受限空间作业智能安全管控技术—移动互联网和云平台技术在受限空间作业安全管控中的应用.docx

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1、受限空间作业智能安全管控技术移动互联网和云平台技术在受限空间作业安全管控中的应用石林峰 李凤 薛雄文中石化第五建设 ，广东 广州 510000摘要：受限空间作业环境简单，作业空 间狭窄、建构筑物边坡构造不稳、空气 流通不畅往往存在有害物质等特点，存 在中毒、窒息、火灾、爆炸、触电、中暑等危害，发生事故随机性强、救援困难等风险特点。本系统承受多种传感器 和信息收集装置，通过移动互联网将传 感器、信息收集器等与云端平台相连， 对受限空间内进展实时在线视频智能监 控，同时对有毒有害气体、光照度、温 湿度、人员生命体征进展实时监控。实 现人员进出许可、作业过程监控、危急 预警和应急响应的管控，有效解决

2、传统 安全治理，存在人员进出掌握不严、作 业过程无法全程有效监控、相关责任人 职责无法有效落实、发生紧急状况信息不能准确准时传递，事故调查取证困难等局限性问题。 关键词：受限空间作业；安全；智能；管控 受限空间作业环境简单，作业空间狭窄、建构筑物边坡构造不稳、空气流通不畅往往 存在有害物质等特点，存在中毒、窒息、火灾、爆炸、淹溺、掩埋、机械损害、触电、中暑和物体打击等危害，严峻威 胁人员及设备的安全 1，相关数据显 示，全国每 年与受限空间作业导致人员 死亡数约为 300，中毒、窒息是主要 的事故缘由，其中大多 数事故存在人员 盲目进入受限空间施救导致二次损害的 状况 2-3 传统的受限空间安

3、全治理， 虽然能够满足根本要求，但是也存在人 员进出掌握不严、作业过程无法全程有 效监控、相关责任人职责无法有效落实、发生紧急状况信息不能准确准时传递，事故 调查取证困难等局限性。因此，开发受限空间作业智能化安全监管系统是 解决存在问 题的有效途径。当前市场上 已经开发出一些受限空间作业监控产品， 或侧重于气体检测、或侧重于空间出入 口视频监控，不能系统性的解决受限空 间作业治理中存在的问题。本系统在通 过分析受限空间作业风险特点、安全管 理现状根底上，应用移动互联网、人脸识别、云平台、射频识别 RFID等计算机技术，实现对受限空间作业全 过程、系统化的智能监管，具有智能化、 信息化、显形化、

4、可追溯、易操作等特点，对于受限空间作业安全治理具有重大意义。1.2.受限空间作业风险特点和安全治理现状口口受限空间作业定义受限空间作业是指人员进入到任何狭小的封闭或半封闭的设备或建构筑物空 间 ， 如 ，罐 、容器 、拱顶 、井 、深度超过 1.2 米的基坑等 ，这类空间或构造一般具有如下特点：1.口oo空间狭小 、光线缺乏及空气流淌不畅；o人员进出入或在其内部移动受到限制；o不能用来供人员办公或生活。口受限空间作业例如： 污水井清淤泥 、在容器内进展焊接或更换塔内填料等。1.口口受限空间作业危急源受限空间作业环境简单 ，作业空间狭窄 、构筑物边坡构造不稳 、空气流通不 畅往往存在有害物质等特

5、点 ，简洁发生中毒 、窒息 、火灾 、爆炸 、淹溺 、掩埋 、 机械伤 害 、触电 、 中暑和物体打击等事故 。通过对发生事故的分析 ，可以归纳出受限空间作业的主要危急源如下：1.a.1.2.气体危急源b.由于作业空间狭窄 ， 出入口受到限制 ， 空气流通不畅 ，简洁在空间内产生或沉积有毒有害气体：1.a.1.a.b.受限空间内氧气浓度过低小于 19.5% 导致人员窒息 。机械设备产生的一氧化碳浓2度过高 、使用氮气N 及氩气Ar 等惰性气体浓度过高均可能导致窒息；c.受限空间内氧气浓度过高大于 23.5% 或存在可燃性气体导致火灾 、爆炸 等 。受限空间内使用氧气O2 、乙炔 ，其它可燃性气

6、体 ，如甲烷 、自然气 、氢气等 ，主要 来自于管道泄漏 、容器内残存 、有机物分解等 ， 引火源主要包括在焊 、切割和打磨过程中产生火星 、 电器设备发生漏电 、设备碰撞产生火花等；d.受限空间内存在有毒气体导致中毒 、窒息等 。沼气池 、污水池 、地窖等受限空间内的有机物分解产生的硫化氢 、 甲烷沼气 、瓦斯等气体均可能导致中毒4-5。2.3.物理危急源b.受限空间往往在封闭半封闭有限作业环境 ， 内部采光不良 ，光线昏暗 ，简洁在空间内产生物理性危急：1.2.受限空间内存在锋利物体可能对人身造成戳伤 、划伤 ，湿滑地面条件下人员简洁滑倒；3.作业过程中可能存在高处坠物发生物体打击 。材料

7、摆放不当 、工具未做坠落保护 、运输材料松动滑落等 ， 都可能导致物体打击。1.2.受限空间内的机械设备 、操作电开工具可能造机械损害 。受限空间内可能存在的机械转动部件 ， 防护不当 、使用的磨光机和切割机使用不当都可能发生气械损害。1.a.1.2.高温危急源b.受限空间内空气与外界流通不畅或其内部本身存在热源 ，可能导致气温上升造成 作业人员中暑 。夏季环境气温高 ， 受限空间受阳光照耀温度上升且与外界空气对流不畅 ，造成人员中暑。1.a.1.2.电气危急源b.受限空间内使用的电器设备在没有牢靠的防护装置条件下人员可能发生触电事故 ，使用的线缆在有破损 、 电器线路短路 、 电器设备超载运

8、行也会发生触电 ， 同时电器类设备及线缆也可能发出火花 ，在存在可燃性气体的状况下可能发生火灾及爆炸。1.a.1.2.其他危急源b.除以上几种危急源外 ，通常还包括以下几种：1假设机械设备具有热外表的话 ，可能会引起灼伤；2 受限空间存在的化学物质假设具有腐蚀性的话可能会引起腐蚀；3机械设备具有辐射的话可能会对人员造成辐射性损害等。1.口口受限空间作业安全风险特点受限空间作业的安全风险特点可以归纳为以下三点 :1.2.作业环境简单 ，危害因素多 。如受限空间狭小 、空气流通不畅 、照明条件差，通常存在有毒有害 、易燃易爆 、缺氧富氧 、高温顺物体打击危害；3.危害不宜觉察 ， 随机性强 。受限

9、空间受外界因素影响随机变化 ，作业前确认 作业条件安全 ，但在作业过程中条件可能会随时发生变化 。一些有毒有害气体通常无色无味 ，人员难以用感官觉察；4.事故突发,逃命与救援困难 。受限空间内的中毒 、窒息 、机械损害 、 中暑等 事故 ， 发生往往在一瞬间 ， 受限空间封闭 ， 与外部沟通困难,不能准时觉察和进 行救援； 出人受限 ，作业人员逃命和外部救援困难 ，进一步加大事故损害和损失 。此外,救援措施不当盲目施救 ，造成救援人员损害 ，扩大事故严峻性；1.口口受限空间安全治理现状1.口oo受限空间事故防范措施现状口受限空间作业目前防范措施主要包括： 作业前对作业人员进展安全培训； 对作业

10、 进展安全性分析JSA； 需要办理作业证； 进展安全技术交底； 作业前在受限 空间外悬挂警示标志； 落实安全措施 ，将涉及受限空间内部的危急设备全部停顿运行 、危急能量源全部隔离 ， 并在源头挂牌上锁 ，作业人员进入受限空间提前30 分钟对受限空间内进展气体检测 ，确认有毒气体 、氧气 、二氧化碳 、硫化氢 、可燃气体及粉 尘浓度检测合格以后 ， 并且在保证通风条件下才能作业6 。作业过程中应在受限 空间出入口处指派专职监护人 ，工作人员严格依据规程操作 ，配备的劳保用品不允许摘下 ，操作时间过长及疲乏状况下要准时到空间外休息。1.口oo传统安全治理的局限性和需要解决的问题口受限空间作业环境简

11、单多变 、事故多发 ，事故逃命与救援困难的特点 ， 打算了传统安全治理存在肯定的局限性 ， 安全治理的局限性和需要解决的问题主要包括：1.口ouu作业许可制度流于形式 ， 治理人员安全职责得不到有效落实；u进入受限空间人员资格得不到落实 ，往往存在未经培训人员进入受限空间的现象；u受限空间内作业安全环境不断变化 ，气体很难做到过程实时监测 ，携带的气 体检测仪往往具有滞后性 ，气体浓度已经到达危急浓度仪器才报警 ，人员撤离不 准时 。 4 受限空间作业人员 、施工负责人 、安全治理人员及应急救援人员之间不能准时o.有效的沟通 ，作业过程安全治理缺失 ， 发生事故时得不到有效救援；1.2.缺乏过

12、程安全信息收集和历史数据分析 ， 发生事故后 ，事故调查取证困难；3.缺乏有效的风险预警机制 ，无法实时监控受限空间内人员作业环境和人员生理体征变化。1.2.受限空间作业智能安全管控技术受限空间作业智能安全管控技术系统开发内容包括： 前端监控报警点集成开发 、监管平台两个方面。1.口口前端监控报警点集成开发前端监控报警设备集成开发是技术难点 ，通过集成各传 感器端口协议 ，将监控信息通过 Wifi 、移动互联网技术将前端传感器采集的数 据信息实时传输到云端效劳器和监控客户端 ，经过后台运算和处理将分析信息反 馈到移动客户 端 ， 实现受限空间作业过程安全监管 、风险预警和应急治理 。拓扑图如图

13、 1 所示 。 图 1, 拓 扑 图受限空间作业智能安全管控系统硬件由前端传感器视频监控设备 、光照温湿度传感器 、气体测量报警器 、视频记录仪 、生命手环等 、播送对讲终端 、 门禁设备 、路由器 、网络录像机 、监控客户端 、手持终端组成 。前端设备终端选用防爆产品。1.口口监管平台监控治理平台是以信息综合应用平台作为核心 ，将采集的受限空间内图像 、声音 、空间内物理环境信息以及人员生命体征信息会聚到信息综合应用平台中 ，然后依据设定的流程和阈值进展 计算分析 ， 自动实现和移动终端或播送对讲终端的任务推送与反响 、危急预警和事故应急响应以及安全统计分析等功能 。监管平台 UI 如图 2

14、 所示：图 2 ，监管平台 UI1.a.1.2.工作流程b.工作流程开发工作包括： 在受限空间作业安全治理总流程 、事故上报和应急治理流程 、人员安全培训流程、受限空间作业安全措施确认流程 、人员进出受限空间登记治理流程等。工作流程实例： 在受限空间作业安全治理总流程 ， 如右图所示。图 3 、受限空间作业安全治理总流程1.a.1.2.安全阈值b.安全阈值规定了受限空间传感器预警触发上限或下限安全值 ，主要包括： 热值阈 值 、光照度阈值 、气体检测阈值 、生命体征阈值等 。当传感器检测数值信息超出 阈值范围时 ， 系统自动启动声光告警 、语音告警 、短信告警和移动端告警 ， 同时依据应急规章

15、启动应急响应。受限空间气体检测阈值表：1.a.1.2.实现的功能及原理a.b.人员进出治理功能 。利用移动互联网技术对受限空间作业条件进展查验确认，如 ，人员培训状况 、空间内安全措施落实状况等 ，合格后推送上级移动端进展审批 ， 并通过后台掌握门禁设备实现授权治理 。利用人脸识别技术 、射屏识别技术(RFID)， 实现进出人员智能识别和登记记录功能 。有效避开作业人员未经授权进入受限空间或进出登记不力等担忧全行为。c.实时视频监控功能 。在受限空间中布置视频监控布控球 、单兵记录仪等设施， 对受限空间内作业活动进展最直接的监控 。监管人员可以直接通过视频观看受限 空间内的根本状况 。推断受限

16、空间内的安全状态和作业人员的安全行为 ，推断安 全环境的变化是否给作业人员带来安全威逼 ，提高安全监管水平 。 同时 ， 由于实 现了视频实施监控 ，可有效提高作业人员自身的安全意识 ， 防止消灭有意的违章作业现象。d.环境气体检测分析功能 。依据受限空间外形 ，大小以及可能存在的介质等因 素 ， 自动规划气体检测分析传感器 、温湿度检测仪的安装位置 ， 实现更加科学合 理和有效地采集受限空间内环境的各项数据信息 。仪器安装完毕后 ， 系统可依据 阈值范围向作业人员 、监护人 、治理人员发出预警信息 。治理人员可依据预警信 息通过系统平台发出指令 。可有效避开因不行预料的作业环境条件变化引发的

17、事故。e.人员生理体征检测功能 。作业人员通过配带配套的智能手环 ， 实现血压 、心率 、血糖等多项生理体征的实时监测 。有效解决因个体生理差异因素造成的事故。f.光照度检测 。受限空间内安装光照度检测传感器 ，准确采集受限空间作业环 境光线强度信息 。系统依据设定阈值范围 ， 向作业人员 、监护人 、治理人员发出 预警信息 。治理人员可依据预警信息通过系统平台发出指令 。可有效避开光线不足而导致各类事故的发生。g.无线对讲和语音功能 。系统平台全部设备通过 Wifi 或 4G 等无线网络相互 联结协作 ， 系统平台可通过网络语音功能系统 ， 实现作业人员终端 、监护人终端、治理人员终端和监控

18、中心之间相互通话 ，确保安全信息准时有效沟通。h.数据统计分析功能 。系统后台有特地用来储存数据的数据库 ，将采集到的数 据自动存储 ，通过专业的数据分析功能统计分析单个单位 、各单位之间受限空间安全要素 ，给单位或组织治理者供给一手受限空间安全信息报表。b.1.2.应用价值与安全效益受限空间作业是常见的特别作业 ， 受限空间事故是目前各行业中比较常见 ， 后果比较严峻的事故类型之一 。受限空间作业智能安全管控平台集成无线网络 、 视频监 控 、有毒气体检测 、 门禁系统和远程报警多项技术 ，从根本上转变受限 空间人工监控的传统方式 。在受限空间直接作业环节中的大规模应用 ，将实现对高风险作业

19、的全过程安全监控 ，预防事故发生 ，提高应急响应力量具有重要帮助。涉及受限空间作业的行业范围格外广泛 ，包括石油化工 、建筑 、制造业 、煤 矿电力和市政工程等 ， 受限空间智能管控平台的开发和应用具有格外深远的意义和市场前景。1.2.结语受限空间作业环境简单 ，作业空间狭窄 、建构筑物边坡构造不稳 、空气流通 不畅往往存在有害物质等特点 ，存在中毒 、窒息 、火灾 、爆炸 、淹溺 、掩埋 、机 械损害 、触电 、 中暑和物体打击等危害 ，严峻威逼到人员安康和安全 。如何有效实现对受限空间作业人员和环境的有效信息化 、智能化安全监管显得尤为重要。受限空间作业智能安全管控技术的开发 ， 实现了人

20、员 、设备和受限空间环境 信息的自动采集 、分析 、任务和预警信息推送和反响 ，从根本上解决了传统安全 监管存在的人员职责和过程监管无法有效落实 、安全信息沟通不畅通 、事故上报和应急响应不准时等局限性问题 ， 具有很大有用价值和安全意义。参考文献1.2.许楠,张礼敬,陶 刚. 受限空间作业危急性分析及安全防范措施J. 中国安全生产科学技术, 2023, 7(10) : 160- 165.3.纪磊. 受限空间作业事故的影响因素和缘由分析J. 中国安全生产科学技术,2023, 44(06) : 92-95+100.4.秦妍,刘艳,陈娅,等.浅析有限空间作业事故应急救援对策J.职业卫生与应急救援,2023,34 (1) : 63-65.5.周兴藩,杨凤,郭玲等. 2023 2023 年全国有限空间作业中毒与窒息事故分析及预防建议J. 环境与职业医学,2023, 35(08) : 735-740.6.王智江. 受限空间作业中毒窒息事故分析与预防J. 中国计量学院学报,2023, 21(04) : 369- 372.6黄海燕. 受限空间风险分析与预防掌握措施J. 石化技术,2023,25(09) : 290.