基于信息物理融合平臺(tái)(CPS)的智能主動(dòng)性安全管控體系在發(fā)電企業(yè)的應(yīng)用研究

史雷冰 郝建樓

華電忻州廣宇煤電有限公司 山西忻州 034000

電廠的安全管控主要包括設(shè)備安全和人員安全兩個(gè)方面。目前電廠設(shè)備都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、自動(dòng)化和信息化，對(duì)于設(shè)備的安全管控機(jī)制和手段已經(jīng)比較成熟。但是人員安全管控一直沒有突破，仍然是離線的、被動(dòng)的和不可控的狀態(tài)，安全管理仍然采用以下方式：（1）依賴于制度的培訓(xùn)和宣貫；（2）依賴臨場(chǎng)人員的經(jīng)驗(yàn)、自覺性、甚至精神狀態(tài)；（3）管理手段主要是反復(fù)強(qiáng)調(diào)，以及低比例的現(xiàn)場(chǎng)抽查；（4）無法做到每個(gè)點(diǎn)都安裝門禁，無法控制人員流動(dòng)；（5）無法實(shí)時(shí)阻止錯(cuò)誤人員在錯(cuò)誤的時(shí)間出現(xiàn)在錯(cuò)誤的位置。

保持這樣的狀況的根本原因是缺少有效的手段為現(xiàn)場(chǎng)人員提供過程實(shí)時(shí)安全保障。只有將環(huán)境、設(shè)備、人員任務(wù)和位置、安全措施和危險(xiǎn)點(diǎn)等信息實(shí)時(shí)有機(jī)的融合在一體，才能夠?yàn)槿藛T提供實(shí)時(shí)、有效、有針對(duì)性的安全保障。我們提出的解決方案是要將生產(chǎn)過程的安全管控從被動(dòng)變成主動(dòng)狀態(tài)。概括來說：通過基于電廠真實(shí)場(chǎng)景和設(shè)備的三維模型上，應(yīng)用高精度定位（UWB）、無線通訊技術(shù)，視頻識(shí)別、門禁的聯(lián)動(dòng)控制，集成設(shè)備臺(tái)賬、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、工單、兩票、巡點(diǎn)檢等一系列設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，建設(shè)一個(gè)與電廠真實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景完全一致的虛擬空間，即信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。在CPS系統(tǒng)中建立主動(dòng)安全數(shù)據(jù)庫，將人員任務(wù)與主動(dòng)安全數(shù)據(jù)庫對(duì)接，在人機(jī)料法環(huán)五個(gè)維度對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)、主動(dòng)安全監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全管控。具體的方案如下：

1 基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái)建設(shè)

（1）安裝無線AP和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。（2）在生產(chǎn)區(qū)安裝UWB定位基站，結(jié)合人員定位標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)人員高精度定位。（3）通過設(shè)計(jì)院提供的三維移交的設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合激光掃描、拍照等相關(guān)技術(shù)對(duì)全廠生產(chǎn)區(qū)域和主要設(shè)備進(jìn)行三維建模。

2 軟件應(yīng)用開發(fā)

2.1 主動(dòng)安全數(shù)據(jù)庫

利用廠房和設(shè)備三維模型圖，在實(shí)現(xiàn)全廠WIFI無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋基礎(chǔ)上，用高精度定位技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行區(qū)域和位置依據(jù)安全類型和安全級(jí)別進(jìn)行劃分和定位，將該位置的對(duì)應(yīng)安全注意事項(xiàng)和危險(xiǎn)預(yù)防措施，結(jié)合該區(qū)域設(shè)備的安全等級(jí)、注意事項(xiàng)、運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、電廠安全規(guī)程、危險(xiǎn)點(diǎn)預(yù)控票、重點(diǎn)安全措施等，根據(jù)人、機(jī)、料、法、環(huán)五要素進(jìn)行安全內(nèi)容分解，建立安全數(shù)據(jù)庫。

2.2 智能兩票

主動(dòng)安全數(shù)據(jù)庫與兩票管理動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，能夠在“開票”時(shí)明確相關(guān)責(zé)任人信息、工作內(nèi)容、工作地點(diǎn)、操作設(shè)備對(duì)象等信息，自動(dòng)激活電子圍欄，緊緊圍繞“安全措施”要求，通過定位技術(shù)，保障相關(guān)工作人員嚴(yán)格按照安規(guī)流程工作。

確保開工時(shí)工作許可人、工作負(fù)責(zé)人是否持票共同到現(xiàn)場(chǎng)檢查安全措施；開始作業(yè)前，工作負(fù)責(zé)人是否組織全體作業(yè)人員學(xué)習(xí)危險(xiǎn)點(diǎn)控制措施并進(jìn)行安全技術(shù)交底，《危險(xiǎn)點(diǎn)控制措施票》中是否有全部工作班成員的簽名；票面安全措施和《危險(xiǎn)點(diǎn)控制措施票》中的控制措施是否100%落實(shí)；是否存在未經(jīng)允許，改變工作票所列安全措施的現(xiàn)象；工作負(fù)責(zé)人是否始終在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行監(jiān)護(hù)職責(zé)；檢修設(shè)備是否按規(guī)定履行押票試運(yùn)手續(xù)；不按規(guī)定辦理和填寫工作負(fù)責(zé)人變更、工作票延期和檢修設(shè)備試運(yùn)行；工作終結(jié)時(shí)工作許可人、工作負(fù)責(zé)人是否持票共同到現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)。

2.3 智能巡、點(diǎn)檢管理

通過設(shè)定的巡點(diǎn)檢路線，實(shí)時(shí)監(jiān)督巡點(diǎn)檢人員的位置和停留時(shí)間。根據(jù)是否到過位、停留時(shí)間是否滿足巡檢要求，結(jié)合巡檢儀的登記記錄來判定巡點(diǎn)檢任務(wù)完成情況。巡、點(diǎn)檢作業(yè)任務(wù)結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢查巡視區(qū)域和時(shí)間，對(duì)巡視點(diǎn)不到位和在設(shè)備區(qū)域停留時(shí)間不足情況進(jìn)行異常提醒。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)區(qū)域危險(xiǎn)報(bào)警提示模塊

當(dāng)運(yùn)行人員在現(xiàn)場(chǎng)巡檢或者開展維修工作時(shí)，走到相應(yīng)位置，其附近設(shè)備的安全數(shù)據(jù)信息將主動(dòng)發(fā)送到點(diǎn)檢儀或隨身攜帶的相關(guān)移動(dòng)設(shè)備。當(dāng)人員持移動(dòng)終端靠近某個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)時(shí)，安全數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)推送這個(gè)位置或設(shè)備的安全注意事項(xiàng)，對(duì)于不可開展的工作會(huì)給予禁止提示。

2.5 周圍其他正在進(jìn)行的工作提示模塊

與電廠維修管理數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)有檢修任務(wù)時(shí)，如果有交叉作業(yè)，當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)，可以查詢到附近正在進(jìn)行的工作，這樣就能做好相應(yīng)的措施，順利、安全地完成檢修任務(wù)。（1）不安全事件依據(jù)位置存儲(chǔ)及警示。不安全事件關(guān)聯(lián)位置屬性。巡檢人員在現(xiàn)場(chǎng)巡檢時(shí)，到相應(yīng)設(shè)備面前時(shí)，可以查看以往的事故記錄，提高警惕，避免類似的事故再發(fā)生，有效提高電廠的安全運(yùn)行。（2）基于人工智能的視頻綜合分析應(yīng)用。人臉識(shí)別。通過人臉識(shí)別方式實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出廠區(qū)、重點(diǎn)區(qū)域的人員身份精準(zhǔn)掌控?；诎踩钡陌踩芾怼Ｍㄟ^視頻結(jié)構(gòu)分析，提取人員佩帶安全帽的特征，如發(fā)現(xiàn)工作區(qū)域有未佩帶安全帽的情況，則發(fā)出報(bào)警提示?；诠ぷ鞣纳矸莨芾?。攝像頭能夠提取人的外形、衣服等特征，基于工作服和安全帽的顏色特征，進(jìn)行人員身份確認(rèn)和合規(guī)性檢查，對(duì)于工裝顏色和安全帽顏色不符合規(guī)定的人員也要報(bào)警提醒。（3）與門禁集成聯(lián)動(dòng)。通過與門禁系統(tǒng)集成，可以通過人臉識(shí)別結(jié)果，控制門禁系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉。非法人員則會(huì)自動(dòng)報(bào)警或提示。

3 結(jié)語

基于CPS的主動(dòng)安全管控業(yè)務(wù)的應(yīng)用，將傳統(tǒng)的安全管理從離線管理變成了實(shí)時(shí)管控和主動(dòng)預(yù)防，將安全管理提升到本質(zhì)安全的高度。同時(shí)CPS平臺(tái)不僅作為安全管理平臺(tái)，還是一個(gè)綜合的業(yè)務(wù)入口，可以給很多的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供開放的信息入口和綜合的查詢統(tǒng)計(jì)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)廠級(jí)系統(tǒng)深度集成一體化成為可能。