安全监测智能预警系统产品的设计与研究

肖梦

（四川 成都610000）

1 概述

安全生产是应急管理的基本盘，近年来重特大生产安全事故呈现频发态势，安全生产与应急管理形势严峻，如河北盛华化工有限公司“11.28”重大爆燃（氯乙烯气柜泄漏扩散到厂区外公路上遇明火发生爆燃）等事故，敲响了企业风险“外溢”的警钟。因此为破解防范生产安全事故易发与易演变为公共安全风险事件的难题，基于“信息化+专业化”的北斗“+N”技术,构建集成位移、震动、气体浓度、风向风速、雨量等实时感知功能为一体的安全监测智能预警系统产品，创新“围栏式- 安全监管电子警察”的探索应用，为有效防范化解重大安全风险，坚决遏制重特大事故，实现安全生产风险的动态监测和自动预警,不断提升安全监管与应急管理的信息化、网络化、智能化水平。

2 设计与研究内容

2.1 总体架构

安全监测智能预警系统产品的设计与研究，是结合监测对象及重大危险源等实际情况，在基于集北斗、温度湿度、降雨量等基础型监测装置上，安装集成专业化监测传感器，通过设置在监测对象重点风险区及场界周围的北斗“+”多功能安全监测成套装置，进行前端监测数据采集；通过4G 或专线传输到“多功能动态监测云平台”上，进行数据汇聚与存储、清洗与处理；并基于可灵活配置参数的对应类型预警算法模型，实现多维数据联动分析、监测预警等。

图1 安全监测智能预警系统产品总体架构

其中多功能动态监测平台的“+N”具有可扩展性：第一层N含义表示多领域行业（地灾、矿山、危化），第二层N 含义表示多类型感知设备数据（可根据监测对象现场勘察情况与监管实际需求，挂载多类型感知设备），第三层N 含义表示可配置的监测指标算法（可根据监测对象实际情况，灵活进行阈值等参数配置），如非煤矿山的位移、浸润线、干滩等预警算法，危化品厂区的可燃、易爆、有毒气体等预警模型和视频图像分析。从而实时感知位移沉陷、气体泄漏、风向风速、实时雨量等风险指标，具有信息化、专业化、实时化、智能化的多功能安全生产预警实时监测，可全面、清晰地了解各项监测数据，实现对各监测点的全方位监测，从而将危害前置，防患于未然。

2.2 功能模块

本系统产品包括web 端和app 端，功能设计包括GIS 分布，监测点监测，预警管理，设备数据，频率设置，阈值配置，解算服务管理，权限管理，应用管理，系统配置，运维监控，历史查询等功能模块。以下为部分重点模块：

（1）预警模块与管理。预警管理与预警分析：云平台可配置监测点的监测判定指标，如气体的安全阈值、浓度阈值、步长Δt、时间阈值等，预警包括红橙黄蓝四个等级，在GIS 上展示监测点预警信息，统计显示不同维度的监测数据。

预警模型管理：模型管理可配置（主要配置模板参数及其变量），支持创建多个不同预警模型，以适应不同业务场景，通过模型引用不同参数，组合成各种不同的预警判断逻辑，实现一个模板多处引用。

智能预警：当触发预警时，系统可发送预警通知（系统告知/短信/声光报警提醒），预警接报人对预警进行核实，并可组织专家对预警等级进行会诊、确认、处置与发布等。

（2）可视化监测点监测。围栏标绘与监测一张图：对企业所有监测点位进行图标锚点，展示监测点位连线分布- 围栏周界监测一张图，基于GIS 展示监测预警情况- 报警一张图等。

数据可视化：以不同图表展示不同传感器数据曲线图，如在危化气体监测中，可展示气体数据K 曲线图（以时间为X 轴，气体浓度、摩尔体积为Y 轴，展示气体曲线图和环境风速风向、泄漏次数、气体总类统计展示），在非煤矿山位移监测中，可展示位移数据K 线图（以时间为X 轴，基点相对位移偏移量为Y 轴，展示位移曲线图，可按时间段查询）及其他曲线图。

（3）数据归集与分析。北斗定位解算与归集子模块：通过北斗数据解算服务，北斗传感器采集数据将通过解算服务计算，并将计算结果值传到云平台，云平台通过检验、解密、解算、转换形成云平台有效位移监测数据。

相关监测数据解算与归集子模块： 通过各类传感器对监测点监测数据进行采集、封装、加密、传输至云平台，云平台通过检验、解密、解算、转换形成云平台有效监测数据并进行进一步分析。

如位移监测：配置位移传感器，监测滑坡点的位移，根据时间点展示位移的空间偏移量，水平偏移量，沉降情况等，并实时传输到云平台，云平台进行计算后存储、展示位移数据、进行处理与公式转换后，输出速度、加速度等形式。如气体浓度分析：平台接入气体传感器，判定是否为有毒气体或可燃气体，进行单位换算，展示气体曲线图，云平台进行阀值配置，并可根据对应气体进行逻辑判定，标识当前预警状态，气体泄漏次数，当前监测点气体浓度等情况。如风向风速分析：云平台配置风向风速传感器，配合气体预警曲线显示，在云平台中按照“8 向”风向显示。如雨量分析：平台接入雨量传感器，监测某一时段内的未经蒸发，渗透，流失的降雨，在水平面上积累的深度；图像视频分析：对视频图像进行分析，智能分析区域入侵、非法停留、人员集聚等异常情况。

2.3 模型配置

图2 干滩长度预警模型配置

图3 气体浓度预警模型配置

从科学管理的角度，监测监管系统的定位应是监督管理各级监管监察人员和企业主要负责人的履职、行使责、权、利的效果，并通过对“关键”可能诱发重大风险与恶性事故的装置、设备、设施进行实时监测与监督管理。本系统产品可根据不同监测对象实际情况与危险源现状的现场勘察，结合所需传感器的监测数据，基于不同算法模型，进行参数配置与预警分析。以下为部分的算法模型管理与配置设计（可灵活配置）：

（1）尾矿库干滩长度预警模型配置。（图2）

（2）危化品浓度监测与预警模型配置。（图3）

3 结论

当前形势下，安全监管工作总体来说还停留在“人盯人、保姆式”的传统监管模式，监管力量的紧缺、被监管单位数量及监管内容的增加，给安全生产监管工作提出重大挑战，党中央、国务院、应急部、各级政府在关于防范化解安全生产风险方面也作出了一系列重要部署。安全监测智能预警系统产品的设计与研究，不同于传统的工艺参数在线监测，它结合“安全生产+信息化”，通过对监测对象的重点关键风险“Key”指标、周界监测和预警模型多维联动，在如非煤矿山重大危险源区域、危化品罐区和能量集中可能造成重大事故后果等场所，按需设置集成气体感知、红外热像、高清视频、位移、风向雨量等监测功能，对物料泄漏、装置超温、典型违章作业、位移沉陷、风向风速、当地雨量等动态风险指标开展实时监测，探讨“围栏式安全监管电子警察”创新应用，形成区域动态风险预警，它的存在能够倒闭企业管好、用好安全监控系统，也为监管机构提供技术支撑，探索实时监测一张图、数据汇聚一张表、态势分析一张网、监控预警一盘棋，提升安全监管领域的“千里眼”、“顺风耳”、“电子鼻”作用，实现企业安全生产风险的动态监测和自动预警，有效防范化解重大安全风险，不断提升安全监管与应急管理的信息化、网络化、智能化水平。