［摘 要］工業(yè)生產(chǎn)中安全始終是首要考慮的因素，傳統(tǒng)的安全管控方式依賴于人工監(jiān)控和操作，效率低下且存在諸多不確定性。為此，智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)應(yīng)運而生，通過集成先進的傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，實現(xiàn)對作業(yè)環(huán)境的實時監(jiān)控、預(yù)警和智能決策。文章闡述了智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)的重要性，對其大數(shù)據(jù)分析流程進行了介紹。通過分析系統(tǒng)需求，提出設(shè)計系統(tǒng)總體架構(gòu)的思路，探討如何構(gòu)建系統(tǒng)的主要功能模塊，以期為相關(guān)作業(yè)工作的安全推進提供有力支持。

［關(guān)鍵詞］智能安全；作業(yè)管控；系統(tǒng)設(shè)計；功能研究

［中圖分類號］TV743 ［文獻標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）05–0176–03

1 智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)的重要性

1.1 提高安全性

智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)在當(dāng)今工業(yè)和商業(yè)環(huán)境中扮演著至關(guān)重要的角色。其通過集成先進的技術(shù)和算法，能夠?qū)崟r監(jiān)控作業(yè)環(huán)境中的多種安全參數(shù)，如溫度、壓力、環(huán)境信息等，以確保作業(yè)場所的安全和效率[1]。在這一背景下，提高安全性成為智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)最核心的優(yōu)勢之一。智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)能夠全周期不間斷地監(jiān)控作業(yè)場所的各種安全隱患。通過部署各種傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r收集溫度、壓力、環(huán)境信息等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于預(yù)測和預(yù)防潛在的安全風(fēng)險至關(guān)重要，通過集成先進的報警系統(tǒng)，一旦檢測到任何異常參數(shù)，系統(tǒng)會立即通過聲光報警、短信或電子郵件等方式通知相關(guān)人員。這種快速反應(yīng)不僅能夠防止事故的發(fā)生，還能最大限度地減少事故的影響。

1.2 提升效率

在傳統(tǒng)的作業(yè)管理模式中，人為監(jiān)控通常易受主觀因素的影響，如疲勞、疏忽或判斷失誤，這些都會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。而智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)的引入，通過精確的數(shù)據(jù)分析和實時監(jiān)控，可有效消除潛在的風(fēng)險。此外，智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)通過提高作業(yè)流程的自動化程度，極大地提升了工作效率[2]，在許多工業(yè)流程中，一些重復(fù)性高、風(fēng)險大的任務(wù)可完全交由其來完成。這不僅減少了人力資源的需求，也提高了作業(yè)的準(zhǔn)確性和效率。

智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)還可通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，為管理層提供決策支持。系統(tǒng)可收集和分析大量的作業(yè)數(shù)據(jù)，幫助管理層更好地理解作業(yè)流程中的瓶頸和潛在風(fēng)險，從而做出更合理的資源分配和風(fēng)險控制決策。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策方式，相較于傳統(tǒng)的經(jīng)驗判斷，更加科學(xué)和高效。

1.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動決策

智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)能夠?qū)崟r收集并分析作業(yè)數(shù)據(jù)，從而及時發(fā)現(xiàn)并解決作業(yè)過程中的問題。在傳統(tǒng)的作業(yè)管理中，管理者通常依賴于人工收集和分析數(shù)據(jù)，這種方式不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)誤差。而智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)則能夠自動收集數(shù)據(jù)，并通過先進的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，快速準(zhǔn)確地識別出作業(yè)過程中的問題和風(fēng)險，從而為管理者提供有力的決策支持，提高作業(yè)安全性。

通過對作業(yè)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控和分析，系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)作業(yè)過程中的安全隱患，并采取措施進行防范和處理。同時，通過對作業(yè)數(shù)據(jù)的全面分析和挖掘，系統(tǒng)可幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)新的商業(yè)機會，優(yōu)化資源配置，提高決策效率，從而提升企業(yè)的整體運營水平，降低作業(yè)事故的發(fā)生率，保障員工的安全和健康。

2 智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)中作業(yè)環(huán)境危險點大數(shù)據(jù)分析流程

2.1 數(shù)據(jù)采集

作業(yè)空間內(nèi)環(huán)境復(fù)雜、設(shè)備密集、人員較多，會存在較大的安全風(fēng)險。為了降低這些風(fēng)險，智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在作業(yè)空間安全管理中發(fā)揮了重要的作用。通過對作業(yè)現(xiàn)場的各種傳感器、監(jiān)控設(shè)備等進行實時監(jiān)測，收集大量的作業(yè)數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、環(huán)境信息、設(shè)備狀態(tài)等，可為管理者提供有力的決策支持，具體體現(xiàn)如下：①實時監(jiān)測可幫助管理者了解作業(yè)空間內(nèi)的環(huán)境狀況。通過傳感器和監(jiān)控設(shè)備，可實時采集到空氣質(zhì)量、溫度、濕度等關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)對于評估作業(yè)環(huán)境的安全性和適宜性至關(guān)重要。通過實時監(jiān)測這些參數(shù)，管理者可及時采取措施，確保作業(yè)環(huán)境的安全。②實時監(jiān)測可幫助管理者了解設(shè)備的運行狀況。作業(yè)空間內(nèi)的設(shè)備通常需要長時間運轉(zhuǎn)，因此設(shè)備的故障和異常情況可能在較長一段時間內(nèi)不被發(fā)現(xiàn)。通過監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，分析設(shè)備運行參數(shù)管理者可及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況，提前采取維修措施，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致的安全事故。③實時監(jiān)測可幫助管理者了解作業(yè)人員的行為。在作業(yè)空間作業(yè)過程中，作業(yè)人員的行為可能會對作業(yè)環(huán)境產(chǎn)生影響。通過對作業(yè)人員的活動范圍、操作時間等進行實時監(jiān)測，收集現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)，管理者可了解作業(yè)人員是否存在違規(guī)操作、疲勞過度等問題，從而及時采取干預(yù)措施，降低安全風(fēng)險。

2.2 特征提取

通過對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行特征提取，可有效地識別出與作業(yè)安全密切相關(guān)的的關(guān)鍵特征，從而為預(yù)防和控制事故提供有力的支持。一方面，異常溫度是作業(yè)空間中一個非常重要的特征。在實際操作過程中，由于設(shè)備運行、人員活動等因素的影響，作業(yè)空間內(nèi)的溫度可能會出現(xiàn)異常波動。這些異常溫度可能表明存在潛在的安全隱患，如設(shè)備過熱、熱量積累等。通過對這些異常溫度進行實時監(jiān)測和分析，可及時發(fā)現(xiàn)潛在的危險因素，從而采取相應(yīng)的措施降低事故風(fēng)險。另一方面，高濃度有害氣體也是影響作業(yè)安全的關(guān)鍵特征之一。在作業(yè)空間內(nèi)，由于設(shè)備磨損、化學(xué)反應(yīng)等原因，可能會產(chǎn)生一些有害氣體，如一氧化碳、氮氣等。當(dāng)這些氣體的濃度超過一定范圍時，會對作業(yè)人員的健康造成嚴(yán)重威脅。因此，對高濃度有害氣體的檢測和監(jiān)測顯得尤為重要。通過對這些有害氣體的特征進行提取和分析，可為作業(yè)人員提供有效的防護措施，降低事故發(fā)生的風(fēng)險。

2.3 預(yù)警與決策支持

預(yù)警與決策支持是一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能化解決方案，可在作業(yè)環(huán)境危險點大數(shù)據(jù)分析過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過對海量數(shù)據(jù)的實時采集、處理和分析，預(yù)警與決策支持能夠識別出潛在的安全隱患和風(fēng)險因素，為作業(yè)現(xiàn)場提供及時的預(yù)警信息，幫助企業(yè)制訂相應(yīng)的應(yīng)急措施和安全策略，從而降低事故發(fā)生的風(fēng)險，保障作業(yè)人員的生命安全和企業(yè)的正常運營。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況或風(fēng)險因素，會立即發(fā)出預(yù)警信號，提醒作業(yè)人員采取相應(yīng)的安全措施。此外，預(yù)警與決策支持還可根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果，為企業(yè)提供個性化的安全建議和改進方案。例如，針對某些特定的危險點，系統(tǒng)可推薦更合適的設(shè)備配置、操作方法或者安全培訓(xùn)內(nèi)容，以增強作業(yè)人員的安全意識和技能水平。同時，還可以與其他企業(yè)資源管理（ERP）系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等進行集成，實現(xiàn)信息的無縫傳遞和共享，提高企業(yè)的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

3 智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)設(shè)計思路

3.1 系統(tǒng)需求分析

智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)需要滿足以下需求：①實時監(jiān)控。對生產(chǎn)現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，獲取各種安全相關(guān)信息。②預(yù)警報警。對潛在的安全隱患進行預(yù)警，對突發(fā)事件進行報警。③數(shù)據(jù)分析。對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行實時分析，為決策提供依據(jù)。④遠(yuǎn)程控制。實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的遠(yuǎn)程控制，降低安全風(fēng)險。⑤智能決策。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，自動生成安全措施，提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力?；谏鲜鲂枨?，設(shè)計的智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1 所示。

系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：①數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊。負(fù)責(zé)實時采集生產(chǎn)現(xiàn)場的安全相關(guān)信息，并通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理與分析模塊。②數(shù)據(jù)處理與分析模塊。對采集到的數(shù)據(jù)進行處理與分析，提取有用信息，為預(yù)警報警和智能決策提供支持。③預(yù)警報警模塊。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對潛在的安全隱患進行預(yù)警，并對突發(fā)事件進行報警。④遠(yuǎn)程控制模塊。通過無線通信技術(shù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的遠(yuǎn)程控制。⑤智能決策模塊。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，自動生成安全措施，提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)成

智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)的整體設(shè)計目標(biāo)是提供一個可靠、安全且易于使用的解決方案，以滿足對作業(yè)環(huán)境信息的實時監(jiān)測需求，除上述5 大模塊外，系統(tǒng)還需要集成語音報警、語音提示功能，這意味著當(dāng)環(huán)境信息超過預(yù)設(shè)閾值時，用戶可立即聽到報警聲并得到相應(yīng)的提示信息。同時燈光報警功能也非常重要。一旦檢測到異常環(huán)境信息，設(shè)備會自動觸發(fā)燈光報警，以引起用戶的注意并采取必要的措施。振動報警功能則可在用戶無法察覺到聲音的情況下，通過設(shè)備震動的方式提醒用戶注意。

3.3 模塊功能設(shè)計

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊的功能，需要選擇適合的傳感器，以實時監(jiān)測生產(chǎn)現(xiàn)場的關(guān)鍵安全信息。傳感器在生產(chǎn)現(xiàn)場需要合理布置，CRA6rLEtGRApP5qR9qtCSg==并考慮監(jiān)測范圍和精度要求，以確保其能夠準(zhǔn)確捕捉到所需數(shù)據(jù)。接著需要設(shè)計并實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡，該卡能夠?qū)鞲衅鞑杉降哪M信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這一轉(zhuǎn)換過程需要高精度的信號處理電路，包括濾波、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換等步驟，以確保數(shù)字信號的準(zhǔn)確性和可靠性。在數(shù)據(jù)傳輸方面需要選擇適當(dāng)?shù)臒o線傳輸模塊，并根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨筮M行配置。這一模塊需要能夠與數(shù)據(jù)采集卡穩(wěn)定通信，并滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群涂煽啃砸蟆?/p>

對于預(yù)警報警模塊，首先需要對生產(chǎn)現(xiàn)場的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)進行深入研究，以確保預(yù)警規(guī)則的合法性和有效性。同時，通過與現(xiàn)場操作人員和管理層的溝通，了解其對安全預(yù)警的具體需求。在此基礎(chǔ)上，收集生產(chǎn)現(xiàn)場的歷史事故數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)等，結(jié)合安全標(biāo)準(zhǔn)和歷史數(shù)據(jù)分析，制訂一系列預(yù)警規(guī)則。這些規(guī)則可以是基于閾值的（如溫度、壓力等超過安全范圍），也可以是基于模式識別的（如異常行為模式）。利用傳感器等設(shè)備實時監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，對收集到的實時數(shù)據(jù)進行分析，并與預(yù)警規(guī)則進行比對。當(dāng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果觸發(fā)預(yù)警規(guī)則時，系統(tǒng)判定存在安全隱患。選擇適合的遠(yuǎn)程通信技術(shù)，如短信、電子郵件、移動應(yīng)用推送等，構(gòu)建包含預(yù)警詳情的信息，并通過選定的通信技術(shù)發(fā)送給相關(guān)人員。在安全的環(huán)境下模擬各種預(yù)警情況，測試系統(tǒng)的響應(yīng)和準(zhǔn)確性，并收集使用者的反饋，對預(yù)警規(guī)則和系統(tǒng)功能進行優(yōu)化。對操作人員進行系統(tǒng)操作培訓(xùn)，確保能夠正確使用預(yù)警報警系統(tǒng)，然后再將系統(tǒng)部署到生產(chǎn)現(xiàn)場，開始正式運行。

遠(yuǎn)程控制模塊指令生成涉及對預(yù)警報警信息和智能決策結(jié)果的綜合分析。預(yù)警報警信息通常來源于生產(chǎn)現(xiàn)場的傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)，其能夠?qū)崟r捕捉到生產(chǎn)過程中的異常情況。智能決策結(jié)果則是由集成了先進算法的決策支持系統(tǒng)生成，這些算法能夠基于歷史數(shù)據(jù)和實時信息，進行快速而準(zhǔn)確的分析和判斷。在此基礎(chǔ)上，遠(yuǎn)程控制指令生成能夠根據(jù)這些信息，自動生成相應(yīng)的控制指令，如調(diào)整設(shè)備參數(shù)、啟動或停止特定流程等，以應(yīng)對各種突發(fā)情況，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。遠(yuǎn)程控制執(zhí)行是實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制指令的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)依賴于先進的無線通信技術(shù)，如5G、Wi-Fi6等，其能夠提供高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸，確保指令能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場的執(zhí)行設(shè)備。執(zhí)行設(shè)備在接收到指令后，會自動執(zhí)行相應(yīng)的操作，如調(diào)整生產(chǎn)線的速度、改變機器人的動作等，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的遠(yuǎn)程控制。這種控制方式不僅提高了生產(chǎn)效率，還極大地增強了生產(chǎn)過程的安全性，因為其可在危險或不便人工操作的環(huán)境中自動執(zhí)行任務(wù)。

智能決策模塊的實現(xiàn)是一個綜合性、多步驟的過程，在這一階段，需要深入分析生產(chǎn)現(xiàn)場的安全需求，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和歷史經(jīng)驗，形成一套全面而細(xì)致的決策規(guī)則庫。這些規(guī)則不僅應(yīng)涵蓋常見的安全風(fēng)險點，還需考慮生產(chǎn)流程中的特定環(huán)節(jié)和異常情況。同時，規(guī)則制訂過程中還需運用數(shù)據(jù)分析、風(fēng)險評估等科學(xué)方法，確保規(guī)則的科學(xué)性和實用性。決策執(zhí)行是智能決策模塊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在這一階段，模塊將根據(jù)實時收集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，運用決策規(guī)則庫中的規(guī)則進行智能分析，自動生成相應(yīng)的安全措施。這些措施可能包括預(yù)警提示、緊急制動、資源調(diào)配等多種形式，旨在快速響應(yīng)突發(fā)事件，降低安全風(fēng)險。

4 結(jié)束語

智能安全作業(yè)管控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的實踐價值，其通過集成先進的傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，實現(xiàn)了對作業(yè)環(huán)境的實時監(jiān)控、預(yù)警和智能決策。系統(tǒng)的設(shè)計不僅滿足了實時監(jiān)控、預(yù)警報警、數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程控制等基本需求，還通過智能決策模塊，實現(xiàn)了對突發(fā)事件的快速響應(yīng)和自動化處理。通過深入研究系統(tǒng)的設(shè)計思路和功能實現(xiàn)，可為相關(guān)領(lǐng)域的實踐提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)，推動工業(yè)生產(chǎn)向更加安全、高效、智能的方向發(fā)展。

參考文獻

[1] 劉云厚，張艷杰，呂強. 變電站作業(yè)現(xiàn)場安全智能管控技術(shù)研究[J]. 科技與創(chuàng)新，2023（22）：46-48.

[2] 鄧小波. 檢修高危智能管控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 南方金屬，2023（6）：48-51.