基于“互联网+”模式下的QHSE监督创新与实践

2021-07-21徐常胜邓爱禹王文清李磊陈波董颜鸣唐宇赵伟

石油工业技术监督 2021年7期

徐常胜，邓爱禹，王文清，李磊，陈波，董颜鸣，唐宇，赵伟

克拉玛依红山油田有限责任公司（新疆克拉玛依834000）

针对承包商监管不到位、作业现场违章行为多发频发、作业现场不能监督全覆盖等问题，为认真贯彻落实全员、全方位、全过程、全天候“四全”安全生产管理要求，切实抓好安全环保各项工作，公司在原有油气生产物联网基础上建设视频监控系统平台，利用摄像头24 h不间断运行的特点，依托无线网络技术、数据传输存储技术、图像处理技术，在油区布设视频监控设备，构建监控面覆盖油区各站场、各油井的监控系统，实现对整个油气生产现场的监控，提高了安全生产保障能力[1]。

1 监督创新的背景与意义

红山公司是由中国石油天然气股份有限公司、新疆能源(集团)有限责任公司、新疆生产建设兵团投资有限责任公司三方合作，以稠油开采为主的油田企业，合作面积100.1 km2。目前有各类油井1 894口、稠油处理站1座、管汇站206座、接转站24座、注汽站19座，在册员工500名。已建成能够承载部分区域单井数据传输、视频监控的数据传输网络。为降低企业成本，加强生产过程监控，实现作业全过程监督，进一步推进油田生产管理模式创新，达到强化安全、过程监控、节约人力资源和提高效益的目标。2019年9月，公司积极探索实践“物联网”模式下管理架构，压缩管理层级，推行扁平化和去行政化管理，建立“八大中心”组织架构。监督中心作为QHSE监督部门，始终以风险管控为核心，扎实开展现场监督检查、隐患排查，有效保障了公司安全生产,但在安全监督实践中仍存在一些短板。

1.1 危险作业频繁，现场监督不到位

油田企业的施工作业往往处在易燃易爆、有毒有害、高温高压等危险环境中，新改扩建及各类检维修作业频繁。红山公司油气生产现场每日施工点多达60余处，参与施工的有属地单位8个、承包商20余家。涉及动火、进入受限空间等8项许可作业。一旦作业现场风险管控不到位，极易发生安全事故事件并造成不良社会影响[2]。但由于施工作业点多面广，部分施工开工早，连续施工周期长，现场监督无法实现全过程、全天候监督。尤其在节假日、中午、夜间及施工收尾阶段，往往监督力量薄弱，存在监督不到位的情况。

1.2 现场违章取证难，违章行为多发频发

对违章所涉及的单位及人员进行处罚，必须要有充分的证据予以佐证。但由于安全监督工作不能达到“四全”管理原则要求，且监督手段单一，监督人员只能通过访谈、现场验证的方式开展监督检查。对未到现场审批、提前审批作业许可证等可能存在违章行为的现象，由于取证难，缺少证据，不能按违章进行处理。相关人员对违章作业始终抱有侥幸心理，导致习惯性违章屡禁不止，现场违章行为多发、频发。

1.3 现场监督检查覆盖率低

目前红山公司有各类油井1 894口、管汇站、接转站、注汽站等油气站场300余处。监督人员每日除了对承包商检维修作业进行旁站、巡检，还要对管汇站、接转站等油气站场设备设施、电气消防、环境保护、属地人员操作等进行检查。目前红山公司每日对许可作业的监督覆盖率约为70%，未实现监督全覆盖。由于油气站场较多且各站场较分散，每日对油气站场的监督覆盖率约为30%，部分偏远站场可能存在检查频次少、长期未检查的情况。

2 国内油田视频监控应用现状

目前，各油田只有少部分企业实现了油井远程监控，但站库基本安装了视频监控系统，其主要功能是以巡检、监控为目的，并没有设置专职在线监督岗，实施线上监督。视频监控系统也没有实现智能抓拍、智能记录、智能分析判断等功能。如胜利油田所属的新春油田，已安装视频监控800余套，实现对油区视频监控全覆盖，但监控系统还不具备智能分析识别功能。个别油田根据环境特征，对部分油井实现了远程视频监控，如辽河油田对400多口处于水洼地的井实现视频监控，便于对该区域的油井进行巡检、监控。个别关键站库实现了智能监控，如塔里木乙烷制乙烯项目2020年5月启用了智能监控系统，对现场未戴安全帽等违章行为可视频进行智能分析自动报警。有单位采取集中区域监控，如新疆油田风城作业区，在每个采油区设有瞭望台，可见监控范围达5 km。

3 视频监控系统的实现策略

基于红山油田已建视频监控平台现状，秉承经济性、安全性、可靠性、稳定性及可扩展性原则，对红山视频监控系统平台进行扩建。建设一套网络化的全天候网络视频监控系统，不但确保井场视频监控系统主体技术先进，还提升了系统的性价比。

3.1 前端摄像机设置

红山公司井场主要为多井丛式井场与单井井场，井场分布于管汇周边。根据监控需求，在井场外合适位置布置6 m监控立杆，固定摄像机选用具备前端智能分析功能的200万像素高清定向枪型摄像机。通过优化，用水泥杆作为立杆，利用现场已建灯杆或多井场共用立杆，优化后减少立杆142根，节省投资约15万元。该工程费用总计1 787万元，其中设备购置费855万元，安装工程费932万元，井场单套设备及建设成本为2.88万元。目前现场共架设摄像头885台，其中移动摄像头5套、固定摄像头880套（表1、表2）。已接入公司视频监控平台的承包商有4家共6支队伍、25台摄像头，其中钻井18台、修井3台、活动锅炉4台。已实现主要功能有实施预览、录像回放、入侵报警、远程喊话等7项功能。

表1 视频监控设备布设及主要功能

表2 移动、固定摄像头适用范围

3.2 视频传输网络构建

视频传输网可以采用有线光缆与无线传输的方式。通过对比优化，在原有有线视频网络基础上，新建1套无线视频传输专网，用于红山公司所有视频业务的传输，项目总投资约600万元，较有线光缆传输方案减少投资约3 400万元（表3）。

表3 有线光缆与无线传输方式对比

无线网络单路视频上行带宽按不低于4 Mbps设计，井场及管汇视频监控数据上传无线视频专网，选用基于时分多址（TDMA）原理及时隙划分技术的无线网桥组网。结合集油区所需覆盖的点位位置和已建通信塔资源，租用铁塔公司设置在油区内的4处通信塔作为主站，每个基站采用点对多点无线网桥设备，对附近点位进行无死角覆盖。通过无线网桥布置网络，不仅简单方便，而且是保障信息通信和安全生产的重要手段，可免除架设电缆光缆等繁琐工程，解决了超远距离、复杂地形的数据传输难题[3]。

3.3 智能视频监控系统架构

视频监控系统利用计算机视觉技术对视频信号进行处理、分析和理解，在无人为干预的情况下，系统通过对序列图像自动分析，对监控场景中的变化进行定位、识别和跟踪，并在此基础上分析和判断目标的行为，及时发现异常情况并发出警报，协助安全生产管理及监督人员处理突发状况[4]。视频监控平台存储及转发扩容采用网络存储服务器+流媒体服务器的架构，结合平台已建视频管理服务器及平台管理软件，最终构成红山公司视频监控系统。整个建设项目总投资2 000万元，视频监控系统建成后将集实时视频监控、周界报警联动、视频核查追踪采集、存储处理、网络管理、用户管理、相关业务流程控制、远程维护、安全机制等功能于一体。

4 新型监督模式实践路径

4.1 线上、线下监督定义

线上监督指登陆视频监控平台，利用视频监控设备对生产现场进行实时在线远程监督或通过视频回放对关键环节、重点工序等工作过程及作业环境进行监督。线下监督指监督人员在作业现场以旁站、巡检的方式开展的实地监督。

4.2 设立线上监督机构、建立规章制度

设立在线监督岗，岗位编制为3人，归口管理中心为监督中心。制定发布视频监督管理办法，明确业务分工、岗位职责、工作流程，为开展视频监督提供机构建制与制度依据。

4.3 明确线上管理职责，细化岗位分工

在线监督实行网格化管理，责任到人。按照岗位分工，登陆监控平台，对人员操作、设备设施、环境保护、作业许可等进行实时在线监督。

4.4 线上监督实践应用

1）视频监控实时在线浏览，作业现场监控画面快速切换。视频监控系统对监控对象按照区域、项目类型等进行了分类，监督人员登陆视频监控平台后，可以快速浏览各站场的监控画面，对现场正在进行的施工作业、人员操作等进行监控。根据监督需要，可以在监控平台上任意切换作业地点，对重点关注、危险作业的施工现场进行在线监督。通过录像回放，可以还原作业现场，对关键环节、重点工序等进行验证，对视频回放中发现的问题进行追溯，确保施工安全、质量可靠。

2）图像智能分析、事件联动报警。视频监控系统建立了一套可自学习的智能分析系统，通过已有的视频大数据进行人的不安全行为及物的不安全状态视频特征训练，形成适合油田生产智能分析算法，完成建立油气生产违章行为数据库、违章行为识别算法库，利用计算机自学习能力及时识别生产现场、作业活动中的人员违章、环境污染、越界闯入等违章和异常情况进行自动报警，形成智能分析诊断，异常自动报警，人工确认后处置监督新模式。

3）远程喊话，纠正制止不安全行为。大量的事故调查分析表明，造成事故的原因大多出于人的不安全行为和物的不安全状态，据海因利希估算，由于人的不安全行为而造成的事故占事故总数的80%以上。通过视频监督，监督人员以不同视角、不同站位对现场作业人员的执行操作、协同配合、安全意识、作业环境等进行观察、判断，当发现作业人员存在不安全行为、作业环境不良时，线上监督立刻通过远程语音喊话对其行为进行纠正制止并督促整改，严重时可叫停作业。

4）图像抓拍，违章取证。线上监督发现作业人员存在违章行为时，可以对监控屏幕图像进行抓拍，也可通过录像、剪辑功能，对整个作业过程进行录像取证，为责任判定、违章处罚提供了充分的证据，对现场违章作业人员起到了有效的震慑作用。

5）通过视频回放，开展问题调查。利用视频回放功能，还原作业现场，对已发生事故事件的原因进行调查分析，找到问题根源，制定纠正预防措施，有效避免了同类问题再次发生。例如2019年10月17日11:10，线上监督发现某井抽油机曲柄反转，经现场检查排除故障后恢复正常，但曲柄反转原因尚未清楚。通过视频监督反复回放和现场试验，最终找到了造成曲柄反转的原因，其主要由于抽油机启动箱低速出线B相端子未压紧，B相电源线接头松动，造成B相接线端子烧，导致电机缺相。启抽时，抽油机驴头正停在下死点，采油工松刹车，曲柄下落，在曲柄逆向运行的惯性作用下启抽，抽油机电机启动并反转。

4.5 线下监督工作实践

线下监督与线上监督形成互补。工程质量监督、HSE监督等各专业监督可以在作业现场及非作业现场，通过开展“查思想”“查管理”“查技术”“查纪律”四查工作，全面整改发现的安全隐患和管理短板，坚决防止事故发生。通过线下对责任单位、责任人进行约谈问责、违章处罚、业绩考核，查找管理缺陷，填补管理漏洞，夯实现场安全管理，为开展线上监督奠定基础，创造条件。

4.6 线上+线下监督联动配合

线下监督在现场对人员资质、施工机具、五交底、施工方案等进行检查。涉及到作业许可的，监督人员对各项安全措施进行验证、签字确认后撤离作业现场，由线上监督对作业现场进行接管，开始在线实时监督。当线上监督发现作业现场有违章行为或异常状况时，立即通知线下监督到现场进行核实并及时向线上监督反馈处置情况。例如2019年11月17日，线上监督发现某承包商在料场装卸管材，通知线下监督到场检查确认，承包商辩解说人工装卸，未进行吊装作业。线上监督通过回放录像，对承包商未办理吊装作业许可证就进行吊装的违章行为进行了核实确认，后对该承包商及相关责任人进行了约谈问责，对其违章行为在承包商月度例会进行了通报，在承包商范围内起到了安全警示作用。

5 取得成效

自视频监控系统平台投用以来（2019年9月—2020年5月），发现问题的能力提高，与2019年同期对比，查处问题数量增长247%。线上+线下监督累计查处问题406起，其中线上273起，占67%。线上监督查处的273项问题中，人的不安全行为最多，共145项，占53%。

5.1 违章行为得到有效管控

通过线上+线下监督以及视频监控的威慑力，现场作业人员的习惯性违章、不安全行为得到有效管控，安全习惯已逐渐养成并逐步固化，安全意识得到明显增强。人的不安全行为由线上监督开展初期平均29起/月下降至8起/月，降幅达72%。问题数量与2019年同期对比呈下降趋势。

5.2 实现减员增效、提质增效

视频监控系统实现用视频监督代替现场监督，由原来一人现场旁站一点，变为现在一人远程监控多个作业点。通过取证培训，由原来专岗专人，变为现在一岗多能。公司通过机构重组，精干监督队伍，实现扁平化无层级管理后，QHSE监督减少13人，按人均用工成本22万元/年估算，每年减轻人力资源成本约286万元，达到减员、优岗、提质、增效的目的（表4）。

表4 监督机构及监督人员调整前、后对比

5.3 实现对生产现场的可视化管理

视频监控设备提供了生产作业现场的真实环境，公司领导及各中心相关人员能够通过视频监控平台随时查看油气生产现场，掌握施工作业进度，始终保持对生产现场的有效管控。特别是盘根刺漏、管线破损泄漏等情况下，能够通过视频监控及时发现，避免污染面积扩大，减少处理费用，提高应急响应能力[5]，有效缩短现场问题处置时间并为公司领导远程决策提供依据。

5.4 实现“四全”安全生产管理

视频监督投用后，全员、全方位、全过程、全天候“四全”安全管理要求得以实现。公司全员可以按照监督权限、业务分工进入相应区域，对各自负责的属地通过线上、线下两种途径开展监督检查、隐患排查。解决了现场监督不连续、夜间无监督、施工场景不能还原、长期巡检人员易疲乏等问题。实现对施工过程、生产运行、质量管控、环境保护、疫情防控等多环节、全方位监督。

5.5 降低员工在危险环境中的暴露风险

稠油开采过程中伴随着高温高压、易燃易爆等风险，不确定因素多，生产安全风险高。通过井场及管汇视频监控建设，实现电子巡检，远程监督，避免现场人员暴露在危险环境中，减少人员在危险环境中的工作时间和接触频次，降低了安全风险。

5.6 特殊时期发力并彰显优势

疫情防控特殊时期，油区、办公楼实行封闭管理，各中心充分发挥视频监控系统远程监控能力，开展线上监督、电子巡检，及时纠正违章隐患，有针对性地向现场作业人员下达工作指令，实现线上调度、线下执行，最大限度减少现场及机关办公人员，使人员少流动、不聚集、不串岗，做到疫情防控和生产运行两手抓、两手硬。2020年2月，线上监督共发现纠正防疫防控、设备设施、人员操作等各类问题40余项，有效地保障了疫情防控期间油气生产安全。