基于信息物理融合平台(CPS)的智能主动性安全管控体系在发电企业的应用研究

2018-12-06史雷冰郝建楼

商品与质量 2018年34期

史雷冰郝建楼

华电忻州广宇煤电有限公司山西忻州 034000

电厂的安全管控主要包括设备安全和人员安全两个方面。目前电厂设备都已经实现了数字化、自动化和信息化，对于设备的安全管控机制和手段已经比较成熟。但是人员安全管控一直没有突破，仍然是离线的、被动的和不可控的状态，安全管理仍然采用以下方式：（1）依赖于制度的培训和宣贯；（2）依赖临场人员的经验、自觉性、甚至精神状态；（3）管理手段主要是反复强调，以及低比例的现场抽查；（4）无法做到每个点都安装门禁，无法控制人员流动；（5）无法实时阻止错误人员在错误的时间出现在错误的位置。

保持这样的状况的根本原因是缺少有效的手段为现场人员提供过程实时安全保障。只有将环境、设备、人员任务和位置、安全措施和危险点等信息实时有机的融合在一体，才能够为人员提供实时、有效、有针对性的安全保障。我们提出的解决方案是要将生产过程的安全管控从被动变成主动状态。概括来说：通过基于电厂真实场景和设备的三维模型上，应用高精度定位（UWB）、无线通讯技术，视频识别、门禁的联动控制，集成设备台账、实时数据、工单、两票、巡点检等一系列设备运行和生产管理数据，建设一个与电厂真实生产场景完全一致的虚拟空间，即信息物理融合系统（CPS）。在CPS系统中建立主动安全数据库，将人员任务与主动安全数据库对接，在人机料法环五个维度对生产作业的全过程进行实时、主动安全监控，实现本质安全管控。具体的方案如下：

1 基础软硬件平台建设

（1）安装无线AP和网络传输设备，实现生产现场网络全覆盖。（2）在生产区安装UWB定位基站，结合人员定位标签，实现人员高精度定位。（3）通过设计院提供的三维移交的设计图纸，结合激光扫描、拍照等相关技术对全厂生产区域和主要设备进行三维建模。

2 软件应用开发

2.1 主动安全数据库

利用厂房和设备三维模型图，在实现全厂WIFI无线网络全覆盖基础上，用高精度定位技术，将现场进行区域和位置依据安全类型和安全级别进行划分和定位，将该位置的对应安全注意事项和危险预防措施，结合该区域设备的安全等级、注意事项、运行标准、电厂安全规程、危险点预控票、重点安全措施等，根据人、机、料、法、环五要素进行安全内容分解，建立安全数据库。

2.2 智能两票

主动安全数据库与两票管理动态关联，能够在“开票”时明确相关责任人信息、工作内容、工作地点、操作设备对象等信息，自动激活电子围栏，紧紧围绕“安全措施”要求，通过定位技术，保障相关工作人员严格按照安规流程工作。

确保开工时工作许可人、工作负责人是否持票共同到现场检查安全措施；开始作业前，工作负责人是否组织全体作业人员学习危险点控制措施并进行安全技术交底，《危险点控制措施票》中是否有全部工作班成员的签名；票面安全措施和《危险点控制措施票》中的控制措施是否100%落实；是否存在未经允许，改变工作票所列安全措施的现象；工作负责人是否始终在现场执行监护职责；检修设备是否按规定履行押票试运手续；不按规定办理和填写工作负责人变更、工作票延期和检修设备试运行；工作终结时工作许可人、工作负责人是否持票共同到现场检查确认。

2.3 智能巡、点检管理

通过设定的巡点检路线，实时监督巡点检人员的位置和停留时间。根据是否到过位、停留时间是否满足巡检要求，结合巡检仪的登记记录来判定巡点检任务完成情况。巡、点检作业任务结束时，系统自动检查巡视区域和时间，对巡视点不到位和在设备区域停留时间不足情况进行异常提醒。

2.4 现场作业区域危险报警提示模块

当运行人员在现场巡检或者开展维修工作时，走到相应位置，其附近设备的安全数据信息将主动发送到点检仪或随身携带的相关移动设备。当人员持移动终端靠近某个危险点时，安全数据库系统会主动推送这个位置或设备的安全注意事项，对于不可开展的工作会给予禁止提示。

2.5 周围其他正在进行的工作提示模块

与电厂维修管理数据联动，当有检修任务时，如果有交叉作业，当在现场检修时，可以查询到附近正在进行的工作，这样就能做好相应的措施，顺利、安全地完成检修任务。（1）不安全事件依据位置存储及警示。不安全事件关联位置属性。巡检人员在现场巡检时，到相应设备面前时，可以查看以往的事故记录，提高警惕，避免类似的事故再发生，有效提高电厂的安全运行。（2）基于人工智能的视频综合分析应用。人脸识别。通过人脸识别方式实现对进出厂区、重点区域的人员身份精准掌控。基于安全帽的安全管理。通过视频结构分析，提取人员佩带安全帽的特征，如发现工作区域有未佩带安全帽的情况，则发出报警提示。基于工作服的身份管理。摄像头能够提取人的外形、衣服等特征，基于工作服和安全帽的颜色特征，进行人员身份确认和合规性检查，对于工装颜色和安全帽颜色不符合规定的人员也要报警提醒。（3）与门禁集成联动。通过与门禁系统集成，可以通过人脸识别结果，控制门禁系统的开启和关闭。非法人员则会自动报警或提示。