石化企业工业互联网建设实践

梁徽 赵岩 刘海震

中国石油运输有限公司 北京 100101

1 引言

2021年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出积极稳妥发展工业互联网，加强工业软件研发应用，培育形成具有国际影响力的工业互联网平台，推进“工业互联网+智能制造”产业生态建设。

工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径。通过工业互联网可以提高生产效率、优化资源配置、降低成本，促进工业生产的智能化、网络化和数字化转型。工业互联网与 5G、人工智能、区块链等信息技术加速融合，标准化与产业实践也逐步推进[1]。

在国家对工业互联网融入传统产业助力数字化转型的大力支持与推广下，石油化工行业也在实践应用中结合炼化行业特点和公司管理实际，进行工业互联网平台设计与应用。中国石油通过昆仑数智工业互联网平台赋能石油石化设备监测与故障诊断、设备预测性维护等应用场景的创新应用；石化盈科自主研发了ProMACE工业互联网平台，支撑智能工厂、智能油气田、智能管线；中海油打造了全球首个700MHz与2.6GHz融合组网的5G石化专网，为中海油惠州石化带来显著的安防效率提升。“工业互联网 + 安全生产”改变了以往石化化工行业以人防为主、依靠经验的传统，从行业层面实现产业布局的优化和系统性风险的降低。

2 平台建设内容

某石化企业以工业互联网平台为基础，以安全生产分区管控为规范，采集全量的生产与作业监控数据，建设安全态势感知平台。平台包括生产与作业监控、安全生产管控、应急管理和隐患治理共4类11种应用场景，针对企业面临的安全风险，如火灾、泄漏等，实时监测设备状态、预测异常情况，并将预警与报警反馈给隐患治理与敏捷应急系统，实现了从风险识别到隐患治理，事件报警到敏捷应急闭环管理，推动了企业安全生产、提质增效、科学决策、敏捷应急。

2.1 生产与作业监控类应用场景

（1）采集安全全量数据，建设基础安全信息数据库。通过纳入危险化学品安全技术说明书、设备设施安装、检测检验、隐患排查、制度标准等信息，实现对危险化学品安全相关信息的全量数据入湖集中管理，通过对数据库信息的分析和利用，及时了解危险化学品的安全特性，科学制定安全操作规程，并能够对设备设施的设计变更、施工安装、检维修、检测检验等进行线上化管理和监控。

（2）规范作业流程，实现规范化过程管理。将作业审批许可条件条目化，将复杂的审批流程转化为易于理解和执行的规范条目。根据作业类型和安全要求，定义相应的条件，确保作业符合规范和标准。将作业申请、审批、许可等环节连接，形成一条完整的作业流程，系统自动按照设定的流程进行预约审查、安全条件确认和许可操作，实时跟踪作业状态和进展，提供及时的提醒和预警信息，记录作业过程中的关键信息和决策，留下完整的痕迹，方便事后审查和分析，实现作业管理的信息化、规范化和程序化，提高作业执行效率和准确性。

2.2 安全生产管控类场景

（1）识别环境风险，构建风险地图。基于采集各类环保监测数据，将其结合GIS地图进行整合和展示。通过风险地图，可以直观地了解环境情况和相关监测指标的分布情况。通过设定各项指标的阈值，系统可以实现对环境和相关监测数据的实时监控。一旦某个指标超过设定的阈值，系统将自动触发警报机制，并对相关的处置人员发送短信推送，以便及时采取相应的行动。通过环保地图的建设和配置，企业可以实现对环境监测数据的有效管理和迅速响应，不仅可以提高监测和治理的效率，还可以提升环境保护工作的准确性和及时性。此外，通过系统记录和分析警报信息，还可以为环境监测和治理提供有益的参考和决策依据，推动环保工作的持续改进和优化。

（2）评估风险级别，对风险进行分级管控。建立企业风险清单和风险管控清单，根据风险的潜在危害性、发生概率以及暴露程度等因素进行综合评估，并进行风险进行量化和分级。同时根据风险分析结果制定相应的管控策略和措施，并将其纳入风险管控清单进行管理。结合GIS地图的功能，将风险分布情况直观地展示在总平面布置图或地理坐标图上，通过使用红色、橙色、黄色和蓝色等颜色，不同风险等级的区域可以被自动地标示出来。企业可以一目了然地了解各个生产设施、作业场所等区域所存在的不同等级的风险，实现企业安全生产风险分区分布的可视化管理。

（3）建立隐患标准管理库，实现标准化隐患排查治理。为了确保隐患的辨识、处理和管理具备标准化和一致性，建立隐患标准管理数据库，包括建立各类隐患的定义、辨识方法、处理要求等详细信息。系统涵盖排查计划的制定、任务的分派、执行的监督和进度的跟踪等功能。同时针对关键工艺环节的隐患进行实时监测和报警，一旦触发关键工艺环节的隐患报警，系统将及时发出警报，并通知相关人员采取相应的控制或应急措施，以减少潜在风险的发生。

2.3 应急管理类应用场景

（1）强化应急演练，以练促战。针对不同的阶段、场景，结合预案、案例、图谱、流程等，通过构建事故场景，多方协同参演，真实模拟事故救援处置全流程，实现事件处置过程从接警、处置到总结评估的全流程覆盖。在不同的演练阶段和场景中，工业互联网技术可以提供全面支持。首先，针对应急演练现场的设备、仪表等进行远程监控与控制，通过实时获取和分析设备数据，监测现场参数变化，及时发现异常情况，通过远程控制操作设备进行干预与调节。通过大数据分析和处理，用于建立事故模型和预测模型，提前识别和预测潜在的风险和问题。其次，各个部门在系统上进行实时的信息共享、任务分配和指挥协调，提高应急处置的协同效率。最后，结合虚拟现实技术，提供场景复现和虚拟培训支持，模拟真实的应急演练场景，让参与者在虚拟环境中进行实时训练和演练，提高应急响应的准备和反应能力。

（2）应急资源可视化展示，提高应急指挥决策效率。以安全态势感知平台为基础，依托GIS平台，对全域应急资源进行摸底，对各类应急资源进行分类汇总，对应急队伍、应急资源、消防设施及物资、重大危险源等信息进行集成展示[2]。利用视频、音频、图片和文字信息，专家可以通过远程指导和协助现场人员做出决策。同时，还支持会议快速组建和召开，使得现场人员和救援人员能够直接参与讨论，明确救援事项，加强协同配合。

2.4 隐患治理类应用场景

（1）配合智能巡检终端，提高巡检质量。通过巡检终端下发作业指令，终端下载巡检任务，巡检人员可按照指定的路线和要求进行作业。在巡检过程中，终端会实时记录相关数据，包括巡检点的状态、巡检人员的操作记录等。通过4G/LTE无线通信技术，数据可以快速传输到后台系统，并进行实时记录和分析。管理人员可以通过系统获得巡检情况的实时数据，包括巡检地点、时间、设备状态、异常信息等，从而做出准确的判断和决策。智能巡检终端的应用实现内外部的协同作业，提高巡检效率和质量，全面实现智能化巡检工作，使得巡检任务的执行更加高效和规范。

（3）AI识别，实现智能化封闭管理。基于视频监控和AI算法实现对厂区人员和车辆进出的监管和管理。可以与报警系统、视频监控系统、门禁系统、人员与车辆信息管理系统、访客在线管理系统以及人员定位系统等进行联动，实现全方位的安全管理和数据统计。无论是已注册的员工还是访客，系统能够通过面部识别、人体特征提取以及车牌识别等技术，对其身份进行快速准确的识别。同时，系统还会记录下人员和车辆的进出时间，用于后续的时间线记录和查询。在安全方面，当有任何入侵或紧急情况发生时，系统会自动触发报警系统，提醒安保人员及时采取措施。同时，通过实时追踪人员位置信息，并与视频监控系统进行联动，保证对人员的实时监控和追踪。

（4）深度学习算法，助力异常工况监控。利用深度学习算法分析和识别企业生产现场的异常工况，例如设备故障、操作失误等。通过实时监控和数据分析，及时发现潜在的安全隐患，并采取相应措施防范事故发生。借助智能识别技术对化工企业作业人员的安全行为进行监测和分析，包括佩戴安全装备、操作规范等。一旦发现违规行为或不安全行为，系统将及时预警并提供警示信息，以促使人员遵守安全规定和操作规范，降低生产事故风险。通过设立多个监测点，实时监控不同区域的环境、温度、气体浓度等参数，并结合智能识别技术，检测异常情况，如火灾和泄漏等。一旦发现异常情况，系统将立即发出预警信号，并通知相关人员进行应急处理，以最大程度地减小潜在风险。

（4）建立安全指标，提升风险预警能力。通过对企业的工艺流程、设备情况、物料储存等进行评估和分析，识别潜在的静态风险因素，并进行权重计算和综合评价，以获取静态风险的指标值。针对企业特殊作业的操作风险，如高空作业、动火作业等，进行事故概率和风险等级的评估，并将其纳入安全生产预警模型，计算特殊作业风险指数。通过对企业内部的隐患排查、整改情况进行统计和分析，评估隐患治理的有效性，并将其纳入安全生产预警模型，计算隐患治理指数。考虑企业装置的布局合理性、防火阻隔、紧急通道等因素，进行评估和分析，计算装置布局的安全指数。对企业的工艺变更、设备设施变更等进行跟踪和管理，评估变更管理的规范性和安全性，并计算变更管理的指标值。分析企业资源消耗情况和资源管理措施执行情况，计算能源综合管理的指数值。评估企业应急预案的完善程度和执行情况，计算应急预案指标值。考察企业培训机制和人员素质管理，评估培训和人员素质的指标值。统计企业消防设施的配备和运行状况，计算消防设施的安全指数。分析企业报警系统的覆盖范围和响应能力，计算报警指标值。通过综合统计、分析和计算以上指标，可以得到企业安全生产预警指数值，并生成安全生产预警指数趋势图，以定量化展示企业安全生产现状和趋势，为企业提供重要参考，及时发现和解决安全生产隐患，提高整体的安全生产水平。

3 结语

企业通过安全态势感知平台提升了安全相关事件预警与报警能力，有效实现了风险识别到隐患治理、事件报警到敏捷应急闭环管理的全过程控制。工业互联网作为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量，未来将深刻影响和改变着制造业和工业领域。作为工业元宇宙的一部分，工业互联网主要扮演的是基础设施的角色[3]，随着VR、AR、AI等相关技术快速发展，工业互联网在石化企业将会有更多的应用场景，如利用数字孪生技术实现对物理世界的实时模拟和虚拟镜像，将物理世界与数字世界实现对应和互动，进行仿真、预测和优化分析，进一步帮助企业更好地理解和管理物理世界，提高生产效率、质量和安全性。