周延，雷依婷*，史軒，王凱琪

(1.國家管網(wǎng)集團(tuán)北京管道有限公司，河北 秦皇島 066002；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

干線輸氣站場輸送高壓天然氣，屬易燃易爆危險場所。在基層輸氣站場日常生產(chǎn)過程中，常有非作業(yè)區(qū)員工和屬地工(以下統(tǒng)稱“外來人員”)進(jìn)站進(jìn)行檢查、參觀和開展施工作業(yè)等活動，為了保證人員人身安全和站場正常生產(chǎn)，需要對進(jìn)出站人員及工作區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)管控。傳統(tǒng)輸氣站場采用“T卡+進(jìn)站跟蹤板”模式進(jìn)行進(jìn)出站管理，即進(jìn)站時將T卡放置在跟蹤板上，出站時取下，外來人員需先在空白T卡上手寫信息，而對工作區(qū)域限制，常采用全程人工監(jiān)護(hù)方式管理。由此，傳統(tǒng)管理模式具有操作繁瑣、需長期維護(hù)、人工監(jiān)護(hù)易疏漏等問題。近年多發(fā)生輸氣站場由于進(jìn)站安全教育不到位、監(jiān)護(hù)人臨時離場、發(fā)生外來施工人員誤觸發(fā)ESD，導(dǎo)致停輸事故和站內(nèi)放空，造成不良的社會影響和直接經(jīng)濟(jì)損失[1]。因此，為簡化管理模式，進(jìn)一步加強現(xiàn)場風(fēng)險管控，提高管理水平，開發(fā)了智慧場站人員動態(tài)管理系統(tǒng)[2]。

1 智慧站場人員動態(tài)管理系統(tǒng)功能

針對傳統(tǒng)輸氣站場安全管控系統(tǒng)所存在的問題，智慧站場人員動態(tài)管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)人員進(jìn)出站與工作區(qū)域動態(tài)管理。

1.1 進(jìn)出站人員動態(tài)管理

進(jìn)出站人員動態(tài)管理系統(tǒng)具備以下功能：(1)對進(jìn)站人員進(jìn)行信息錄入、權(quán)限賦予和體溫檢測，依據(jù)數(shù)據(jù)庫判斷是否可以進(jìn)站。(2)顯示站內(nèi)人數(shù)、人員信息。(3)發(fā)生緊急突發(fā)事件，立即打開門禁，保證安全逃生通道暢通，輔助清點人數(shù)。(4)云端同步存儲進(jìn)出站人員、進(jìn)出站時間、編號等，避免在人員跟蹤板收集T卡，浪費逃生時間。(5)人員特種作業(yè)證件到期提醒功能，無相關(guān)證件不得進(jìn)站作業(yè)。

1.2 工作區(qū)域動態(tài)管理

工作區(qū)域動態(tài)管理系統(tǒng)具備以下功能：(1)任意劃分工作區(qū)域，施工人員超出工作區(qū)域即報警。(2)對ESD按鈕區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，外來人員進(jìn)入保護(hù)區(qū)域即報警。(3)區(qū)域內(nèi)有不符合權(quán)限的人員進(jìn)入立即報警，作業(yè)區(qū)、分公司兩級值班室可利用系統(tǒng)喊話功能立即糾正不規(guī)范行為。(4)確保在施工作業(yè)過程中監(jiān)護(hù)人員“早來晚走”，即監(jiān)護(hù)人員未到位作業(yè)人員不能進(jìn)入，施工結(jié)束出站時，監(jiān)護(hù)人員最后離開。

2 智慧站場人員動態(tài)管理系統(tǒng)工作流程

2.1 進(jìn)出站人員管理流程

外來進(jìn)站人員初次進(jìn)站，首先進(jìn)行身份證信息讀取，并自動錄入站場辦證系統(tǒng)，作業(yè)區(qū)員工或安保人員登記外來人員進(jìn)站目的，并對進(jìn)出站時限、工作區(qū)域賦予相應(yīng)權(quán)限。所有進(jìn)站人員在門衛(wèi)室制卡(RFID卡)，RFID卡與進(jìn)站人員信息綁定，可通過雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行追蹤。通過無感通信系統(tǒng)進(jìn)行人臉出入鑒定和體溫檢測，外來人員滿足進(jìn)站條件，門禁系統(tǒng)自動開啟，人員進(jìn)入站場。匹配不成功或體溫異常，系統(tǒng)報警提示，安保人員進(jìn)行攔截。入場人員按照身份、工作區(qū)域分組歸類，將人員信息(姓名、照片、體溫)和人數(shù)統(tǒng)計顯示在門衛(wèi)室外側(cè)顯示屏上。系統(tǒng)同步存儲進(jìn)出站人員、進(jìn)出站時間、編號等信息。通過黑匣子遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送可以實現(xiàn)管理中心統(tǒng)一對人員出入權(quán)限管理、人員信息資料集中查詢打印以及APP實時查詢等功能。站內(nèi)發(fā)生緊急突發(fā)事件，智能門禁立即打開，保證安全逃生通道暢通。使用管理中心網(wǎng)頁或APP輔助清點人數(shù)，方便應(yīng)急決策。外來人員按下出站按鈕即可出站。

2.2 工作區(qū)域動態(tài)管理流程

工作區(qū)域動態(tài)管理系統(tǒng)可以劃分出常用的固定工作區(qū)域，和針對站內(nèi)臨時施工現(xiàn)場劃定的工作區(qū)域。工作區(qū)域可以是規(guī)則的，也可以是不規(guī)則的，可以是1個，也可以是多個。外來人員攜帶RFID卡進(jìn)入工作區(qū)域。進(jìn)入工作區(qū)域兩通道分別部署RFID天線，進(jìn)行人員進(jìn)入數(shù)量統(tǒng)計和識別管理。系統(tǒng)對進(jìn)站邏輯有如下要求：人員間隔1 m依次進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)、監(jiān)護(hù)人員未到位不能進(jìn)入，施工結(jié)束出站時，監(jiān)護(hù)人員最后離開。不同權(quán)限工作人員進(jìn)入工作區(qū)后，動態(tài)管理系統(tǒng)立即通過激光雷達(dá)檢測確認(rèn)進(jìn)入該區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)，并顯示目標(biāo)的大小、位置、速度等信息。當(dāng)有不符合權(quán)限或工作范圍的人員目標(biāo)進(jìn)入劃定的區(qū)域，激光雷達(dá)檢測到后會報警，并可驅(qū)動PTZ攝像機進(jìn)行追蹤。作業(yè)區(qū)、分公司兩級值班室可利用系統(tǒng)喊話功能立即糾正不規(guī)范行為。

3 智慧站場人員動態(tài)管理系統(tǒng)建設(shè)方案

智慧站場人員動態(tài)管理系統(tǒng)主要包括人證比對系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、室外顯示器、無感通行系統(tǒng)、RFID、人員管控系統(tǒng)服務(wù)器、人員管控系統(tǒng)客戶端、激光雷達(dá)設(shè)備等。

3.1 進(jìn)出站人員管理部分

進(jìn)出站人員管理系統(tǒng)設(shè)室外顯示器1臺，安裝于站門口處，用于顯示站內(nèi)人數(shù)和人員信息；無感通行系統(tǒng)1套，人證比對系統(tǒng)1套，安裝于進(jìn)站門口處，用于面部識別、測量體溫、人證比對；RFID設(shè)備1套(包含60張卡片)，固定式讀寫器1臺，安裝于門衛(wèi)室，用于RFID卡制作；人員管控系統(tǒng)服務(wù)器1臺，安裝于控制室，用于部署人員管控系統(tǒng)軟件；開發(fā)人員管控系統(tǒng)及客戶端，客戶端安裝于門衛(wèi)室、值班室和員工手機。

3.2 工作區(qū)域動態(tài)管理部分

3.2.1 固定工作區(qū)域

以某站場為例，具體建設(shè)方案如圖1所示。

圖1 工作區(qū)域動態(tài)管理建設(shè)布置示意圖

工藝區(qū)兩出入口分別部署RFID天線，并將反饋線接至綜合樓，對進(jìn)出人員分類、識別。門衛(wèi)處和綜合樓一樓入口處新增RFID發(fā)卡設(shè)備和讀卡器，并通過網(wǎng)絡(luò)接至綜合樓。

建設(shè)增加3套雷達(dá)設(shè)備，1號部署在綜合樓一樓門檐處，覆蓋大門口、門衛(wèi)以及綜合樓前區(qū)域(綜合樓至門衛(wèi)的距離為直線30 m)，綜合樓內(nèi)方便供電和接入網(wǎng)絡(luò)。2號部署在RTU屋頂附近，覆蓋工作區(qū)和左側(cè)工作區(qū)通道門(工藝區(qū)長為80 m，寬最深處為75 m)，計劃通過RTU供電和接入網(wǎng)絡(luò)。3號部署在工藝區(qū)北墻安防攝像機處，與其共用高桿，供電和網(wǎng)絡(luò)，覆蓋工作區(qū)以及右側(cè)通道。門衛(wèi)室建設(shè)增加客戶端電腦和室外顯示器。安裝管理軟件，軟件運行界面示意界面如圖2所示。

圖2 智能站場人員動態(tài)管理系統(tǒng)軟件運行界面圖

3.2.2 移動工作區(qū)域

移動工作區(qū)域動態(tài)管理需要在固定工作區(qū)域的基礎(chǔ)上增加設(shè)備。

(1)系統(tǒng)連接方式。系統(tǒng)連接方式如圖3所示。移動車輛可以靈活部署在工藝區(qū)內(nèi)任何地點，覆蓋半徑為70 m(對人有效監(jiān)測范圍)。前端主機和雷達(dá)設(shè)備各自通過網(wǎng)線接入前端箱體內(nèi)交換機，主機通過網(wǎng)絡(luò)獲取雷達(dá)發(fā)送的數(shù)據(jù)，主機內(nèi)置軟件可對設(shè)定區(qū)域中所關(guān)注的對象進(jìn)行編號、監(jiān)測、分類、追蹤等，為一臺邊緣計算智能設(shè)備。前端移動箱體內(nèi)部署WI-FI接收設(shè)備，通過場站W(wǎng)I-FI并入內(nèi)網(wǎng)?？刂剖铱蛻舳送ㄟ^有線網(wǎng)絡(luò)接入內(nèi)網(wǎng)，與前端主機通信，根據(jù)返回數(shù)據(jù)情況和設(shè)置情況進(jìn)行相應(yīng)動作，包括聯(lián)動場站原有攝像機、觸發(fā)聲光報警等。通過現(xiàn)場客戶端或控制室客戶端可以進(jìn)行區(qū)域劃分、圍欄繪制、警報配置等工作。

圖3 系統(tǒng)連接示意圖

(2)雷達(dá)傳感器。移動式圍界防護(hù)產(chǎn)品雷達(dá)傳感器運輸、安裝、拆卸便捷，可以根據(jù)實際需求建立臨時安防區(qū)域，保證施工現(xiàn)場、設(shè)備以及人員安全。采用加固三腳架的固定方式，具有靈活、輕便、便于攜帶、快速部署的特點。激光雷達(dá)建立三維空間，360°旋轉(zhuǎn)全視角監(jiān)控。部署簡單、覆蓋面積大。激光雷達(dá)有效半徑150 m，對人的監(jiān)測范圍是半徑70 m。不受光照、場景復(fù)雜性影響，施工現(xiàn)場特別是戶外，光線很強，激光雷達(dá)不受光線影響，可以精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并識別目標(biāo)。集成便捷，可以和PTZ攝像機(視頻)、報警以及廣播(音頻)集成。發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后立刻報警，然后球機追蹤同時廣播通知。激光雷達(dá)可以實現(xiàn)厘米級的精準(zhǔn)度，特別是臨時工作區(qū)都在戶外，精準(zhǔn)度要求非常高。在激光雷達(dá)的有效范圍內(nèi)，可以建立多個工作區(qū)，而且工作區(qū)可以是不規(guī)則的周界，激光雷達(dá)都能提供安全保障。

(3)移動部署便攜箱。移動部署便攜箱可以實現(xiàn)移動工作區(qū)域整體部署功能。內(nèi)部集成一套交換機、電池、GPS和集成LED位置指示燈。支持最多2路PTZ監(jiān)控攝像機，1路激光雷達(dá)。整體運行時間＞15 h，整體噪音＜50 dB。設(shè)備高度0.4 m，預(yù)估整體系統(tǒng)重量50 kg，整箱體搬運，操作只需1～2人完成。箱體內(nèi)部含避震功能，保護(hù)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)模塊，桿頭設(shè)計快拆功能，激光雷達(dá)及攝像機拆后運輸。移動部署便攜箱示意圖如圖4所示。

圖4 移動部署便攜箱示意圖

4 結(jié)語

本文介紹的智慧站場人員動態(tài)管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對輸氣站場進(jìn)出站人員及其工作區(qū)域的動態(tài)管控，具有以下優(yōu)點：(1)系統(tǒng)具有良好的可學(xué)習(xí)性和可操作性，通過簡單培訓(xùn)就能掌握系統(tǒng)的操作要領(lǐng)；(2)降低管理外來人員的人工成本，基層站場安全管理智能化、可視化；(3)在施工作業(yè)過程中，可確保作業(yè)區(qū)監(jiān)護(hù)人、承包商監(jiān)護(hù)人、工作區(qū)域動態(tài)管理系統(tǒng)三監(jiān)護(hù)，在人防基礎(chǔ)上增加技防措施，大大加強對施工現(xiàn)場的管控力度。該系統(tǒng)能夠有效管控現(xiàn)場風(fēng)險，對輸氣站場降本增效產(chǎn)生了積極作用。