化工行业基于定位技术的生产安全信息化应用

(新疆天业（集团）有限公司，新疆石河子市，832000)）李 津

化工生产工艺多数具有高温、高压、易燃、易爆、易中毒、易腐蚀等特点，并且生产设备容易产生跑冒滴漏，既污染环境，又易引发火灾、爆炸事故。生产使用的设备、仪表、管道、阀门等任何一个环节在设计、选材、制造以及维修保养方面出现问题，都会给生产和从事生产的人员带来危险，人员的安全是重中之重，如何保障化工从业人员的安全，是所有化工企业关心的问题。

通过工业互联网在安全生产中的融合应用，增强工业安全生产的感知、监测、预警、处置和评估能力，加速安全生产从静态分析向动态感知、事后应急向事前预防、单点防控向全局联防的转变，提升工业生产本质安全水平。

1 人员的日常行为管理

通过定位技术，精确显示人员动态，第一时间掌握人员情况，和各种业务系统进行深度融合，实现各业务系统之间以及业务系统与定位技术的数据互通、功能互动、互相支撑。

1.1 厂区内的人、车统计及管理

通过定位系统，实时统计厂区内的人员及车辆的数量，与考勤系统集成，核对应到和实到人数，杜绝迟到和早退现象。对道路上人员和车辆进行实时跟踪，形成人员和车辆的活动轨迹。对车辆进行区域测速，对1人带多卡进行轨迹重叠识别。违规则联动语音系统进行现场警告，并联动视频取证和核实。与GIS地图进行集成，能够直观的看到人员和车辆在厂区内的分布状态。

1.2 出入口人、车管理

与门禁系统集成，杜绝一卡多刷进入门禁；与人脸识别系统集成杜绝人卡不一致及带多卡进入厂区的现象；与车牌识别系统集成杜绝车卡不一致现象。并确保人和车在安全的时间、通过安全的门进出，违规则联动语音系统进行现场警告，并联动视频取证和核实。

1.3 人员到岗管理

通过定位系统，对需要24h有人值守的重要岗位，进行监督管理，当该区域少于规定人数的时候，进行告警，同时与视频平台集成，进行取证和核实。

1.4 访客及车辆管理

设立内部员工、施工人员、外包人员、外部临时访客四种角色，若人员去往权限不符的位置，标签做蜂鸣报警或者联动语音系统进行告警，同时向后端平台发送报警信号，并通过应用平台回溯历史轨迹。其中，内部员工、施工人员、外包人员都有相对固定的活动区域，外部临时访客需要通过访客预约系统提前预约需要进入厂区的区域，经批准后，在门卫室刷身份证，获取临时卡，该卡片预置经批准的门禁权限以及行走路线，与定位系统联动，当偏离或者超出行走路线范围的时候进行告警，并记录访客的行走路线，便于回溯。

1.5 危险、偏远区域的人员管理

实时监测出入吊装作业、动火作业等危险区域以及人员较为稀少的偏远区域的人员，通过定位系统判断人员的位置，若违规闯入或人数超限，则联动语音系统，发出现场告警，同时与视频平台集成，进行取证和核实。

1.6 安全红线管理

通过抓取视频流，运用AI图像识别技术对人的不安全行为进行识别，例如在厂区内不佩戴安全帽、不按规定穿反光衣、登高作业不系安全带等现象，结合定位系统快速锁定具体人员。

2 提升巡检质量

巡检是工厂正常生产的保证。在巡检过程中，要求操作工不仅要熟悉本岗位的操作与流程，而且要按时按照巡检检查路线把所负责的重要设备、管道、阀门、电器、仪表、控制的工艺参数等进行细致检查，确保无安全隐患。

与基于RFID卡的巡检系统相比，基于定位的巡检系统，有一定的优势，基于定位的巡检系统规定巡检人员、巡检点、巡检区域、巡检路线、巡检顺序、巡检时间和计划，能够进行不按时巡检、漏检、替检、检牌不检点、跑步巡检的判断，而基于RFID卡的巡检系统只能判断漏检和不按时巡检的现象。

3 确保应急救援的及时性

3.1 与应急管理系统、HSE系统集成

定位系统与应急管理系统、HSE系统、融合通信系统集成，结合GIS地图，绘制安全一张图，突发事件时根据危险源、事故类型和事故等级等信息，通过定位系统确定人员的位置，迅速启动相应预案，调入和显示任务集、应急专家、应急组织、应急资源信息，并在安全一张图上显示相关内容。

3.2 与火灾报警系统的集成

获取火灾报警系统的报警数据，当发生火灾的区域仍有人员滞留，联动语音系统告警，并结合实际情况迅速组织救援。

3.3 与实时数据库的集成

通过实时数据库，获取GDS数据，当可燃有毒报警探头在集中区域报警的时候，结合定位系统，若该区域仍有人员滞留，联动语音系统告警，并结合实际情况迅速组织救援。

4 辅助作业票管理

4.1 设置电子围栏在临时作业区域运用移动定位设备，形成临时

的电子围栏，严格控制人员的出入，核实人员身份、作业时间等，同时联动视频和语音系统，进行告警和取证。

4.2 安全作业票审批

在作业票流程管理（作业票上报、作业审批确认、作业过程监控、完工验收）过程中，结合定位完成规定距离内签审作业票，增加作业过程的行为观察和违章管理。

基于定位技术的生产安全信息化解决方案的输入输出及集成关系如图1所示：

图1 输入输出及集成关系图

5 几种常用的定位技术

5.1 无线射频（RFID）技术

分为无源（被动式）射频技术和有源（主动式）射频技术，有源射频又分为有源RFID技术和ZigBee/802.15.4技术；无源射频技术又分为近距离RFID技术和远距离RFID技术。

5.1.1 有源RFID与无源RFID的对比

有源RFID自带便签能源，对读写器信号的强度要求较低；有源RFID实时性较高，小于等于10s，能够穿透人体，同时识别多人的位置信息，而无源RFID无穿透性，多人刷卡会有严重冲突；有源RFID具备自动检测损坏报警、环境监控（传感器标签）及人员和设备实时定位、跟踪等功能，而无源RFID则不具备这些功能。

5.1.2 有源RFID与ZigBee技术的优劣性

有源RFID技术的定位需要事先采集定位区域内多个定位基站发射信号的RSSI值，定位设备通过实时采集比较RSSI值，实现相似度拟合和位置确定。由于事先采集RSSI数据的工作量较大，而且定位区域会因人员移动、中大型电子设备干扰而发生变化，会影响定位精度。

ZigBee技术主要面向无线个人区域网（PAN），网络系统在应用中具有近距离、低功耗、低成本等特点。ZigBee定位属于无线传感网（WSN）技术范畴，技术理念先进，但其缺陷在于网络稳定性还有待提高，易受环境干扰。ZigBee的定位精度在移动时会受到人体较大干扰，可靠性降低。

5.2 无线网络（WiFI）技术

WiFi定位技术有两种，一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法进行三角定位，另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库，来确定位置。WiFi的优势在于日益普及的WLAN，越来越多的WiFi热点将为定位提供更多的参照点，将有效提高定位的精确度。缺点在于无线网络加密算法的脆弱性，其安全性存在一定缺陷。

5.3 超宽带（UWB）技术

UWB技术是一种使用1GHz以上带宽且无需载波的先进无线通信技术，超宽带无线电中的信息载体为脉冲无线电（Impulse Radio,IR）。这种技术的特点是通过对非常窄（往往小于1ns）的脉冲信号进行调制，以获得非常宽的带宽来传输数据。由于不需要价格昂贵、提及庞大的中频设备，UWB冲击无线电通信系统的体积小且结构简单、隐秘性和保密性强、功耗低、多径分辨力强、数据传输率高、定位精确、抗干扰能力强[1]。

5.4 卫星定位

多适用于室外露天环境。在卫星信号无遮挡的理想环境下，利用差分基站弥补，理论上GPS可以实现5m的精度，在化工厂等复杂环境下，GPS信号会经过多次的折、反射，造成信号误差，漂移误差一般在10m左右，且漂移没有规律性，还会出现“穿越装置、设备、墙体，里外不分、上下不分”等原则性错误[2]。

6 结论

综上所述，定位技术是安全管理信息化的基础，用位置数据支持业务系统，将位置数据与业务系统深度融合，用位置数据管理员工的日常行为、用位置数据管理作业、用位置数据管理巡检，形成基于定位系统的安全管理、基于定位系统的作业全流程管理、基于定位系统的巡检管理。通过定位系统，能够切实提高生产效率和效益，同时确保企业的生产安全。