張晶，劉冰

（中交二航局結(jié)構(gòu)工程有限公司）

1 引言

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，整個社會正在進(jìn)入信息化的大數(shù)據(jù)時代。由于工業(yè)自動化系統(tǒng)在向分布式、智能化控制方向發(fā)展，所以通信協(xié)議的開放度和透明度成為關(guān)鍵因素。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具備數(shù)據(jù)傳輸速率快、兼容度高、配套產(chǎn)品豐富以及相關(guān)技術(shù)成熟的優(yōu)勢，將這種全開放、數(shù)字化、成本低廉、通信速率快的網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)自動控制領(lǐng)域廣泛推廣，成為一個熱點問題。

2 背景及意義

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)增長，生產(chǎn)安全問題直接影響著社會乃至國家的繁榮穩(wěn)定。所以，近幾年國家出臺相關(guān)法律法規(guī)，嚴(yán)格管控整治安全生產(chǎn)環(huán)境，力促社會健康發(fā)展。在面對安全生產(chǎn)形勢嚴(yán)峻、標(biāo)準(zhǔn)要求提高的社會現(xiàn)狀下，建筑企業(yè)更需要重視自身內(nèi)部的安全生產(chǎn)問題。在建設(shè)工程項目施工現(xiàn)場，特種設(shè)備種類繁多、數(shù)量龐大，因此存在的安全隱患也較多。為了能夠加強企業(yè)對特種設(shè)備的安全管控，消除安全隱患、提升安全品質(zhì)，需要對特種設(shè)備進(jìn)行信息化、智能化的管理。

特種設(shè)備的信息化、智能化管理離不開特種設(shè)備的運行工作數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的采集傳輸則依托于通信網(wǎng)絡(luò)。然而，在建設(shè)工程項目施工現(xiàn)場現(xiàn)存的特種設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)多是現(xiàn)場總線，該通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)不一，通信協(xié)議的差異性直接影響了數(shù)據(jù)信息的開放性和特種設(shè)備安全管理系統(tǒng)的可互操作性。因此采用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)，使用透明、開放的通信協(xié)議，是新一代特種設(shè)備智能安全監(jiān)控系統(tǒng)的顯著特點。基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信的智能安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠充分利用建設(shè)工程施工現(xiàn)場現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，降低成本投入，提升資源利用效率，開放、透明、標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議使得特種設(shè)備的運行工作數(shù)據(jù)信息能夠被方便的讀取傳輸，實現(xiàn)信息共享[1]。與此同時，將以太網(wǎng)作為基礎(chǔ)創(chuàng)建智能安全監(jiān)控系統(tǒng)，還能及時掌握和了解到安全隱患問題，自動化獲取關(guān)于安全隱患方面的數(shù)據(jù)信息，針對性解決安全問題，確保智能系統(tǒng)的安全性，由此可見，基于以太網(wǎng)的智能安全監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)具有重要意義，在未來更好的維護相關(guān)系統(tǒng)的安全性。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于以太網(wǎng)的智能安全監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)開放式系統(tǒng)互聯(lián)模型OSI（Open System Interconnection）編制應(yīng)用層的以太網(wǎng)通信協(xié)議，提供一個通用的應(yīng)用層，增加了特種設(shè)備數(shù)據(jù)信息的互操作性，能夠方便的讀取特種設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息（見圖1）。該系統(tǒng)的控制部分用來實現(xiàn)特種設(shè)備上各種信息源的實時采集，信息部分用來實現(xiàn)非實時的信息交換，并且采用通信控制協(xié)議實現(xiàn)特種設(shè)備運行工作信息的實時傳輸，采用通信信息協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息與其他系統(tǒng)的信息交換。

智能安全監(jiān)控系統(tǒng)在特種設(shè)備上設(shè)置無線以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，將區(qū)域內(nèi)的所有特種設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，并將聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入建設(shè)工程項目施工現(xiàn)場的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，通過在中央監(jiān)控室設(shè)置應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)服務(wù)器，實現(xiàn)對特種設(shè)備的信息化、智能化管理。

4 系統(tǒng)功能

圖1 以太網(wǎng)通信協(xié)議模型

基于以太網(wǎng)的智能安全監(jiān)控系統(tǒng)運用大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)和原理，借助可編程邏輯控制器和智能儀器儀表對特種設(shè)備的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、存儲、處理和顯示，使用特種設(shè)備操作人員和管理人員能夠直觀理解的表格和圖形等表現(xiàn)方式展現(xiàn)特種設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，相關(guān)的人員在觀看數(shù)據(jù)信息之后就可以對特種設(shè)備的安全性、隱患問題形成全面的理解，可以深入性并且系統(tǒng)化的開展各項管理工作、協(xié)調(diào)工作，從根本上規(guī)避特種設(shè)備的安全問題和不足之處，針對性開展各項安全管理工作，進(jìn)一步增強整體特種設(shè)備的安全性能[2]。

通過對特種設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，建立無線以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，保持智能安全監(jiān)控系統(tǒng)與特種設(shè)備的實時通信，達(dá)到數(shù)據(jù)采集的實時同步更新，實現(xiàn)特種設(shè)備從進(jìn)場安裝、正常使用到拆除退場的全過程安全監(jiān)管。智能安全監(jiān)控系統(tǒng)實際創(chuàng)建和應(yīng)用的過程中，還可以借助智能安全監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)性的掌握特種設(shè)備的運行安全狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)存在安全隱患問題、性能問題、質(zhì)量問題，就會自動化進(jìn)行處理，便于工作人員及時了解特種設(shè)備的安全問題和隱患，來保證特種設(shè)備運行的安全性和穩(wěn)定性。

該系統(tǒng)使用人臉識別技術(shù)對特種設(shè)備操作人員的身份進(jìn)行識別，加強對設(shè)備操作人員的管理，對人員證件信息進(jìn)行分析處理，提醒證件即將過期的人員及時更換證件，禁止證件失效的人員操作使用特種設(shè)備。發(fā)現(xiàn)有非法操作現(xiàn)象、不合理操作現(xiàn)象的，可以禁止人員進(jìn)行操作，這樣不僅能夠保證特種設(shè)備的正常、合法使用，還能預(yù)防因為操作失誤發(fā)生安全隱患問題，進(jìn)一步維護特種設(shè)備的安全性。

智能安全監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對特種設(shè)備的維護保養(yǎng)定期提醒，周期性對特種設(shè)備的關(guān)鍵風(fēng)險源進(jìn)行巡檢，識別安全風(fēng)險，消除安全隱患[3]。系統(tǒng)支持對特種設(shè)備和設(shè)備操作人員的基礎(chǔ)信息查詢，特種設(shè)備工作運行數(shù)據(jù)信息實時采集、上傳，支持人員持證情況的數(shù)據(jù)查詢等。

智能安全監(jiān)控系統(tǒng)的上層系統(tǒng)對下層系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總處理，顯示特種設(shè)備安全監(jiān)管方面的宏觀數(shù)據(jù)信息，為企業(yè)管理層提供輔助決策功能，實現(xiàn)對企業(yè)所有項目的特種設(shè)備的監(jiān)控管理。

5 系統(tǒng)特點

基于以太網(wǎng)的智能安全監(jiān)控系統(tǒng)是企業(yè)實現(xiàn)特種設(shè)備信息化、智能化管理，降本增效進(jìn)程中的必然產(chǎn)物。該系統(tǒng)融合了計算機科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)、自動控制等多項技術(shù)，具備以下特點：

①信息共享，數(shù)據(jù)信息可以通過互聯(lián)網(wǎng)及時傳遞交換，不存在信息孤島。

②降低成本，系統(tǒng)利用企業(yè)現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無需添置額外的通信設(shè)備。

③兼容性高，基于以太網(wǎng)的智能安全監(jiān)控系統(tǒng)收集的各種信息均使用TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)傳輸，能夠方便的通過以太網(wǎng)與其他客戶端交換數(shù)據(jù)信息。

④與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)無縫連接，形成企業(yè)級管控一體化的特種設(shè)備安全管控平臺。

⑤通信速率快，隨著建設(shè)工程項目規(guī)模的不斷擴大，特種設(shè)備的數(shù)量持續(xù)增多，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量也越來越大，甚至包含音頻數(shù)據(jù)的傳輸，目前百兆、千兆以太網(wǎng)技術(shù)逐漸成熟，10Gbit/s的以太網(wǎng)也正在研究，其通信速率比使用現(xiàn)場總線通信的特種設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)快很多。

6 應(yīng)用前景

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，將會有更多的具備自檢功能的智能化儀器儀表和智能終端設(shè)備，為特種設(shè)備的安全風(fēng)險預(yù)控提供有力的技術(shù)保障，也讓智能安全監(jiān)控系統(tǒng)可以運用在通用設(shè)備管理、特種設(shè)備安拆過程管理、能耗管理等方面。

隨著安全生產(chǎn)要求標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，特種設(shè)備管理趨于標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，就此為信息化管理提供了可行性，充分利用高度發(fā)達(dá)的計算機、移動設(shè)備終端、通信網(wǎng)絡(luò)，將大大提高管理部門的工作效率和可靠度，降低安全生產(chǎn)事故發(fā)生頻率。