黃顯杭 仲峰 馬闊源 陳紅剛

[摘? ? 要] 為了能夠提高民爆行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營作業(yè)過程安全監(jiān)管水平，實現(xiàn)上級單位對生產(chǎn)經(jīng)營作業(yè)過程可視化監(jiān)管，研發(fā)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)經(jīng)營安全管理信息系統(tǒng)。首先，開展了系統(tǒng)建設(shè)過程中的需求調(diào)研以及方案設(shè)計，確定了系統(tǒng)建設(shè)所涉及的危險源視頻監(jiān)控、危運車動態(tài)監(jiān)控與混裝車數(shù)據(jù)監(jiān)控等子模塊。其次，根據(jù)子模塊功能設(shè)計了實施方案，開發(fā)了相應(yīng)的硬件設(shè)備與軟件程序。最后，通過一系列的聯(lián)合測試完成了系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)實現(xiàn)了公司總部通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控功能實時監(jiān)管下屬單位生產(chǎn)經(jīng)營作業(yè)過程，實現(xiàn)了監(jiān)管模式由事后處理向事前預防的轉(zhuǎn)變，一定程度上提高了公司安全監(jiān)管水平。

[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng);視頻監(jiān)控;生產(chǎn)工藝;危運車;民爆物品;生產(chǎn)經(jīng)營;安全管理信息系統(tǒng)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 15. 041

[中圖分類號] F270.7? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）15- 0095- 03

0? ? ? 引? ? 言

隨著科技水平的提高和企業(yè)管理的規(guī)范，民爆安全生產(chǎn)狀況總體上出現(xiàn)了不斷好轉(zhuǎn)的局面。民爆行業(yè)的安全生產(chǎn)狀況保持了相對穩(wěn)定，但安全問題仍然十分突出[1]。特別是近年發(fā)生的多起爆炸事故，暴露出民爆行業(yè)在快速發(fā)展和企業(yè)市場化轉(zhuǎn)型的情況下，出現(xiàn)了與企業(yè)發(fā)展及安全生產(chǎn)不相適應(yīng)的一系列問題。特別是行業(yè)重組完成后形成民爆企業(yè)集團，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境發(fā)生重大變化，這對企業(yè)集團的管控力提出了新的要求。多子（分）公司、多元化、多品種、大地域跨度的格局，對集團化管理提出了更高的要求，進行重組整合之后各民爆企業(yè)集團應(yīng)形成集團統(tǒng)一的企業(yè)安全文化和理念，真正實現(xiàn)對各子（分）公司安全生產(chǎn)的有效管控。比如總公司與子（分）公司之間要有統(tǒng)一的安全生產(chǎn)管理制度、安全標準。同時，對分布于全國各地的民爆危險源的控制現(xiàn)狀，集團也要充分了解。民爆企業(yè)集團必須借助科技力量，強化信息化管理，彌補因集團化后造成的距離遠、響應(yīng)慢、成本高帶來的安全監(jiān)管缺位[2]。

公司規(guī)模的擴大以及安全管理體系的推進，對安全數(shù)據(jù)收集的準確性，信息傳遞的及時性等有了更高的要求，現(xiàn)有安全管理模式已不能滿足集團化的安全管理需求，亟須通過建立安全管理信息系統(tǒng)來解決安全管理過程中遇到的問題，安全管理信息系統(tǒng)建設(shè)完成后，安全管理業(yè)務(wù)工作將通過信息平臺完成，實現(xiàn)安全管理業(yè)務(wù)工作標準化、流程化、信息化。

1? ? ? 系統(tǒng)整體框架設(shè)計

安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)目標是在集團總部指揮中心能夠?qū)ψ樱ǚ郑┕景踩a(chǎn)進行監(jiān)管，實時監(jiān)控生產(chǎn)線危險源視頻、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)與危運車運行等信息。系統(tǒng)可對危險源視頻進行視頻分析，對生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進行報警閾值配置，對車輛位置和行進路徑進行對比，通過分析，判斷各項數(shù)據(jù)是否處于正常運行狀態(tài)。系統(tǒng)對于異常數(shù)據(jù)可產(chǎn)生報警，同時提醒操作人員進行相應(yīng)的故障處置，從而避免因為設(shè)備故障或人員操作失誤導致事故發(fā)生。

整個系統(tǒng)由采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、客戶端和服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心以及應(yīng)用軟件等組成，通過企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)及專網(wǎng)結(jié)合構(gòu)建基于B/S架構(gòu)的應(yīng)用平臺[3]。該系統(tǒng)主要由四個模塊構(gòu)成，包括監(jiān)控中心、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和危運車監(jiān)控系統(tǒng)。其中，監(jiān)控中心主要用于系統(tǒng)運行所需的環(huán)境部署以及系統(tǒng)操作過程中的運行效果展示。生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進行實時采集與展示。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對生產(chǎn)線危險源視頻數(shù)據(jù)進行采集與展示。危運車監(jiān)控主要用于對車輛的位置、速度、駕駛行為等數(shù)據(jù)進行采集與展示。

2? ? ? 業(yè)務(wù)平臺建設(shè)

2.1? ?生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)

生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)是利用在分公司前端增加數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對需要監(jiān)測的溫度、壓力、流量等現(xiàn)場生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進行采集壓縮后，利用集團專線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇偣颈O(jiān)控中心，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、實時數(shù)據(jù)查看、歷史數(shù)據(jù)查看、異常數(shù)據(jù)報警提醒等功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的在線實時監(jiān)測。分公司監(jiān)控中心同樣可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上述功能。

系統(tǒng)功能設(shè)計：

（1）數(shù)據(jù)實時采集?？蓪ΜF(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行實時采集，壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

（2）實時趨勢查看。提供實時趨勢顯示模板，實時顯示數(shù)據(jù)趨勢圖，操作人員能夠指定趨勢采樣速率，也可任意添加或更新數(shù)據(jù)采集點。

（3）數(shù)據(jù)查詢功能?？梢詫λ袛?shù)據(jù)實現(xiàn)記錄，提供分時、分點的歷史數(shù)據(jù)查詢，報表生成等功能。

（4） 報警記錄查詢。系統(tǒng)對所有的報警進行記錄，并提供查詢和報表生成功能。

2.2? ?視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用集團建設(shè)的專線網(wǎng)絡(luò)，通過視頻編碼器設(shè)備實現(xiàn)對分公司生產(chǎn)線的視頻進行采集、壓縮并上傳到總部監(jiān)控中心的流媒體服務(wù)器，可以實現(xiàn)視頻的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)、大屏顯示等功能。各分公司的監(jiān)控中心也可以通過集團專線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對本公司的視頻查看、大屏顯示等功能。

系統(tǒng)功能設(shè)計：

（1）實時圖像監(jiān)控。能夠遠程接入和調(diào)閱現(xiàn)場的視頻信號，能夠?qū)σ曨l信號進行圖像抓拍或錄制保存。

（2）圖像監(jiān)控輪巡。能夠?qū)λ尤氲膱D像進行視頻輪巡，滿足遠程監(jiān)管需要。

（3）自動圖像存儲。能夠靈活設(shè)置圖像的存儲方式、存儲時間，能夠?qū)Υ鎯D像進行回放。

（4）視頻移動偵測。能夠?qū)崿F(xiàn)對指定的現(xiàn)場或所有接入進行視頻移動偵測，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)場所及存儲場所在規(guī)定時間內(nèi)人員、車輛或物體的移動進行自動偵測并報警，對現(xiàn)場圖像自動錄制。

2.3? ?危運車監(jiān)控系統(tǒng)

危運車安全監(jiān)控系統(tǒng)是集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和無線通信技術(shù)于一體的軟、硬件綜合系統(tǒng)，可對車輛進行統(tǒng)一集中管理和實時監(jiān)控調(diào)度。該系統(tǒng)具有全天候、全路線車輛實時動態(tài)監(jiān)控的功能，主要應(yīng)用于車輛的跟蹤、調(diào)度、監(jiān)督、歷史記錄查詢、安全報警、車輛檔案管理等方面。

功能描述：

（1）車輛運輸全跟蹤監(jiān)控。系統(tǒng)建立起車輛與監(jiān)控中心之間有效的信息傳遞通道。監(jiān)控中心可以隨時掌握車輛狀態(tài)，迅速下達調(diào)度命令。

（2）車輛超速或停車自動報警和提示。監(jiān)控中心可以預先設(shè)定限制速度，當車輛的行駛速度超過或者小于規(guī)定的閾值時，將自動發(fā)出報警信息。

（3）車輛行程歷史軌跡記錄查詢。危險品運輸車輛在行駛過程中的軌跡信息將被記錄保存，方便事后查詢。用戶可選定過去一個時間段，查詢該時間段內(nèi)指定車輛的歷史數(shù)據(jù)，進行歷史回顯，這項功能是事故分析的得力助手。

（4）區(qū)域或偏航報警。在系統(tǒng)中為任務(wù)車輛預先設(shè)置行車路線，任務(wù)開始時，車輛行走路線及狀態(tài)開始被監(jiān)控及記錄，如車輛未按預設(shè)行車路線行車或者駛出設(shè)定區(qū)域，系統(tǒng)將會自動報警。

3? ? ?系統(tǒng)軟件開發(fā)架構(gòu)

Meta技術(shù)體系是一套將工業(yè)自動化和企業(yè)信息化進行融合的完整的技術(shù)體系，既包括傳統(tǒng)工業(yè)自動化中的數(shù)據(jù)采集、視頻采集、設(shè)備控制，也包括企業(yè)信息化中的自動預警、指揮調(diào)度、企業(yè)報表、業(yè)務(wù)處理等。Meta技術(shù)的定位是從工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)到企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一體化融合，完成企業(yè)的物聯(lián)需求。

由于前端需要實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、車載終端數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的采集，Meta需要完成對不同數(shù)據(jù)的實時采集和存儲，根據(jù)業(yè)務(wù)特征，根據(jù)傳感層的不同類型，用適配器模塊來進行傳感層數(shù)據(jù)的協(xié)議解析，然后將數(shù)據(jù)推送到核心服務(wù)Meta Server（TCP Server）。Meta Server進行數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲和分析，滿足前臺的不同展示需求。安全生產(chǎn)管理與應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)實現(xiàn)過程中采用B/S的方式來實現(xiàn)。實時數(shù)據(jù)、視頻的展示部分用ActiveX控件來保證數(shù)據(jù)和視頻的實時性，為了前后臺清晰，在Meta Server的上層增加Web Server，通過定義的Web Service接口完成Web Server的數(shù)據(jù)查詢、操作請求，在瀏覽器端則是根據(jù)數(shù)據(jù)解析結(jié)果來完成數(shù)據(jù)的展示以及前臺數(shù)據(jù)驗證。

4? ? ? 系統(tǒng)測試結(jié)果

通過對系統(tǒng)軟件和硬件的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試與安裝，經(jīng)過一年多的時間開發(fā)出生產(chǎn)經(jīng)營安全管理信息系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要包括首頁、危險源視頻監(jiān)控、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)監(jiān)控和危運車輛監(jiān)控等子系統(tǒng)，滿足系統(tǒng)建設(shè)功能需求。為了驗證系統(tǒng)的可靠性和有效性，做了一系列功能和性能測試。在對系統(tǒng)的功能測試中，采用了黑盒測試等方法，依據(jù)測試用例對系統(tǒng)的功能、業(yè)務(wù)、界面進行了測試，驗證了系統(tǒng)功能的正確性與完整性;驗證界面風格的一致性、美觀性與易用性;驗證系統(tǒng)在IE9和IE10下的兼容性。

系統(tǒng)性能測試相對復雜，本文采用LoadRunner性能測試工具對系統(tǒng)事務(wù)響應(yīng)時間、服務(wù)器資源占用等性能進行測試。以生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)子系統(tǒng)為例，事務(wù)響應(yīng)時間測試中設(shè)計了5個事務(wù)，分別是登錄、工藝數(shù)據(jù)檢測、工藝數(shù)據(jù)列表、工藝監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)查詢、工藝監(jiān)控報警日志查詢，經(jīng)過12個小時的連續(xù)測試得到測試結(jié)果。工藝數(shù)據(jù)列表處理響應(yīng)平均時間為0.346秒，工藝數(shù)據(jù)監(jiān)測處理平均響應(yīng)時間為1.123秒，工藝監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)查詢處理平均響應(yīng)時間為0.281秒，工藝監(jiān)控報警日志查詢處理平均響應(yīng)時間為0.271秒，工藝數(shù)據(jù)登錄首頁處理平均響應(yīng)時間為3.209秒，上述數(shù)據(jù)均滿足性能要求。

綜上所述，該系統(tǒng)從功能和性能等兩方面均滿足系統(tǒng)建設(shè)需求，達到了預期建設(shè)目標。

5? ? ? 結(jié)? ? 論

本文研發(fā)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)經(jīng)營安全管理信息系統(tǒng)，通過開展系統(tǒng)建設(shè)需求調(diào)研、方案設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件開發(fā)和系統(tǒng)調(diào)試等工作，實現(xiàn)了對民爆物品生產(chǎn)、運輸?shù)群诵沫h(huán)節(jié)關(guān)鍵工序包括危險源、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)與危運車運行的監(jiān)控，達到了上級單位對下屬單位生產(chǎn)經(jīng)營作業(yè)過程可視化監(jiān)管的目的。通過對系統(tǒng)的建設(shè)，提高了公司的安全管理水平，加大了安全管理力度，改變了傳統(tǒng)的靜態(tài)管理模式，實現(xiàn)了安全管理業(yè)務(wù)流程規(guī)范化、標準化、信息化。

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