一、研究的背景与问题

2020年国家工信部发布“工业互联网+安全生产”行动计划，计划中指出“工业互联网+安全生产”是通过工业互联网在安全生产中的融合应用，增强工业安全生产的感知、监测、预警、处置和评估能力，加速安全生产从静态分析向动态感知、事后应急向事前预防、单点防控向全局联防的转变，提升工业生产本质安全水平。要贯彻落实习近平总书记关于“深入实施工业互联网创新发展战略”“提升应急管理体系和能力现代化”“从根本上消除事故隐患”的重要指示精神，推进《关于深化新一代信息技术与制造业融合发展的指导意见》深入实施，实现发展规模、速度、质量、结构、效益、安全相统一。

安全管理未来技术发展趋势是更先进的海量数据处理与分析技术，将广泛应用于安全管理平台的事件分析，安全管理平台将向智能化方向发展。针对不同类型的客户需求，安全管理平台将以不同的面貌出现，因此行业化定制将成为安全管理平台的一个发展方向。

冶金和有色金属行业是国民经济的重要基础原材料产业。近年来行业规模不断扩大，产业结构不断优化，质量水平不断提高，实现了较快发展。目前，全国冶金、有色金属企业约有 6.3 万家，从业人员约有715.3 万人。

冶金企业安全生产自身存在的主要问题：1）安全生产意识不强，不同程度对安全生产工作重视不够；2)安全管理水平不高，有些企业虽然建立了职业健康安全管理体系但体系整体运行水平不高；3)对重大危险源防范不足，对重大危险源缺乏规范科学的辨识和登记建档，重大危险源监控制度不健全或不落实，事故应急预案针对性差可操作性不强并缺乏必要的演练。

建龙集团现有14家钢铁子公司，吉林建龙率先开展智能安防管理平台建设，为建龙集团整体安全体系智能化管理探索出一个创新管理模式，同时将带动各子公司开展智能安防管理工作。吉林建龙结合国家“工业互联网+安全生产”行动计划，谋划将安全生产体系智能化、智慧园区可视化、消防系统智能化融合为一体，搭建一个具有建龙特色的智能安防管理平台。

二、解决问题的思路与技术方案

1.总体思路

以管理体系化与应用智能化的管理思路为重点，从安全生产体系智能化研究、智慧厂区可视化管控研究和消防系统智能化运维研究三个角度出发，通过四级基础数据导入、三级查询统计、一级和二级画面呈现，支撑顶层，实现数据自下而上融合，最终呈现智慧安防平台运行管理模式。总体管理思想见下图。

智能安防管理平台的建设本着合理创新的思路，充足考虑创新的应用效能，以解决实际工作问题为出发点，全面构建防范为主、实战结合、反应迅速、指挥顺畅的智能监管平台。

2.技术方案

以“对症下药，解决实际问题”为目的，我公司制定了具有针对性的技术方案。

（1）安全生产综合监管平台架构和界面设计

将公司级关注项在首页集中展示，便于领导决策，安全生产综合监管平台架构和首页界面如下图所示。主要包括以下10个模块：

①公司安全管理组织机构

②安全风险比例：全公司四级安全风险

③安防监控：全公司重点监控轮巡播放

④重要参数：全公司重要参数分布及实时监控

⑤当日危险作业分布：当日危险作业安全管控落实监督

⑥实时报警信息：公司重要参数，边界危险区域，消防点位信息预警及短信提醒

⑦各单位隐患数量：各单位隐患分布，加强重点管控

⑧安全隐患类比 ：根据隐患分类及隐患数量进行重点管控

⑨地图显示：重点监控查看，消防栓安全分布，消防点分布及报警联动

⑩八大模块二层、三级界面

图1：安全生产综合监管平台架构和首页界面

（2）安全生产体系智能化技术研究

本系统前后端运用最前沿开发技术，将可视化界面直观生动的展示在用户面前，用户可通过手机APP进行流程审批，并接收短信平台发送的告警数据，调取现场重要生产参数信息等。

①法律、制度、规程、证照智能管理模块开发

问题：法律法规无法实时掌握最新条例需人工传阅、无法掌握员工学习情况，证照易超期等问题。

对策：开发法律、制度、规程、证照模块，其利用bootStrap技术实现前端框架界面设计， ztree技术实现文件目录树形结构展示，定时启动技术与短信平台相结合实现证照到期提醒功能，法律、制度、规程、证照智能管理模块如下图2所示：

图2：法律、制度、规程、证照智能管理模块

②安全基础管理模块开

问题：作业活动类和设备设施类风险数量、风险分布需人工二次分析工作效率低、危险作业审批慢、安全协议到期及人员保险到期存在安全风险等问题。

对策：开发了安全基础管理模块，利用APP开发实现手机端审批，减少流程审批时间，echarts绘制可视化图表技术，将重点关注数据以图形化形式展现，定时启动技术与短信平台相结合实现证件管理，具有安全协议到期及人员保险到期提醒功能，包括双重机制界面、危险作业管理界面、教育培训模块和相关方管理模块四部分。

图3：双重机制管理界面

图4：危险作业管理界面

图5：教育培训管理模块

图6：相关方管理模块

③职业卫生管理模块开发

问题：无法动态了解员工身体状况、职业危害因素和超标情况、劳保用品使用和发放情况。

对策：开发职业卫生管理模块，主要利用echarts绘制可视化图表技术，将员工身体状况、职业危害因素和超标情况、劳保用品使用和发放情况等信息以图形化形式直观，生动展现 ，包括职业健康管理、职业危害因素管理、劳动保护用品管三部分。

图7：职业健康管理界面

图8：职业危害因素管理界面

图9：劳动保护用品管理界面

④生产运行管理模块开发

问题：管理人员和专业人员无法实时掌控现场重要工艺参数。

对策：开发了生产运行管理模块，利用数据实时采集、redis缓存、视频拉流技术将现场工艺参数与视频监控叠加，实现对重要工艺参数（公司级、厂处级和作业区级）监控分析，并具有异常提醒功能 ，包括生产运行管理和视频叠加两部分。

图10：生产运行管理模块

图11：1号高炉出铁口监控画面

⑤设备管理模块开发

问题：特种设备、强检类设施与（A类）超服役存在重大安全隐患。

对策：开发了设备管理模块，利用定时启动技术与短信平台相结合实现特种设备检测到期提醒功能，避免出现设备超服役问题，包括特种设备管理和强检类设施与（A类）仪表管理两部分。

图12：特种设备管理界面

图13：强检类设施与（A类）仪表管理界面

⑥应急指挥管理模块开发

问题：避免出现重大安全事件，应急处置不到位和不及时等问题。

对策：开发了应急指挥模块，可实现应急响应流程及应急人员、物资可视化，异常发生后快速启动预案，同时具有一键拨号及自动发送短信提醒功能，通过应急演练模块可掌握各分厂演练开展情况，有效的管控演练培训、现场处置、演练评估等重要环节，如下图14所示。

图14：应急指挥管理模块

（3）智慧厂区可视化管控技术研究

该项目采用本地微云服务器云化集群部署，并采用分层解耦的方式建设，实现视频、录像、图片流、离线视频全量解析能力的灵活调配，使本地微云服务器具备算法仓库功能，实现多种AI算法的并行运行，并通过集成技术将各系统进行集成，提炼重要指标用于领导层决策。

①智慧厂区可视化平台界面

问题：厂区各系统集中在智能安防管理平台管控，但各系统所记录的基础信息和报警信息仅在各系统内部进行查询观看，不能直观展示。

对策：本项目采用HTML5和BOOTSTRAP技术，将各系统基础数据信息和报警信息转化为图形展示的可视化平台。采用ODBC和OPC协议集成技术，将人员管理系统、停车场管理系统、视频监控系统、报警系统、电子地图和违法系统，集成到一个平台显示和管理，如下图15所示。

图15：智慧厂区可视化平台

②人员管理系统

问题：人员刷卡门禁系统存在代刷卡和借用他人员工卡进出无法管控

对策：采用人脸识别门禁系统，触发识别算法与人脸库进行比对，实现人员进出管控

③停车场管理系统

问题：原RFID卡识别车辆管理系统存在车卡损坏、丢失问题，维修和维护成本高，且车卡和车辆无法核对，存在管理漏洞 ；对车辆超速需人工蹲守，耗时长，工作效率低

对策：采用车牌识别技术，将车辆信息和驾驶员信息进行绑定，通过前端车牌识别相机采集车辆信息，触发识别算法，实现自动进出厂 ；设置7套高速抓拍相机对过往车辆车速进行实时检测，当有车辆超速行驶时，将联动停车场系统黑名单，出入厂时提示黑名单用户，禁止进出厂。停车场系统联动短信平台，自动给违规车辆司机发送违规通知信息。如下图16、17所示。

图16：车号识别

图17：停车场管理系统界面

④视频监控系统

问题：周界入侵检测、区域入侵检测缺失。

对策：对周界区域进行人体入侵检测，并对入侵非人体进行过滤；对限制区域进行人体/车辆入侵检测，并对入侵非人体/车辆进行过滤。当有人员聚集、逗留、跨越等行为时，通过报警系统语音提示治安管理人员进行查看和处理，保证公司及人员生命财产安全。如下图18所示。

图18：视频监控系统

问题：员工合规检测缺失

对策：通过AI视觉检测可实现离岗检测、打瞌睡检测、吸烟检测、穿戴防护服帽检测、打手机检测等员工行为规范检测算法应用，如下图19所示。

图19：AI应用实例

⑤报警系统

问题：报警功能缺失。

对策：围绕报警触发、报警分级、报警处理、报警恢复、报警展现五大主线建立了报警监控机制 。如下图20所示。

图20：报警系统

⑥电子地图

问题：监控摄像头、消防设施位置及状态不直观

对策：利用2.5D建模技术和无人机测绘技术，制作出2.5D电子地图模型并利用视频拉流技术，在地图上标注摄像头、消防栓、消防点，可在地图上观看摄像头的实时视频。

⑦违法系统

问题：闯红灯、超速等违法行为的取证不便利

对策：违法业务录入系统自动读取智能抓拍的图片所提供的信息，包括前端设备图片采集，图片信息上传、筛选、审核以及违法数据导入违法库等步骤，提升了对闯红灯、超速等违法行为的取证准确性，如下图21所示。

图21：违法系统

（4）消防系统智能化运维技术研究

问题：火灾报警系统和消防设施管理集成性低、信息分散不便管理等问题

对策：建立了可同时快速、精准地为管理者提供精确数据支持的运行模式，与无人值守的变电所消防报警系统进行整合，将在线运行的火灾报警控制器数据上传到系统管理平台，对变电所烟感、温感、红外探测器等设备运行情况实时集中监控，全面提升消防预警能力，同时数据集中性也为管理者在应急救援中发挥重要作用

三、主要创新性成果

1、提出了一站式安全数据集中可视化管理理念，开发了跨平台数据导入技术，建立了钢铁企业智能安防可视化管控平台

基于一站式数据可视化管理理念，以大数据、云计算、物联网等新一代信息技术为支撑，创新开发了基于统一可视化平台的八大子系统，将ERP平台、消防平台与智能安防平台联动，实现不同类型管理系统的整合，打造适合冶金行业安全管理体系的智能安防管理平台。

2、开发了跨系统动态视频与生产实时数据图表的时空整合方法，实现了多系统相关安全生产数据的有效融合

将一级生产数据利用数采技术进行采集，并与视频拉流技术、可视化编程技术、缓存技术和即时消息技术有机结合，实现了生产数据视频堆叠，实现公司安全管理工作平台化、数据化和智能化。可将生产调度所必须的关键指标以图表或文字形式异步交互后，输入到用户端浏览器上，提高公司总调度及分厂指挥员对现场生产状态的实时把控能力，为企业安全、高效生产提供有力保障 。

3、基于自主研发的运动目标检测方法及装置，结合大数据分析技术，实现厂区安保及交通智能化管理

将运动目标检测方法应用于行为合规检测技术、人脸识别技术、车辆识别技术、周界入侵检测技术，并与基础数据图形可视化开发技术相结合，将功能模块以接口对接方式接入到智能安防管理系统中，可实现各系统的功能联动，人员系统黑名单、视频监控系统、报警系统联动。

4、开发了消防系统智能化运维技术，提升消防安全管理水平和消防应急预警、现场处置能力

消防系统智能化运维技术针对火灾报警、消防管理集成性低、信息分散等问题，创新设计了可快速、精准地为管理者提供精确数据支持，实现了对变电所设备、感温电缆设备、烟感设备实时监控，将无人值守的变电所消防报警系统整合，将在线运行的火灾报警控制器数据上传到系统管理平台，对设备运行情况实时监控，全面提升消防预警能力。

四、应用情况与效果

自2020年上线应用以来全方位、多视角的展现公司安全生产态势，使得人、机、料、环和谐运作，各类事故风险和危险源处于有效控制状态，确保企业安全生产。

本项目自投运以来，取得的应用效果如下表所示：

该项目成果申报发明专利2件，获软件著作权8件。项目成果在吉林建龙钢铁有限责任公司成功推广应用，取得了良好的应用效果和经济效益。经中国钢铁工业协会科技成果评价（鉴定）推荐该项目技术申报2021年冶金科学技术奖一等奖。推广应用表明该成果有效解决了钢铁行业安全管理问题，同时，根据应用前景分析可应用推广至其他钢铁企业。