基于煤矿安全生产标准化的双控机制APP系统研究

曾发镔，蒋仲安

(北京科技大学 土木与资源工程学院，北京 100083)

0 引言

《煤矿安全生产标准化考核定级方法》(以下称《方法》)进一步整合和细化了考核专业，旨在构建“安全风险预控”“事故隐患排查”与“安全质量达标”三者相结合的“三位一体”安全生产标准体系[1]，以适应煤炭行业梯队由东部向西部逐渐转移的战略布局，使煤矿安全生产标准化的建设工作向OHSAS18000标准稳步过渡。

目前，煤矿安全生产标准化考核定级工作大多采用专家评分、纸质记录、二次录入等传统安全信息管理的模式[2]。该模式下依托于B/S或C/S架构，为标准化考核定级的信息化管理提供了一定的技术支持，但局限性在于定点巡检过程中的数据采集时效性较差、数据录入工作量繁琐、数据汇总分析不明确，同时数据经各级安全管理人员的储存、处理和转移，易出现数据的丢失、变更、缺漏等问题，这将阻碍煤矿安全生产标准化考核定级工作的开展。随着矿用防爆手机硬件技术的发展，基于矿用防爆手机开发应用程序在井下数据采集领域得到了迅速发展[3]。因此，为了有效解决定点巡检过程中数据纸质记录、二次录入等问题，有必要研发一款服务于煤矿安全生产标准化工作的手持式终端系统。

1 系统开发设计

1.1 系统需求分析

软件的需求分析分为业务需求、用户需求以及功能需求3个部分[4]。经现场调研，该系统的业务需求为：①研发的APP系统要达到强化煤矿安全风险预控；②强化煤矿隐患排查治理；③强化煤矿安全质量达标的目的[1，5]。用户需求为：①系统从不同权限的角度考虑，对用户进行若干分类；②界面应简洁、美观、大方，界面人机交互性友好，功能名称浅显易懂，功能操作简单便捷；③研发的系统的安全性能应较优。功能需求为：①该系统应该涵盖煤矿安全生产标准化工作中双控机制部分评分标准的所有内容；②能够根据实地矿井中存在问题进行风险评价、隐患记录，实现结果的自动打分、数据汇总及结果输出等功能，以提高标准化工作的效率；③实现对煤矿安全生产标准化工作结果的数据可视化分析功能，确保发现的问题能够得到及时、迅速、有效地解决，为煤矿企业的安全管理人员的安全管理决策提供技术支撑。

1.2 系统总体设计

煤矿安全生产标准化双控机制系统开发流程如图1所示。

图1 系统开发流程Fig.1 Flow chart of system development

本系统采用瀑布生命周期模型的软件开发方法[6]，该模型适用于需求明确且易于完整定义的软件。由图1可知，按照其设计思想，本次研发的双控机制系统主要分为6个阶段，即软件概念、需求分析、软件设计、程序编码、软件测试以及运行维护。在研发该系统的过程中，每一阶段内容明确且贯穿着自上而下的顶层设计思想，前一阶段的输出是后一阶段的输入，后一阶段的输入亦是下一阶段的输出，同时也存在着反馈机制，便于每一个阶段的工作完成并加以确定。

1.3 系统架构设计

研发的煤矿安全生产标准化双控机制智能终端系统主要分为后台端、基础平台层、数据支持层、核心功能层、用户界面层、用户端6个层次，其系统架构[7]具体内容如图2所示。后台端为开发者提供进入软件的入口，以实现对相关数据的检测、分析以及软件更新的发布；基础平台层是软件开发的基础，操作系统采用Windows8.1版本，E4A中文可视化编程集成开发环境为5.3版本；数据支持层是对系统使用过程中产生的数据进行增、删、改、查，分为结构化数据和非结构化数据；核心功能层是依据软件的功能需要分析进行设计的；用户界面层是软件的界面操作部分；用户端为使用该终端系统的人员提供人机交互接口。

1.4 数据库设计

该系统数据库采用SQLite数据库，在数据库的设计中，考虑到数据调用的便捷性、高效性和安全可靠性，本次研发的双控机制系统包含Db1_grxxgl，Db2_aqfxfjgk，Db3_sgyhpczl 3张数据库，共8张数据表，用于存储在考核定级过程中产生的数据，如图3～5所示。

2 系统功能及关键技术概述

2.1 个人信息管理模块

该模块主要的功能有短信注册及验证、用户名及密码登录、第三方快速登录、修改及找回用户密码、修改用户资料、其它功能等。利用SMSSDK组件在APP中植入SDK可实现短信验证功能[8]；第三方快速登录是借助第三方临时授权的code参数，通过AppID和AppSecret换取access_token并进行接口调用，实现获取用户基本数据资源的基本操作[9]；用户名及密码登录则采用已存储至数据库的个人信息进行登录，以保证系统的安全性能。

2.2 安全风险分级管控模块

该模块的设计是基于危险源辨识、风险评估、风险定级及采取相应的管控措施的[10]风险评价流程，其基本功能见图2中安全风险分级管控模块。其中风险定级打分计算功能应包含《方法》中安全风险分级管控专业评分要求的所有内容，并以此为依据研发出定级打分算法，即在每次检查工作结束后，根据评分标准的数目及其分值的不同，显示出当前所检查对象的风险等级，给用户最清晰、直观的检查结果[11]。

图2 系统功能架构Fig.2 Function architecture of system

图3 Db1_grxxgl数据库Fig.3 Database of Db1_grxxgl

图4 Db2_aqfxfjgk数据库Fig.4 Database of Db2_aqfxfjgk

图5 Db3_sgyhpczl数据库Fig.5 Database of Db3_sgyhpczl

2.3 事故隐患排查治理模块

从煤矿企业安全生产工作介入时间的角度考虑，隐患是风险演变成事故的中间环节，是在风险管控措施失效后出现的[12]。基于此，采用PDCA循环思想，设计了本模块，其基本功能见图2中事故隐患排查治理模块，其中，事故隐患排查治理是依据《方法》中的事故隐患排查治理专业的评分要求而设计的，主要包括工作机制、事故隐患排查、事故隐患治理、监督管理、保障措施5项[13]内容。

2.4 数据可视化分析模块

对安全风险分级管控与事故隐患排查治理2部分工作中所产生的数据进行统计分析，通过可视化的数据分析，清晰、直观地展现存在风险失控漏洞、可能导致隐患的部分，进而有针对性地采取进一步的措施避免事故的发生，从而保证煤矿企业的安全生产与正常的运营。

2.5 法律知识库检索模块

该模块主要包括煤矿法律法规资料文献查阅、煤矿安全生产事故案例分析以及法律知识库检索等功能。其中，资料文献能够使煤矿安全管理人员实时了解与煤炭行业相关的最新法律法规、行业标准，便于其日常的安全管理工作，研发的APP具有资料文献查询、阅读、导入、修改、删除等功能操作[11]；煤矿安全法律知识库采用调用相关平台资源的方法[14]，在有局域网的情况下，通过标题检索、全文检索、高级检索等不同的检索方式，用户可以查阅相关的法律法规，以供学习相关的资料，其中用户摘抄是系统提供逐条选择，将选中条目突出显示，并可根据需要进行选中条目的摘抄、转换为txt文本格式以方便保存和编辑。

2.6 关键技术概述

Google推出的Android 系统具有开放性和开源性的优点，能够使开发人员根据用户的需求量身定制适合其应用场景的应用程序[15]。利用易安卓编程语言与SQLite数据库技术,实现代码的编译、数据的持续化存储；采用瀑布生命周期模型的软件开发方法，与顶层设计思想相结合，降低了系统开发的复杂性，提高了信息化平台开发效率及系统的稳定性和可维护性。

3 系统运行及其效益

3.1 系统运行

以内蒙古自治区的呼伦贝尔某煤矿对APP系统进行功能测试及现场应用，系统主要的功能运行流程图如图6所示，主要是测试法律知识库检索模块、安全风险分级管控模块、事故隐患排查治理模块、数据可视化分析模块的功能达标性，对该系统在使用的过程中存在的错误和漏洞进行分析，提出相应的修改方案并持续完善系统。运行结果如图7所示。

3.2 系统运行效益

本次研发的煤矿安全生产标准化智能终端系统的运行效益主要体现在以下几个方面：

1)该系统体现了全过程风险管理的思想，能够推进煤矿企业安全管理的关口前移[16]。通过安全风险分级管控，采取有效的管控措施，降低风险的大小；通过事故隐患排查治理，查找煤矿安全生产过程中的薄弱环节，即时关注风险失控的情况，逐步实现煤矿安全生产工作关口前移。

2)研发的终端系统能够免去二次录入的繁琐工作量，能够在进行煤矿安全生产标准化考核定级工作过程中，自动将数据存储至相应的数据库中，对数据的完整性提供了良好的技术支持。

3)通过该系统的运行应用，能够有效地辨识煤矿安全生产活动过程中存在的风险，夯实标准化工作的基础，也为非煤矿山、冶金、石油化工等行业的标准化工作实现信息化管理提供了较好的应用模式。

4 结论

1)所研发的APP依据风险评价的基本流程，实现对安全风险分级的风险点排查、危险源辨识、定级打分计算、管控措施编制、统计分析等全过程的信息化管理。

2)依据PDCA闭合管理的思想，实现对事故隐患排查治理的隐患记录、隐患录入、隐患下达、隐患整改、整改复查、隐患销号等全过程的信息化管理；同时提供良好的数据可视化预警与分析、法律知识库检索接口，为煤矿安全管理人员和有关负责人进行科学决策提供了较好的技术支持。

图6 系统主要模块运行流程Fig.6 Flow chart of operation of main modules in system

图7 系统运行示意Fig.7 Schematic diagram of system operation