王金娜，宋会传，焦学军，高彦涛，郭凌飞，李平超

(1.河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院，河南 郑州 450000； 2.河南省天空地遥感智能监测工程技术研究中心，河南 郑州 450000； 3.河南省自然资源天空地遥感智能监测研究科技创新中心，河南 郑州 450000)

安全生产始终是各行各业持续发展的生命线，也是各项应急管理工作的基本面，从我国历年安全事故数据发现，平均每10天发生一起特重大事故，这个频率是特别难以容忍的，重特大安全事故的预防工作是当前安全生产领域最大的短板。2016年，习近平总书记在中共中央政治局常委会会议上提出双重预防体系的理念，采用风险分级管控和隐患排查治理的双重预防机制，真正做到关口前移，将隐患消灭在萌芽中[1-4]。随后国务院安委办、河南省人民政府先后出台建设双重预防体系的要求，2018年11月，河南省人民政府印发的《河南省深化安全生产风险隐患双重预防体系建设行动方案》明确提出，各行业在2020年底实现双重预防体系稳定运行。一些西方国家目前已经形成立法监察、事故预防、工伤保险“三位一体”安全生产工作格局，保险机构不是被动地办理事故伤亡赔偿，而是主动对企业安全实施监督指导，从源头上降低事故风险和保险赔付。显然，国外对安全生产监管也相当重视，但尚未出现双重预防的概念及系统建设[5]。

在河南省地矿局建立适用的风险管控与隐患治理双重预防体系，按照双重预防体系建设“五有”标准，具备PC端、手机端、大屏端，实现全天候动态管控和全员参与隐患上报和实时预警功能，重点解决地矿行业安全管理工作中信息甄别难、监督反馈难、工作协同难、分析决策难、制度落实难等痛点问题，实现风险管控与隐患治理的法治化、常态化、标准化、清单化和信息化，确保风险有效控制、隐患及时消除，最大限度防范安全事故发生。河南省地矿局双重预防体系安全监管平台基于项目管理为重点的信息化管理模式，充分体现了地勘行业的作业特点，系统逻辑从业务场景出发，结合需求，实现线上线下结合、实时监控、动态管理等功能，真正为双重预防体系建设和安全生产赋能，并实现了五级管控，在国内居于领先，可为地勘行业及其他省份建设类似系统提供参考。

1 技术路线与工艺方法

双重预防体系建设工作程序主要包括前期的准备工作，资料收集、核实与整理，前期专题研究，组建工作机构；全员培训，划分和确定风险点，风险辨识，风险分级，制定风险分级管控措施，编制风险管控岗位责任清单(台账)，排查隐患，治理隐患，持续改进等内容，通过持续的改进与动态评估减少事故的发生[6-9]。双重预防体系建设工作程序如图1所示。

图1 双重预防体系工作程序Fig.1 Working procedure of dual prevention system

2 系统架构与功能设计

2.1 数据传输设计

为满足应用层交换和数据层交换，交换代理必须有应用层和数据层的连接和接口适配功能，数据代理必须有数据格式的转换功能[10-11]。主要包括：数据汇总、数据分发、数据存取访问、数据转换、任务定制、支持用户自定义接口、支持监控管理，如图2、图3所示。

图2 数据传输设计Fig.2 Data transmission design

图3 系统交互架构Fig.3 System interaction architecture

2.2 技术架构设计

系统采用多层次架构模型，总体架构划分为综合展现层、应用服务层、应用支撑层、信息资源层和基础硬件感知层5个层次，同时还包含标准规范体系、安全与运营保障体系。

2.3 信息共享与信息接口设计

要实现系统各终端的信息共享，首先要解决终端的接入问题，本系统采用基于PKI/CA技术为基础架构的统一身份认证服务平台，以PKI/CA技术为核心，结合国内外先进的产品架构设计，实现集中的用户管理、证书管理、认证管理、授权管理和审计等功能，为多业务系统提供用户身份、系统资源、权限策略、审计日志等统一、安全、有效的配置和服务。

2.4 硬件感知层设计

感知数据的采集依赖物联网技术，数据来源所涉及硬件包含各类传感器、RFID设备、视频摄像头设备，利用校验算法验证工作人员生物特征信息，可保证所采集数据真实可靠无篡改，大量原始的感知数据通过4G网络或蓝牙等无线传输技术汇总至数据服务器，服务器通过图片识别、安全风险评估算法等数据处理方式，输出更加直观的可视化图标，并根据风险等级将结果推送至不同级别责任人，做到隐患精准推送，责任层层落实。技术架构设计如图4所示，感知数据流向如图5所示。

图4 技术架构设计Fig.4 Technical architecture design

图5 感知数据流向Fig.5 Perceived data flow

3 平台搭建及编码测试

为满足系统跨平台运行、跨客户端访问、数据高并发访问、系统安全性等要求，选择开发语言为Java，Web 服务器为Tomcat，数据库为MySQL，采用大数据和Web GIS集成式平台，能丰富地展示单位风险地图，支持多区域、多维度、多屏展示，实时展示单位安全生产状况及预警，同时支持基于地理位置的各种业务扩展。采用微服务架构模式，Web服务器通过OAuth 2.0对接入端进行认证管理，支持多种终端的访问控制，采用全面、灵动的软件架构设计，支持按具体业务灵活定义角色，分配职能权限[12-14]。

3.1 监管层设计

监管层可以实时监管下属单位风险总数、隐患总数、隐患整改状态、单位分布、监管平台风险指数、监管平台安全指数、下级单位风险指数、下级单位安全指数，并可通过单位分布图直接跳转至下级单位。数据均采取实时刷新的方式传输，保障监管及时快捷。

3.2 双重预防体系执行层设计

平台支持计算机端、监控预警大屏、手机端和专用终端(平板电脑或手持机)使用，满足用户在室内和室外的使用场景。计算机端提供平台业务管理所有功能，手机端或专用终端用于满足现场管理需求。通过不同终端使安全管理更加方便，可随时随地进行管理[15]。通过数据大屏实时展示单位安全生产相关的信息，展示的信息包括但不限于实时展示单位的风险与隐患分布信息、各中心或地区的风险，隐患排查及整改信息，各中心或地区的风险指数或安全分值，单位发生隐患的同比环比分析等，安全预测预警信息，集成式查看现场监管视频信息等，实时切换查看各生产单位的四色风险分布地图。

3.3 管理平台功能实现

(1)风险分级管控：让各级人员基于管控层级和范围实现高效管控，同时明确主体责任制。

(2)作业活动库管理：辨识生产作业活动中的危险源，系统对这些数据进行管理。

(3)设备设施库管理：辨识设备设施中的危险源，系统对这些数据进行管理。

(4)风险管理：对单位风险数据库的管理。

(5)风险导入导出：单位通过Excel模板整理风险数据，批量导入系统。同时支持从系统批量导出风险数据到Excel，修改更新后再批量导入系统，实现风险数据的更新。

(6)风险点管理：按照现场作业活动的岗位位置和设备设施的安装位置形成现场风险点的管理。

(7)四色风险地图：在满足政府要求的四色风险电子地图的基础上进行扩展，从风险和隐患2个维度实时展示单位安全状况。

(8)风险分级管控：对不同等级的风险实现责任分配到不同的管控层级，在每个管控层级下，要求责任具体到人。

(9)风险分级管控的闭环处理：平台基于风险点状态的动态管控，较好地实现了岗位人员安全工作的过程化管控，只有把日常安全工作按期做好，风险点才不会失控。

(10)隐患排查治理，知识库和绩效考核等。

3.4 系统的测试与应用

(1)系统测试。系统测试包括系统功能测试和系统性能测试，系统采用黑盒测试的方法，测试系统的用户登录、风险分级管控、隐患排查管理、数据分析预测、文件中心和权限控制等模块，经过功能测试之后，各项功能基本达标，满足系统的操作需求，并且系统相对稳定。随后，选用 LoadRunner 软件对系统进行性能测试，总结和评估系统的整体性能指数，以此为依据来判断系统的质量。设定正常情况下并发用户约200人，使用高峰期上线人数为1 000人，模拟并发用户200人、1 000人来进行测试后，页面响应时间均小于2 s[16](表1)。系统运行稳定，可满足1 000人同时在线要求。

表1 模块测试记录Tab.1 Module test log

(2)平台培训应用。双重预防机制概念提出时间较短，我国地矿行业尚未形成有效的双重预防管理系统，为使地矿系统子属单位能够快速地使用该平台，省地矿局计划分批次对局属单位相关人员进行培训，并下发安全双预防用户使用手册，目前基于双重预防机制的地矿智慧安全平台系统处于试运行阶段。

(3)现场应用。在传统地矿项目中，野外地勘工程风险点尤为隐蔽，在开展业务工作中常会运用到各种大型机械设备，监督工作人员严格执行标准的设备操作规程，提前发现并有效规避风险点变得十分重要。在实际应用中，系统平台可通过检测海量视频图片识别违规操作；分析大型机械设备传感器传输的运行数据，可实时掌握设备健康状况；利用系统平台来约束规定的人在规定的时间、地点对规定的对象进行规范的安全风险检查，将巡检数据汇总至平台，平台再将项目风险值水平推送至相关负责人，依照规章制度，对不同等级风险进行不同处置。

4 结论

本文归纳了双重预防机制信息化建设的研究成果，明确了适用于河南地矿系统双重预防机制建设的管理流程，分析了基于双重预防工作机制的地矿安全智慧监管系统整体需求及数据逻辑，设计了基于双重预防机制的地矿智慧安全管理系统的各项架构及功能模块，解决了地矿行业安全管理工作中信息甄别难、监督反馈难、工作协同难、分析决策难、制度落实难等痛点问题。经测试，上述系统满足要求，实现了基于双重预防机制的地矿安全动态监管的信息系统搭建。