图1 煤矿危险源安全管理系统框架
Fig.1 Framework of coal mine hazard safety management system
段瑞威1,2
(1.中煤科工集团常州研究院有限公司， 江苏 常州 213015；2.天地(常州)自动化股份有限公司， 江苏 常州 213015)
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
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[1-3]。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入、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，利用安全评价方法对危险源进行全面辨识和风险评价[4-5]，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) 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。
浏览器/服务器(Browser/Server，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。
图1 煤矿危险源安全管理系统框架
Fig.1 Framework of coal mine hazard safety management system
(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。
(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Web Service或OPC(OLE for Process Control，用于过程控制的OLE)[9-11]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。
图2 基于物联网的煤矿危险源安全管理系统硬件架构
Fig.2 Hardware architecture of coal mine hazard safety management system based on Internet of things
(2) 危险源监控项目梳理。按照危险源辨识方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、LEC(Likelihood Exposure Consequence)打分法等[12]。煤矿危险源安全管理系统采用LEC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。
图3 原业务功能
Fig.3 Original business function
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。
图4 重组后业务功能
Fig.4 Business function after reorganization
(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Web Service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。
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
Fig.5 Main functions of coal mine hazard safety management system
(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，包括日常安全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。
(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[13-14]，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[15]，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。
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。
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Design of coal mine hazard safety management system
DUAN Ruiwei1,2
(1.CCTEG Changzhou Research Institute, Changzhou 213015, China;2.Tiandi(Changzhou) Automation Co., Ltd., Changzhou 213015, China)
Abstract：In view of problems of incomplete application of hazard identification result in daily safety management, incomprehensive safety status evaluation of hazard and lacking of overall planning in coal mine hazard safety management, a design scheme of coal mine hazard safety management system was proposed, and design objectives, overall framework, key technologies and main functions of the system were introduced. The system adopts browser/server architecture and Internet of things technology, takes hazard factor library which is formed from hazard identification and evaluation result as core, recombines hazard safety management and daily safety management to realize effective fusion, so as to provide a comprehensive management means for hazard safety management.
Key words：coal mine safety; hazard management; hazard identification; safety management; Internet of things
收稿日期：2017-05-11；
修回日期：2017-06-25；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(2017GY102)。
作者简介：段瑞威(1982-)，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-mail:ruiweiduan8@163.com。
引用格式：段瑞威.煤矿危险源安全管理系统设计[J].工矿自动化，2017,43(8)：94-97. DUAN Ruiwei. Design of coal mine hazard safety management system[J].Industry and Mine Automation，2017,43(8)：94-97.
文章编号：1671-251X(2017)08-0094-04
DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.019
中图分类号：TD67
文献标志码：A 网络出版时间：2017-07-27 10:36
网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20170727.1036.019.html