煤矿危险源安全管理系统设计.pdf

第 4 3 卷 第 8期 2 0 1 7年 8月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Au t oma t i on Vo 1 ． 4 3 No ． 8 Au g ．2 01 7 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 0 8 0 0 9 4 ～0 4 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 7 ． 0 8 ． 0 1 9 煤矿危 险源安全管理系统设计 段 瑞威 1 ． 中煤科 工集 团 常州研 究 院有 限公 司 ， 江 苏 常州 2 1 3 0 1 5 ； 2 ． 天地 常 州 自动 化股 份有 限公 司 ， 江 苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘 要 针 对煤矿 危 险 源安 全 管理存 在 的危 险 源辨识 结果 在 日常安 全 管理 中应 用不 深入 、 危 险源安 全状 况 评 估 不全 面 、 整体性 规 划缺 乏等 问题 ， 提 出了一种 煤矿 危险 源安 全 管理 系统设 计 方案 ， 介 绍 了系统设 计 目标 、 总体框 架 、 关键技 术 、 主要 功 能 。该 系统基 于浏览 器／ 服务 器架构 和物 联 网技 术 构 建 ， 将危 险源辨识 与评价 结 果 形成 的危 险 因素库 作 为 系统核 心 ， 对危 险 源安全 管理 及 日常安 全 管理 业 务进 行 重 组 ， 形 成有 效 融 合 ， 为 危 险源 安全 管理提 供 一种 综合 性 管理手段 。 关键词 煤矿安 全 ； 危 险 源管理 ；危险 源辨 识 ；安 全 管理 ；物联 网 中 图分 类 号 TD 6 7 文 献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 7 0 7 2 7 1 0 3 6 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ k n s ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 7 0 7 2 7 ． 1 0 3 6 ． 0 1 9 ． h t ml De s i g n o f c o a l mi ne ha z a r d s a f e t y ma n a g e me nt s y s t e m DU AN Ru i we i ， 。 1 ． CCTEG Ch a n g z h o u Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，Ch i n a ； 2 ． Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co ． ，I t d ． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5，Ch i n a Ab s t r a c t I n vi e w of pr ob l e ms o f i nc o m p l e t e a ppl i c a t i on of h a z a r d i d e nt i f i c a t i on r e s ul t i n d a i l y s a f e t y ma na g e me nt ，i nc o m p r e he n s i v e s a f e t y s t a t us e va l u a t i o n o f h a z a r d a nd l a c ki n g of o ve r a l l pl a n ni n g i n c o a l mi ne ha z a r d s a f e t y m a n a ge m e nt ， a d e s i gn s c he m e of c o a l m i ne ha z a r d s a f e t y ma na g e me n t s y s t e m wa s p r o p o s e d ，a n d d e s i g n o b j e c t i v e s ，o v e r a l l f r a me wo r k，k e y t e c h n o l o g i e s a n d ma i n f u n c t i o n s o f t h e s y s t e m we r e i n t r o d u c e d ．Th e s y s t e m a d o p t s b r o ws e r ／ s e r v e r a r c h i t e c t u r e a n d I n t e r n e t o f t h i n g s t e c h n o l o g y，t a k e s ha z a r d f a c t or l i br a r y whi c h i s f o r m e d f r om ha z a r d i de nt i f i c a t i o n a n d e v a l ua t i o n r e s u l t a s c or e，r e c o m bi ne s ha z a r d s a f e t y ma na g e me nt a nd d a i l y s a f e t y m a n a ge m e nt t o r e a l i z e e f f e c t i v e f u s i on， S O a s t o p r ov i d e a c omp r e he ns i v e man a g e me nt me a ns f o r ha z a r d s a f e t y ma na ge me nt ． Ke y wo r ds c o a l mi n e s a f e t y；ha z a r d ma na g e me n t；ha z a r d i d e nt i f i c a t i on；s a f e t y ma n a ge m e nt ；I n t e r ne t o f t hi n gs 0 引言 近年来 ， 危险源安全管理要求 日益严格 ， 引起煤 矿 高 度重 视 ， 有 的煤 矿 甚至 对重 大危 险源 清单 以外 、 造价较高或与生产关系紧密的重点设备也按照重大 危 险 源管 理标 准进 行 严 格 管 理 ] 。但 煤 矿 危 险 源 安 全管 理存 在危 险 源辨识 结果 在 日常 安全 管理 中应 用 不深 人 、 危 险源安 全状 况评估 不 全 面 、 缺 乏整 体性 规划等问题 ， 主要体现在 以下方 面 ① 部分煤矿联 合院校 、 科研 院所、 专业机构等单位 ， 利用安全评价 收稿 日期 2 0 1 7 - 0 5 1 1 ； 修回 日期 2 0 1 7 0 6 2 5 ； 责任编辑 盛男。 基金项 目 天地 常州自动化股份有 限公 司科研项 目 2 0 1 7 GY1 0 2 。 作者简介 段瑞威 1 9 8 2 一 ， 男 ， 江苏 常州人 ， 工程 师 ， 主要从 事全 矿井 综合 自动化 系统 、 安 全信 息化 系统 、 供配 电设 备 的推广 工作 ， E ma i l r u i we i d u a n 8 1 6 3 ． c o rn。 引用格式 段瑞威． 煤矿危险源安全管理系统设计F J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 7 ， 4 3 8 9 4 9 7 ． DUAN R u i we i ．De s i g n o f c o a l mi n e h a z a r d s a f e t y ma n a g e me n t s y s t e m[ J ] ． I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n ， 2 0 1 7 ， 4 3 8 9 4 9 7 2 0 1 7年 第 8期 段 瑞 威 煤矿 危 险源安 全 管理 系统设 计 9 5 方法 对 危险 源进 行全 面辨识 和 风险评 价 ] ， 并 形 成 危险因素辨识表 ， 煤矿定期对该表进行补充和完善 ， 但普遍过于形式化 。此外 ， 大部分煤矿主要将该表 用 于 危险 因素 告知 和培 训 ， 未 能进 行更 深入 的应 用 ， 更鲜有煤矿将其应用于 日常安全管理。② 在危险 源 监控 方 面 ， 一 般采 用 自动 监 测 与人 工 检 查 相 结 合 方式。传感器或监控系统采集的数据主要侧重于环 境或设备参数， 监控系统报警或预警也仅 限于针对 该部分数据 ， 而对于作业人员违章操作、 管理人员违 章指 挥 等管理 方 面 的 问题 ， 则 通 过 人 工 方 式 进 行 检 查、 跟踪处理及分析 ， 但未对这些 问题对危 险源安全 状况 的影响进 行综合性评估 。③ 危 险源管理是其 他安全管理的基础 ， 但 大多数煤矿往往将具有相关 性 的业务 分开 管 理 ， 缺 乏 整 体 性 规划 。为 解决 上 述 问题 ， 本 文提 出 了一种 煤 矿 危 险源 安 全 管 理 系统 设 计 方 案 。 1 系统设 计 目标 1 建立危险 因素库 ， 对危险源及危 险因素进 行管理 ， 包括危险因素 的描述 、 危险等级 、 可能造成 的影响、 控制方法等。危险因素库 能够应用于有针 对性的危险因素告知和培训 ， 员工可重点学 习与其 相关的危险源及危险 因素 。此外 ， 危 险因素库能够 应 用于 日常 安全 管理 ， 并具 有持 续完 善 的机 制 。 2 建立以危险源为核心的安全状况评估及预 警模型 ， 评估 的数据样本既包括传感器、 监控系统监 测 数据 ， 又包 含 和危 险源相 关 的安全 管理 数 据 。 3 开发移动客 户端 ， 利用用户手机或专业手 持设备 ， 实现危险源安全管理业务的移动化 。 2 系统 框 架 浏览器／ 服务器 B r o ws e r ／ S e r v e r ， B ／ S 架构 具 有分布性强、 维护方便 、 开发简单、 共享性强 、 总体拥 有 成本低 等 特点 _ 6 _ 8 _ ， 因此 煤矿 危 险源安 全 管理 系 统 选用 B ／ S架构 。 系统 主要 包括 基础 支持 层 、 基础 配置 层 、 危 险 源 管控业务层、 综合评估层， 如图 1所示 。 1 基础支持层 。主要对系统运行的基础数据 进行管理 ， 包括用户管理、 部 门管理、 岗位管理 、 权限 管理 、 角色 管理等 。该 层主要 在计 算机 端运 行 和 配置 。 2 基 础配置 层 。主要 对 系统 运 行 的业 务参 数 进行配置 ， 包括地点管理、 危险源管理、 危险因素 管 理、 监控项 目配置 、 预警信息配置等。该层主要在计 算 机 端运行 和配置 。 { ． r 1r 1 r --1 巨 量 l室 全 堡 笪 0 堕 丝 墨 垦 重 l 圈匦圆圆 圈匝 亘陋亘 亚圆匝圃 匝至 圆圆圆圆 图 1 煤矿危险源安全管理 系统框架 Fi g ． 1 F r a me wo r k o f c o a l mi n e h a z a r d s a f e t y m a na ge m e nt s y s t e m 3 危 险源管 控业 务层 。主要 包 括危 险源 安全 管理各类 日常业务 ， 如安全巡检、 隐患闭合管理 、 “ 三 违” 管理、 事故管理、 公示培训等。该层可在计算机 端及 移 动 端 运 行 和 操 作 ， 提 高 操 作 的 及 时 性 及 便 捷性 。 4 综合评估层 。包括数据采集、 安全状况评 估及 评估 结果 展 示 。数据 采集 与 安全状 况 评估 在计 算机端运行 ， 评估结果可在计算机端及移 动端进行 查看 、 操 作 。 3系统 关键 技 术 1 基 于物联 网的硬 件架 构 设计 。物 联 网是 在 互 联 网基 础上 延伸 和扩 展 的 网络 ， 能 够 进 行 物 与 物 的信 息交换 。基 于物联 网的煤矿 危 险源安 全 管理 系 统 硬 件架 构如 图 2所示 。利 用射 频 卡对危 险源及 重 要 地 点进行 标 志 ， 通 过手 持移 动 终 端 扫 描 射 频 卡来 记 录巡 检人 员 的检 查 轨 迹 ， 并 利 用 移 动 基 站 和 工业 环 网将现场数据同步至服务器 ； 利用传感器对生产 现场有毒 、 有害气体参数及其他环境参数进行监控 ， 通 过智 能 网关 将监 测数 据 传 输 至服 务 器 ； 通 过 We b S e r v i c e 或 OP C O L E f o r P r o c e s s C o n t r o l ， 用 于 过 程 控 制 的 OL E _ 9 。 妇 接 口实现 现 场 生 产 或 监 控 系统 采集数据的对接 ， 将重点关 注数据 同步至服务器 。 对 于 办公 室或公 司外 用 户 ， 可 通 过 计 算 机 或 手机 进 行相关数据 的查询 、 分析。 监控系统 生产系统 公司外 计算机手机 斯 摇 棒 入 狮 辗 棒 入 ⑧ 中甲 l l l l l I 西 占 磊 冀 防 火 墙 b 萄 奄 计 算 机 眵 端传感器 现有管理 计算机手机 系统 l_ 曼⋯ ⋯ 全 些 ；连 堡 查 ⋯ ⋯ ⋯ 一 _ J 图 2 基于物联 网的煤矿 危险源安全管理系统硬件架构 Fi g ．2 Ha r d wa r e a r c hi t e c t u r e of c o a l mi ne h a z a r d s a f e t y ma n a g e me n t s y s t e m b a s e d o n I n t e r n e t o f t h i n g s 2 危险源监控项 目梳理。按照危 险源辨识方 9 6 工矿 自动 化 2 0 1 7年 第 4 3卷 法 梳理影 响 危险 源安 全 状 态 的所 有 项 目， 危 险 源 辨 识 方 法 有 安 全 检 查 表 法 、 事 件 树 分 析 法 、 L E C I i k e l i h o o d E x p o s u r e C o n s e q u e n c e 打 分 法 等 】 。 煤矿 危 险源 安 全管 理 系 统 采 用 I ． E C打 分 法 。该 方 法是 目前 危 险 源 辨 识 最 常 用 的 风 险 评 价 方 法 ， 是 一 种 半经验 、 半定 量的评 价 方法 ， 根据 事故 发生 的 可 能性 、 人 员暴露 于危 险环 境 的频 繁 程 度 和事 故 可 能 造 成 的后果 分 别确 定 分 值 ， 再 以 3个 分 值 的乘 积 作 为危 险性评 价 的结果 。 3 日常安全 管理 与危 险 源安 全 管 理融 合 。 以 危 险 源管理 、 隐患 管理 、 违 章 管理 为例 ， 原 业 务功 能 如 图 3所示 。 ●一 一 一 一 一 一 一 一 1一 一 一 一一 一 一 一 r 一 ‘ 一 一 一 一 一 一 I 危 险 源 管 理 隐 患 管 理 违 章 管 理 匝； 匝i 匝； ； 匝； 圈 匝i 臣垂习 臣 [ 二 三 臣 ； I I ． ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ． ． _ _J I l I 罔 3原 业 务 功 能 Fi g． 3 Or i gi na l bus i n e s s f u nc t i on 经分析 发 现 ， 危 险源 管 理 中危 险 源 辨识 的输 出 结 果 为危 险 因素辨 识 表 ， 该表 作 为 危 险 源检 查 的标 准 ， 同时也 是 隐患 排查 、 违 章 监察 的标 准 ； 隐 患处 理 流程 、 违 章处理 流 程 只 是对 不 同危 险 因素 的 不 同 处 理 方 法 ； 考 核 则属 于加 强管理 力 度 的一 种 监管 手段 ， 与危 险源管 理 、 隐患 管理 、 违章 管理 这 3个业 务关 联 性 不强 。因 此 ， 对 业 务 进 行 重 组 ， 形 成 新 的 业 务 功 能 ， 如图 4所示 。对 危 险因素 辨识 表进 行扩 展 ， 整理 形 成 危险 因素 库 ， 为 检 查 工作 提 供 检 查 标 准 。危 险 源检查 时若 发现 问题 ， 则 自动 进 入相应 的处 理流 程 ， 实现 与安 全业 务 的融 合 。同 时 ， 各 业 务 模块 产 生 的 考核 数据 在考 核管 理 模 块 进 行 汇 总 ， 从 而 实现 安 全 业 务 的一体 化 管理 。 I 一一一一一一一一一一一一一 I 危 险 源 管 理 危险源辨 识 危险因素库管 理 鐾 H 蠢 骆患处理流程 J 隐患管理 违章处理流程 l 违章管理 ⋯⋯一 l ⋯⋯⋯⋯j ● [ 至 圃[ 困[ 二 圈考 核 管 理 图 4重组后业务功能 F i g ． 4 Bu s i n e s s f u n c t i o n a f t e r r e o r g a n i z a t i o n 4 危 险 源 监 控 项 目数 据 全 面 、 低 成 本 采 集 。 ① 多数煤 矿 已建 设 各 类 生 产 、 安 全 监 控 系统 ， 实 现 了监测 数 据 采 集 ， 煤 矿 危 险 源 安 全 管 理 系 统 通 过 We b S e r v i c e接 口与 外 部 系统 对 接 ， 然 后 将 对 接 数 据 作为本 系 统 的一 个 子 系 统 进 行 数 据 接 入 。② 对 于 未建 设监 控系 统 或需 要增 加 监 测 点 的 情 况 ， 系 统 利用 传 感 器 并 通 过 智 能 网 关 直 接 获 取 现 场 数 据 。 ③ 对于安全管理类数据， 数据采集模块直接从业务 模块 的数 据 库 中进 行 提取 ， 经统 计 、 加工 后形 成监 测 点数 据 ， 也作 为本 系统 的一 个子 系统 进行 数 据接入 。 4系统 主要 功 能 危 险 源管 理 以危 险源 管 控 为 核心 ， 因此 煤 矿 危 险 源安全 管 理系统 将 危 险源辨 识与 评价 结果 梳理 形 成危险因素库， 作为整个 系统 的核心。系统主要功 能 如 图 5所 示 。 图 5 煤 矿 危 险 源 安 全 管 理 系 统 主 要 功 能 Fi g． 5 M a i n f un c t i ons of c oa l m i ne h a z a r d s a f e t y m a n a ge m e nt s y s t e m 1 危险 因素 库管 理 。对煤 矿 危 险源 所 在 的地 点 、 接触 危 险 源 的 岗位 及 工 种 、 所 需 监 控 项 目和 报 预 警规 则 进行 管 理 ； 对 各 危 险 源可 能存 在 的危 险 因 素 、 危 险等 级 、 可 能造 成 的影 响 、 控 制方 法 等 进 行 管 理 。 2 公 示 培 训 。系 统 自动 根 据 作 业 人 员 的 岗 位 、 工作 地点 判 断其 可 能 接 触 到 的危 险 源 及危 险 因 素 ， 进行 有针 对性 的培 训 ， 从 而提 升培训 效 果 。 3 数 据 采 集 。根 据 危 险 源所 需 监 控项 目， 系 统 自动 采集 数据 ， 包 括 日常 安 伞 管理 业务 数 据 及 传 统监 控 系统 、 传 感器 监 测 数 据 。 日常 安 全管 理 业 务 数据 包括 安 全巡 检数 据 、 隐患排 查 数据 、 “ 三违” 检查 数 据 、 事故 管 理数 据等 。 4 安 全巡 检 。安全 巡检 是 一种 监 控 危 险源 安 全状 态 的方式 ， 巡 检 人 员 使 用 专业 手 持 设 备 按 照 规 定 时间前 往规 定地 点 ， 进行 规定 项 目的检 查 ， 实现 对 安 全巡检 人 员 的有效 监 督 ， 杜 绝 空班 漏 检 等 各 种 违 规现 象 的发 生 。安 全巡 检检 查 计 划 中 的检 查 频 次 、 检查 地点 、 标 准化 检 查 项 目根 据 危 险 因素 库 中配 置 的项 目生成 。 2 0 1 7年 第 8期 段 瑞 威 煤矿危 险源安 全 管理 系统设 计 9 7 5 隐患排查 。隐患排查是隐患管理的重要组 成部分 ， 在隐患排查过程 中， 若发现隐患 ， 可直接从 危险因素库里进行选择 ， 危险因素库将指导隐患的 识别 、 描述及规范处理 。当隐患排查发现危险因素 库里未识别到的隐患时 ， 首先按照标准的处理流程 进行闭环监督处理 ， 同时， 该隐患进入危险因素库并 标志为“ 待审核” 状态 ， 经审核后方可入库 ， 从而保证 危险因素库的持续完善 ， 危 险源辨识与完善工作在 隐患 排查 过程 中即可 同步完成 。 6 “ 三违” 检查。现场作业人员或安全管理人 员可通过专业手持设备或手机直接对违章行为拍照 或拍视频取证 ， 记录下的“ 三违” 行为会 自动进入“ 三 违” 管理 流程 。 7 事故管理。对煤矿发生的事故进行管理 ， 事故是危险源安全状态 的否决指标 ， 用于分析及指 标 的优化 调整 。 8 安全状况评估 。根据危险因素库设置的报 警及预警规则 ， 以及数据采集模块 收集 的 日常安全 管理业务和实时监测数据 ， 结合煤矿危 险源管理 的 重点及相关标准具体要求， 为每一类危 险源设定报 警 、 预警算法模型[ 1 H ] ， 按照模型进行综合评估。 9 评估结果展示。通过颜色及打分值来反映 各危险源及煤矿整体的安全管理状况_ 1 ， 用绿 、 蓝、 黄、 橙 、 红等不同颜色进行等级 区分 ， 系统通过客户 端消息、 短信 、 页面报警及预警 规则进行展示 和提 醒 ， 为领导决策提供数据分析支持。 5 结语 煤矿危险源安全管理系统将危险源辨识与评价 结果梳理形成危险因素库 ， 以危险源管控为核心 ， 对 危险源安全管理及 日常安全管理业务进行重组 ， 形 成有效融合 ， 提高了对危险源安全状况 的综合评估 能力 ， 为危险 源安全 管理 提供 了一种 综合 性管 理 手 段 。 参考文献【 R e f e r e n c e s [1] 孙猛 ， 吴宗之 ， 张宏元 ． 煤矿重大危险源辨识评 价若干 问题 的研 究 与 探 讨 [ J ] ． 中 国安 全 科 学 学 报 ， 2 0 0 3 ， 1 3 5 3 5 3 7 ． S UN M e n g， W U Z o n g z h i ， Z H ANG H o n g y u a n ． Pr o b e i n t o s o m e q u e s t i o n s a b o u t i d e n t i f i c a t i o n a n d e v a l u a t i o n o f ma j o r h a z a r d i n c o a l mi n e [ J ] ．C h i n a S a f e t y S c i e n c e J o u r n a l ， 2 0 0 3， 1 3 5 3 5 - 3 7 ． [2] 刘永成． 浅谈煤矿重大危险源辨识及其控制措施E J ] ． 山西焦煤科技 ， 2 0 1 0 ， 3 4 1 4 8 4 9 ． L I U Yo n g c h e n g ．Ma j o r h a z a r d i d e n t i f i c a t i o n a n d i t s c o n t r o l me a 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