浅谈科技兴安在煤化工企业中的应用

浅谈科技兴安在煤化工企业中的应用

叶鸿飞

中煤陕西榆林能源化工有限公司安全监察局，陕西 榆林719000

0 前言

中煤陕西榆林能源化工有限公司（简称中煤陕西公司）是中国中煤能源股份有限公司的全资子公司，主要负责中煤集团在陕西省煤炭、煤化工、电力、铁路等项目的投资筹建和生产经营工作。2010年4月在陕西省榆林市注册成立，现注册资金121.90亿元、总资产326.26亿元。

安全是煤化工企业的大事、要事。如何保障安全生产，实现本质安全，一直是化工企业不断探索的首要任务。中煤陕西公司严格贯彻落实习近平总书记关于安全生产的重要指示批示精神，坚守“人民至上，以人民为中心”的安全发展理念，积极研究探索科技兴安技术，以智能化、信息化赋能安全生产，做到自动化减人、智能化无人，实现少人则安，无人则安。

1 需求分析

推动安全生产标准化相关要素的数字化，推进完善安全监管决策智能化，提升安全生产风险感知评估、监测预警和响应处置能力，排查化解潜在风险，最大程度降低安全隐患，最大程度尊重员工生命，考虑经济效益的同时，更多的关注社会价值。牢牢守住不发生系统性风险的底线，并通过企业管理运营、安全、专业管理的变革，形成安全生产一体化管控机制，创新数字化应用场景，实现从“有人值守”，到“无人值守”，从“电子巡检”，到“智能巡检”，持续打造国内领先的煤化工智能工厂升级版，不断提升生产管控的数字化、智能化水平。结合安全生产业务，利用 AI 智能识别控制平台，实现人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素等隐患的智能分析、报警，根据设置的隐患处理规则，实现隐患报警处理与分析，形成业务闭环，辅助监管人员，提升监管效率，减少企业安全事故的发生，实现生产系统和辅助系统自动化控制和智能化监控。

2  安全生产管理系统建设内容

1．重大危险源管理

实现对 16 个重大危险源档案信息的管理，接入实时数据和视频监控数据，以温度、液位、压力、可燃气体浓度、有毒气体浓度、组分、流量等重大危险源重点监控参数以及视频智能分析信息和联锁投用情况、能源（水电气风热等）综合管理数据为基础，结合周边地理、气象环境条件、人口分布、历史事故信息等建立重大危险源安全风险预警模型，实现对安全风险全面监测并精准预警。

2．安全生产分析预警

以企业基础数据、感知数据、监测预警系统运行状态数据、视频智能分析数据为基础，结合气象参数、周边环境、监督检查、人口分布等相关共享数据，基于风险分级理论及风险矩阵计算方法，研究建立企业安全生产风险评估算法模型，动态评估企业安全生产风险，通过企业画像从多维度评估展示企业的安全生产风险特征。

3．过程风险管理

化工过程安全管理包括了风险辨识和控制、作业安全管理、事故和事件管理等内容，本系统结合企业实际生产工艺特点和区域划分，建立风险分级管控和隐患排查治理的闭环管理系统，同时，利用人员定位、视频智能分析等技术，实现作业全流程管控。

（1）封闭管理

通过封闭管理加强厂区生产安全和防恐安全，规范进出厂区的人流、车流、物流、飞行器。依托现有周界视频监控摄像机，实现周界管控、闯入告警。通过“视频监控+AI”算法，实现对企业人员、车辆进出的身份识别和数量的统计和监管。在此基础上建立人员定位、反无人机系统。

（2）人员定位管理

建立基于北斗、惯性导航、蓝牙多技术实现融合定位系统，实现复杂装置、室内外区域连续定位功能，融合门禁、人脸识别、视频监控、巡检点检、防爆对讲手机等软硬件系统，实现人员及车辆身份、位置、环境、状态、行为的实时定位及监管，进一步强化现场作业监管手段和能力，提升人员自救、事故应急救援能力，最终实现对现场员工、外来承包商员工的动态监管。

根据现场实际情况和管理需要采用不同的精度，道路及综合仓库等非两重点一重大区域按照 3-8 米精度规划，室内及重要区域按照 1-3 米定位精度建设

（3）安全生产分级管控与隐患排查治理

基于《危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则》，以风险分级管控和隐患排查治理双重预防体系建设为契机，结合企业实际生产工艺特点，发动全部职工开展岗位安全风险辨识，借助总图、安全、工艺、电气设备、仪表、应急管理和职业健康等行业专家智慧，建立企业各岗位风险清单；按照可能性与后果严重程度将风险清单进行分类分级，按照职责层级与岗位不同，细化各层级安全管理人员、操作人员的安全风险责任清单，并与管理人员、操作人员巡检系统相结合，通过智能化巡检，构建风险分级管控和隐患排查治理的闭环管理系统，与企业日常安全管理工作深度融合，压实各级岗位责任，实现风险分级管控和隐患排查治理“最后一公里”落实。

（4）作业许可和过程管理系统

以工业互联网平台为基础，集成生产运行数据（监测数据、控制数据）、设备管理数据、检维修大数据平台、视频监控平台、安全管理系统，构建人员定位管理应用和作业过程安全管控应用，构建一个作业前、中、后全方位管控，并形成作业过程中安全管控的全方位监视，全面展示作业环境信息、作业设备设施相关联设备设施运行状况、本检修设备设施运行状况、作业人体征信息、作业环境视频等，作业相关车辆的在厂区内行驶情况以及所在位置信息。

通过与人员定位系统、视频监控、可燃有毒气体监测、气体监测等系统联动，对作业过程中的人员不规范行为、可能存在的作业风险进行报警、预警，包括但不仅限于环境分析超时预警、高风险区域作业预警、节假日未进行升级管理预警、作业暂停超时预警、作业即将到期预警、极端天气下的高处作业预警、极端天气下的吊装作业预警等。

与人员定位联动：结合人员定位信息对禁区闯入、监护人员离场、承包商作业人员离场等异常进行预警；与视频监控联动：结合固定及移动式监控设备，实现对企业作业环境及异常状态的自动监控、智能分析和及时预警，对进入违规区域、违章作业、个人防护装备检测报警（安全帽、防火罩、现场着装）、灭火器识别等进行监测、预警。也可以借助防爆移动终端远程查看作业现场情况，进行作业过程监控；与点位监测联动：与点位监测如可燃有毒等进行联动，对作业周边环境进行监测、异常预警；与天气预报联动：系统支持与天气预报关联，当天气恶劣时，如登高作业或者吊装作业刮大风，系统对作业人员进行提醒。

作业气体检测异常预警：对受限空间作业中断作业超过规定时限后未再次上传气体分析数据、作业现场气体探测器探测到可燃有毒气体超标或氧含量不在标准范围、连续作业超过规定时限未再次上传气体分析数据，动火作业“中断作业超时、未检测”、“气体超标、继续作业”等不安全行为自动向作业、监护等人员发送报警信息。

（5）人员健康状态监测

针对作业及进厂人员实施健康状态监测。通过分析人员的表情、情绪对其精神状态进行监测，通过检查血压、脉搏、体温等对其身体状况进行监测，实施掌握员工的精神、身体健康状况，减少人的不安全因素，提高企业事故的风险预警管控能力，降低企业事故发生概率。通过增加关键岗位区域负离子浓度，提高人员精神、身体状态恢复效率。

（6） 作业许可流程及标准模版

针对 10 项特种作业流程与标准进行管理，录入各类型作业的法律法规要求、分级标准、作业相关人员职责、注意事项、主要安全要求、正确作业步骤等，设置特种作业关联人员。

对作业票进行管理，支持对作业票的开具、修改、查询、删除等功能，开具电子作业票，在 GIS 地图中标绘作业位置、作业半径、周边摄像头和气体探头。 与人员定位、封闭管理、视频识别等相融合，通过将特殊作业审批许可条件条目化、电子化、流程化，现场安全条件确认与人员定位结合，动火作业、受限空间作业、临时用电作业等特殊作业审批电子化、移动化，许可审批人员利用移动终端在现场对照条条核实，上传现场检测照片等附件，只有满足全部作业条件后，方可签发作业许可。

支持基于新一代信息通信和物联网技术建设一套特殊作业移动监控管理系统，动态感知作业现场可燃有毒有害等气体、环境温度烟气、声音等，感知作业人员生命特征、周边设备及工艺危险要素，实现异常状态识别分析，实现作业过程中有毒有害气体的持续监测，并在监测数据超过阈值时进行报警，保障作业现场及过程安全可控

（7）不安全行为分析识别

利用视频智能分析技术，构建人员、环境、设备等环节视觉分析模型，特别是针对 10 大作业、聚乙烯梯度密度分析等安全、质量重点监管对象进行监测预警。

针对吊装作业、动火作业、临时用电、动土作业、断路作业、高处作业、设备检维修作业、盲板抽堵作业、受限空间作业、危化品充装作业，构建视觉识别模型，结合现有移动布控球、受限空间作业监控系统，实现作业过程智能监控。

（8）全厂智能化巡检。

中煤陕西公司已完成气化装置智能化巡检的应用，本试点方案中将在全厂各危险装置继续深化推广该应用成果，充分运用 5G 专有网络实现智能传感器（温度、振动、位移、气体监测、声音等）、智能仪表（控制仪表、检测仪表）、摄像头（高清视频摄像头、红外热成像摄像头）、机器人、无人机等的远程控制与数据传输，实现设备设施运行状况实时感知、实时智能分析、实时研判与告警、预警，支撑生产实现全面智能巡检、远程消缺、AR 辅助检修及远程专家支持等，及时发现“跑、冒、滴、漏”、异声异响、异味异热等安全隐患，及时的给出故障源和故障处理办法并主动预警，避免故障和安全隐患进一步扩大，实现无人化巡检。

（9）设备完整性管理系统

基于同类设备故障案例库和专家知识库，建立设备异常状态预警模型，运用大数据技术汇聚沉淀行业经验和专业智慧，为企业提供大机组、关键机泵及压力容器、常压关键容器等设备健康状态评估、故障发展趋势预测功能的数据支持，从而实现机组振动严重、旋转不平衡失速、储罐渗漏、管道腐蚀、轴承损坏等设备异常工况和失效风险提前报警，转变传统的被动维护、周期性维护、响应性维护和预防性维护为预测性维护。

3.建设成果

统一规划建设了 DCS 和 SIS 系统，自控投用率、数采率均 达到 95%以上。已建设投用的气化装置智能化巡检，利用红外 热成像、光纤测振、测温、腐蚀测厚、视频识别算法和报警模 型等手段，实现对关键管线、机泵以及腐蚀点位现场环境的全 面感知与智能化监控，快速发现超温、泄露等问题，改变传统 巡检模式，提升了生产管理人员对生产现场的预知预警能力。

实现了对全厂 17 套大机组设备、120 余台关键机泵、疏水 阀的远程在线监测与诊断，通过专家系统实时进行状态评估， 提高大机组的运行寿命，有效降低设备故障率。利用无人机对 高空管廊巡检，移动终端对受限空间作业的清晰有效监护，为 陕西省首家实现“5G+工业+互联网应用”的企业。PP 及 PE 装置、DMTO 烯烃分离装置、气化装置、 甲醇合成装置全面建 成 APC 系统，推动两化深度融合，降低员工劳动强度，提升精益管理水平