化工园区安全风险智能化管控平台建设方案探讨_黄小明.pdf

58新技术新业务行业应用DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2023.01.012化工园区安全风险智能化管控平台建设方案探讨黄小明章贤昌刘平针对当前化工园区信息化水平不足，在“安全、环保、应急、产业”几个核心业务方面缺乏智慧管理和综合服务体系，利用大数据、物联网、云计算、5G 通信和人工智能等技术，设计一套化工园区安全风险智能化管控平台。该平台立足化工园区综合安全应急封闭管理业务，以“防、管、控”为核心，应用物联网、AR、AI、移动互联网等高新技术，打造园区安全生产综合监管平台，为重大特大安全生产事故防范、危险化学品重大危险源风险预警、特殊作业管控、隐患排查、风险管控、可视化应急指挥调度、园区封闭式管理提供业务支持。黄小明工程师，本科毕业于江苏海洋大学，现任职于中电科普天科技股份有限公司，长期从事于移动网络通信规划与设计、信息化设计工作，研究方向：5G 通信、信息化。作为主要完成人，曾荣获省级工程咨询奖。章贤昌工程师，本科毕业于对外经济贸易大学，现任职于中电科普天科技股份有限公司，长期从事于有线通信网络规划、设计。刘平工程师，本科毕业于九江职业技术学院，现任职于中电科普天科技股份有限公司，长期从事于有线通信网络规划、设计。关键词：化工园区 安全风险 智能化管控摘要1 引言我国化工园区大部分位于东部沿海经济发达、人口稠密地区,安全问题日益突出，一旦发生爆炸、火灾或泄漏事故，应急处置不当或不及时，将严重威胁人民群众的生命财产安全，并且园区企业相对密集，使得某个企业若发生重大事故会波及相邻企业，很可能引发灾难性的多米诺事故连锁效应。因此，对化工园区进行合理规划，建设化工园区安全风险智能化管控平台，推进化工园区安全风险管控信息化、数字化、网格化、智能化，提升园区信息化水平和公共服务能力，以信息化应用提高园区安全环保水平，确保化工园区的生产安全和社会稳定，打造本质安全型经济区域成为一项重要工作。2 化工园区安全挑战（1）缺乏整体安全规划59化工园区安全风险智能化管控平台建设方案探讨新技术新业务行业应用2023.01 广东通信技术产业园区规划中，不同类型的工业企业集中在一个区域建设，产业发展方向不够明确，产业链延伸程度、产业集中程度不够高，循环经济的发展模式没有得到明显体现。有的地区虽然进行了安全规划，但由于迫于招商压力,实际园区实行的是“先来先占”的入园准则。对于入驻化工企业只是按照自身占地设计总图，企业间重大危险源的间距在设计初始也考虑不周，重大危险源间发生多米诺效应的可能性提高。（2）未形成有效的化工园区安全监管执法机构化工园区的安全管理涉及多个管理部门如各级政府、安全监管部门、中介机构、园区企业以及园区管委会等。园区缺乏统一的安全管理机构和专职的安全管理人员、没有系统的安全检查和督察手段、不能统一协调各企业安全管理工作。在安全生产管理工作在监管模式和手段、监管主体责任落实、教育培训、应急救援等方面存有偶然性、随意性。（3）未形成专业化的化工园区安全监管管理队伍面对化工园区复杂、专业化的安全生产现状，承担着属地监管职责的监管部门多数工作人员缺乏专业技术背景，难以胜任专业的、系统的安全监管任务。政府的监管和各安全主体的执法机构缺少统一的标准和尺度。如何建立健全高效、专业化的化工园区安全监管队伍是目前需解决的问题。（4）未形成先进的化工园区安全监管技术手段面对化工园区复杂、专业化的安全生产现状，承担着属地监管职责的监管部门多数工作人员缺乏专业技术背景，难以胜任专业的、系统的安全监管任务。政府的监管和各安全主体的执法机构缺少统一的标准和尺度。如何建立健全高效、专业化的化工园区安全监管队伍是目前需解决的问题。3 化工园区安全风险智能化管控平台方案概述3.1 设计思想根据 化工园区安全风险智能化管控平台建设指南（试行），建设思路如下：首先，建设化工全景大数据中心。从监测预警、安全监控、敏捷应急、封闭管理、危废监控五个方面全面立体地展示目前园区的相应情况，为园区化工管理提供高效、可视、全面的数据支撑。同时建立园区 GIS 模型，接入园区污染源监测设备、实时在线监测监控相关数据、关键岗位视频监控、安全仪表等异常报警数据，实现对化工园区内重点场所、重点设施在线实时监测、动态评估和及时自动预警，对接当地安全生产风险监测预警平台并将接入数据上传至省、市级应急管理部门。其次，建设化工园区安全风险智能化管控平台，建立健全行业监管、协同执法和应急救援的联动机制。构建数字化安全应急指挥中心，同步展示在园区 GIS 地图，可查询应急物资、应急人员、应急预案、应急机构、视频等信息；模拟应急事故产生的风险，基于应急管理系统和监测预警系统，及时进行应急指挥，便于发生应急事故后的应急处置，同时建立安全生产管理系统，精准匹配化工园区安全风险智能化管控平台建设指南（试行）中对安全监管日常管理，安全隐患排查及安全教育培训等的要求，让安全隐患无处遁藏、安全意识深入人心。第三，对标化工园区整治提升主要问题清单问题点。建设封闭化管理系统，按照化工园区安全风险评估表中对化工园区封闭管理实行“分类管控、分级管理、分步实施”的要求，结合化工园区的产业结构、产业链特点、安全风险类型、道路风险等级、道路服务水平等实际情况，分区实行化工园区的封闭化管理，建立完善边界系统、门禁系统、视频监控系统等。3.2 总体架构化工园区智能化管控平台总体构架划分为边缘层、网络层、IaaS 层、DaaS 层、PaaS 层、SaaS 层六个层次，以工业互联网标准为引领、工业互联网安全体系为保障，依托数据流、信息流、业务流，提供风险监测、安全监管、统计分析、应急处置等方面的支撑，提升化工园区安全风险管控能力。企业相关信息由企业安全风险智能化管控平台通过网络层与化工园区智能化管控平台对接。如图 1 所示。根据 化工园区安全风险智能化管控平台建设指南（试行）要求，采用“六层双体系”的方式，重点考虑数据溯源与分析应用、封闭管理、风险排查、第三方数据接入、危化品监管分析等多业务协同、数据存储与交换、系统管理、安全保障、基础环境等要素：（1）边缘层60新技术 新业务新技术新业务行业应用边缘层通过对化工园区企业及公共管廊、公共区域的监测监控设备与遥测设备等的网络化改造，或者加装网络化智能化监控设备，通过协议转换、边缘计算等构建精准、实时、高效的安全与应急数据采集与分析体系，接入、转换、预处理、存储、分析数据，配置边缘网关等设备合理布置算力和模型，实时获知企业及园区公共设备设施的运行状况和环境动态变化，就近提供边缘智能服务，掌握安全态势。（2）网络层通过 F5G、5G、NBIoT、LoRa、WiFi6、UWB、TSN 等新一代通信技术在近设备端和控制器端的应用，以地理空间为参考系，帮助园区建立覆盖范围更广、连接更多、带宽更大的基础网络，应用 IPv6 等新一代通信协议，以满足对海量过程数据的采集、传输、分析的需要。（3）IaaS 层IaaS 层作为化工园区安全智能管控平台的底层，通过计算、网络、存储等资源的虚拟化，实现信息基础设施的资源池化。IaaS 层提供所有计算需要的基础设施，包括处理 CPU、内存、存储、网络和其他基本的计算硬件资源，根据 PaaS 层的运算需要部署和运行相应的软件，包括操作系统和应用程序等。（4）DaaS 层DaaS 层对各类数据信息进一步加工形成信息组合应用，通过汇聚、整合、清洗、关联和比对等数据处理手段，实现对数据资源全生命周期的规划设计、过程控制和质量监督，进一步盘活数据，提高数据质量，提升数据价值。通过数据中台建设数据资源池，建立数据模型，对基础数据信息块以不同的方式进行组装，满足各类应用的需要。通过对数据聚合抽象，把数据转换成通用信息，对外提供数据服务。（5）PaaS 层PaaS 层以“搭积木”的方式提供工业 APP 创建、测试和部署的开发环境。化工园区安全智能管控平台的 PaaS层利用 IaaS 层和 DaaS 层的数据处理能力，对通过边缘层采集和网络层传输与汇聚的异常环境数据、安全管理数据、人员位置数据、实时通讯数据、标识数据、各系统产生的数据等统一调度和应用。结合园区运营各环节实际数据和运行流程，构建机理模型和数据驱动模型。通过构建 AI能力引擎和机器学习模型，提供 AI 中台服务。（6）SaaS 层SaaS 层是通过调用和封装 PaaS 平台上的开发工具、行业机理模型、数据驱动模型等服务开发形成的应用服务。SaaS 层利用 PaaS 层积累沉淀的各类型数据模型，打造高可靠、可扩展的应用。（7）统一安全体系网络安全与信息化是一体之两翼、驱动之双轮，已提升到国家战略高度。党的十八大以来，党中央、国务院高度重视网络安全和信息化工作，成立了中央网络安全和信息化领导小组，先后发布国家网络空间安全战略中华人民共和国网络安全法等重要文件，明确安全应与发展并重，健全网络安全保障体系，强化网络安全顶层设计，构建关键信息基础设施安全保障体系，全天候全方位感知网络安全态势。因此，平台必须建立统一的信息安全保障体系。（8）统一运维体系运维体系是保障平台相关系统正常运行的基础支撑，在建成平台各项系统过程中，必须提前完成相关运维体系的构建，在业务系统一旦运行后能够有运维技术队伍保障图 1 系统架构图61化工园区安全风险智能化管控平台建设方案探讨新技术新业务行业应用2023.01 广东通信技术系统的安全、稳定运行。运维服务体系由运维服务制度、运维服务流程、运维服务组织、运维服务队伍、运维技术服务平台等部分组成，涉及制度、人、技术等因素。3.3 主要技术路线3.3.1 技术架构图通过大数据手段，以 GIS 图为载体，对园区内企业、基础设施、安监站、监控设备点等设施的地理位置、基本信息等进行展示。基于园区企业、产业分布等因素对园区进行区块划分，更直观呈现数据分析结果信息。同时接入道理监控、环境监控、治安监控、移动监控以及社会监控资源等 AI 摄像头、高空云台等安全监测设备并进行预警提示，预警类型主要为设备异常预警、火灾预警、气象预警、人员异常行为预警及边界入侵预警等。如图 2 所示。（3）提供灵活的自定义工具：系统管理员可根据业务需要自由定义工作流程；系统具备强大的自定性及扩展性，可实现流程自定义、角色自定义、权限自定义、组织机构自定义等功能。4 建设方案4.1 全景监测通过大数据手段，以 GIS 图为载体，对园区内企业、基础设施、安监站、监控设备点等设施的地理位置、基本信息等进行展示。基于园区企业、产业分布等因素对园区进行区块划分，更直观呈现数据分析结果信息。同时接入气象风险信息（包括对台风、雷电、洪水、泥石流、滑坡等自然灾害的监测和预警）及 AI 摄像头、高空云台等安全监测设备及环保数据等并进行预警提示，预警类型主要为设备异常预警、火灾预警、气象预警、人员异常行为预警及边界入侵预警等，为园区的安全管理工作提供决策参考。如图 3 所示。4.2 重大危险源安全管理实现重大危险源安全包保履职记录电子化、条目化，管理企业每一处重大危险源包保责任落实情况，支持重大危险源主要负责人、技术负责人和操作负责人信息维护，三级包保责任人安全包保履职情况记录检查，以及信息查询、多维度统计分析功能。重大危险源安全包保责任落实监督、在线监测预警、重大危险源预警推送、重大风险管控、评价评估报告及隐患管理、重大危险源企业分类监管、管廊监测预警。如图 4 所示。图 2 总体技术架构图3.3.2 关键技术设计（1）充分利用云平台技术，实现软件、网络、服务器等资源的融合，提供按需供应、大容量、安全的网络存储、计算处理服务、提高资源易获性和利用率。云平台具有平滑拓展、资源共享、动态分配、跨地域等特点。（2）系统各模块可调用底层工作流中间件灵活设计审批考核流程，工作流设计支持图形化；支持与其他系统的接口开发、流程可监控。图 3 全景监测62新技术 新业务新技术新业务行业应用4.3 封闭化管理系统采用电子围栏、视频周界、热成像等技术对园区周界、园区内重大危险源、关键生产区域、重点办公场所进行封闭化周界管理。如图 5 所