前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的炼化企业检维修作业风险管控系统探析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：检维修作业是炼化企业生产过程中的重要环节，也是事故的多发地带。分析总结中石油所属炼化企业的检维修作业风险管控措施，针对违章指挥、违章操作和监护经验不足等问题，利用混合现实技术，构建检维修风险管控系统，提升检维修作业风险控制水平，杜绝检维修作业事故的发生。
关键词：检维修作业；混合现实；风险管控
通过前期多家企业走访调研发现，中石油炼化企业大都面临现场检维修作业量大、作业面广和风险管控难等突出问题，如中石油某炼化企业（炼油处理能力2000万吨/年），企业平均每天检维修作业计划150项左右，非计划停工同比有所增加，存在高温高压、易燃易爆、有毒有害等危险因素，增加了风险管控难度，还存在固定视频监控系统存在死角、风险监管人员不足和现场监控流于形式等各种问题。检维修作业涉及危险化学品的加工、存储、运输等多个生产环节，存在泄漏中毒、火灾爆炸等事故风险。检维修作业属于石油化工装置高风险作业，作业人员众多，还牵涉承包商等外部单位，而且作业现场往往存在动火、临时用电、高处作业等特种作业以及众多交叉作业。“十三五”以来，施工检维修作业事故成为炼化企业多发地带，大连西太“11.18”、乌石化“11.30”等多起事故暴露出检维修作业过程中风险管控不足不全面等问题，导致灾害性后果，给企业生产经营、财产和生命安全、社会环境造成巨大损失。
1检维修风险管控现状分析
针对检维修休作业的风险管控措施，从专业公司和炼化企业的角度在管理方面和技术方面两个层次进行调研分析。在管理方面，采用制度约束和现场监督相结合的方式。在专业公司层面，炼油与化工分公司在检维修作业方面做了大量的管理规定，例如中国石油炼油与化工分公司规章制度（2016）、油炼化[2011]11号文件、作业许可制度、安全隐患治理系统等。其中，中国石油炼油与化工分公司规章制度（2016）对动火作业、受限空间作业、高处作业、脚手架作业、临时用电作业、吊装作业、挖掘作业和管线设备打开作业在审批流程、作业类型、风险危害、作业监护和会签等方面做了明确的规定，避免或降低检维修作业安全风险的发生；在炼化企业层面，各企业安全环保管理制度清晰，检维修作利用作业审批系统先审批后作业，在现场监管方面由安全处和第三方监管机构共同管理，安全员和监督员根据作业许可证的要求对检维修作业进行不间断监督，巡检员抽检现场监督情况并做评价。在技术方面，各企业检维修风险管控手段略有差异，不同程度的应用了前端监控设备作为风险管控辅助手段，达到可视化程度。监控设施主要包括两类，一类是高清固定视频监控系统，一类是移动视频监控设备。这两类监控设备一定程度的缓解了现场作业监控的压力，但仍不能满足现场施工作业的需求，同时也存在一定的问题：人员长期面对视频容易产生疲劳，容易忽略关键的监控信息；监控画面无关键信息提示或报警；固定和移动监控设备分别属于不同的网络，现有监控资源缺乏有效整合；移动监控设备具有实时监控功能，但视频记录在现场设备的记录卡中，不能通过移动终端（手机等）实现远程的存储、录像和回放功能；移动式监控设备的监控范围由放置位置决定，不具有自动转动、升降及扭转等功能，只能通过现场人员的手动调节，降低了设备的监控效率；作业现场信号覆盖率不够，部分区域网络信号差。
2检维修风险管控系统设计
集团公司要求大力推行可视化管控，施工现场、作业现场可视化，让现场作业人员、管理人员始终感觉到背后有一只眼睛盯着，实现所有的违规问题全程记录、可回放。根据集团公司科技管理部对基础科学的研究要求，结合炼化企业现有风险管控措施，针对上述诸如监控死角、监控量大、监管人员不足和违章不可追溯等问题，利用信息化、可视化和智能化的技术来突破施工风险管控。研发一种基于混合现实技术的检维修作用风险管控系统，可实时、可视、交互指导和监控作业过程，能够将施工作业的风险实时提示给现场监督人员，能够将现场操作界面实时传送至智能终端，专家能够和现场人员进行交流和监督等，实现施工作业过程全纪录和可追溯，此系统由中国石油安全环保技术研究院研发，实践应用处于实验阶段。基于混合现实技术的检维修作业风险管控系统，是利用混合现实技术构建“智能眼镜+移动终端+固定终端”三位一体的实验平台。用户佩戴智能眼镜，针对检维修作业中的作业对象（炼化设备），开启炼化设备的自动识别与跟踪功能，自动识别成功后，将监控内容实时传输到服务器，将现场的装置、数字化信息（规范化操作信息、风险管控信息、设备信息和历史记录等）在同一视景下，通过可穿戴式设备或智能终端呈现给不同的用户，对检维修作业过程进行实时监控、指导、风险提示和预警。识别技术是此系统最重要是技术，包括文字识别、数字图像处理与识别、物体识别。文字识别般是识别字母、数字和符号，可识别印刷文字和手写文字；数字图像处理和识别具有存储和传输方式便捷、传输过程中不易失真、处理难度小等优势；物体的识别是对三维世界的客体及环境的感知和认识，属于高级的计算机视觉范畴，它是以数字图像处理与识别为基础的结合人工智能和系统学等学科的技术。识别技术以深度学习为基础，主要包括设备图像分类技术、目标检测技术和目标跟踪技术，智能眼镜开启设备自动识别与追踪功能，实时传输到服务器，对场景视频中的特定设备进行自动识别与跟踪。识别技术由信息获取、预处理、特征选择、分类器设计、分类决策等步骤组成，识别过程如图1所示。
3检维修风险管控系统结构
基于混合现实技术的检维修作业风险管控系统，选择“机泵故障检测实验平台”作为本系统检维修作业环境，该系统主要包括硬件部分和软件部分，硬件部分由计算平台、服务器、固定终端、移动终端、智能眼镜和工业摄像头等组成，软件部分包括移动客户端软件系统、服务器端软件系统、手机端软件系统和台式机固定端软件系统。利用工业摄像头、智能眼镜和移动终端扫描现场，通过服务器和计算平台的运算，最终在固定终端、移动终端和智能眼镜上可进行远程指导、作业风险警示和实时监控。
3.1布置图。基于混合现实技术的检维修作用风险管控系统搭建在安全技术研究所实验室内，安全技术研究所实验室是中国石油HSE重点实验室的组成部分，其中，动设备故障诊断实验室（图2左侧）搭建本系统作业环境，在过程安全实验室（图2右侧）搭建本系统主要部件，灰色框内为本系统具体布置图，如图2所示。
3.2主要硬件。（1）智能眼镜。智能眼镜满足移动需求，支持移动、联通、电信4G\3G\2G网络，可以跨国使用，适配特种行业专网通讯，支持WiFi/BT/GPS、北斗。根据风险管控系统设计要求，智能眼镜采用Android8以上分体式双目智能眼镜设计，防爆等级满足炼化企业要求。重量不超过80g，长时间佩戴舒适，具有“S”鼻托设计及镂空型贴合性镜腿设计，可有效平衡佩戴受力，支持佩戴近视眼镜用户使用。IP66的防护等级，完全隔绝粉尘侵入，可承受强烈雨水冲刷，轻松应对各种极端环境；配备工业级大感光芯片摄像头；双目1280×720高清分辨率，FOV40°超大画面，光学显示通透性高，无畸变；入眼亮度可达500nit，在室外强光下画面依然清晰可见，强光下清晰画质；融合语音、物理触控等多种自然人机交互方式。（2）计算平台。计算平台支持单路IntelXeonE5-2600v4系列处理器，板载IntelX99芯片组，8个DDR42400MHzECCREGDIMM，最大支持128GB内存。7个3.5"SATA3硬盘位，支持RAID0、1、5、10。7个（×16）PCI-E3.0全高业务插槽，最大支持4块双槽位主动散热GPU。板载Inteli210-AT千兆网卡，板载RealtekALC1150声卡，2000W白金单电源。机箱采用超静音塔式机箱577mm×243mm×585mm（高×宽×深），CPU为IntelXeon8核心2.1GE5-2620v4，内存为16GBDDR42666MHzECCREG，系统盘为480GBSATASSD企业级固态硬盘，数据盘为4TB128MB7200转SATA企业级硬盘，GPU为NVIDIATITANRTX24G，CUDA环境包括CUDA驱动、CUDA工具包、CUDASamples等。计算平台主板扩展性强、插槽多，预留了足够的内部空间以便日后进行硬盘和电源的冗余扩展，集速度应用、存储应用和计算应用等多种常见的服务应用于一身。此外，根据风险管控系统设计要求，系统还需要服务器、工业摄像头、固定终端、防爆移动终端和配件等重要硬件。
3.3主要软件。该实验平台主要软件包括服务器端软件系统、移动防爆端软件系统、固定终端软件系统和智能眼镜端软件系统，共四部分软件子系统。（1）服务器端软件系统。在服务器端开发一套软件系统，包括对客户端传来的数据进行接收/传输，对视频数据进行编解码，管理视频数据，评估视频质量，任务处理，用户身份管理等功能，是整套系统的核心系统。各模块功能如下：①数据接收/传输模块：包含数据的传输和接受两个子模块，分析和解释已构建的传输网络协议，接收客户端传来的数据，传输视频数据和指令参数数据至客户端。②视频解码模块：分析接收到的流数据，按照安全协议和视频编码协议进行解码，获得视频数据。③视频管理模块：根据视频数据内在参数，设计视频管理规则，对视频进行统一管理，并提供增加、删除、修改、查询等功能。④视频质量评估模块：对视频数据进行质量评估，构建视频质量调整模型，以获得高质量的显示效果。⑤任务处理模块：设计数据库，对任务进行构建、指派、提醒、收集、分析。提供增加、删除、查询、存档等管理功能管理。⑥用户身份管理模块：对用户进行身份管理，提供注册、修改、查找、删除功能。⑦服务器端软件GUI：监控客户端，以可视化方式显示上述功能模块。在智能眼镜端和移动防爆端各开发一套软件系统，用于视频数据的动态采集、显示、临时存储、协议设计、传输、接收服务器端的视频质量分析数据、接受服务器端的任务等。（2）移动防爆端软件系统。在手机端开发一套软件系统，用于查看服务器端传回的任务，访问服务器端的视频并进行本地的管理，核心模块功能如下：①用户登录模块：设计密码协议，以密码登录软件管理系统。②任务接受/执行/回馈模块：根据网络通信协议，接受服务器传来的任务信息，进行执行信息记录，整理传输执行信息状况。③视频管理模块：采用和眼镜端类似的方式进行视频采集、传输、接收、管理，提供功能类似。④客户端软件GUI：设计键盘和输入方式，以可视化方式管理和显示上述功能模块。（3）固定终端软件系统。在固定终端开发一套软件系统，用于查看服务器端传回的任务，访问服务器端的视频并进行本地的管理，核心模块功能如下：①用户登录模块：设计密码协议，以密码登录软件管理系统。②任务制定/接受/执行/回馈模块：根据用户身份信息，制定任务，并和服务器同步。还可以接受服务器传来的任务信息，进行执行信息记录(如监控)，整理传输执行信息状况。③视频管理模块：对服务器端传来的视频进行接收、浏览、暂停、定位等，和手机端软件系统提供功能类似，但不提供采集功能。④客户端软件GUI：设计键盘和输入方式，以可视化方式管理和显示上述功能模块。此外，智能眼镜端软件系统用于视频数据的动态采集、显示、临时存储、协议设计、传输、接收服务器端的视频质量分析数据、接受服务器端的任务等。
4应用示范
以离心泵设备巡检和离心泵检维修作用为例，在实验室作业环境下，简单说说明系统使用流程，如图3所示。离心泵设备巡检→智能眼镜自动识别设备→巡检内容自动匹配→在智能眼镜上进行智能提示→人员根据提示进行巡检→设备及提示的虚拟信息画面实时传输至固定终端→过程全纪录、可追溯。离心泵检维修→智能眼镜自动识别设备→作业许可证自动匹配→智能眼镜上作用类型提示→智能眼镜上风险提示→设备及提示的虚拟信息画面实时传输至固定终端→过程全纪录、可追溯。
5结语
当今，混合现实技术以其独特的优势在医学、核电站、电力、建筑、航天、船舶、制造业、家装、娱乐和科普等诸多领域开展探索研究和应用工作。但在石油石化行业，使用混合现实技术来辅助企业风险管控工作，还鲜有报道。开展基于混合现实技术的检维修作用风险管控系统研究是企业安全技术发展的需要，是企业基础科学研究和战略储备研究课题的重要研究内容。风险管控系统可自动识别检维修作业装置和自动匹配作业许可证，能够将风险以报警的方式提示安全员，共享技术专家能够对现场人员进行技术指导和监督，实现作业过程全纪录和可追溯，在炼化企业有着十分广阔的应用前景和现实的指导意义。
作者:王德建 朱文军 魏振强 单位:中国石油集团安全环保技术研究院有限公司 中国石油渤海石油装备制造有限公司 中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司