工業(yè)安全云理念與實(shí)踐

趙國(guó)靜，曠文敏

(1.北京辰安科技股份有限公司，北京 100080；2.清華大學(xué) 工物系，北京 100084)

0 引言

2019年全國(guó)安全生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了事故總量、較大事故、重特大事故起數(shù)“三個(gè)繼續(xù)下降”，全國(guó)的安全生產(chǎn)形勢(shì)有了明顯好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，即使如此，2019年的安全生產(chǎn)事故死亡人數(shù)仍然高達(dá)29 519人，有效控制高危行業(yè)，如：危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)、煤礦行業(yè)、非煤礦山行業(yè)、煙花爆竹行業(yè)等的安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)防控，對(duì)于遏制重大事故的發(fā)生有重大的意義[1]。

企業(yè)是安全生產(chǎn)工作的責(zé)任主體，政府負(fù)責(zé)對(duì)企業(yè)的安全生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)督。根據(jù)規(guī)定，各地安監(jiān)執(zhí)法機(jī)構(gòu)與專(zhuān)業(yè)監(jiān)管人員配比不低于在職人員的75%。實(shí)際很多地方落實(shí)不到位，不少市縣專(zhuān)業(yè)占比僅20%左右。安全生產(chǎn)信息化、隱患排查治理體系建設(shè)進(jìn)展緩慢，基礎(chǔ)工作仍然薄弱[2]。大部分中小型企業(yè)的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化水平比較低、安全生產(chǎn)投入嚴(yán)重不足，設(shè)備設(shè)施老化比較嚴(yán)重，造成了重大的安全隱患。企業(yè)普遍存在應(yīng)付監(jiān)管部門(mén)檢查現(xiàn)象，安全主體責(zé)任意識(shí)淡薄。同時(shí)企業(yè)單位缺乏管好安全生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)化能力。安全生產(chǎn)點(diǎn)多面廣，因此需要政府、企業(yè)之外的第三方服務(wù)力量參與。

面向工業(yè)安全治理重大需求，重點(diǎn)針對(duì)工業(yè)安全領(lǐng)域打造出具有科技興安戰(zhàn)略、提升安全管理和支撐安全生產(chǎn)監(jiān)管監(jiān)察工作的“工業(yè)安全云”新型社會(huì)化服務(wù)體系[3]。以“工業(yè)安全監(jiān)管+社會(huì)化服務(wù)”的工業(yè)安全新業(yè)態(tài)，幫助政府和企業(yè)建設(shè)良好互動(dòng)，從根源上解決導(dǎo)致企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中由于資金不足、管理責(zé)任落實(shí)不到位等原因出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患問(wèn)題，有效防范重大安全事故發(fā)生。

2 工業(yè)安全云理念

通過(guò)分析全國(guó)近幾年發(fā)生的安全生產(chǎn)事故，人的不安全行為導(dǎo)致的生產(chǎn)安全事故占事故總數(shù)的85%以上，同時(shí)56%以上的安全事故可以通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行防范和化解。工業(yè)安全云建設(shè)從工業(yè)企業(yè)事故預(yù)警和預(yù)防出發(fā)，以科學(xué)高效管控工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)防生產(chǎn)事故為目標(biāo)，以風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)技術(shù)、知識(shí)圖譜技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)等技術(shù)為支撐，以云端一體化應(yīng)用為抓手，整合安評(píng)、安教、專(zhuān)家、保險(xiǎn)、救援等全鏈條社會(huì)化服務(wù)能力，圍繞人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)業(yè)務(wù)為核心，全面筑建“風(fēng)險(xiǎn)防控墻”，建設(shè)“科技+服務(wù)+保險(xiǎn)”一體化的工業(yè)安全云社會(huì)化服務(wù)體系，致力于提升企業(yè)自身的安全生產(chǎn)管理水平、提升政府精細(xì)化管理能力和提成城市安全等級(jí)。

圖1 工業(yè)安全云模式

工業(yè)安全云以 “一平臺(tái)一中心一隊(duì)伍”的形式開(kāi)展建設(shè)，即工業(yè)安全云平臺(tái)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)中心和社會(huì)化服務(wù)隊(duì)伍。工業(yè)安全云平臺(tái)以物聯(lián)感知、信息互聯(lián)的方式，匯聚企業(yè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、安全水平、安全管控、安全教育等數(shù)據(jù)信息，對(duì)企業(yè)安全管理工作進(jìn)行全方位整合，實(shí)現(xiàn)技防與人防、科技與經(jīng)驗(yàn)的深度融合。運(yùn)營(yíng)服務(wù)中心是服務(wù)的載體，支持對(duì)服務(wù)企業(yè)數(shù)據(jù)高效采集、分類(lèi)和存儲(chǔ)，提供7*24小時(shí)安全值守、專(zhuān)家在線(xiàn)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、作業(yè)跟蹤、隱患管理等服務(wù)，做到全天候的安全生產(chǎn)在線(xiàn)守護(hù)。社會(huì)化服務(wù)隊(duì)伍包括安評(píng)公司、設(shè)備廠商、通信運(yùn)營(yíng)商等，通過(guò)統(tǒng)一的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)及服務(wù)要求，建立線(xiàn)下服務(wù)團(tuán)隊(duì)，解決企業(yè)安全生產(chǎn)全過(guò)程管理難題。

通過(guò)政府主導(dǎo)、企業(yè)主責(zé)、社會(huì)各方資源參與共建運(yùn)營(yíng)中心的模式實(shí)現(xiàn)三個(gè)創(chuàng)新。一是治理機(jī)制創(chuàng)新，從政府強(qiáng)監(jiān)管到企業(yè)自查自糾，通過(guò)社會(huì)化專(zhuān)業(yè)服務(wù)力量的充分參與，企業(yè)具備安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理能力，建立安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理的長(zhǎng)效機(jī)制；二是運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新，以“科技+安全服務(wù)+保險(xiǎn)”模式推動(dòng)監(jiān)管部門(mén)、企業(yè)、保險(xiǎn)公司、服務(wù)機(jī)構(gòu)、行業(yè)協(xié)會(huì)等多方參與，多方受益，構(gòu)建工業(yè)安全生產(chǎn)的“社會(huì)共同體”；三是產(chǎn)業(yè)生態(tài)創(chuàng)新，以技術(shù)創(chuàng)新、平臺(tái)服務(wù)帶動(dòng)安全人才及產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，形成安全風(fēng)險(xiǎn)管理生態(tài)圈，催生安全產(chǎn)業(yè)和安全文化名城崛起。

3 云平臺(tái)架構(gòu)

3.1 總體架構(gòu)

工業(yè)安全云平臺(tái)采用“六橫兩縱”的總體架構(gòu)如圖2所示。高危行業(yè)如危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)、煤礦行業(yè)、非煤礦山行業(yè)、煙花爆竹行業(yè)等物聯(lián)感知設(shè)備和視頻感知設(shè)備，通過(guò)電子政務(wù)外網(wǎng)、電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等形式傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺(tái)。數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析、清洗和加工，建立原始庫(kù)、資料庫(kù)、主題庫(kù)和專(zhuān)題庫(kù)。

圖2 工業(yè)云平臺(tái)總體架構(gòu)

工業(yè)安全云平臺(tái)服務(wù)對(duì)象為政府/園區(qū)、企業(yè)、第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)和保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)提供服務(wù)，為不同層級(jí)的用戶(hù)建立業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，提供多個(gè)業(yè)務(wù)功能，滿(mǎn)足企業(yè)日常安全監(jiān)管、滿(mǎn)足政府人員對(duì)企業(yè)的監(jiān)管需求、為企業(yè)提供線(xiàn)上、線(xiàn)下一體化服務(wù)，為第三方機(jī)構(gòu)、保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)提供風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)并為企業(yè)提供便利服務(wù)。

3.2 微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)

工業(yè)安全云平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)采用微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)，分為三部分，第一部分是微服務(wù)思想；第二部分是微服務(wù)部署模式；第三部分是微服務(wù)技術(shù)。

微服務(wù)思想就是將單一應(yīng)用程序劃分成一組小的服務(wù)，每個(gè)服務(wù)運(yùn)行在獨(dú)立的自有的進(jìn)程中，服務(wù)之間互相協(xié)調(diào)、互相配合，形成一個(gè)松耦合、功能隔離的服務(wù)架構(gòu)[4]。服務(wù)與服務(wù)之間采用輕量級(jí)的通信機(jī)制來(lái)進(jìn)行溝通。從業(yè)務(wù)角度來(lái)說(shuō)就是將業(yè)務(wù)進(jìn)行拆解和解耦，讓業(yè)務(wù)模塊獨(dú)立運(yùn)行，互不影響，但相對(duì)獨(dú)立的業(yè)務(wù)或流程并不是沒(méi)有關(guān)聯(lián)。

微服務(wù)采用較為通用的運(yùn)行模式，部署的特點(diǎn)是將每個(gè)服務(wù)實(shí)例在各自的容器中單獨(dú)的運(yùn)行，即單容器單服務(wù)實(shí)例模式[5-7]。

微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)分為4部分：應(yīng)用層、平臺(tái)層、資源層和統(tǒng)一運(yùn)維。微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)

資源層主要是提供基礎(chǔ)的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源，可以是虛擬化資源、也可以是物理資源。

平臺(tái)層主要包括(CI/CD(即DevOps平臺(tái))、微服務(wù)網(wǎng)關(guān)、服務(wù)中心、微服務(wù)平臺(tái)、容器平臺(tái)和PaaS平臺(tái))。CI/CD(即DevOps平臺(tái))提供應(yīng)用全生命周期所需要的工具和流程，如項(xiàng)目管理、源代碼管理、構(gòu)建、部署、自動(dòng)化測(cè)試、應(yīng)用看板等。微服務(wù)網(wǎng)關(guān)是微服務(wù)的統(tǒng)一訪問(wèn)接口，提供服務(wù)的流控、鑒權(quán)等能力。服務(wù)中心為各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)沉淀到平臺(tái)層的共享服務(wù)，可支撐上層的多個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用。微服務(wù)平臺(tái)提供微服務(wù)的注冊(cè)/發(fā)現(xiàn)、管理、監(jiān)控、負(fù)載均衡等能力。容器平臺(tái)提供容器化部署、管理、監(jiān)控的能力，支撐DevOps平臺(tái)的部署服務(wù)。PaaS平臺(tái)包含服務(wù)有：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、緩存服務(wù)、消息服務(wù)、文件服務(wù)、搜索引擎服務(wù)、日志服務(wù)等，以多租戶(hù)的形式提供應(yīng)用運(yùn)行過(guò)程中所需的各類(lèi)技術(shù)服務(wù)，與傳統(tǒng)PaaS平臺(tái)不同的是，剝離了中間件服務(wù)，即應(yīng)用部署，此能力由容器平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)統(tǒng)一運(yùn)維對(duì)平臺(tái)層的服務(wù)、資源層的資源等進(jìn)行統(tǒng)一管理維護(hù)，主要包括：配置管理、服務(wù)管理、資產(chǎn)管理、監(jiān)控管理、安全管理、日志分析以及知識(shí)庫(kù)。

應(yīng)用層主要是通過(guò)調(diào)用和組合服務(wù)中心的各類(lèi)服務(wù)，為最終用戶(hù)提供業(yè)務(wù)能力。

微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：(1)敏捷環(huán)境：創(chuàng)建容器實(shí)例比創(chuàng)建虛擬機(jī)快得多，容器輕量級(jí)的腳本可以從性能和大小方面減少開(kāi)銷(xiāo)；(2)提高生產(chǎn)力：容器通過(guò)移除跨服務(wù)依賴(lài)和沖突提高開(kāi)發(fā)者的生產(chǎn)力。每個(gè)容器都可以看作是一個(gè)不同的微服務(wù)，因此可以獨(dú)立升級(jí)，而不用擔(dān)心同步；(3)版本控制：每一個(gè)容器的鏡像都有版本控制，這樣就可以追蹤不同版本的容器，監(jiān)控版本之間的差異等等；(4)運(yùn)行環(huán)境可移植：容器封裝了所有運(yùn)行應(yīng)用程序所必需的相關(guān)的細(xì)節(jié)。這就使得鏡像從一個(gè)環(huán)境移植到另外一個(gè)環(huán)境更加靈活；(5)安全：容器之間的進(jìn)程是相互隔離[8-10]。

在微服務(wù)架構(gòu)使用過(guò)程中，隨著容器及應(yīng)用數(shù)量的增加，同時(shí)也伴隨著復(fù)雜性的增加；大多數(shù)容器技術(shù)，都是基于 Linux容器(LXC)，相比于在原生 Linux 中運(yùn)行容器，在微軟環(huán)境中運(yùn)行容器就略顯笨拙了。第三點(diǎn)：容器技術(shù)在市場(chǎng)上是相對(duì)較新的技術(shù)，開(kāi)發(fā)者中的可用資源是有限的，如果某個(gè)開(kāi)發(fā)者陷入某個(gè)問(wèn)題，可能需要花些時(shí)間才能解決問(wèn)題，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)不夠成熟[11-12]。

4 建設(shè)內(nèi)容

工業(yè)安全云平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容包括生產(chǎn)設(shè)備防控、監(jiān)控設(shè)備防控和人員風(fēng)險(xiǎn)防控，通過(guò)物的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和人的規(guī)范管理，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)防控，降低企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和事故發(fā)生概率。

4.1 生產(chǎn)設(shè)備防控

規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的日常隱患排查、智能巡檢，與設(shè)備檢維修、設(shè)備保養(yǎng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，確保故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)通知和及時(shí)維護(hù)，確保生產(chǎn)設(shè)備良好運(yùn)行。涉及設(shè)備固有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、檢維修數(shù)據(jù)、保養(yǎng)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，建立生產(chǎn)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，動(dòng)態(tài)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警級(jí)別。通過(guò)鏈接機(jī)構(gòu)和專(zhuān)家服務(wù)，提供風(fēng)險(xiǎn)處置意見(jiàn)，借助專(zhuān)業(yè)安全服務(wù)力量降低風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 監(jiān)控設(shè)備防控

對(duì)企業(yè)罐區(qū)、庫(kù)區(qū)、工藝裝置區(qū)、中控室等重點(diǎn)監(jiān)控部位的傳感器和視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，做到現(xiàn)場(chǎng)受控，同時(shí)對(duì)報(bào)警進(jìn)行分級(jí)分析，建立標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)預(yù)警流程，通過(guò)與企業(yè)聯(lián)動(dòng)，調(diào)閱企業(yè)視頻，反饋現(xiàn)場(chǎng)描述，及時(shí)跟蹤企業(yè)處置，形成報(bào)警閉環(huán)處置。同時(shí)建立企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，結(jié)合企業(yè)的固有風(fēng)險(xiǎn)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、以及安全管理水平，建立企業(yè)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生變化時(shí)，為企業(yè)提供風(fēng)險(xiǎn)管控建議；以鎮(zhèn)街為最小行政單元，建立區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，關(guān)注鎮(zhèn)街、區(qū)縣以及城市級(jí)的整體風(fēng)險(xiǎn)，做到風(fēng)險(xiǎn)靶向管控跟蹤。

4.3 人員風(fēng)險(xiǎn)防控

通過(guò)人員安全管理、安全教育培訓(xùn)、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、行為風(fēng)險(xiǎn)降低企業(yè)人員風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)企業(yè)人員證照、資質(zhì)等進(jìn)行管理，定期形成清單提醒，保證人員在崗的合法性和安全性，同時(shí)提供線(xiàn)上線(xiàn)下安全教育培訓(xùn)，定制化、特色化課程學(xué)習(xí)和操作訓(xùn)練提高人員安全知識(shí)水平。規(guī)范作業(yè)流程，為企業(yè)提供高效移動(dòng)式作業(yè)辦票，全過(guò)程有跡可循，透明化管理，加強(qiáng)規(guī)范性。同時(shí)基于利用邊緣計(jì)算法、人臉識(shí)別等技術(shù)，檢測(cè)人員離崗、人員超額、明火檢測(cè)、是否佩戴安全帽、煙霧檢測(cè)和越界檢測(cè)等不規(guī)范行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)場(chǎng)所、關(guān)鍵部位、特殊崗位的人員違章違規(guī)信息，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)預(yù)警。

5 應(yīng)用案例

基于工業(yè)安全云的理念建設(shè)，已在全國(guó)多地展開(kāi)應(yīng)用，平臺(tái)系統(tǒng)截圖如圖4所示。

圖4 海港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)一體化智慧安全平臺(tái)

5.1 唐山海港經(jīng)開(kāi)區(qū)工業(yè)安全社會(huì)化服務(wù)

唐山海港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)發(fā)展較早，產(chǎn)業(yè)多、企業(yè)復(fù)雜，是河北省省級(jí)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。其中，唐山海港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)工業(yè)區(qū)13平方公里，擁有8家高危行業(yè)企業(yè)。工業(yè)安全云建設(shè)覆蓋8家一二級(jí)重大危險(xiǎn)源，為其提供工業(yè)安全社會(huì)化服務(wù)。通過(guò)該項(xiàng)目實(shí)施，為唐山市打造了工業(yè)安全社會(huì)化服務(wù)試點(diǎn)樣板，以重大危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)接入為支撐，結(jié)合線(xiàn)下運(yùn)營(yíng)服務(wù)，為危化企業(yè)提供現(xiàn)場(chǎng)勘查評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控、安全診斷分析、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警、安全咨詢(xún)、應(yīng)急預(yù)案演練等服務(wù)。

5.2 唐山海港經(jīng)開(kāi)區(qū)工業(yè)安全社會(huì)化服務(wù)

唐山樂(lè)亭縣的工業(yè)安全云建設(shè)涉及10家危化企業(yè)，提供現(xiàn)場(chǎng)勘查評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控、安全診斷分析、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警、安全咨詢(xún)、應(yīng)急預(yù)案演練等服務(wù)。

5.3 宜昌市?；菲髽I(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)隱患排查

為宜昌全市33家化工(危險(xiǎn)化學(xué)品)企業(yè)提供安全生產(chǎn)社會(huì)化服務(wù)，加大重點(diǎn)場(chǎng)所、重要時(shí)點(diǎn)、關(guān)鍵部位、細(xì)節(jié)落實(shí)的安全指導(dǎo)與檢查，持續(xù)鞏固安全生產(chǎn)。對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)管理、本質(zhì)安全水平、設(shè)備設(shè)施完好性等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查與診斷，對(duì)檢查出的問(wèn)題提出整改建議。建立完善、有效運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理體系，全面推進(jìn)落實(shí)企業(yè)主體責(zé)任，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理雙重預(yù)防體系，提高本質(zhì)化安全生產(chǎn)水平。

6 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)安全云平臺(tái)是以科學(xué)高效管控工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)防生產(chǎn)事故為目標(biāo)，以風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)技術(shù)、知識(shí)圖譜技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)等技術(shù)為支撐，以云端一體化應(yīng)用為抓手，整合安評(píng)、安教、專(zhuān)家、保險(xiǎn)、救援等全鏈條社會(huì)化服務(wù)能力，圍繞人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)業(yè)務(wù)為核心，從生產(chǎn)設(shè)備防控、監(jiān)控設(shè)備防控和人員風(fēng)險(xiǎn)防控入手，通過(guò)物的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和人的規(guī)范管理，全面筑建“風(fēng)險(xiǎn)防控墻”，建“科技+服務(wù)+保險(xiǎn)”一體化的工業(yè)安全云服務(wù)體系，有限緩解工業(yè)安全生產(chǎn)中存在的監(jiān)管部門(mén)管不過(guò)來(lái)、企業(yè)單位控不住、第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)負(fù)不起責(zé)等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)防控，降低城市風(fēng)險(xiǎn)。