★王興庭山西天地煤機裝備有限公司

1　背景

為推進(jìn)我國安全管理體系及能力現代化，習近平總書(shū)記提出“要適應科技信息化發(fā)展大勢，以信息化推進(jìn)應急管理現代化，提高監測預警能力、監管執法能力”。

山西是能源大省，歷來(lái)重視安全監管信息化建設工作，2020年山西省人民政府辦公廳就下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強安全生產(chǎn)監管能力建設的意見(jiàn)》（晉政辦發(fā)〔2020〕107號），提出了“積極利用現代信息技術(shù)發(fā)展成果，建立覆蓋全省各級、各部門(mén)、各類(lèi)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位的安全生產(chǎn)管理、部門(mén)監管執法和綜合監管信息平臺，提高安全監管信息化科學(xué)化水平，實(shí)現‘智慧’監管”。我國《安全生產(chǎn)法》也對安全監管部門(mén)提出了信息化監管的要求，“通過(guò)推行網(wǎng)上安全信息采集、安全監管和監測預警，提升監管的精準化、智能化水平”。煤礦是我省工業(yè)經(jīng)濟的重要組成部分，構建集理論、方法、技術(shù)和裝備于一體的煤礦安全雙重預防系統是企業(yè)主要負責人的法律職責和任務(wù)，是保障安全生產(chǎn)的重要手段，也是遏制事故發(fā)生的重要舉措。當前山西省安全生產(chǎn)形勢不容樂(lè )觀(guān)，涉危企業(yè)多，重大危險源分布廣，企業(yè)安全管理水平相對落后，安全監管力量明顯不足。因此，構建煤礦安全雙重預防系統，是在貫徹國家政策的要求，也是在極大地滿(mǎn)足煤礦安全生產(chǎn)的要求。

2　煤礦安全雙重預防系統建設

2.1　系統目標

煤礦是山西省工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，占全國產(chǎn)量的1/4，因其生產(chǎn)過(guò)程的高危險性和復雜性引起了社會(huì )廣泛關(guān)注。在這種情況下，為滿(mǎn)足政府單位及各大煤企公司安全部門(mén)的監管需求，同時(shí)為保障煤礦生產(chǎn)安全穩定進(jìn)行，構建煤礦安全雙重預防系統勢在必行。

煤礦安全雙重預防系統針對當前安全生產(chǎn)事故突出的問(wèn)題，強調安全生產(chǎn)的關(guān)口前移，從傳統的隱患排查環(huán)節提前至先將安全風(fēng)險分級，制定管控。安全生產(chǎn)要強化風(fēng)險意識，需對生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行風(fēng)險管控，防范安全風(fēng)險及隱患未及時(shí)管控和未被發(fā)現演變成事故。其目的就是要斬斷生產(chǎn)過(guò)程的危險源到事故發(fā)生的傳遞途徑，形成安全風(fēng)險分級管控及隱患排查治理相結合的安全風(fēng)險監管及預防體系。

2.2　系統架構設計

煤礦安全雙重預防系統的總體架構分為數據采集層、數據管理層、應用服務(wù)層、系統展示層，其系統架構如圖1所示。

圖1 煤礦安全雙重預防系統架構圖

基礎設施層：搭建系統必要的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境、數據平臺、可視化組件、終端設備等。

數據管理層：是煤礦安全雙重預防系統架構中的基礎，包含數據采集和預處理、傳輸、管理等，通過(guò)現代信息技術(shù)，尤其是物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信、數據中臺技術(shù)，為系統功能模塊提供數據來(lái)源。數據采集主要采集煤礦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的安全類(lèi)信息數據，主要可分為安全檢查數據和資料數據。安全檢查數據主要包括煤礦企業(yè)安全專(zhuān)項檢查、常規檢查中辨識出的風(fēng)險，資料數據是通過(guò)查閱煤礦安全法律法規、標準規范、作業(yè)和操作規程等各種資料得到的數據，然后通過(guò)系統I/O端將采集到的數據輸入進(jìn)終端設備，或通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接不同煤礦生產(chǎn)區的物理設備。采集到的各類(lèi)數據存在非結構化、數據錯誤、缺失等問(wèn)題影響了數據分析結果，通過(guò)對安全數據清洗和預處理，抽取有效性數據，最終構建系統可用的數據集，形成安全生產(chǎn)風(fēng)險數據庫、風(fēng)險責任清單與風(fēng)險措施清單。

應用服務(wù)層：主要是面向服務(wù)，是煤礦安全雙重預防系統的核心。系統為工作人員提供風(fēng)險管控與隱患排查相應的操作功能，以及系統的常規管理功能。依托基礎設施層，基于高內聚低耦合原則，將安全風(fēng)險分級管控、隱患排查治理、不安全行為管理等應用集于一體的煤礦安全雙重預防系統。應用服務(wù)層為系統展示層提供各類(lèi)接口，依據工作人員前端的不同請求，通過(guò)各類(lèi)組件訪(fǎng)問(wèn)數據庫，實(shí)現數據讀取及加工處理。

系統展示層：根據接口不同分為瀏覽器、移動(dòng)端APP、可視化大屏展示。服務(wù)端通過(guò)監測不同的端口給瀏覽器、移動(dòng)端App、可視化大屏提供無(wú)差別數據展示及業(yè)務(wù)功能，工作人員可以隨時(shí)辦公，且可視化大屏可為領(lǐng)導層提供友好直觀(guān)的界面服務(wù)，方便領(lǐng)導宏觀(guān)掌握和辨識煤礦安全風(fēng)險。

2.3　系統功能設計

系統功能模塊主要針對煤礦企業(yè)的需求分析和雙重預防體系的業(yè)務(wù)流程分析進(jìn)行設計，涵蓋了煤礦安全雙重預防的各項具體工作，包括風(fēng)險分級管控子系統、隱患排查治理子系統、安全風(fēng)險統計分析和隱患統計分析模塊和系統管理模塊，各功能模塊下設置多個(gè)子功能模塊。系統功能結構如圖2所示。

圖2 煤礦安全雙重預防系統功能模塊圖

（1）風(fēng)險分級管控子系統。業(yè)務(wù)流程是風(fēng)險辨識-風(fēng)險分級管理-動(dòng)態(tài)管控風(fēng)險。該子系統實(shí)現在煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中的風(fēng)險源辨識與評估，對風(fēng)險進(jìn)行入庫管理，完善安全生產(chǎn)風(fēng)險數據庫、風(fēng)險責任清單與風(fēng)險措施清單，為隱患排查提供標準。其主要功能包括風(fēng)險點(diǎn)管理、風(fēng)險管控清單管理、風(fēng)險動(dòng)態(tài)管理、檢查項目標準庫管理，同時(shí)支持將失控風(fēng)險、管控不合格風(fēng)險上報高層并轉入隱患處置功能。

（2）隱患排查治理子系統。該子系統實(shí)現隱患輸入、整改督辦、復查、上報、驗收歸檔、隱患數據庫更新的全業(yè)務(wù)流程閉環(huán)管理。其主要功能有隱患錄入分派、隱患整改督辦、排查結果上報、隱患審核、整改通知單下達、隱患延期、整改反饋、復查驗收、隱患排查清單管理。

（3）安全風(fēng)險統計分析和隱患統計分析功能。該模塊用于風(fēng)險和隱患信息的統計分析并進(jìn)行可視化展示。將雙重預防系統中的數據：風(fēng)險隱患地點(diǎn)、類(lèi)型、整改方式、排查時(shí)間、責任部門(mén)、隱患致因等類(lèi)型下進(jìn)行統計。同時(shí)按一定的時(shí)間周期劃分，通過(guò)折線(xiàn)圖、餅圖、柱狀圖、折線(xiàn)圖等可視化分布圖，展現多類(lèi)型、多條件下的數據分析，并引入數據挖掘和大數據分析算法，對已出現的風(fēng)險隱患進(jìn)行大數據分析，實(shí)現隱患的預測預警。

（4）系統管理模塊。該模塊用于保證系統友好性、可使用性等的輔助功能，主要包含用戶(hù)角色管理、用戶(hù)授權管理、部門(mén)及人員管理、通知公告管理等。

3　系統優(yōu)化方向

雙重預防是一個(gè)不斷完善、提升的過(guò)程。煤礦中與安全相關(guān)的系統、數據眾多，企業(yè)能夠收集、管理、分析的數據越多，當前煤礦的安全透明度就越高，對風(fēng)險評估、預測預警的準確度也越高。隨著(zhù)智能化建設的推進(jìn)，煤礦安全雙重預防系統也將持續優(yōu)化，要不斷提升系統安全分級、隱患排查、預測預警的準確性，保障系統在智慧礦山行業(yè)內的可推廣性。系統可通過(guò)以下技術(shù)持續優(yōu)化：

（1）采用云計算服務(wù)平臺提供的基礎設施服務(wù)，為用戶(hù)提供訪(fǎng)問(wèn)接口，減少設備購置費。通過(guò)云計算擴容性及其運算能力，實(shí)現煤礦安全信息實(shí)時(shí)上傳和存儲，為后續數據計算提供支撐。隨著(zhù)煤礦安全雙重預防系統的普及，數據量將持續增大，云計算的優(yōu)勢將更加凸顯。

（2）在不同煤礦生產(chǎn)廠(chǎng)區的物理設備運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行互聯(lián)互通，通過(guò)5G技術(shù)搭建廠(chǎng)區之間的安全互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現煤礦安全及時(shí)預警以及監控，實(shí)現安全信息實(shí)時(shí)傳輸，節約了礦井下布線(xiàn)成本。

（3）在數據管理層搭建安全數據中臺，采集煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險點(diǎn)、危險因素、危險因素等級及其管控措施、各個(gè)部門(mén)和崗位的安全風(fēng)險管控清單等雙防安全數據，建立安全風(fēng)險等級動(dòng)態(tài)評價(jià)模型；通過(guò)建立算法模型進(jìn)行綜合風(fēng)險管控預警，如生產(chǎn)設備故障、瓦斯濃度升高、工作人員操作不當等的風(fēng)險管控預警；通過(guò)AI識別技術(shù)將安全生產(chǎn)中的設備運行風(fēng)險和人員行為風(fēng)險納入雙重預防體系，如對生產(chǎn)設備故障、生產(chǎn)環(huán)境突變、工作人員行為異常（未執行工作規章）等進(jìn)行動(dòng)態(tài)識別，進(jìn)一步提升煤礦安全監管能力。

4　結論

在國家相關(guān)文件的指導下，煤礦企業(yè)分別從風(fēng)險分級管控與隱患排查治理兩個(gè)方面構建安全監管體系。本文首先闡述了構建煤礦安全雙重預防系統的必要性，其目的就是要識別生產(chǎn)過(guò)程的危險源并根據危險源等級進(jìn)行隱患的排查處理，形成安全風(fēng)險分級管控和隱患排查治理閉環(huán)管理的預防體系。在全面梳理需求后，本文進(jìn)行了煤礦安全雙重預防系統架構的設計，并實(shí)現了系統功能。本系統可應用于省內各煤礦企業(yè)，實(shí)現了風(fēng)險分級管控和隱患排查治理的自動(dòng)化，以及風(fēng)險和隱患數據統計的可視化，有助于實(shí)現企業(yè)人員管控風(fēng)險及處理隱患，大幅度提升了煤礦安全治理能力。

作者簡(jiǎn)介

王興庭（1992-），男，山西太原人，助理工程師，學(xué)士，現就職于山西天地煤機裝備有限公司，主要從事煤礦智能化方面的研究。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2025年1月刊