工业互联网+智慧化工园区综合管控平台建设与重难点分析

工业互联网+智慧化工园区综合管控平台建设与重难点分析

李艳丽 张日明

陕西山利科技发展有限责任公司，陕西 西安 710075

摘要：园区危险化学品作为应急管理和安全生产工作的重中之重，存在涉及企业数量多、行业领域广、潜在风险大等问题。通过建设工业互联网+智慧化工园区综合管控平台，利用大数据、云计算、物联网、人工智能、5G等技术，实现园区体征全域通览、风险态势预测预警、专项应用研判指挥、实时预警园区异常风险，达到园区运行“观、管、防”的有机统一，提高事故灾害的处置效率和园区精细化治理水平。

关键词：工业互联网；AI；全域感知；混合建模；物联网；数据挖掘

引言

新世纪以来，我国化工行业快速发展，化工园区成为化工行业高质量发展的重要载体和平台，但化工企业聚集，危险化学品安全风险集中，特别是2019年“3.21”江苏响水特别重大爆炸事故暴露出我国化工园区安全问题突出。

根据工业和信息化部、应急管理部联合发布《“工业互联网+安全生产”行动计划（2021-2023年）》，指出优化生产环境，降低生产风险，助推高质量发展，明确“工业互联网+安全生产”新基建、新型能力、融合应用、支撑体系四大任务。

2020年，由中国石油和化学工业联合会化工园区工作委员会牵头启动《智慧化工园区建设指南》于10月11日发布。指南中明确要求充分运用云计算、大数据、物联网、地理信息系统等信息技术，全面整合园区信息化资源，建成集安全、环保、应急、能源、封闭为一体的综合管理平台，打造化工园区安全、环保、应急一体化管理体系，全面提升园区基础设施建设和专业化管理水平。

1 建设背景

化工园区是化工企业的聚集区，是危险化学品生产、经营、使用、存储、运输和废弃等各个环节的集中区域，区域内涉及大量的易燃易爆、有毒有害危险化学品，且构成重大危险源数量较多，安全风险集中，一旦发生事故，极易造成人员财产的重大损失。通过建设工业互联网+智慧化工园区综合管控平台，利用大数据、云计算、物联网、人工智能、5G等技术，实现园区体征全域通览、风险态势预测预警、专项应用研判指挥、实时预警园区异常风险，达到园区运行“观、管、防”的有机统一，提高事故灾害的处置效率和园区精细化治理水平。

2 总体架构

平台总体架构是系统建设架构的核心部分，系统架构分为两大部分：基础设施支持以及软件平台建设。基础设施支持包括：物联支撑、基础网络云资源支撑、数据支撑；软件平台建设包括：通用应用支撑能力、业务支撑功能、平台服务能力等。

3 建设内容

（1）园区全域感知建设

通过全域感知与集成，透视重点危险工艺，重点危险化学品以及剧毒易制爆化学品的种类及数量与企业的关系；基于全域感知集成和系统风险分析的数据，设计其业务系统按照物质属性分类。

（2）工业互联网平台建设

工业互联网平台建设包括：工业混合建模与联合计算平台、大数据集成与资源管理子平台及数据融合平台建设。

工业混合建模与联合计算平台融合智慧园区危化品多种风险场景的模型，构建全链条异常感知、发现与处置闭环的智能应用，辅助建设和完善危化品企业信用评价体系。

大数据集成与资源管理子平台对多个业务系统数据和信息进行汇集与智能处理，为预警监控和应急处置提供及时可靠的数据集成。

据融合平台通过数据资源管理系统实现园区内的数据信息资源之间的融合、信息共享，实现多业务协同，通过加强加深对数据信息资源的挖掘、开放、利用，实现园区数据价值最大化的目标。

（3）综合应用APP建设

综合应用APP建设包括：安全生产管理模块、生态环境监管模块、应急救援模块及封闭式管理模块建设。

安全生产管理模块突出“两重点一重大”的安全区安全监管，实现园区安全生产日常监管的网络化、数字化，通过智慧安全板块，可直观了解园区安全态势，提升园区安全水平。

生态环境监管模块通过接入在园区环保相关数据，按照“点、面、域、空”四个层次进行全覆盖立体化感知和预警，为环境监管和监督提供数据支撑，最终实现环保的精细化管理。

应急救援模块通过对事件应急中地理信息、环境信息、事件态势信息、人员处置动态信息等关键要素的抽取，结合监测预警对风险产生全过程的严密监控，集突发事件现场监测监控、指挥调度、模型模拟、专家会商等手段于一身，贯穿应急事前、事中、事后的全过程，做到事前超前预警、事中高效处置、事后救援恢复。

封闭式管理模块通过检测进出入车辆信息及车辆在园区内运行轨迹信息，实现园区内危险化学品运输车辆、危险货物的全链条溯源与可控，提升危险化学品在园区内运输过程的安全管控能力。

（4）风险监测预警建设

基于工业互联网平台的泛在连接和海量数据，建立风险特征库、失效数据库，开发安全生产风险模型，推进边缘云和5G+边缘计算能力建设，下沉计算能力，实现精准预测、智能预警和超前预警。

（5）“一张图”可视化建设

“一张图”可视化建设以GIS二三维数据为基础，接入园区基本信息、动态感知数据、上报与统计信息，匹配有效的数据分析模型，通过显示端展现综合一张图，安全生产一张图，环保一张图，应急一张图等，提供足不出户就能掌握化工园区运营状态的在线服务。

4 重难点分析

工业互联网+智慧化工园区综合管控平台建设是一项大体量、长周期、高投入的系统性工程，涉及到化工园区建设运营的方方面面，尽管近年来建设持续升温，但在实际建设中仍暴露出了一些问题。

（1）顶层规划设计不落地

顶层规划设计不落地，难以实现规划建设一体化协同。规划设计缺乏个性特色，没有充分结合园区实际和特点；顶层规划缺少任务细化和实际推进机制，责任分工不清，实施路径不明，实施推进难度大成本高；技术层面缺少顶层统筹，各系统和设备之间缺乏有效集成和协同，造成“信息孤岛”、“数字盆景”等现象。

（2）数据治理不规范

数据分散、多源异构现象突出，难以形成统一兼容数据底座。数据来源多样、数据格式、通信协议和接口标准不统一，导致数据源之间的不兼容和数据格式转换的困难。园区建设忽视底层数据治理的重要性，没有系统地梳理数据采集的格式、对接方式、采集形式、传输要求等方面的标准和规范，从而影响综合数据分析效果和最终应用效果。

（3）预测性分析不足

预测性分析可以根据图像化分析和数据挖掘的结果做出一些前瞻性判断，对化工园区内的隐患进行预测，并通过预测结果做出预警决策，将园区安全隐患扼杀在萌芽阶段。安全生产预警作为化工园区重大事故预防的一种手段，目前尚未形成一套成熟的预警技术和方法。

5 结束语

工业互联网+智慧化工园区综合管控平台通过园区精细化管理等一系列功能模块，提升大型化工园区管理智能化水平，达到整个园区的安环监管智能化、应急响应高效化和资源利用最大化，降低人员决策成本，从而降低整体管理成本。

参考文献：

[1]王建伟.工业赋能-深度剖析工业互联网时代的机遇和挑战[J].北京：人民邮电出版社，2021:80-161.

[2]工业和信息化部.应急管理部.《“工业互联网+安全生产”行动计划（2021-2023年）》（工信部联信发〔2020〕157号）

[3]应急管理部《化工园区安全风险智能化管控平台建设指南》 （试行）2022.

[4]程晓,文丹枫.工业互联网技术、实践与行业解决方案[M].北京：电子工业出版社，2020:31-41,94-98.

[5]智慧化工园区建设指南 GB/T39218-2020

[6]魏毅寅，柴旭东.工业互联网技术与实践[M]. 北京：电子工业出版社，2017:41-71.