流程生产安全数智化监测系统传感器故障诊断研究

为保障流程生产安全监测数据的准确性,提出1种结合核主元分析和累积残差贡献率法的故障诊断方法。首先提出“感知-汇聚-决策”的多层级数智化监控系统架构;针对感知层传感器,基于核主元分析构建故障检测模型并通过累积残差贡献率法定位故障传感器;以DYTG转炉厂连铸作业区进行实证分析。研究结果表明:该故障诊断方法在SPE指标上的平均检测率和平均误检率分别为95.28%和2.61%,在T^(2)指标上的平均检测率和平均误检率分别为84.36%和1.71%,且针对4种故障形式均能精准定位故障传感器。研究结果有助于降低监测系统的维护成本,提升流程生产安全管控水平。

流程生产风险防控的功能安全完整性

为提升流程生产安全管理水平,降低事故发生概率,提出了生产过程中风险防控的功能安全完整性分析方法,并结合钢铁连铸场景进行验证。首先评估流程生产中主要事故类型的危险程度和确定其可接受频率标准;运用保护层分析法计算作业现场高危险性事故发生的真实概率,通过与可接受频率比较,判断是否需要新增防护措施;运用蒙特卡洛-马尔可夫模型验证新增防护措施的功能安全完整性等级。以大冶特钢炼钢转炉厂连铸作业区为例,结果表明:研究区内存在熔融物爆炸、火灾和中毒窒息3类高危险性事故隐患,且熔融物爆炸事故的人员伤亡后果为不可接受,需新增功能安全完整性等级为2级的防护措施;设计了防爆炸保护系统,其失效概率为4.37×10-3,满足功能安全完整性等级要求。

流程型生产安全数据流的多Agent节点协同分流优化方法

为实现流程型生产安全监测系统的及时、准确决策,结合数据流采集与隐患识别过程,分析非关键数据的冗余、关键数据的缺失和数据计算时延较大的问题,提出基于多Agent的流程型生产安全数据流网络分流调度规划方法和节点流量划分识别机制。研究结果表明:相较于分簇传输方法,数据流网络分流调度方法可以实现关键隐患数据更高的传输成功率;相较于常规的复杂事件处理方法,本文提出的流量划分识别机制在2种类型数据集上实现隐患事件识别均有更低的计算时延。研究结果可为流程行业安全生产数字化管控模式和数据高质量获取提供参考。

流程生产安全多模态分析与管控架构研究

为保障流程生产作业安全,对安全风险进行系统化和结构化的监测和管控。首先探讨安全模态的概念和基本要素,分析模态与参数的关系,建立安全模态的识别过程;然后划分钢铁生产安全管控的4个层级,建立钢铁流程生产安全多模态多层级管控架构;最后结合典型事故案例,分析结晶器安全模态和风险参数,设计参数化监测方案,并提出安全多模态表征与评价模型,通过分析试验数据得到结晶器的安全状态评价结果。结果表明本研究可以较好地评价作业设备的安全状态,优化工序层安全决策,有利于提升流程生产安全管控的数智化水平。

建设工程安全生产管理理念创新研究

近年来,我国建设工程安全生产的整体形势仍然比较严峻。突破、更新、发展安全生产管理理念,以理念创新推动安全生产管理制度和方法的创新,是实现建设工程安全生产形势根本好转和安全生产长效化的必由之路。基于此,通过理论分析与案例分析相结合,探讨建设工程安全生产管理的新理念,以事故致因原理和典型事故案例,阐述以人为本的建设工程安全管理内涵;以建设事故的危害分析,阐述全员、全面、全社会参与安全生产管理的理念;以建设工程生产特点,结合安全风险的时变性,阐述建设工程安全生产动态管理方法;以风险管理原理,阐述实施第三方安全监管的重要性和方法;以建设安全生产技术的系统性,阐述从工人安全教育到技术人才培养全覆盖的安全科学技术高等教育的思想。

从安全生产到安全政治的安全生产理念演化

通过回顾历史,系统总结了新中国成立60余年来,安全生产理念从安全生产,安全经济,安全发展到安全政治的演化过程,获得安全政治是安全生产理念的最高形式的结论,并分析了安全政治的保障系统。

建筑施工安全生产人力资源调配研究

调查研究了施工企业安全生产管理人力资源需求,分析了施工企业安全管理人力资源调配中存在的岗位和能力不匹配问题,探讨了形成这一现状的原因,并提出"直跃式"晋升方式用以改善人力资源错配问题。

施工现场安全生产人员聚集性活动安全专项管理

施工安全生产风险是由风险事件概率和风险后果2个要素决定的。从施工安全风险后果,即潜在安全风险后果影响的人员角度,介绍了施工现场安全生产人员聚集性活动安全专项的系统管理方法。施工安全风险跟踪监控实践,表明该方法对促进安全生产绩效具有重要意义。

基于因子分析的建筑工人安全生产能力实证研究

建筑工人作为施工现场最重要的生产要素之一,存在着较大的可塑性和难控性。基于安全行为学和安全心理学,从工人自身特征和外部环境荷载影响等方面,构建了安全生产能力度量指标体系。采用因子分析法,归类得到安全意识、生活习惯、个人性格、环境荷载和安全知识五个因子;基于建立的建筑工人安全生产能力度量模型,对5名劳务作业工人进行了实证研究,模型分析得出的结论与现场安全员反馈的结果及安监部施工日志记录相一致。研究成果对于施工现场实践应用及后续研究具有较好的借鉴意义。

基于C-D生产函数的建筑业技术进步贡献率测算

为适应经济增长新常态,建筑业增长速度正从高速增长转向中高速增长。推动技术进步是建筑业实现经济发展方式从规模速度型粗放增长转向质量效率型集约增长所面临的一项重要任务。技术进步贡献率的高低在很大程度上反映了建筑业发展的速度和质量,对了解行业发展动态和制定相关政策具有参考意义。本文应用C-D生产函数模型和阿尔蒙参数估计法,利用Eviews软件对2001~2012年的历史数据进行分析,测算出建筑业技术进步贡献率,证实了本世纪以来建筑业技术进步贡献率一直处于较低水平,反映出该行业技术进步缓慢,缺乏创新,尤其是4万亿的资本投入在一定程度上抑制了建筑业的技术进步。

“工业互联网+钢铁厂安全生产”管控系统架构研究

为促进钢铁行业信息化融合发展和提高安全生产水平,分析数字化时代背景下钢铁行业安全管控的新形势和新需求,结合工业互联网的技术优势研究安全生产管控的赋能途径,构建“工业互联网+钢铁厂安全生产”管控系统架构,阐述该架构关键基础设施和技术支撑,提出转炉厂连铸作业场景安全生产数字化管控解决方案。研究结果表明:“工业互联网+安全生产”的融合创新模式可以促进钢铁行业安全生产管控体系态势感知、实时监测、超前预警、应急处置和系统评估能力提升。研究结果可为提高钢铁行业安全生产数字化、网络化和智能化水平提供理论指导并对其应用模式提供深入探索的参考依据,对促进钢铁行业信息化融合发展和提升安全生产水平有一定促进作用。

建设工程生产安全状态突变模型研究

工程建设安全事故形势严峻,迫切需要通过预测企业或施工现场的安全生产状态,事先采取预防措施,控制潜在的安全生产事故风险。为此,基于突变理论,通过理论分析,探讨了工程建设企业或施工现场的安全生产状态预测模型,建立了建设工程安全生产状态尖点突变模型;基于现有成果,分离、量化了影响建设工程安全生产状态的控制参量。

施工过程安全数字孪生模型的构建和应用

为解决施工过程安全信息的虚实交互难题,降低施工过程安全风险,提出施工过程安全数字孪生模型。建立施工过程安全语义本体,分析施工过程安全关键知识要素;定义施工过程安全数字孪生五维模型,明确模型的构成和功能,基于物联网和有限状态机构建施工过程安全监控方法,并以塔吊顶升活动安全监控为例进行应用。研究结果表明:该模型能够实现塔吊顶升施工过程安全的数字化表达、参数化监测和自动化控制。

土木建筑施工班组安全生产管理模式创新

在分析我国安全生产监督管理机制和土木建筑施工项目安全生产管理模式基础上,结合土木建筑行业安全生产过程特点,指出土木建筑行业必须发挥班组的重要作用。借鉴煤炭、电力等行业平安班组建设经验,建议了以联保、互保制度为核心的土木建筑施工作业班组模式。实践表明,尽管土木建筑施工班组稳定性差,但平安班组建设促进了班组人员安全意识的提高,班组人员发现、排解安全风险能力增强,促进了工程建设安全生产。

土木建筑施工安全生产聚集性活动的安全专项管理

土木建筑安全生产形势严峻,重特大事故时有发生,因此控制工程建设过程的安全生产事故意义重大。基于作业条件危险性评价原理和安全生产责任与事故管理机制,提出土木建筑施工作业活动聚集性安全生产专项管理创新方法。基于国内相关研究成果,建议了土木建筑施工活动聚集性程度的分类标准、分级管理模式,以及聚集性活动安全专项管理计划。

流程工业一体化安全管控探讨

化工、冶金、石化、钢铁、造纸、电力等流程工业是国家经济社会发展的重要支柱,其安全高效生产具有重要的战略意义。流程工业生产过程工艺繁多、流程长、工序关联耦合,从原料到产品涉及诸多物理化学变化、物质转移转化和能量转换转移等多源、多尺度与多时空因素的交互作用,影响生产安全、物效能效与生态环境。如何实现流程工业一体化安全管控,是一个长期存在又不断变化的问题。一体化安全管控困难的本质在于物质流能量流到数字流的映射、数字流到高质量信息流的转化、信息流到控制流的转换等问题。探讨如何突破物质流、能量流到数字流映射过程的数字化鸿沟,突破数字流到高质量信息流转变的数智化壁垒、信息流到控制流转换的数滞化障碍,保障物质流能量流不失控、数字流信息流不失真、控制流不失误,提出了流程工业一体化安全管控的“五流三化三不”新思路,以期为流程工业一体化安全管控提供新的框架体系基础,促进流程工业的可持续发展。

复杂作业环境下钢包的位置姿态安全信息感知

对恶劣环境下钢包运行动作姿态信息的有效感知是钢铁安全生产管控智能化需要解决的重要问题。总结钢包运行的时序信息特征,将钢包运行时的复杂安全信息分解为一系列可识别的基础动作,在此基础上构建钢包动作识别数据集。选用时序动作检测模型识别钢包动作信息,并根据钢包运行的视觉特性及精准定位需求将原网络目标检测分支替换为改进后的你只看一次(You Only Look Once,YOLOv8)图像分割模型。试验结果表明,改进后的模型所占存储容量减少63.98%,计算需求降低40.6%;识别准确率和召回率分别提高了0.95%与0.51%,且mAP50达到98.6%,能满足钢包实时精准定位的需求。改进后的时序动作检测模型各类动作平均识别准确率达到87.44%。研究表明,所提出时空动作检测改进模型能有效检测复杂环境内钢包的位置信息与基础动作信息,可以满足钢包复杂工序识别、目标追踪、碰撞预警、倾覆洞穿预警等安全检测任务的需求,降低安全管控所需的人力物力成本。

基于SI-SB系统安全模型的多层级边缘智能管控模式

为探索信息化、智能化技术赋能下的创新型安全生产管控模式,从安全信息学的角度分析安全管控过程中的信息流动特点,提出安全生产多层级边缘智能管控模式;基于安全信息-安全行为(SI-SB)系统安全模型分析安全管控过程中安全决策偏差和滞后的机制,提出安全管控系统性能改进的思路;结合安全生产组织管理体系特点和数字化技术优势,阐述数字化技术在信息感知传递、安全信息解释和安全行为引导等3个方面的赋能依据,以及数字化感知、智能化决策和多层级管控等3个方面的赋能途径,并提出具备智能决策、敏捷响应、弹性扩展和人机协同特点的安全生产多层级边缘智能管控模式;在紧急事件、短周期管控、长周期管控3类场景中,对应用智能管控模式前后的安全事件响应进行时效性计算和对比。结果表明:所提出的多层级边缘智能管控模式能够显著提高安全管控效能。

流程行业安全事故致因对应分析及监控策略

为降低流程行业安全事故发生的概率,综合运用系统思维、对应分析和案例分析相结合的方法识别了流程行业安全事故的关键致因因素,并提出了有针对性的安全管理监控方案。首先基于系统思维构建了包含人因、设备、环境和控制方法4个子系统的流程行业安全事故致因系统;然后运用对应分析方法确定了流程行业安全事故致因因素与事故等级、事故类型、事故发生行业之间的关联度;最后结合我国某石化公司重大爆炸着火事故案例,验证了该事故致因系统和对应分析结果的合理性。结果表明:监控过程中需要重点关注电火花、环境温度、原料控制、冲料现象、设备堵塞、可燃气体等致因因素,并采用视频监控和传感器等智能化技术手段对人因、设备和环境子系统实施监测与预警。该监控策略对事故预防具有参考价值,有助于推动流程行业生产安全智能监测的发展。

燃气管道安全事故统计分析

为提高我国燃气管道的安全管理水平,预防燃气管道事故的发生,通过网络搜索、文献查阅等途径,对2010—2022年国内80起附有详细调查报告的燃气管道事故进行了统计分析。分别从事故的时间特性、类型和等级、事故致因3个方面,采用卡方检验分析了不同等级事故致因之间的关联性,并基于“5W”分析法提取风险因素,结合结构解释模型,构建了燃气管道安全事故致因演化路径,揭示了事故发生的规律,最后在分析结果的基础上提出了具有针对性的措施和建议。