摘要：近年來隨著工業(yè)氣體使用量越來越大，產(chǎn)生了大量BOO模式的工業(yè)氣體運(yùn)行工廠。其中一部分以管道氣送客戶使用，其余的以液體形式銷售。空分裝置生產(chǎn)的液氧超過一定規(guī)模就被認(rèn)為是重大危險(xiǎn)源，空分裝置液體產(chǎn)品裝車站智能檢測與預(yù)警系統(tǒng)能實(shí)時(shí)檢測裝車區(qū)實(shí)際情況，通過裝車區(qū)攝像頭實(shí)時(shí)分析操作人員的操作規(guī)程是否符合操作規(guī)范，并根據(jù)規(guī)范的裝車流程進(jìn)行提示，對異常行為進(jìn)行聲光報(bào)警提示，對于重大危險(xiǎn)行為提醒監(jiān)控中心的監(jiān)管人員介入操作，能有效化解風(fēng)險(xiǎn)，提高裝置的可靠性。

關(guān)鍵詞：BOO模式；裝車站；智能檢測；預(yù)警

一、前言

空分裝置液體產(chǎn)品裝車站智能檢測與預(yù)警系統(tǒng)由實(shí)時(shí)可視化預(yù)警平臺、算法分析平臺、數(shù)據(jù)中心和管理后臺組成。

實(shí)時(shí)可視化預(yù)警平臺：能實(shí)時(shí)直播充裝區(qū)部署的攝像頭畫面，支持查看充裝區(qū)的實(shí)時(shí)現(xiàn)狀。與算法分析平臺對接，通過裝車區(qū)攝像頭實(shí)時(shí)分析操作工人的操作規(guī)范，對不符合操作規(guī)程的操作人員進(jìn)行預(yù)警提示，必要時(shí)監(jiān)管人員介入操作。具有統(tǒng)計(jì)分析功能，支持對裝車的異常行為及不規(guī)范操作進(jìn)行可視化統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)時(shí)聯(lián)動預(yù)警，支持監(jiān)控大屏、車間大屏、App（同局域網(wǎng)內(nèi)）、后臺數(shù)據(jù)庫等同步和聯(lián)動。

算法分析平臺：智能檢測整個(gè)裝車過程，以及完整的裝車流程。裝車管控算法不低于90%，從車輛進(jìn)門到裝車結(jié)束整個(gè)過程的應(yīng)急事件的報(bào)警和人員規(guī)范、人身安全的檢測準(zhǔn)確率不低于90%。算法識別異常時(shí)發(fā)送后臺，進(jìn)行可視化展示。

數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)的存儲與管理，采用高可靠性的存儲系統(tǒng)，如磁盤陣列（RAID）、分布式文件系統(tǒng)等，進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、文件系統(tǒng)的存儲。安全和數(shù)據(jù)保護(hù)，對儲存的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保護(hù)，包括物理安全措施、網(wǎng)絡(luò)安全措施及數(shù)據(jù)的備份和加密。能源管理及節(jié)能，采用高效服務(wù)器和設(shè)備，優(yōu)化空調(diào)和冷卻設(shè)備從而降低能耗。

管理后臺：管理用戶、設(shè)備、裝車操作流程。支持自定義配置系統(tǒng)的組織、權(quán)限、外觀、菜單、用戶基本信息、設(shè)備權(quán)限、組織崗位、角色等功能。支持告警自定義、告警記錄查詢、告警記錄處理、告警記錄分析、模式管理和數(shù)據(jù)分析功能。支持用戶及權(quán)限管理，可自由添加用戶并授權(quán)不同的裝車區(qū)和設(shè)備。支持裝車區(qū)及設(shè)備管理，在管理后臺中進(jìn)行設(shè)備的入庫管理，并設(shè)置對應(yīng)的裝車位置，可準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地監(jiān)控裝車區(qū)的裝車情況。支持各設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維檢測，對預(yù)警歷史記錄查詢等功能。

二、空分裝置液體產(chǎn)品裝車站智能檢測和預(yù)警系統(tǒng)的功能和實(shí)施范圍

液體充裝站智能檢測和預(yù)警系統(tǒng)由高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝現(xiàn)場圖片，算法服務(wù)器通過對接視頻服務(wù)器獲取現(xiàn)場視頻，通過智能化分析裝車過程是否規(guī)范、是否存在安全隱患以及隱患預(yù)測，向應(yīng)用服務(wù)器返回分析結(jié)果。應(yīng)用服務(wù)器接收到算法結(jié)果之后，根據(jù)結(jié)果對不規(guī)范行為、不安全因素進(jìn)行預(yù)警，降低因操作失誤導(dǎo)致的安全事故發(fā)生的概率[1]。

系統(tǒng)上線初期運(yùn)行通過人工檢查正常進(jìn)行，AI智能檢查與人工檢測進(jìn)行比對復(fù)核。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，采用無人值守全智能運(yùn)行，無需人工檢查。涉及的重點(diǎn)檢查識別項(xiàng)如下：

（一）裝車過程監(jiān)測

容積和壓力檢測：智能識別罐體液面計(jì)刻度和壓力表刻度。

罐體識別：智能識別罐體涂色和標(biāo)志。

泄漏溢出檢測：進(jìn)行罐車的泄漏、溢出檢測。

規(guī)范停車：智能分析槽車是否按序停放、位置是否合理。

充裝流程監(jiān)測：槽車防滑、充裝警示牌放置車前、車輛熄火、靜電接地、鑰匙交接監(jiān)測。

行為規(guī)范檢測：佩戴勞動保護(hù)用品、安裝充裝軟管、設(shè)備歸位監(jiān)測。

車牌檢測：自動識別槽車車牌，并留存照片，與業(yè)務(wù)單據(jù)關(guān)聯(lián)。

（二）充裝檢測

整個(gè)充裝過程中，應(yīng)急事件報(bào)警、人員行為規(guī)范和人身安全監(jiān)測。

安全帽和工作服監(jiān)測：在充裝區(qū)進(jìn)行安全帽佩戴和工作服著裝檢測。

勞保用品佩戴監(jiān)測：充裝員在充裝時(shí)需規(guī)范佩戴勞保用品。

煙火檢測：煙霧、火患等應(yīng)急事件監(jiān)測。

三、總體框架設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)的組成

空分裝置液體充裝站智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，由前端攝像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝現(xiàn)場圖片，算法服務(wù)平臺通過接收現(xiàn)場視頻，然后通過智能化分析裝車過程是否規(guī)范、是否存在安全隱患以及隱患預(yù)測，向應(yīng)用平臺返回算法分析結(jié)果。應(yīng)用平臺接收到算法平臺分析結(jié)果之后，根據(jù)分析結(jié)果對不規(guī)范行為、不安全因素進(jìn)行預(yù)警，降低因操作失誤導(dǎo)致的安全事故發(fā)生概率。

（二）現(xiàn)場攝像頭

在氧氣、氮?dú)?、氬氣裝車區(qū)域靠近儲罐一側(cè)按照4個(gè)車位各安裝攝像頭5套。在車尾位置安裝攝像頭，用于拍攝車尾情況。在車頭位置安裝攝像頭，用于拍攝車頭情況。在車身和軟管的位置，每側(cè)安裝攝像頭，用于拍攝裝車流程及設(shè)備情況。在稱重計(jì)量區(qū)安裝1個(gè)攝像頭用于識別車牌和拍照。在一道門檢查區(qū)安裝4個(gè)攝像頭用于將來替代人工檢查。

四、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

空分裝置液體充裝站智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)如圖1所示。

現(xiàn)場實(shí)施環(huán)境：電源和網(wǎng)絡(luò)由現(xiàn)場機(jī)柜間引出，網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器部署在現(xiàn)場機(jī)柜室。

五、系統(tǒng)功能

（一）數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)從危化品裝卸區(qū)的各類傳感器、視頻監(jiān)控設(shè)備等獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳到平臺。數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)按照《危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入規(guī)范》要求，接入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等[2]。

（二）數(shù)據(jù)處理模塊

數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、校驗(yàn)、轉(zhuǎn)換、存儲等操作，保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性。數(shù)據(jù)處理模塊應(yīng)按照《危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理辦法（試行）》要求，對數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)、即時(shí)、完整、規(guī)范、準(zhǔn)確的管理。

（三）數(shù)據(jù)分析模塊

數(shù)據(jù)分析模塊對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，利用大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，對?；费b卸區(qū)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動態(tài)評估和預(yù)測。數(shù)據(jù)分析模塊應(yīng)按照《危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)分級巡查抽查管理辦法（試行）》要求，對?；费b卸區(qū)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行紅、橙、黃、藍(lán)四級劃分，分別對應(yīng)重大風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、較大風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、一般風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、低風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

（四）預(yù)警管理模塊

預(yù)警管理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)分析模塊的結(jié)果，生成相應(yīng)級別的預(yù)警信息。預(yù)警管理模塊應(yīng)按照《危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警信息處置管理辦法（試行）》要求，對預(yù)警信息進(jìn)行發(fā)送、整改、反饋、督辦等處置工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息有效、及時(shí)處置和閉環(huán)管理。

（五）可視化管理模塊

該模塊負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和預(yù)警管理等模塊的結(jié)果以圖表、報(bào)表等形式進(jìn)行可視化展示，為企業(yè)和監(jiān)管部門提供直觀、便捷的安全風(fēng)險(xiǎn)管控界面。可視化展示模塊應(yīng)按照《危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)信息通報(bào)制度（試行）》要求，對?；费b卸區(qū)的安全風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行定期或不定期通報(bào)。

六、管理后臺

為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，方便用戶查詢需要的信息，結(jié)合系統(tǒng)需求，對用戶、設(shè)備、操作流程進(jìn)行管理。對系統(tǒng)的組織、權(quán)限、外觀、菜單、用戶基本信息、設(shè)備權(quán)限、組織崗位、角色等進(jìn)行配置。支持告警定義設(shè)置、告警記錄查詢、告警記錄處理、告警記錄分析、模式管理及數(shù)據(jù)分析功能、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維監(jiān)測。管理后臺主要分為用戶及權(quán)限管理、裝車區(qū)及設(shè)備管理、視頻直播與回放、預(yù)警歷史記錄查詢4個(gè)主要子模塊。

第一，根據(jù)客戶需要，自由添加用戶并進(jìn)行授權(quán)，對不同的裝車區(qū)以及設(shè)備進(jìn)行管控。

第二，裝車區(qū)現(xiàn)場設(shè)備安裝完成之后，在管理后臺中進(jìn)行入庫管理，并設(shè)置對應(yīng)的裝車位置，以便準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地掌握裝車區(qū)的裝車情況、設(shè)備運(yùn)行情況。

第三，系統(tǒng)設(shè)備以攝像頭為主，現(xiàn)場的視頻數(shù)據(jù)采集后保存至服務(wù)器內(nèi)，并分發(fā)給客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)直播展示，同時(shí)可對已保存的視頻數(shù)據(jù)回放，進(jìn)行視頻流管理及IOT數(shù)據(jù)管理。

第四，系統(tǒng)對現(xiàn)場識別出來的預(yù)警異常進(jìn)行記錄，方便管理人員查看操作工人的異?；虿灰?guī)范操作，避免后續(xù)安全事故的發(fā)生。

七、實(shí)施預(yù)警可視化平臺

為保證監(jiān)控中心的監(jiān)管人員能實(shí)時(shí)查看裝車現(xiàn)場操作工的行為操作，并及時(shí)響應(yīng)異常行為監(jiān)管，在監(jiān)控中心設(shè)置實(shí)時(shí)預(yù)警可視化平臺。對接入的攝像頭的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和智能聯(lián)動分析[3]。

通過裝車區(qū)部署的攝像頭實(shí)時(shí)直播畫面，查看裝車區(qū)的現(xiàn)狀。

第一，算法分析平臺拉取裝車現(xiàn)場操作視頻，實(shí)時(shí)分析操作工人是否根據(jù)規(guī)范的裝車流程進(jìn)行操作，如發(fā)現(xiàn)異常行為，及時(shí)發(fā)送消息至可視化平臺，通知并提醒監(jiān)控中心的監(jiān)管人員進(jìn)行介入操作。

第二，對裝車的異常行為及不規(guī)范操作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

八、數(shù)據(jù)中心

系統(tǒng)將用戶操作的數(shù)據(jù)、現(xiàn)場視頻采集的數(shù)據(jù)、算法分析平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)一放置數(shù)據(jù)中心進(jìn)行管理，平臺后端基于此開放對應(yīng)的接口API提供給各個(gè)子系統(tǒng)使用，同時(shí)也能保證后續(xù)其他系統(tǒng)的接入。

數(shù)據(jù)中心安全以數(shù)據(jù)為核心，從數(shù)據(jù)的訪問、使用、破壞、修改、丟失、泄漏等多方面維度展開，一般來說包括以下幾個(gè)方面。

物理安全：主要指數(shù)據(jù)中心機(jī)房的安全，包括機(jī)房的選址、機(jī)房場地安全、防電磁輻射泄漏、防靜電、防火等內(nèi)容。

網(wǎng)絡(luò)安全：指數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)自身的設(shè)計(jì)、構(gòu)建和使用以及基于網(wǎng)絡(luò)的各種安全相關(guān)的技術(shù)和手段，如防火墻、IPS、安全審計(jì)等。

系統(tǒng)安全：包括服務(wù)器操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等在內(nèi)的系統(tǒng)安全，以及為提高這些系統(tǒng)的安全性而使用安全評估管理工具所進(jìn)行的系統(tǒng)安全分析和加固。

數(shù)據(jù)安全：數(shù)據(jù)的保存以及備份和恢復(fù)設(shè)計(jì)。

信息安全：完整的用戶身份認(rèn)證、安全日志審計(jì)跟蹤，以及對安全日志和事件的統(tǒng)一分析和記錄。

數(shù)據(jù)存儲和管理：數(shù)據(jù)中心提供大規(guī)模的存儲設(shè)施，用于存儲和管理大量的數(shù)據(jù)。

采用高可靠性的存儲系統(tǒng)針對不同的數(shù)據(jù)類型、規(guī)模、場景和需求，可以選擇不同的磁盤陣列（RAID）和分布式文件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的解決方案。

用戶數(shù)據(jù)：通常包括用戶的個(gè)人信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要保證高可用性、安全性和一致性。使用RAID來提供數(shù)據(jù)的鏡像備份，防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。文件系統(tǒng)HDFS可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的水平擴(kuò)展和負(fù)載均衡，提高數(shù)據(jù)的訪問速度和容錯(cuò)能力。

應(yīng)用程序數(shù)據(jù)：通常包括應(yīng)用程序的配置、狀態(tài)、日志等，這些數(shù)據(jù)需要保證高性能、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。使用RAID提供數(shù)據(jù)的條帶化存儲，提高數(shù)據(jù)的讀寫性能。分布式文件系統(tǒng)GlusterFS或者M(jìn)ooseFS可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)擴(kuò)展和自動修復(fù)，提高數(shù)據(jù)的可用性和管理性。

數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫通常包括結(jié)構(gòu)化或者半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要保證高效率、查詢性和分析性。使用RAID來提供數(shù)據(jù)的校驗(yàn)信息存儲，提高數(shù)據(jù)的可靠性和恢復(fù)能力。分布式數(shù)據(jù)庫MongoDB或者Cassandra可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分片存儲和索引查詢，提高數(shù)據(jù)的處理能力和查詢效率。

文件系統(tǒng)：通常包括各種類型和格式的文件，這些文件需要保證高容量、存取性和共享性。使用RAID提供數(shù)據(jù)的冗余存儲，提高數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性。分布式文件系統(tǒng)NFS或者Samba可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問和網(wǎng)絡(luò)共享，提高數(shù)據(jù)的互操作性和協(xié)作性。

備份和復(fù)原策略：建立全面的備份策略，包括定期備份數(shù)據(jù)至離線存儲設(shè)備或云存儲，以便在數(shù)據(jù)損壞或丟失時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。使用RAID等數(shù)據(jù)冗余技術(shù)防止硬盤故障引起的數(shù)據(jù)丟失。

能源監(jiān)控和管理：部署能源監(jiān)控和管理工具，以實(shí)時(shí)跟蹤能源使用情況，發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)并采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

第一，采用高效服務(wù)器，達(dá)到良好的能效優(yōu)化。

第二，安裝資源監(jiān)控和管理工具，以實(shí)時(shí)跟蹤資源使用情況，發(fā)現(xiàn)資源浪費(fèi)并采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

第三，使用虛擬化技術(shù)來合并工作負(fù)載，以減少不必要的硬件使用。

九、算法分析平臺

系統(tǒng)根據(jù)不同的裝車區(qū)，不同的攝像頭，對操作工人的異常行為、裝車流程中的操作步驟進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算分析，全程保證現(xiàn)場的裝車安全。如發(fā)現(xiàn)異常行為或操作不當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)發(fā)送消息至數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心通知監(jiān)管人員及現(xiàn)場操作工人。

十、結(jié)語

空分裝置液體產(chǎn)品裝車站智能檢測與預(yù)警系統(tǒng)能有效防止人員入侵、違規(guī)操作，對其他危險(xiǎn)違規(guī)行為進(jìn)行監(jiān)測與自動預(yù)警。通過智能視頻技術(shù)助力企業(yè)安全生產(chǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高管理水平，運(yùn)用人工智能與人力協(xié)同的方式提高監(jiān)管效率、解放人力，推進(jìn)行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國應(yīng)急管理部辦公廳.應(yīng)急管理部辦公廳關(guān)于印發(fā)《化工園區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)智能化管控平臺建設(shè)指南（試行）》和《危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)智能化管控平臺建設(shè)指南（試行）》的通知[R/OL].（2022-02-09）.https：//www.mem.gov.cn/gk/zfxxgkpt/fdzdgknr/202202/t20220209_407680.shtml.

[2]中華人民共和國工業(yè)和信息化部，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.兩部門關(guān)于印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)指南（2021版）》的通知[R/OL].（2021-12-24）.https：//wap.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/tz/art/2021/art_e1e47637094e4414908f982deb88d509.html.

[3]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識：GB 18218-2018[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

作者單位：陜西秦風(fēng)氣體股份有限公司

責(zé)任編輯：王穎振 鄭凱津