理工具，同时集成了基于RFID的物联网系统，提高了系统间数据共享程度，加强了企业对危化品的监控管理，有效减少了安全事故的发生。当然，本系统目前还有不足之处，如没有利用大数据技术来准确预测和分析，不过随着今后的不断改善，将为企业安全生产提供更加完整、智能、高效的管理和辅助决策。

参考文献：

[1] 李生才， 笑蕾. 2015年7—8月国内生产安全事故统计分析[J]. 安全与环境学报， 2015（5）： 395-396.

[2] 于洋. 企业安全生产标准化管理模式研究[J]. 中国安全生产科学技术， 2013（12）： 171-178.

[3] 黄楷胤， 陈毅， 陈鹏飞， 等. 基于Web Service的RFID系统集成应用[J]. 微计算机信息， 2009（35）： 15-17.

[4] Islam M R， Islam M M， Halim T. A study of code cloning in server pages of web applications developed using classic ASP.NET and ASP.NET MVC framework[C]. 14th International Conference on Computer and Information Technology （ICCIT 2011）， Dhaka， 2011： 497-502.

[5] 占东明， 洪家伟， 陈希杨， 等. Web新兴前端框架与模式研究[J]. 电子商务， 2016（10）： 65-66.

[6] Wang J ， Wang J.qRead： A fast and accurate article extraction method from web pages using partition features optimizations[C]. 2015 7th International Joint Conference on Knowledge Discovery， Knowledge Engineering and Knowledge Management （IC3K）， Lisbon， 2015： 364-371.