非煤矿山三维预防安全管理信息化平台设计与实现*

张 保，李全明，陈友良，杨 曌

(1.铜陵有色金属集团冬瓜山铜矿，安徽 铜陵244000； 2.中国安全生产科学研究院，北京100012；3.华北科技学院，河北 三河 101601)

0 引言

近年来，信息技术在矿山安全生产装备、技术和人才管理方面的应用逐年深入，《国务院关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全的若干意见》(国发[2012]23号)明确提出“全面提高企业信息化水平”，矿山企业的安全生产与健康发展离不开信息化技术的支撑。目前，部分学者已将信息化技术应用到非煤矿山安全生产工作中，其中比较具有代表性包括：李树刚等基于信息化系统平台架构，建立了企业安全生产体系和信息化管理系统[1-2]。

三维预防安全管理体系是针对典型非煤矿山企业的实际情况和应用需求，综合安全生产标准化、HSE、OHSMS等管理体系而创新的1种管理体系，该管理体系包括：行为、本质、保障3个核心元素，每个核心元素又分别包括：组织、制度、绩效、需求、教育、规范、辨识、监测、控制等子元素管理功能。

冬瓜山铜矿是铜陵有色金属集团公司下属的采选联合骨干矿山，近年来，冬瓜山铜矿已经推广应用三维预防安全管理体系，但三维预防安全管理体系在实际运行过程中由于缺乏信息化手段的支撑，人力成本不足，管理效率不高。这不仅固化了企业安全管理流程，而且制约着企业安全生产管理水平的进一步提高，因此，冬瓜山铜矿借三维预防安全管理体系建设运行的契机，利用信息化技术建立相应的安全管理信息化平台，进一步提高企业安全管理水平[3]。本文即是以此为实际案例，抽取总结非煤矿山三维预防安全管理信息化平台(下文简称“信息平台”)的设计与实现思路，以期为其他相关安全管理业务平台或系统的构建提供参考和借鉴。

1 信息平台的业务分析与定位

1.1 信息平台的建设总目标

在调研总结典型非煤矿山安全生产管理工作模式和现状的基础上，分析企业安全管理信息化平台的主要用户、功能、接口、安全等需求，提出平台的总体架构、逻辑层次、技术架构、功能体系、数据标准、集成方案、部署结构与应用模式等技术实现思路，最终平台的建设目标是建成1个基于网络环境的、实时的、可视化的矿山安全生产管理专业信息系统平台[4-5]。

1.2 信息平台的建设原则

信息平台作为非煤矿山安全管理领域的专业化应用系统，遵循计算机信息系统建设的通用原则：以实际应用需求为主要设计依据，采用先进的、主流的技术架构并同时兼顾未来升级与扩展，提供最优的性能价格比。这些原则可以概括为：标准开放、功能实用、可扩充性、安全可靠、整合资源、技术先进[6-8]。

2 信息平台功能架构及功能概述

2.1 信息平台功能架构

信息平台是根据三维预防安全管理体系中所涵盖的要素作为核心内容，同时结合典型非煤矿山企业(冬瓜山铜矿)特点，建立的具有企业业务特点的三维预防安全管理信息化平台，具体的功能框架如图1所示。

2.2 行为安全管理模块

行为安全管理模块从需求、教育、行为规范3方面展开。首先，进行需求分析，了解国家法律法规和标准对企业教育培训的要求，调查分析企业从业人员整体的知识技能、安全的容错宽度和行为习惯等方面的状况；然后，针对从业人员开展安全教育，并对从业人员的行为进行不断的纠正与规范。具体包括：法律法规、问卷调查、培训教育、培训教材、专家管理、智能提醒、安全生产知识库等子模块。

2.3 本质安全管理模块

本质安全管理模块从危险源辨识、监测、监控3方面展开，具体业务流程是，基于风险辨识以及生产的动态化过程，治理与控制偏离正常阈值的隐患或问题。具体包括：危险源辨识、危险源管理、岗位风险管理、作业场所风险管理、监测监控、数据分析、隐患整治等子模块。

2.4 保障安全管理模块

保障安全管理模块从成立组织机构、建立相关制度、绩效评估3方面展开。具体业务流程是：首先，建立组织、制定制度；然后，对制度运行情况进行跟踪检查与绩效考核，并根据考核情况有针对性地提升安全管理措施。具体包括：组织机构管理、应急资源管理、安全生产制度管理、安全生产指导文件、绩效评定等子模块。

2.5 系统运行保障模块

系统运行保障模块是为保障信息平台安全、稳定运行而设置的，具体包括：用户管理、角色管理、权限管理、系统自检、数据库备份还原、系统日志管理等子模块。

3 信息平台总体设计

3.1 系统物理架构设计

信息平台采取B/S结构和手机APP终端应用相结合的方式构建实现。物理平台部署在信息中心机房的服务器中，同时，信息平台预留与政府、其他相关企业等的接口，可为政府监管、企业业务调整提供支撑[9-10]。

根据前文对信息平台的业务分析与功能框架设计，系统总体上包含4个子系统，分别为：行为安全管理子

图1 三维预防安全管理信息化平台功能框架Fig.1 functional framework of three dimensional security management information platform

系统、本质安全管理子系统、保障安全管理子系统和系统运行保障子系统。从物理架构角度，信息平台拥有专用的关系数据库管理系统，主要存储安全生产管理的基础数据，同时，生产现场的视频采集数据、传感器采集数据、安全检查时的隐患情况数据等多源异构数据通过无线网络上传到信息平台，最终融合形成统一、丰富的信息平台数据基础，信息平台的整体架构如图2所示[11-12]。

3.2 系统分层结构设计

信息平台采用分层结构设计思路，突出“面向服务”和“业务模块化”思想，自下而上分别是数据层、系统功能层和用户操作层[13]，如图3所示。

1)数据层：数据层主要包括3部分数据内容，分别是：基础业务数据、中间数据、人事和财务数据。基础业务数据是整个信息平台的基础数据支撑，包括：企业基本信息、应急资源、隐患排查治理、职业健康、培训教育、危险源辨识、企业制度等内容；中间数据是第三方摄像头、传感器硬件采集设备采集的数据；人事和财务数据是标准化体系运行处置关联的基础数据，其中，设备设施和劳动保护用品的采购，安全生产费用台账，安全认可与奖励，工余管理费用等信息都与人事和财务数据关联，进而形成企业的体系管理。通过挖掘提取这3类数据，统一更新到三维预防安全管理信息化平台数据库中。同时，信息平台的数据库接口预留给公司其他应用系统、电子政务平台。从分层设计的角度，数据层向上为系统功能层提供支撑服务[14]。

2)系统功能层：系统功能层指的是信息平台具体功能模块的实现，系统功能层向上为用户操作层提供支撑服务[15]。不但包括“权限管理”、“安全管理”、“日志管理”等通用模块，而且包括查询引擎、数据交换、预警预报、设备管理、隐患治理、教育培训、短信接口、移动终端APP应用等专有模块，可将信息平台包含的具体功能抽象成相关的业务子系统，如：行为安全管理子系统、本质安全管理子系统、保障安全管理子系统和系统运行保障子系统。

3)用户操作层：用户操作层是直接面向最终用户的人机交互界面[16]，主要包括：隐患数据上报、查询检索、信息展示、危险源辨识、监测监控、数据分析和智能提醒等功能，用户可通过个人电脑和移动手机终端同时进行交互访问，也可以将相关操作页面展示在相关显示设备(如：指挥调度中心大屏)上，进而满足企业安全管理人员在办公场所、生产现场和异地出差过程中的使用需要。

4 信息平台实现和运行

信息平台的实现和运行环境如下：

1)操作系统：个人电脑或服务器操作系统主要包括Windows或者Linux系列操作系统；移动应用终端操作

图2 系统架构Fig.2 System architecture

图3 系统分层结构Fig.3 System hierarchical design

系统主要包括当前流行的Microsoft Windows系列和Android系统。

2)数据库管理系统：数据库管理系统主要包括SQL Server、Oracle数据库管理系统或者postgresql数据库管理系统(开源)。

3)硬件环境： 硬件环境主要包括服务器选型和终端选型，如表1所示。

5 信息平台实际应用

以冬瓜山铜矿作为典型非煤矿山企业实例开展相

表1 硬件环境说明Table 1 Hardware environment description

关信息平台的落地实现，得到良好效果，图4～7为平台的实现界面，不但具有丰富的业务功能，而且具有良好的人机交互体验。

图4 信息平台应用效果Fig.4 Application diagram of information platform

图5 培训档案和资格证书管理Fig.5 Training files and certificate management

图6 隐患上报Fig.6 Hidden danger report

图7 体系门户Fig.7 System portal

6 结论

1)针对非煤矿山的安全管理需求进行分析，在三维预防安全管理模式基础上提出相应信息平台的功能框架与功能需求，主要包括：行为安全管理、本质安全管理、保障安全管理和系统运行保障4个功能模块。

2)在信息平台的整体功能框架基础上，采用分层系统结构设计理念，提出信息平台的总体结构设计方案。

3)结合信息平台在典型非煤矿山企业(冬瓜山铜矿)的具体实现与应用，提出相应的运行环境配置要求，包括：操作系统环境、数据库管理系统环境和硬件环境3方面内容。

4)通过信息平台在典型非煤矿山企业(冬瓜山铜矿)的实际应用和检验，信息平台采用三维预防安全管理模式，可为矿山规范开展安全生产工作提供支撑；建设涉及班组、厂(车间)、矿3级应用的三维预防安全管理信息化平台，可通过多维度、多视角的统计分析，为矿山安全管理决策提供指导；通过多通道、灵活的数据收集，使矿山企业每位员工参与三维预防安全管理体系的建立和执行过程。