基于大数据分析的油气生产集团安全管控平台建设研究

龚孝平，王春华

(1.贵州乌江能源集团有限责任公司安全环保部，贵州 贵阳 550025；2.贵州省煤矿设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550025；3.贵州省矿山安全科学研究院有限公司，贵州 贵阳 550025)

0 引言

安全是企业长期稳定发展的生命线[1]。能源企业具有生产要素杂、工艺程序多、劳动强度大等特点，安全防控责任重、难度大，是安全领域的重点防范对象。企业是落实生产安全的主体责任人[2]。近年来，随着能源企业信息化的发展和信息技术的广泛应用，能源企业的科技含量和生产效率得到进一步提高，以煤炭为代表的传统能源安全生产局面得到了一定改善，多数新能源产业安全生产水平相对稳定，但仍有相当一部分综合性能源企业由于业务类型繁多、业务场地分散、系统扁平林立，监管手段单一且落后，不能全面实施综合安全管控，存在着较高的安全风险隐患。例如，从国家应急管理部获悉，仅2022年4月，全国安全事故共发生1 425起，死亡1 241人[3]，其中涉及能源领域的安全事故占据相当比重，安全生产形势依然严峻。总体来看，国内能源企业事故总数量、较大型事故、重大事故和死亡人员总数等仍高于发达国家，尤其是业务复合型能源企业的综合安全管控效能堪忧，亟待开展针对性研究并提出解决措施。因此，本文重点围绕大型能源集团安全管控场景需求，基于物联网、AR、云计算及大数据分析技术，采用B/S架构设计了大型能源集团安全管控平台，旨在全面高效整合业务复合型能源企业生产场景各类数据资源，为能源集团及其下属生产企业在安全管控方面提供监控预警、远程指挥等应用服务，进而提升能源行业安全管理水平。

1 集团安全管控平台应用需求分析

1.1 企业简介

贵州乌江能源集团有限责任公司是贵州省省管大(一)型国有企业，肩负着全省能源战略实施主体、清洁能源开发主体、能源技术创新主体和国家重要能源基地建设“四个主体”作用，主要开展电、气、管、网一体化投资、开发、研发、运用、服务等业务。现有全资、控股公司13家，参股公司24家，代持股公司1家，已形成能源(火电、光伏、水电、页岩气、煤层气)和装备制造、进出口贸易、技术服务的“1+3”产业体系[4]。

1.2 问题分析

(1)子企业层面。贵州乌江能源集团有限责任公司旗下子企业多、地点分散，尤其是安全信息化基础薄弱，部分子公司虽然根据自身需求自行建立了SCADA等，但基本上都是独立建设，涉及到的生产管理数据、现场监控视频数据等都分散到各个生产现场，没有集中到二级单位，导致二级单位不能及时掌握生产情况、安全管控等信息，进而导致集团公司不能获取相关数据。(2)集团公司层面。整个集团公司还未建立总体层面的安全信息化管控平台，用于支撑二级单位的数据接入，特别是安全监管视频从基层单位接入到集团公司问题尤为突出，将直接影响到“电”“气”“管”“网”安全监管调度。此外，在安全监控与应急救援方面缺乏专业化集成信息系统，无法快速响应现场应急救援和调度指挥，实现集团本部和二级单位之间的应急可视指挥、视频会议/监控、工作督查、实时交流、远程培训等功能。

1.3 需求分析

大型能源集团安全管控平台建设需求如下：

(1)视频监控与远程指挥需求。通过对二级子公司、基层单位的部分无联网条件的区域，安装视频采集设备或传感器，对集团进行视频监控与远程指挥系统的大屏建设，实现视频联网共享、实时传输，满足集团对重大、突发事件进行视频监控和远程指挥需求，实现跨层级、跨地区视频接入、可视化指挥调度及高效协同办公等应用。

(2)安全管控与应急救援需求。安全管控与应急救援系统满足集团公司高效完成安全监管、应急救援和事故处置的需求，实现集团本部和二级单位之间的应急可视指挥、视频会议/监控、工作督查、实时交流、远程培训等功能。集团通过该系统全面掌握下属子公司的安全监控和应急调度情况，能够实现和下属子公司之间的视频调度和语音对讲，实现安全监控与应急救援的集中管理和应急指挥调度。

(3)生产调度与运营监管需求。主要满足企业生产调度工作的日常联络与突发事件应急处置时，确保部门内部以及跨部门、跨地域的机构和人员之间应急处置时通信联络的安全、可靠、通畅，通过系统能够让集团公司及时掌握生产企业的工作流程和生产状态。同时支撑子企业厂区的调度终端、视频监控、视频会议、生产数据等子系统进行深度整合的功能，满足生产企业对日常生产调度、安全事件监控和应急处置的需求，形成应急预案、视频监控、指挥调度、生产数据的深度融合联动，实现相关责任到人，指挥调度到事，可视化调度操作[5]。

(4)性能需求。建设的平台性能指标应达到以下要求：平台控制操作响应时间≤3 s；数据浏览响应时间≤2 s；一般数据查询响应时间≤3 s；大数据分析处理时间≤1 min；双机负载均衡/热备用切换时间≤25 s；当平台处理能力不足时，可通过增加相应的节点和处理能力来实现平台处理能力的动态增长。

(5)网络性能需求。平台通过建立集团公司-二级子公司-三级基层单位骨干网链路，根据长期网络演进计划，前期以单链路实现功能需求为主，后期根据业务需求进行网络冗余备份，以实现当其中一条链路出现故障，流量能自动切换到另外一条链路上。

2 大型能源集团安全管控平台总体架构

依托乌江能源集团现有软件、硬件基础设施，构建包括基础设施层、数据层、应用支撑层、应用服务层和可视化层的混合云资源服务体系，打造覆盖主要单位各版块的网络体系、视频会议体系，建设涵盖视频监控与远程指挥系统、安全管控与应急救援系统、生产调度与运营监管系统等于一体的安全管控平台。平台整体架构如图1所示。

基础设施层由数据采集设备、网络设施、调度大厅和云资源基础设施组成；数据层由安全环保监控数据、工业物联网数据、综合办公管理数据构成；应用支撑层主要由统一数据接入平台、视频监控与远程指挥系统、数据资源体系、数据融合分析系统、数据调度系统构成；应用服务层主要由安全管控与应急救援系统、生产调度系统、运营监管系统、安环大数据主题等构成；可视化层由可视化服务总线、调度中心等组成。

图1 总体架构图

大型能源集团安全管控平台建设采用JDBC、SQL、Web Service、SOAP、服务总线、API等技术构建，总体技术架构如图2所示。

图2 技术架构图

3 集团安全管控平台功能设计及效果

3.1 视频监控与远程指挥系统

视频监控与远程指挥系统总体按照集团公司、二级公司、基层单位三级架构进行构建，分级逐步实现互联。系统采用分布式架构设计，以综合接入、互联互通为目的，充分运用现代监控先进技术，构建一套功能完善、扩展性强、实时性高的综合音视频交互指挥调度系统。包括GIS地理信息模块、可视对讲模块、视频会议模块、应急广播模块、信息发布模块、视频监控对接模块、集群对讲模块、S接口模块等，具有视频监控、报警联动、指挥调度、视频会议、信息发布、智能分析等功能。

3.2 安全管控与应急救援系统

安全监控与应急救援系统总体按照集团公司、二级公司、基层单位三级架构进行构建，分级逐步实现互联。以现场安全监管和应急救援为目标，提供目标职责管理、制度管理、教育培训管理、现场管理、安全风险管控及隐患排查等基本功能，同时满足现场应急管理要求，实现集团对生产现场的全方位安全管控和全天候应急救援。

3.3 移动应用系统

在移动应用系统中运用5G技术，建设涵盖首页门户、系统公告通知、工作台、安全统计报表、安全生产监管等功能模块。

3.4 网络系统

(1)根据集团-二级-生产公司等架构，建立数据采集上传通道，可以使用公司原来建设的内网或者互联网+VPN的方式建立数据连接通道。

(2)集团建设数据承载中心，可以租赁物理机房或者新建数据中心机房方式将数据汇聚集团，同时部署部分分布式计算节点，对二级公司或者基层单位的机房作为分布式计算的节点，对数据进行处理分析。同时可以作为集团企业的数据中台，促进集团的应用系统在数据上融合，减少系统间的数据不共享，软件间的功能重复，系统间的割裂应用。

(3)以5G网络为承载的应用建立，可以作为内网的应急通信备份，也可以在紧急情况下现场调度指挥的承载。

(4)建设集团的应急指挥平台，包括信息化平台建设(涉及到功能包括数据的融合应用，子公司、生产企业数据采集应用，安全生产监控视频采集，安全生产AI识别控制预警，应急视频会议调度系统等)，同时新建物理指挥调度室，建设专业的生产安全调度中心。

3.5 应用效果

目前，已建设了涵盖火电、水电、页岩气、煤层气、光伏、管网、技术服务等业务于一体的视频监控与远程指挥系统、安全管控与应急救援系统、移动应用系统及调度大厅，通过应用物联网、AR、云计算及大数据等技术手段，将分散的下属企业生产现场监控视频及设备运行数据等实时上传至集中管控平台，依托算法中台、技术中台实现了在线行为分析报警和远程视频指挥调度，通过建立应急管理预案库，实现了特定场景下应急预案响应、应急资源调度、应急机构定位及应急模拟演练等。建设的安全管控调度大厅及平台如图3、图4所示。

图3 安全管控调度大厅实景图

图4 安全管控平台应用功能界面图

4 结语

本文聚焦大型能源集团安全管控需求，以贵州乌江能源集团有限责任公司为研究对象，通过深入剖析其安全管控信息化存在的问题，梳理形成大型能源集团安全管控平台建设需求。构建了包括基础设施层、数据层、应用支撑层、应用服务层和可视化层的总体架构，设计了具备视频监控与远程指挥系统、安全管控与应急救援系统、生产调度与运营监管系统等多功能的安全管控平台。通过在贵州乌江能源集团有限责任公司实际应用，效果良好。对同类型大型能源集团基于大数据安全管控具有借鉴意义。