工业互联网+危化安全生产管控平台的搭建及运用

卞平官，廖祥翔，黄乐观，严东宁，杨 俊，朱显军

湖北宜化集团有限责任公司，湖北 宜昌 443000

危险化学品企业安全风险智能化管控平台的设计、建设与应用是企业都在摸索和推进的课题。依靠物联网、大数据、云计算、人工智能（artificial intelligence，AI）、第五代 移动通 信技术（5th generation mobile communication technology，5G）等新一代信息技术，建设危险化学品企业安全风险智能化管控平台，加强在感知、监测、预警、处置、评估等方面赋能危险化学品企业，破解企业安全生产的痛点、难点、堵点问题，是实现危险化学品企业转型升级的必由之路［1］。

我公司率先推出5G+工业互联网+危化安全生产信息化平台，用5G+工业互联网的技术为化工行业安全生产及智能制造提供整体解决方案，探索全新的化工行业应用场景，目前方案已在我公司得到实施，可为其他企业构建平台提供参考。

平台搭建落实了国家及省市政府职能监管要求，助力企业落实全员安全生产责任制，让安全责任量化、痕迹化，解决了企业安全管理中存在的诸多问题；解决了企业信息孤岛多，实现系统信息共享；实现了数据处理的先进性，整合各类资源；也解决了教育培训形式单一，员工参与积极性不高，培训效果不明显的难题。

利用“5G+工业互联+危化安全生产平台”将已建设的平台数据打通，形成集团一致的信息化平台，整合企业资源应用，提升了企业安全管理水平和信息化水平，实现综合价值最大化［2］。

1 化工行业安全生产中的问题

化工生产过程复杂多样，涉及的物料易燃易爆、有毒有害，生产条件多高温高压、低温负压，现场危险化学品储存量大、危险源集中，化工（危险化学品）企业有效防控安全风险，保障生产安全平稳运行，至关重要。据统计，2020 年，在危险化学品生产经营企业安全生产事故中，处于高速发展的中小型企业所占比率较高，安全管理水平有待提升［3］。化工行业的安全生产存在如下根源性的问题：

（1）企业安全基础薄弱，建设标准低，自动化程度低。传统化工生产企业，项目本质安全水平普遍不高，涉及的危险工艺风险高、安全设计水平低、自动化程度低。

（2）企业主体责任落实不到位，安全监管与专业直管认识不到位［4］。现阶段，全民的总体安全素质还不是很高，仍存在偏重经济效益，对安全生产所产生的社会效益认识不足，重视不够；建立“精、细、严、实”的企业安全生产管理机制，推进行业直管专业化，全面提升行业领域安全监管水平工作还在推进中。

（3）危险化学品生产经营企业安全管理及专业管理人才缺乏，员工素质参差不齐，安全监管存在薄弱环节。防范化解危险化学品安全风险仍是重中之重，企业仍需聚焦“一防三提升”（防控重大安全风险，提升本质安全水平、技能素质水平、信息化智能化管控水平），持续发力、攻坚克难。

（4）危险化学品安全风险管控平台建设在逐步推进中，企业在积极搭建和完善，但还需积极拓展建设功能模块、提升应用水平。应急管理部颁发《“工业互联网+危化安全生产”试点建设方案》明确的17 种场景、21 种工业APP、11 种工业机理模型等重点内容，为平台建设指明了方向。各企业依托现有系统数据在积极搭建和完善，但还需结合企业现状拓展建设功能模块，提升应用水平。

2 化工行业安全生产的对策分析

《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》的发布，增加了“数据汇聚赋能行动”“技术能力提升行动”“产业协同发展行动”等内容，不仅是对工业互联网各领域更全面的覆盖，更凸显了数据等要素的重要意义。

同时，2020 年10 月10 日，应急管理部及工信部关于印发《“工业互联网+安全生产”行动计划（2021-2023）》的通知（工信部联信发【2020】157号）明确构建“工业互联网+安全生产”支撑体系。2021 年4 月7 日，应急管理部办公厅关于印发《“工业互联网+危化安全生产”试点建设方案》的通知（应急厅【2021】27 号），旨在“工业互联网+危化安全生产”整体架构设计上，按照“多层布局、三级联动”的思路，推动各主体多级协同、纵向贯通，覆盖危险化学品生产、储存、使用、经营、运输等各环节，实现全要素、全价值横向一体化［5］。

应急管理部出台的“十四五”危险化学品安全生产规划方案，把“工业互联网+危化安全生产”［6］纳入“五大工程”之一。

解读了以上政策，在应急管理部于2021 年9月下发的《“工业互联网+危化安全生产试点建设方案”实施指南（试行）》《“工业互联网+危化安全生产”特殊作业许可与作业过程管理系统建设应用指南（试行）》等3 项指南的指导下，把特殊作业许可与作业过程管理、智能巡检、人员定位作为试点建设必建场景。按照“数据+平台+应用”的模式，以工业互联网平台为核心，构建大数据分析中心，挖掘数据价值，建设自动控制、智能管理、动态监控的智慧工厂。

3 5G+工业互联网+危化安全生产信息化平台建设情况

3.1 平台架构

5G+工业互联网+危化安全生产管控平台由1个管理驾驶舱、6 大模块、26 个子模块构成，其架构如图1 所示。该平台全面整合化工行业工厂管理涉及到的人员管理、生产管理、设备管理、“双重预防”机制［7］、安全标准化和环保管理6 大要素，将新型信息技术与安全管理体系和安全管理经验进行深度融合，形成了以安全标准化管理为指导、以风险分级管控为核心的平台设计理念。

图1 5G+工业互联网+危化安全生产管控平台架构Fig.1 Structure of 5G+industrial internet+hazardous chemicals safety production management and control platform

3.2 实现的功能

5G+工业互联网+危化安全生产管控平台主界面如图2 所示。平台实现基于5G 技术的数据通讯，对现场可编程序控制器（programmable logic controller，PLC）及数采设备信息进行无线采集；基于5G 通讯的专网建设［8］，现场的巡检用掌上电脑（personal digital assistant，PDA）、增强现 实（augmented reality，AR）头盔等移动终端实现5G通讯。平台包括网络层、业务层、应用层，可实现的功能包括：生产管理、安环管理、设备管理以及系统保障。

图2 安全生产智能化管控平台主操作界面Fig.2 Main operation interface of intelligent management and control for safety production

平台依托企业现有系统数据，通过接入企业实时监测、视频监控、人员定位、设备状态、特殊作业等数据，实现安全管理基础信息、重大危险源安全管理、双重预防机制、特殊作业许可与作业过程管理、智能巡检、人员定位等基础功能的信息化、数字化、网络化、智能化。

3.3 项目运行方式

本平台通过对双重预防机制的信息化重塑，确保安全风险始终处于受控状态［9］。提高安全及生产数据的实时共享及无边界流动，增强企业安全生产管控能力，提升企业竞争力。平台建成之后，有以下基于双预防的运用：

3.3.1 风险动态管控 对个性化报表、指标偏离、固化工作、任务清单做好制定和跟踪，各级人员根据不同时期工作需要添加个性化的工作任务清单，桌面提示，提高工作效率。例如定制了隐患排查计划并设置了排查标准库（图3），做到风险动态管控、隐患闭环管理、及时提醒消缺［10］。

图3 隐患管控图：（a）隐患排查标准库图，（b）隐患闭环管理Fig.3 Potential risk management chart：（a）potential risk screening standard library，（b）potential risk closed loop management

3.3.2 异情提前警示 具体包括：工艺指标合格率；产量消耗统计分析；检维修作业数量、位置及费用分析；人员行为分析；装置完整性分析；重点设备运行周期分析等。各类信息提示窗口如图4所示，减少了非计划性停车，预防设备重特大事故及次生安全环保事故的发生。

3.3.3 安全智能管控 实现了作业许可管控、人员管控、典型违章自动识别管控、点巡检强制性管控、流程闭环管控。平台建立如图5 所示的作业安全8+1 的模板以及固定流程，实现八大特殊作业和检维修作业全流程的闭环管理。

图5 特殊作业管控界面Fig.5 Special operation management and control interface

基于人员定位涉及到的缺员/超员、一键求助（save our souls，SOS）、串岗/越界、脱岗/滞留、静止、非允许进入等8 种安全智能预警。

平台应用如图6 所示的智能AI 识别技术，实现对个体防护用品穿戴、人车分流、烟火管控、劳动纪律监督等典型违章行为的智能识别，后台通过对发生不安全行为的时间、地点、日期、类型进行分类统计分析，指导企业有针对性的实施安全管理，提高安全管理的实效性，弥补安全管理的盲区、死角。

图6 AI智能分析中心示意图Fig.6 AI intelligent analysis center

根据对不同岗位、不同层级人员巡检的要求，对巡检区域点位、巡检线路、巡检内容的规划，依据相关的巡检周期制定巡检计划，自动派送计划。所有上线流程实现闭环管理，不断提示，督促责任人完成，增强公司各级人员的落实能力，实现安全生产责任制考评及管理活动评价，如图7 点巡检管理流程所示。

图7 点巡检管理流程Fig.7 Management process of point inspection

3.3.4 生动教育培训 通过线上线下相结合的培训教育管理，通过不同类型的教材，实现线上培训、练习、考试、汇总分析，通过灵活多样的方式，提升了员工的学习主动性和安全意识，丰富了员工安全知识［11］，提升全员安全技能，管理人员安全绩效，场景如图8 所示。

图8 教育培训场景图Fig.8 Scenarios for education and training

3.4 平台先进性运用及现实意义

3.4.1 展现安全生产的全面信息 基于在线监测、环境应急指挥等系统，融合物联网技术、云技术、多网融合等多种技术方案，构建了多层次、全覆盖的生态环境监测网络、海量数据资源中心以及统一服务支撑平台，推动环境资源高效、精准的传递。图9 为安全生产信息化平台数据大屏，能全方位展现安全生产信息。

图9 安全生产信息化平台数据大屏显示图Fig.9 Data screen of informational safety production platform

3.4.2 助力危化企业的转型升级 平台用5G+工业互联网的技术为危险化学品企业安全生产及智能制造提供整体解决方案，探索全新的化工行业应用场景，促进企业数字化、网络化、智能化转型，实现了安全生产管理数字化、可视化、信息化、智能化。

3.4.3 实现社会效益的最大化 平台的应用帮助公司降低了安全生产的风险，提升治理水平，减少了生产安全事故的发生，保障了社会稳定发展［12］。同时，有助于加强公众对安全生产工作的关注，提升社会公众的安全意识和法制观念，为推动安全生产工作提供动力与能量。

3.4.4 促进经济效益的显著提升 检修维护方面：通过多元数据的综合分析，涵盖数据采集、状态分析、故障诊断、状态预测和维修决策，实现机组状态的全方位判断。延长设备寿命周期、降低维护成本和检维修费用。

产效提升方面：降低计划外停机，提高设备综合效率，确保长周期连续性生产，实现产能提升。

人员提效方面：应用智能传感、无线通讯等技术手段，逐步取代人工点检，可节省人工。

4 结论

5G+工业互联网+危化安全生产信息化平台的搭建，实现了以数据化支撑辅助决策安全管理，实现智能高效的现代化安全管理模式；整合了企业资源应用，提升了企业信息化水平，实现安全生产指挥调度数字化、智能化［13］。

该平台结合企业实际，将已建设的平台数据打通，在基于5G、AR、AI 等多种新型技术和多种终端应用，实现行为安全管控、减员增效［14］。以安全标准化12 个A 级要素、双重预防机制为核心，推动操作控制智能化、风险预警精准化、危险作业无人化、运维辅助远程化，全面提升安全管理可知、可视、可溯、可控的综合效能，极大提升了企业竞争力［15］。

在安全生产智能管控平台的不断推进和方案优化中，5G+工业互联网+危化安全生产信息化平台将得到进一步优化和完善，为提高企业安全管控能力赋能［16］，为企业转型升级助力。