1、2023 年第 23 卷第 2 期安全管理DOI:103969/jissn1672-7932202302010SAFETY HEALTH ENVIONMENT55基于移动互联的油气田企业现场作业许可智能化管控赵婷婷(中国石油吉林油田分公司松原采气厂，吉林松原138000)收稿日期:2022-12-22作者简介:赵婷婷，工程师，2007 年毕业于中国地质大学(武汉)安全工程专业，现主要从事油气田企业 HSE 体系、HSE 培训、职业健康管理工作。摘要:近年来，大部分油气田企业都采用办理作业许可票证的方式开展现场作业。规范作业许可票证的办理，不仅关乎企业生产安全，也是从顶层设计固化作业程序和降低作
2、业风险的重要方式，但从企业的实践应用来看，传统的作业许可安全管理依然有很多管理漏洞和盲区。以某油田企业为例，在分析传统作业许可安全管理弊端的基础上，基于作业许可业务流程模型和功能设计，探讨开发一套基于移动互联的现场作业许可管控系统，智能化、流程化管控施工作业风险，这在油气田企业有广阔的应用前景。关键词:油气田企业;作业许可;智能化;功能设计;移动作业中图分类号:X965文献标识码:A文章编号:1672-7932(2023)02-055-05石油石化企业被认为是生产过程中危险源最集中、危险性最高的行业之一1，生产过程和施工作业活动中有许多交叉，如动火作业、高处作业等特殊作业，一旦生产组织有欠缺，
3、安全管理不到位，作业活动风险管控失效，很容易发生安全生产事故。据统计，在国内石油石化行业中，特殊作业阶段发生的安全生产事故占 66%以上1。随着大数据技术的普及和物联网技术的升级，无线通信技术在油气田井场站中的应用日益广泛2，安全生产对智能生产和作业许可信息化的要求也将不断提高。1推行作业许可的意义生产现场的风险识别和管控主要针对工作场所中可能造成人员伤害的设备设施和作业活动，特别是诸如动火作业、高处作业等高风险作业的安全管理3，加之作业活动现场环境工况复杂、工序繁琐，安全管理难度大，很容易因作业活动中的风险管控措施失效引发一系列安全事故。作业许可管理在我国石油石化行业已有几十年的历史，已成为
4、施工现场行之有效的安全管理模式，从顶层设计的高度对安全风险的降级起到了很好的管控作用。为进一步提高作业许可证办理的标准化和规范性，油气田企业推行了一系列措施来规范和优化作业许可证办理，在规范安全作业流程和落实安全防护措施等方面起到了一定的作用，但从近几年油气田企业的应用效果来看，也暴露出不少问题4，5。2传统作业许可安全管理问题21作业风险识别和实施过程有管理盲区作业前风险识别过程没有管理流程约束，作业人员依据个人工作经验开展风险识别，对作业过程的风险掌握程度有限，存在“无知无畏性违章”的现象和“盲目虎山行”的风险意识。作业过程存在随意性，无法确保执行全流程标准化管理，可能会出现安全措施确认人
5、缺失、安全监护人不安全、健康环境安全管理2023 年第 23 卷第 2 期SAFETY HEALTH ENVIONMENT56在作业现场，导致风险识别和管控措施不到位。22纸质作业许可证无法实时动态监控施工方申请的作业许可证记录容易出现走“捷径”和作弊行为，安全措施确认人可能无法到施工现场逐项落实安全措施，无法保证施工方开展的现场风险识别是否全面和适宜，采取的风险管控措施是否有针对性和有效，存在人员违规代签的可能性。即便去现场进行安全条件确认，也可能走马观花、敷衍了事，存在盲目签发作业票的现象。同时，无法确保安全监护人实时在现场进行安全监护，可能存在一人同时监护多处作业现场的现象，现场作业人员
6、的违章问题无法取证，后期的管理绩效考核、事故责任追溯缺乏客观依据，为后续的数据统计分析带来困难，也为下一步的信息化和智能化分析增加了难度。23施工作业人员能力资质无法保证施工作业人员能力参差不齐，部分人员安全意识淡薄，对作业许可的要求理解不统一，仅把作业许可证当作是施工作业的开工证和入场(厂)的“敲门砖”。现场参与作业的人员可能出现未经上岗培训或特种作业人员未取得相应资质，无法保证施工单位相关负责人和施工作业人员是否参加过入场(厂)安全培训、相关人员的能力和素质是否满足作业过程的要求，存在较大的安全风险。3业务功能需求分析31总体功能需求为支撑业务运行，满足业务功能需求，开发了一套针对作业许可
7、智能化管理的信息系统。系统的开发主要包括基础层、数据访问层、业务逻辑层、界面展示层。其中，基础层为信息化系统支撑基本的物理条件运行保障，主要包括运行服务器、数据存储设备、网络设备和防爆型移动终端(PDA，Personal Digital Assistant)等。由于此新型系统针对油气田企业联合站、计量站、采油(气)树、油气输送管道等场景，功能要求满足现场实际，力求操作简单。系统日常操作和查询操作系统的响应时间和速度有一定的要求，平均响应时间不超过 10 s，最长不超过 30 s，满足同时在线用户不应低于 50 个的要求。系统要与现有油气田企业的生产安全系统兼容和数据集成，操作界面友好，满足基本
8、的用户体验需求。32PDA 应用功能需求分析考虑到油气田井场(站)的业务需求，系统建设满足人员可手持的 PDA 移动终端，在作业现场进行实时数据采集录入并提交。现场施工作业和安全措施确认同时进行，在开展作业前工作危害分析后，相关人员采用 PDA 进行现场审核和现场实时确认，并现场完成提交。4系统业务流程模型设计与开发基于已有的安全管理信息系统，采用先进的物联网工具和移动互联定位技术，通过将“软件+硬件+算法”相结合，使得相关人员必须到作业现场签发作业证，实现自动化、智能化作业。作业许可管理以人的不安全行为、物的不安全状态和环境的不安全条件为基础研究对象，分别从作业计划、作业申请、作业前工作危害
9、分析(JSA)、安全措施现场确认、作业人员资质审核等全过程提出管理要求6。41系统功能设计作业许可业务所涉及的作业包括动火作业、高处作业、受限空间作业等特殊作业以及清罐作业、带压作业、交叉作业等其他高风险作业。建立作业许可管理系统，将“智慧工地”理念融入作业许可管理工作，开展作业现场“打卡式”安全检查，借用视频监控“第三只眼”的手段，动态掌握作业风险，实现对动火作业、高处作业等高风险作业许可证的线上快速高效办理，同时对现场作业实现全过程管控，达到风险管理区域化、作业开票流程化、作业监控立体化的目的。作业安全主要包括作业计划、作业申请、入场管理、JSA 分析、安全措施现场确认、票证签发、作业验收
10、、智能归档等 8 个环节，作业许可功能设计见图 1。企业在开展现场特殊作业等高风险作业时，首先应按照事先的作业计划开展作业申请，经过相关人员审批后才能办理作业许可票证。二级单位或者基层单位的现场安全管理人员在办理作业许可时需要开展 JSA 分析，并将识别出来的危害因素对应的安全措施逐项落实。对于动火作业和受限空间作业，由于涉及到有毒有害气体和可燃气体，作业前应使用气体检测仪器开展气体含量分析。作业许可证应在安全措施落实的前提下现场签发，并有现场监护的条件下实施作业。2023 年第 23 卷 2 期安全管理SAFETY HEALTH ENVIONMENT57图 1作业许可功能设计42业务流程模型
11、设计421现场作业许可系统设计现场作业许可系统由软件系统、具备定位功能手持移动设备(PDA)和人员身份识别卡组成，使用流程见图 2。当作业申请人要进行现场作业，(动火、高处等)时，先在 PC 端(或 APP 端)登录后，开展作业申请、作业前安全分析(JSA)、措施落实确认、票证签发等工作。作业申请审批通过后，申请人手持具备定位功能的移动设备(PDA)到作业现场的规定位置刷卡确认身份，才能从系统中自动识别到事前申请的作业票据信息。安全措施确认人、安全监护人在现场作业开展风险识别和安全措施确认，通过身份识别卡现场签发作业票后再回传到系统中，以确保审批人员必须现场签发，实现了作业人员必须和属地、票证
12、等条件严格匹配，强化了企业属地安全管控。图 2现场作业许可管理系统使用流程422系统数据网络设计依托公网 4G、5G 网络，完成数据通讯或利用油气田矿区内组网闲置的基站，添加部分 Wi-Fi 基站组网硬件，搭建覆盖油气田矿区的无线网络信号，通过无线网络的方式，实现作业证现场办理，实时动态通讯。对于地理位置偏远和无线通讯网络运行不畅的地区，可采用有线链接的方式实现实时数据通讯，并利用移动互联定位技术现场办理作业许可证的签发。数据通讯见图 3。无线网络部署要考虑节点密度和网络冗余问题，覆盖优化机制成为无线网络应用的一个重要问题。目前已有很多学者对无线网络覆盖优化机制进行研究并取得成果7。由于油气田
13、矿区的施工作业区域相对分散、不固定，相对于区域覆盖、目标覆盖等方式，栅栏覆盖更适用于移动目标，利用最少的节点达到最高的网络覆盖率，而覆盖率是无线网络的一项重要评价指标。图 3现场作业许可管理系统的数据通讯示意赵婷婷基于移动互联的油气田企业现场作业许可智能化管控安全、健康环境安全管理2023 年第 23 卷第 2 期SAFETY HEALTH ENVIONMENT58设目标点 p 可以被检测到的概率阈值为 Cth，整个监测区域的传感节点对 p 的联合监测概率 Cp(Sall，p)为:Cp(Sall，p)=1，(1 ti=1 1 Cp(Si，p)Cth0，(1 ti=1 1 Cp(Si，p)Cth
14、(1)式中:Sall 所有可监测到目标点 p 传感器节点的集合;t 监测区域传感器总数。假设无线传感器监测区域为 m*n 的矩形，将该待测区域划分成大小相等、面积为 1 的 m*n 个相同网格，然后再将网格简化成为像素点，其离散精度为 1。本文中将节点覆盖率(fitness)定义为公式(2)覆盖的网格数量与监测区域网格总数之比，即:fitness=mxp=1nyp=1Cp(Sall，p)m*n(2)覆盖率的计算是先利用公式(1)计算出所有网络传感器节点对一个像素点的联合监测率，再利用公式(2)计算该监测区域的区域覆盖率，把公式(2)作为覆盖优化算法的目标函数。43系统开发实现与应用系统建设基于
15、最新的信息开发架构设计，按照标准的软件开发过程管理规范进行开发和部署。移动端的开发考虑系统的兼容性和稳定性、人机交互的体验性和操作界面的友好性。系统具备作业申请、JSA 分析、气体分析、安全措施落实、票证签发、验收归档等关键节点管控功能，保障作业许可制度的刚性执行。为实现系统功能的灵活扩展，设计了后台管理系统，可实现作业票模板的灵活配置，便于系统在企业迅速部署应用和后期调整。系统可与其他作业现场关键管控技术结合，将人员定位、人脸识别、能量隔离联动、视频监控和智能分析等技术进行集中集成，实现人员不到场不能开票、管控措施不落实不能作业。从实际应用效果来看，该系统不仅可有效解决油气田企业现场作业许可
16、证填写不规范、相关人员不到现场签发和现场监护、安排其他人员代签补签、作业人员和承包商无资质或资质不合格不能进场等问题，实现作业许可证的实时动态监控，还可进行作业数据的自主统计分析，有效掌握高风险作业分布趋势，帮助企业提升现场作业管理水平。5结论与展望现场作业许可系统创新了作业票管理模式，将传统的纸质作业许可票据管理升级为基于有线或无线网络的信息化管理，将移动互联定位和电子签名技术，融入 GB 308712022 危险化学品企业特殊作业安全规范 等国家相关要求，手持移动终端(PDA)将企业的安全管理触角延伸到施工现场，通过移动定位位置卡、员工身份证件，确保签发人员必须到作业现场确认安全措施，从而现场作业管理标准化、简单化和智能化，无纸化办公以及现场与办公室办公无缝链接。虽然 PDA 和蓝牙定位等新型定位技术的应用可以提高现场作业效率，大幅降低安全人员负担，但依然存在 PDA 定位不准、晃动漂移等问题，难免有一定的局限性。通过设计与开发新型系统业务流程模型，将物联网技术与传统的生产安全管理技术相结合，应用于安全管理体系的技术应用领域，可实现安全管理体系的有机延伸，改变传统安全管理体系仅限于
