危险化学品企业特殊作业安全预警指数的研究

龚义文，高玉格，孙怀伟，李辉

（1. 云南云天化信息科技有限公司，云南 昆明 650000 ；2.中国安全生产科学研究院，北京 100012）

0 引言

危险化学品企业特殊作业由于企业类型繁多、各类生产工艺复杂、涉及物质危险性高，具有高温高压、易燃易爆、有毒有害等特点，一旦发生事故，还可能导致群死群伤，为了防范因安全管理水平低下、人员素质低、责任心不强等原因导致事故发生，本文尝试通过研究如何在安全生产信息管理平台上实施危险化学品企业特殊作业智能行为分析和安全风险报警推送等，以实现特殊作业全过程智能化管理和监控，达到提高企业安全管理水平和人员素质、加强与特殊作业相关的人员责任心等方式，从而确保特殊作业安全。

该系统将在云南云天化信息科技有限公司（以下简称“云天化”）4 个试点企业进行推广应用。

1 研究方法

1.1 成立平台开发小组

从云天化各个试点企业抽取安全生产技术骨干，组成平台开发专班，聘请中国安全生产科学研究院生产领域和平台设计专家，一起参与研发，结合企业生产特点，云天化4 个试点企业将GB 30871《危险化学品企业特殊作业安全规范》要求的8 类特殊作业扩展到14 类，分别如下：动火作业、受限空间作业、盲板抽堵作业、高处作业、吊装作业、临时用电作业、动土作业、断路作业、危险化学品装卸作业、工艺清理作业、一般检修作业、第一种电气作业、第二种电气作业、射线探伤作业。

1.2 实现全过程监控

在《“工业互联网+危化安全生产”特殊作业许可与作业过程管理系统建设应用指南（试行）》等3 项指南中，有关特殊作业许可与作业过程管理中明确要求：系统应具备对接固定式摄像头、移动式摄像头的功能，实现作业全过程的实时监控、录像。对于获取的影像、视频流，可利用AI 识别技术自动判定是否存在人员违章作业等行为。

在云天化平台开发中，采用安全预警指数方式，结合了蓝牙定位、AI 人工智能行为分析、移动终端App、移动布控球等现代高科技技术，实现特殊作业全过程智能化管理和监控。

根据企业购买的人员定位终端设备、移动布控球等数量，来确定企业一天中最多特殊作业数量。

1.2.1 安全预警指数

在《“工业互联网+危化安全生产”试点建设方案》中，给出了安全预警指数定义：基于人、物、环境、管理、事故等反映企业和园区生产及事故特征的影响指标，建立企业安全生产预警指数模型，通过数据统计、计算、分析，定量化表示生产安全状态，得到企业或园区某一时间生产安全状态的数值，对安全生产状况作出科学、综合、定量的判断。

在云天化平台开发中，对影响安全关键环节引入了否决项，对一般报警采用了安全预警指数模型。

1.2.2 否决项

以特级动火作业为例，对作业全过程关键环节采用设定否决项方式来确保作业安全，共计设了21 个否决项，详见图1。在整个流程中，当发生否决项时，或者作业审批流程无法进行下去，或者平台发出报警，提示高风险，需及时终止作业，同时会给承包商扣分，平台会进行记录和累计，与黑名单相关联。

1.2.3 现代高科技技术

1）蓝牙定位。蓝牙定位基于信号场强指示RSSI（Received Signal Strength Indication）定位原理。根据定位端的不同，蓝牙定位方式分为网络侧定位和终端侧定位。网络侧定位体系由终端（手机等带低功耗蓝牙的终端）、蓝牙beacon 节点，蓝牙网关、无线局域网及后端数据服务器构成。

2）AI 人工智能行为分析。人工智能通过了解智能的实质，生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，本项目中主要用于图像识别。

3）移动终端App 使用。在《危险化学品企业双重预防机制数字化建设工作指南（试行）》附件4 评估标准中明确提出：移动App 端具备隐患排查任务和预警信息接收、现场隐患排查情况实时上报、隐患治理全程跟踪等功能。

图1 特级动火作业流程图

4）移动布控球。它是基于前端边缘AI 计算及后端云平台计算，集成人脸识别、安全帽识别等的AI 视频图像分析算法，通过计算机视觉技术对图像、人脸、场景、视频等进行深度学习，识别并标示图像、场景、视频内容，并对自定义的行为、意图进行识别和预警。

2 研究结果

2.1 特级动火作业

特级动火作业主要包括作业申报、化验分析、作业票审批、当班班长验票、动火作业人作业、监护人监护、录制视频AI 智能行为分析等七大部分组成，详细实现智能监控流程如图1。

2.2 安全预警指数模型

以一天同时进行5 个特殊作业为例，将这5 个特殊作业作为一级指标，将否决项以外的关于这5 个特殊作业的人、物、环境、管理、事故作为二级指标，采用层次分析法，建立安全预警指数模型。

一级指标中，5 个特殊作业假设分别为动火作业、高处作业、吊装作业、受限空间作业、临时用电作业，其具体分值如表1。

以特级动火作业为例，在二级指标中包括监护人距离动火作业点处超过10 m，监护人没戴安全帽、玩手机超过5 min、和路人对话超过5 min，作业人距离动火作业点处超过10 m，作业人没戴安全帽、玩手机超过5 min、和路人对话超过5 min，遇火警，遇险情等，其具体分值如表2。

假定作业安全预警指数的总分为100 分，同时进行的作业数量为m，则预警指数得分为：

式中：w为作业安全评分权重，由层次分析法评判矩阵确定；f为作业等级修正系数由表1 确定；C为作业中各类违章及事件的次数，可参照表2 得出。

利用信息化系统内置程序对求解评判矩阵的最大特征值和以及其对应的特征向量（见表3），并利用下面公式进行一致性检验计算，并对特征向量进行归一化即可得到作业安全评分权重w。

表1 一级指标中对应分值

表2 特级动火作业中二级指标对应分值

表3 判断矩阵

根据下面公式进行计算：

式中：—一致性指标；—随机一致性比；—一般一致性指标；λ—最大特征值；n—指标数。

预警模型中的预警指标的值如果偏离正常值，根据偏离大小将风险等级分为4 个级别：安全、注意、警告、危险。

3 结论

1）通过对作业全过程关键环节采用设定否决项方式，有效保障作业安全。当发生否决项时，或者作业审批流程无法进行下去，或者平台发出报警，提示高风险，需及时终止作业，同时会给承包商扣分，平台会进行记录和累计，与黑名单相关联。

2）在平台开发中，采用安全预警指数方式，结合了蓝牙定位、AI 人工智能行为分析、移动终端App、布控球等现代高科技技术，实现特殊作业全过程智能化管理和监控。

3）安全预警指数模型采用了层次分析法，并对报警指标的时间和次数在后台通过运算得到修正系数，从而有效量化指标，形成更符合企业实情的安全预警指数。