周天墨

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智慧化工園區(qū)安全生產(chǎn)應急管理平臺設(shè)計與研究

周天墨

（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局信息研究院，北京 100029）

為了滿足化工園區(qū)日常生產(chǎn)監(jiān)管與監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)充分高效地服務(wù)于園區(qū)安全生產(chǎn)、應急管理、可視化展示與應急指揮輔助決策等需求，提出“分布采集、集中管理、按需服務(wù)”的總體架構(gòu)模式，并設(shè)計邏輯架構(gòu)、功能體系及混合云大數(shù)據(jù)平臺，進而構(gòu)建智慧化工園區(qū)安全生產(chǎn)應急管理平臺。結(jié)果表明：平臺包含安全監(jiān)管子系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)子系統(tǒng)、應急管理子系統(tǒng)、綜合服務(wù)子系統(tǒng)等應用系統(tǒng)，在統(tǒng)一的框架下，具有良好的交互性與兼容性，可實現(xiàn)多源異構(gòu)監(jiān)測監(jiān)管數(shù)據(jù)“采、洗、算、調(diào)”的一體化服務(wù)，為化工園區(qū)日常監(jiān)管與戰(zhàn)時指揮提供數(shù)據(jù)管理與智能分析服務(wù)，對于充分規(guī)劃、配置、發(fā)揮園區(qū)資源，監(jiān)管監(jiān)控園區(qū)安全狀態(tài)，輔助園區(qū)應急救援等具有重要意義。

園區(qū)；安全生產(chǎn)；應急管理；平臺

0 引言

隨著《關(guān)于進一步加強化工園區(qū)安全管理的指導意見》(安委辦〔2012〕37號）、《關(guān)于促進化工園區(qū)規(guī)范發(fā)展的指導意見》(工信部原[2015]433號）、《中國制造2025》(國發(fā)[2015]28號）、《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進城鎮(zhèn)人口密集區(qū)危險化學品生產(chǎn)企業(yè)搬遷改造的指導意見》國辦發(fā)[2017]77號等文件的相繼出臺，對推進信息技術(shù)與制造生產(chǎn)業(yè)深度融合，以創(chuàng)新為驅(qū)動力促進數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化發(fā)展，強化園區(qū)應急保障能力建設(shè)等方面提出了更高層級的要求。

在此背景下，化工園區(qū)作為推進企業(yè)“兩化”深度融合及轉(zhuǎn)型升級，是形成集群協(xié)同效應的重要載體和發(fā)展模式。經(jīng)過多年摸索[1-3]，我國的化工園區(qū)建設(shè)已沿著高科技、新領(lǐng)域、綜合性強的方向發(fā)展，但仍普遍存在信息化水平良莠不齊、風險辨識與應急管控敏銳度較低、園區(qū)綜合服務(wù)與管理效能有待提升、對社會公眾信息透明度和更新時效不高等問題，漸漸不能滿足化工園區(qū)的實際發(fā)展需求，尤其是面對突發(fā)事件時不能快速提供科學有效的應對措施與調(diào)整策略。此外，當前信息化建設(shè)主要集中在園區(qū)物流管理[4-5]、安防[6-7]、環(huán)境監(jiān)測[8]、應急理論體系研究[9]等方面，鮮少有適合大型化工園區(qū)安全生產(chǎn)與應急管理的綜合平臺。而這兩者作為園區(qū)管理的重要業(yè)務(wù)，從業(yè)務(wù)流程及管控方面均具有直接關(guān)聯(lián)性，需要進行整體考慮而非分而治之。因此，亟需構(gòu)建一個綜合信息平臺，對化工園區(qū)的日常管理、應急響應、公眾交流等進行統(tǒng)籌管理。

本文將基于物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)分析、GIS[10-15]等技術(shù)，按照安全生產(chǎn)與應急管理的實際業(yè)務(wù)流程進行設(shè)計，在提升信息可靠性與安全性的前提下，通過信息化手段提升園區(qū)管理的智能化水平。為加快園區(qū)管理效能與應急響應水平的提升，切實解決入園企業(yè)最迫切的本質(zhì)性訴求、提供有價值的服務(wù)，促進入園企業(yè)落實安全生產(chǎn)主體責任，提升園區(qū)風險預警與應急指揮能力，增強與公眾交流互動方面提供支持。

1 系統(tǒng)總體介紹

1.1 建設(shè)思路

本平臺基于多項信息化技術(shù)，在解決日常管理、監(jiān)督執(zhí)法、應急指揮、社會輿情等多類別數(shù)據(jù)的獲取與管理、分散數(shù)據(jù)串聯(lián)、單點信息更新全系統(tǒng)廣播與共享、高精度隱患信息識別與分析等關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)上，以“監(jiān)測發(fā)現(xiàn)隱患、綜合分析問題、視頻驗證危險點、智能匹配應急方案”為主線，構(gòu)建適應大型化工園區(qū)高效安全的一體化信息系統(tǒng)，著重解決安全生產(chǎn)與監(jiān)管監(jiān)察、風險預警與應急指揮、日常運行與社會輿情走向等問題。通過互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)及電子政務(wù)外網(wǎng)，在安全運營體系和標準規(guī)范體系的支撐下，各級用戶按照權(quán)限訪問系統(tǒng)，實現(xiàn)“管委會、企業(yè)、執(zhí)法人員、公眾”四類用戶的一體化管控。

通過各子系統(tǒng)的建設(shè)和應用，提升業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與安全生產(chǎn)監(jiān)管數(shù)據(jù)的可信度，實現(xiàn)系統(tǒng)全部數(shù)據(jù)的不可篡改性與快速更新。及時發(fā)現(xiàn)、報告、分析隱患點，并在突發(fā)事件發(fā)生時，依據(jù)當前事件信息與類似案例自動關(guān)聯(lián)，形成應急決策支撐報告，切實提升園區(qū)管委會對化工園區(qū)突發(fā)事件的應對與處理能力。促進園區(qū)建設(shè)“基礎(chǔ)設(shè)施智能化、公共服務(wù)便捷化、生產(chǎn)管理一體化、資源利用綠色化、產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能化”等目標的實現(xiàn)。

1.2 總體框架

智慧化工園區(qū)安全生產(chǎn)應急管理平臺依據(jù)“分布采集、集中管理、按需服務(wù)”的模式開展設(shè)計與研發(fā)?！胺植疾杉笔侵富谠品?wù)技術(shù)構(gòu)建混合云大數(shù)據(jù)平臺，按照數(shù)據(jù)屬性與權(quán)限，分為公有云和私有云兩部分，記錄生產(chǎn)及監(jiān)管環(huán)節(jié)中的各類數(shù)據(jù)，為信息溯源與核對提供基礎(chǔ)?！凹泄芾怼笔侵富诨旌显拼髷?shù)據(jù)平臺，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)構(gòu)建統(tǒng)一的園區(qū)管理基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)，為平臺各應用系統(tǒng)的運行，提供基礎(chǔ)性服務(wù)。“按需服務(wù)”是指在分布數(shù)據(jù)與應用服務(wù)的基礎(chǔ)上，通過web應用和移動應用兩種應用模式，面向不同用戶的需求，分別構(gòu)建安全監(jiān)管子系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)子系統(tǒng)、應急管理子系統(tǒng)、綜合服務(wù)子系統(tǒng)等應用系統(tǒng)，為平臺獲取數(shù)據(jù)、綜合分析及對外服務(wù)提供服務(wù)。

1.3 技術(shù)路線

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)和C/S架構(gòu)相結(jié)合的模型，即應急一張圖可視化應用系統(tǒng)、情景構(gòu)建決策支持系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)；管委會端、企業(yè)端、救援隊用戶等通過Web瀏覽器訪問應用系統(tǒng)；支撐組件主要采用C/S架構(gòu)。采用Java、HTML5編程語言實現(xiàn)，通過ArcGIS Server for Flex完成系統(tǒng)地理信息相關(guān)功能的開發(fā)。數(shù)據(jù)存儲采用公有云和私有云相結(jié)合的混合云架構(gòu)，可進行跨平臺、跨部門操作，并對不同的應用終端進行自適應處理。

1.4 邏輯架構(gòu)

平臺自下向上依據(jù)“五層兩體系”的思路構(gòu)建平臺邏輯架構(gòu)，如圖1所示。

（1）綜合展現(xiàn)層：面向各級用戶，通過綜合信息門戶全方位、多維度、多視角支撐智慧化工園區(qū)綜合管理與服務(wù)業(yè)務(wù)的展示與應用。

（2）業(yè)務(wù)應用層：包括安全監(jiān)管、監(jiān)測監(jiān)控、應急管理、綜合管理等部分，是平臺業(yè)務(wù)應用的核心環(huán)節(jié)，基于底層數(shù)據(jù)與應用支撐，通過web端和各類移動終端等多類別訪問途徑，為各級用戶提供符合實際工作流程的日常管理、信息分析、綜合研判、決策輔助支持服務(wù)。

圖1 邏輯架構(gòu)圖

（3）應用支撐層：為保證平臺使用的通用性與兼容性，集成多類別中間件與基礎(chǔ)支撐、地理信息服務(wù)、安全信息支撐等服務(wù)，包括單點登錄、數(shù)據(jù)目錄與查詢服務(wù)、地理服務(wù)等等。此外，分為電子政務(wù)外網(wǎng)應用支撐和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)應用支撐兩部分。電子政務(wù)外網(wǎng)應用支撐主要是指基于政務(wù)數(shù)據(jù)的共享對接需求，實現(xiàn)面向政務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換共享，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)支撐主要基于互聯(lián)網(wǎng)為各企業(yè)提供在線應用服務(wù)。

（4）數(shù)據(jù)資源層：主要用于存儲園區(qū)日常管理、企業(yè)安全生產(chǎn)、安全防范、能源監(jiān)測、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控等多類別安全生產(chǎn)與業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，為平臺各子系統(tǒng)的正常運行、與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、公眾服務(wù)等提供支撐。

（5）基礎(chǔ)支撐層：提供保證系統(tǒng)運行所必備的軟硬件環(huán)境，為數(shù)據(jù)采集、管理、業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行等提供基礎(chǔ)支撐。

（6）標準規(guī)范體系：遵循國家電子政務(wù)有關(guān)標準、行業(yè)要求等各類信息化標準規(guī)范，為各平臺內(nèi)部數(shù)據(jù)采集管理，平臺之間及系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)信息交換和共享提供技術(shù)規(guī)范。

（7）安全運維保障體系：為保證平臺運行提供統(tǒng)一的安全認證、運行管理、維護管理等服務(wù)。

2 平臺功能

智慧化工園區(qū)安全生產(chǎn)應急管理平臺(如圖2所示）具體包括安全監(jiān)管子系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)、應急管理子系統(tǒng)、綜合服務(wù)子系統(tǒng)等4個系統(tǒng)。

2.1 安全監(jiān)管子系統(tǒng)

安全監(jiān)管子系統(tǒng)是實現(xiàn)監(jiān)管部門與園區(qū)內(nèi)企業(yè)信息聯(lián)動、資源整合、信息共享的綜合監(jiān)管信息平臺。通過其完成對園區(qū)公共安全、企業(yè)日常安全管理、高危工藝、重大危險源管理與風險分級管控，并為安全事故的預測預警及發(fā)生事故后的應急聯(lián)動提供數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)監(jiān)管部門之間的資源整合和業(yè)務(wù)協(xié)同，落實企業(yè)安全生產(chǎn)主體責任和政府部門安全監(jiān)管責任。

2.2 監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)

依托企業(yè)與園區(qū)構(gòu)建的視頻監(jiān)控和氣體監(jiān)測設(shè)備，綜合運用二、三維GIS，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與視頻的可視化展示，滿足管委會日常管理的需要，主要包括環(huán)境監(jiān)測、能源監(jiān)測、管廊管線管理、設(shè)備監(jiān)管和園區(qū)安防等功能。

2.3 應急管理子系統(tǒng)

按照“平戰(zhàn)結(jié)合”的原則建立，通過其實現(xiàn)應急初始響應，輔助完成事件接報與信息上傳下達，以及物資、專家、預案、救援隊伍、避難場所、應急倉庫等資源的整體管控調(diào)配。利用一鍵式指揮功能，可顯示事件預案、過往事故數(shù)據(jù)、事故類型與嚴重程度，以及以往典型事件發(fā)生地的地理信息、部署情況等，并提供多種聯(lián)絡(luò)與信息傳遞模式，方便快捷地進行指揮調(diào)度，進一步提升應急處置能力，輔助將事故損失將至最低。此外，模擬演練模塊基于三維GIS與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，生成動畫進行推演。構(gòu)建適合應急救援演習的多媒體數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)直觀再現(xiàn)顯示場景的目標，使參與人員快速了解事故發(fā)生情況、人員調(diào)動情況、車輛行駛情況及部門單位聯(lián)動情況等信息，實現(xiàn)集信息、技術(shù)、設(shè)備及人員于一體的及時、高效、準確傳輸?shù)膽毖萘曄到y(tǒng)，進而提高演練效果。

圖2 功能體系

2.4 綜合服務(wù)子系統(tǒng)

該系統(tǒng)是園區(qū)對外及業(yè)務(wù)辦理的窗口，集成一張圖門戶網(wǎng)站、公眾服務(wù)、社會監(jiān)督、輿情分析和移動應用功能?？蓪崿F(xiàn)各類資源的統(tǒng)籌管理和互通共享，并依據(jù)不同專題要素進行可視化組織，實現(xiàn)在同一場景下業(yè)務(wù)操作流程化、安全信息全景化、決策支撐邊界化等目標，為園區(qū)管委會、入園企業(yè)、社會公眾信息查詢與事務(wù)辦理等提供便捷化的窗口。

3 結(jié)論

（1）本文提出并設(shè)計了“分布采集、集中管理、按需服務(wù)”模式的智慧化工園區(qū)安全生產(chǎn)應急管理平臺。以 GIS 作為信息綜合展示平臺，將日常生產(chǎn)、安全監(jiān)管、園區(qū)運行安全監(jiān)控、應急管理等功能融為一體，實現(xiàn)園區(qū)、企業(yè)、執(zhí)法人員、公眾等多級用戶管理，做到四大子系統(tǒng)互聯(lián)互通，為化工園區(qū)日常監(jiān)管與戰(zhàn)時指揮提供數(shù)據(jù)管理與智能分析服務(wù)，并為不斷優(yōu)化園區(qū)應急指揮體系，提升應急處置能力提供支持。

（2）在統(tǒng)一的框架下，采用混合云數(shù)據(jù)共享管理模式，將零散分布于各入園企業(yè)、園區(qū)管委會及相關(guān)部門的分散、多源、異構(gòu)空間數(shù)據(jù)、監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)以及安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)等統(tǒng)一集成、快速清洗，實現(xiàn)及時掌握園區(qū)日常生產(chǎn)運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況的目標，為各子系統(tǒng)的正常運行提供“采、洗、算、調(diào)”一體化的多維信息服務(wù)。

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Study on Safety Production and Emergency Management Platform of Chemical Industrial Park

ZHOU Tian-mo

(National Institute of Occupational Safety, Beijing 100029, China)

In order to meet the requirement of safety production supervision, management of the chemical industrial park's monitoring data, visualization, emergency management and decision-making, the mode of "distributed acquisition, uniform management and on-demand service " was put forward to build system architectural pattern. Design the logical structure, function architecture and Hybrid cloud big data platform, and then Safety Production and Emergency Management Platform of Chemical Industrial Park was built. The results showed that the function system included safety production supervision system, monitoring system, emergency management system and integrated services system. The four systems were practical under the uniform framework and in good interactivity and compatibility. In this platform can realized the integrated service of "collection, washing, calculation and adjustment" of multi-source heterogeneous monitoring and supervision data. It played an important role in planning and disposing resources and had great significance to supervise and monitor the safety state of the park and assist the emergency rescue.

Chemical industrial park; Safety production; Emergency management; Platform

TP311. 52

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.12.010

國家自然科學基金項目(批準號：61302163)

周天墨(1989-)，女，工程師，主要研究方向為地圖學與地理信息系統(tǒng)。

周天墨. 智慧化工園區(qū)安全生產(chǎn)應急管理平臺設(shè)計與研究[J]. 軟件，2018，39（12）：40-43