CN111882141A - 一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统，通过对车间的过程控制系统、MES系统、ERP系统、视频监控系统、图文档管理系统的与安全相关的数据进行采集和分类，设计数据传输接口和数据关系结构，分别存入实时数据库、关系型数据库和非结构化数据库，打破安全管理制度和工艺安全技术的信息壁垒，联通过程制造系统、信息管理系统、视频监视系统和图文档管理系统的信息孤岛，实现与底层各类检测设备和安全相关设施数据的整合。

Description

一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统

技术领域

本发明属于自动化控制技术、安全管控、信息化技术领域，具体涉及一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统。

背景技术

目前，高能炸药行业普遍存在基础安全信息缺乏、信息的共享性差、安全信息收集不规范、安全信息检索困难和事故信息渗透性差等问题。随着高能炸药生产规模和能力的提升，连续化、自动化程度的加快，对企业的安全生产提出了更高的要求和挑战。

从实际生产经验来看，尽管高能炸药的制备工艺在不断进步，设备研发的技术细节在不断改进，管理规范在不断细化和完善，但是高能炸药的生产安全事故的遏制效果还不够显著。传统的安全管控方法无法满足当前企业的`安全生产管控需求，主要有以下问题：

安全管控数据来源单一，主要是生产管理责任制度、安全作业规范、信息报送制度、作业审批流程、巡逻巡检制度等，没有与底层各类检测设备和安全相关设施数据的整合。

安全管控的信息应用不全面，主要以规范一线操作人员的生产操作步骤，制定实施合理的规则制度和加强相关人员的安全知识技能培训为主，没有生产过程危险源、安全风险的监测和监控手段，资源整合与共享率低，缺失预警联动。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统，可以克服现有的高能炸药制备系统安全管控信息获取手段单一及应用不全面的问题。

一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统，包括数据采集处理单元和安全应用功能单元；安全应用功能单元包括危险源管理模块、安全状态监测与预警模块、安全日常管理模块、应急处置管理模块以及安全管理辅助决策模块；

所述数据采集处理单元用于连通、采集、存储危险源及危险有害因素数据，分类梳理和汇总得到相关清单，传输至安全应用功能单元；

所述危险源管理模块处理采集的数据形成风险静态信息，实现对危险源、危险品、固有风险的管理，把风险静态信息提供给安全状态监测与管理模块、安全日常管理模块、应急处置管理模块和安全管理辅助决策模块；

所述安全状态监测与预警模块处理采集的数据形成历史报警信息、动态风险实时报警信息和预测报警信息，实现对危险源动态风险的监测与预警，把以上报警信息提供给安全日常管理模块、应急处置管理模块和安全管理辅助决策模块；

所述安全日常管理模块处理采集的数据，结合人工录入的安全检查计划、隐患排查计划，指导开展安全日常管理工作，对安全检查结果、隐患整改情况进行录入和存档，并对危险作业申请进行审批，形成危险作业记录；

所述应急处置管理模块处理采集的数据，形成应急信息清单、应急指挥决策，并进行事故事件记录，形成事故事件报告；

所述危险源管理、安全状态监测与预警、安全日常管理和应急处置管理模块生成的信息，传输至安全管理辅助决策模块，实现对安全管理和风险数据的大数据统计分析，对生产区域的二维或三维的空间可视化，和实时的风险告知与警示，并能对其余4个功能模块进行大数据分析优化。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统，通过对车间的过程控制系统、MES系统、ERP系统、视频监控系统、图文档管理系统的与安全相关的数据进行采集和分类，设计数据传输接口和数据关系结构，分别存入实时数据库、关系型数据库和非结构化数据库，打破安全管理制度和工艺安全技术的信息壁垒，联通过程制造系统、信息管理系统、视频监视系统和图文档管理系统的信息孤岛，实现与底层各类检测设备和安全相关设施数据的整合。

本发明运用风险辨识、风险评估、风险控制的科学方法，研究高能炸药制备系统安全管控模型，重新梳理高能炸药行业生产安全管理的盲点、要点和流程，实现危险源、安全风险的监测和监控，资源整合与共享，预警联动，提高安全生产风险预警及应急处置能力，保障高能炸药生产过程安全运行。

本发明设计的安全管控系统，为高能炸药及含能材料生产企业的安全责任人和安全管理部门提供统一的集成管理平台，实现对安全检查、隐患排查、隐患治理、危险作业流程管理、应急物资管理的集中管理和工作记录，填补国内高能炸药制备系统生产安全管控方法的空白，极大地方便了安全管理人员的日常工作，为企业责任提供有效、高效的决策和工作平台。

附图说明

图1为本发明的安全管控系统组成框图；

图2为本发明的安全管控系统工作流程；

图3为数据采集处理单元信息交互模型图，表示本发明中数据采集处理模块细化后的信息交互情况；

图4为危险源管理信息集成模型图，表示本发明中安全功能应用单元中危险源管理模块的信息集成情况；

图5为安全状态监测与预警信息集成模型图，表示本发明中安全功能应用单元中安全状态监测与预警模块的信息集成情况；

图6为安全日常管理信息集成模型图，表示本发明中安全功能应用单元中安全日常管理模块的信息集成情况；

图7为应急处置管理信息集成模型图，表示本发明中安全功能应用单元中应急处置管理模块的信息集成情况；

图8为安全管理辅助决策信息集成模型图，表示本发明中安全功能应用单元中安全管理辅助决策模块的信息集成情况。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统，包括数据采集处理单元和安全应用功能单元，其中安全应用功能单元包括危险源管理模块、安全状态监测与预警模块、安全日常管理模块、应急处置管理模块以及安全管理辅助决策模块。

其中，数据采集处理单元，用于根据危险有害因素定义要求和生产实际，对高能炸药制备车间的所有危险有害因素数据建立统一的数据字典和通信协议，由数据采集设备或已有的数据仓库采集与高能炸药生产安全相关的温度、压力、流量、轴承振动、电流、可燃气浓度等参数，结合其他信息管理系统的视频监控信息、图文档管理信息、应急资源管理信息，实现对高能炸药生产车间的人、设备设施、物品、管理规范、生产环境、检测手段等各类不安全因素的基础信息汇总，得出与危险品、危险源和风险因素相关的结果和信息清单。

危险源管理模块，采集危险源处理分析模块生成的危险品信息、危险和有害因素信息及危险源信息，生成危险品管理清单、危险源管理清单和固有风险分级管控清单。并将统计结果进一步用于安全状态监测与预警、安全日常管理、应急处置管理和安全管理辅助决策等其他功能的应用。

安全状态监测与预警模块，在企业对生产过程中的危险有害因素(人的因素、物的因素、环境因素和管理因素)相关参数进行风险辨识的基础上，依据风险评估和风险控制的科学理论方法，对生产过程中可能存在的风险进行实时监测，并对可能发生的或已经发生的安全事件进行预警和报警。

安全日常管理模块，对车间的安全检查、隐患排查、隐患治理工作进行记录和管理，对生产区域内的危险作业流程进行审批和记录，协助企业完成日常的安全管理工作。

应急处置管理模块，对已有的应急处置措施、应急处置预案进行分析评估、存档、维护，针对可能发生的或已经发生的安全事件调取对应危险等级、符合处理要求的应急处置方案，实现应急指挥决策。

安全管理辅助决策模块，运用大数据技术对基础数据的采集及处理结果进行数据治理和分析，形成多维度的数据分析报表和结论，利用GIS系统在二维或三维平面实现生产区域第一危险源、第二危险源实时数据及统计分析数据的可视化，辅助安全管理人员进行决策。

数据采集处理单元连通、采集、存储危险源及危险有害因素数据，分类梳理和汇总得到相关清单，传输至安全应用功能单元；

由安全应用功能单元中的危险源管理模块处理采集的数据形成风险静态信息，实现对危险源、危险品、固有风险的管理，把风险静态信息提供给安全状态监测与管理模块、安全日常管理模块、应急处置管理模块和安全管理辅助决策模块；

由安全应用功能单元中的安全状态监测与预警模块处理采集的数据形成历史报警信息、动态风险实时报警信息和预测报警信息，实现对危险源动态风险的监测与预警，把以上报警信息提供给安全日常管理模块、应急处置管理模块和安全管理辅助决策模块；

由安全应用功能单元中的安全日常管理模块处理采集的数据，结合人工录入的安全检查计划、隐患排查计划，指导开展安全日常管理工作，对安全检查结果、隐患整改情况进行录入和存档，并能对危险作业申请进行审批，形成危险作业记录；

由安全应用功能单元中的应急处置管理模块处理采集的数据，形成应急信息清单、应急指挥决策，并进行事故事件记录，形成事故事件报告；

由危险源管理、安全状态监测与预警、安全日常管理和应急处置管理等模块生成的信息，传输至安全管理辅助决策模块，实现对安全管理和风险数据的大数据统计分析，对生产区域的二维或三维的空间可视化，和实时的风险告知与警示，并能对其余4个功能模块进行大数据分析优化。

一、数据采集处理单元：

以高能炸药生产车间生产线的数据采集硬件和网络设施为主要的硬件基础，建立统一的数据字典和通信协议，通过数据采集设备或已有的数据仓库采集与高能炸药生产安全相关的温度、压力、流量、轴承振动、电流、可燃气浓度等参数，结合视频监控信息、图文档管理信息、应急资源管理信息，实现对高能炸药生产车间的人、设备设施、物品、管理规范、生产环境、检测手段等各类不安全因素的基础信息汇总。通过对数据和信息进行分类、处理，得出与危险品、危险源和风险因素相关的结果和信息清单。

1、生产过程中过程控制系统的实时数据，包括工艺参数(如温度、压力、流量等)和设备运行参数(如振动、运行状态、电流、电相等)，由现场仪表进行采集后，经由远传仪表通过网线、硬接线等电缆，采用相应的现场总线协议传输至操作员站和工程师站，供现场人员进行监控和操作，同时数据存储在实时数据库中。

2、生产相关系统，如安全仪表系统、消防系统、雨淋系统的运行信号也通过相应的检测仪表由通信电缆传输至实时数据库。

3、生产物料、在制品、成品的基本物性参数、设计参数、安全操作范围，班组信息、人员信息，生产设备、管路、阀门的基本数据等信息，可以通过人工填报录入、手持巡检设备上传和与MES系统对接的方式上传至服务器，以结构化数据的形式存储在结构化数据库中。

4、通过摄像头采集的视频数据，和直接上传至服务器的规章制度、安全生产操作规范、应急处置规范、应急预案、应急资源清单等图文档信息，由视频监控系统和图文档管理系统采集，传输至服务器中，存储在非结构化数据库中。

5、危险源处理分析，将物性参数、设备信息清单、人员基本信息、设计安全阈值、参数的安全操作范围、人员管理规范等安全静态信息，由人工录入或表单录入的方式添加进数据库中，汇总整理得出危险品清单、危险源清单和重大危险源管控清单，并能进行二次的增删改查操作。

6、风险因素分类处理，整理物料监测数据、设备健康数据、设备运行数据、工艺过程数据生成物的不安全因素清单，整理监控视频数据、人员身份等信息生成人的不安全因素清单，整理环境动态信息生成环境的不安全因素清单，根据以上清单数据，参照已有的设计规范、参数的安全操作范围、人员管理规范等指标，生成动态风险统计清单。

二、危险源管理模块：

采集危险源处理分析模块生成的危险品信息、危险和有害因素信息及危险源信息，生成危险品管理清单、危险源管理清单和固有风险分级管控清单。并将统计结果进一步用于安全状态监测与预警、安全日常管理、应急处置管理和安全管理辅助决策等其他功能的应用。

1、完成危险品、危险源及固有风险分级管控功能。可对危险品、危险源及固有风险分级管控，并实现对采集的不同类别的危险有害信息进行整理和统计，能进行增、删、改、查等基础管理。

2、结合GIS系统，形成固有风险的安全风险四色图。能够以“红、橙、黄、蓝”四色代表风险的四个等级，将高能炸药车间的固有风险以四色图的形式绘制在二维/三维平面上，以直观的形式展示高能炸药数字化车间的固有风险，实现对风险静态信息的可视化查询与维护。

三、安全状态监测与预警模块：

在企业对生产过程中的危险有害因素(人的因素、物的因素、环境因素和管理因素)相关参数进行风险辨识的基础上，依据风险评估和风险控制的科学理论方法，对生产过程中可能存在的风险进行实时监测，并对可能发生的或已经发生的安全事件进行预警和报警。

1、依据风险辨识和风险评估的科学方法，设计风险分级及评估算法，对采集的工艺数据、物性参数、设备运行数据、环境数据、人员数据进行分类定级，通过对不同类型的数据加权和计算，得到每一类数据在相应定级中的对应级别，实时得出设备节点的危险等级和相应的危害程度。

2、依据风险分级及评估算法，计算和判定采集的各类不安全因素数据所达到的危险等级，将对应危险等级的报警信息推送至相关责任人，提示风险减小或规避措施，控制或保持风险环境在可接受水平，实现风险的分级管控。

3、依据车间的管理规范和操作规程，对进入危险区域的人员身份、数量、行为等信息进行视频监视，达到对人的危害因素进行管理监控的目的。

四、安全日常管理模块：

对车间的安全检查、隐患排查、隐患治理工作进行记录和管理，对生产区域内的危险作业流程进行审批和记录，协助企业完成日常的安全管理工作。

1、具备表单录入的功能，能够录入安全检查计划和安全检查结果，能对计划执行情况及结果进行记录、查询；能够录入隐患排查计划，提示巡检人员排查现场工艺设备、检查应急物资和装备，对危险源进行隐患排查，并记录隐患排查结果。

2、能够进行作业流程管理，实现危险区域内危险作业活动的申请、审批、复核、资料存档等功能，完成危险作业的全程监控和线上全流程管理。

五、应急处置管理模块：

对已有的应急处置措施、应急处置预案进行分析评估、存档、维护，针对可能发生的或已经发生的安全事件调取对应危险等级、符合处理要求的应急处置方案，实现应急指挥决策。

1、能够录入和编制应急处置预案和事故事件信息，实现对其快速查询、调取、存档和维护。

2、设计预案分析及评估算法，能够对采集的管理规范信息、应急处置措施信息、应急预案信息、应急资源信息中的关键内容和数据进行分析和判断，根据高能炸药生产过程既有的事故事件种类，自动匹配相应的应急处置措施和应急预案。

3、能够在事故事件发生时，快速调取相关视频资源，提示应急处置注意事项、措施、应急疏散图等信息，进行应急指挥和救援工作，减少事故可能造成的伤害。

4、系统可将事故事件信息通过手机短信或其他方式发送到相关安全负责人，实现自动提醒、联动管理。

六、安全管理辅助决策模块：

运用大数据技术对基础数据的采集及处理结果进行数据治理和分析，形成多维度的数据分析报表和结论，利用GIS系统在二维或三维平面实现生产区域第一危险源、第二危险源实时数据及统计分析数据的可视化，辅助安全管理人员进行决策。

1、在GIS地图上动态展示生产设备、管道、物料的地理分布情况，同时展示生产车间周围一定范围内的地理位置和相关基本信息，在需要查询生产情况时，可以直接点击地图切换至详细信息查询界面，完成对设备参数、工艺过程参数、生产环境数据、人员值班情况、消防灭火设备等信息的实时查看，实现划定区域的危险源空间可视化查询、应急资源空间可视化查询、风险动态监测数据等功能。

2、在GIS地图上，可以动态显示采集的可能影响生产安全的危险有害因素数据，并根据数据变化的程度，用“红、橙、黄、蓝”四色进行直观展示，如即将发生或已发生安全事故，则该设备或管道的颜色会变化并闪烁，提示管理人员注意。报警信息会在系统弹窗提醒的同时，根据自身劲警报级别，直接推送至相应安全责任人的移动设备，提示风险变化的区域、详细位置、类型、可能导致的事故以及应对措施。

3、利用大数据分析技术和多类数据集中整合结果，在GIS地图上可以完成对划定区域的应急疏散路径规划、救援保障物资的布置规划，和模拟应急演练。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种应用于高能炸药制备系统的安全管控系统，其特征在于，包括数据采集处理单元和安全应用功能单元；安全应用功能单元包括危险源管理模块、安全状态监测与预警模块、安全日常管理模块、应急处置管理模块以及安全管理辅助决策模块；

所述数据采集处理单元用于连通、采集、存储危险源及危险有害因素数据，分类梳理和汇总得到相关清单，传输至安全应用功能单元；

所述危险源管理模块处理采集的数据形成风险静态信息，实现对危险源、危险品、固有风险的管理，把风险静态信息提供给安全状态监测与管理模块、安全日常管理模块、应急处置管理模块和安全管理辅助决策模块；

所述安全状态监测与预警模块处理采集的数据形成历史报警信息、动态风险实时报警信息和预测报警信息，实现对危险源动态风险的监测与预警，把以上报警信息提供给安全日常管理模块、应急处置管理模块和安全管理辅助决策模块；

所述安全日常管理模块处理采集的数据，结合人工录入的安全检查计划、隐患排查计划，指导开展安全日常管理工作，对安全检查结果、隐患整改情况进行录入和存档，并对危险作业申请进行审批，形成危险作业记录；

所述应急处置管理模块处理采集的数据，形成应急信息清单、应急指挥决策，并进行事故事件记录，形成事故事件报告；

所述危险源管理、安全状态监测与预警、安全日常管理和应急处置管理模块生成的信息，传输至安全管理辅助决策模块，实现对安全管理和风险数据的大数据统计分析，对生产区域的二维或三维的空间可视化，和实时的风险告知与警示，并能对其余4个功能模块进行大数据分析优化。

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