应用丨化工企业如何筑牢安全防线？数字孪生来助力- 大数跨境

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应用丨化工企业如何筑牢安全防线？数字孪生来助力

中海达讯

2021-01-12

导读：泰州市十余家化工企业已受益。

你还记得江苏响水天嘉宜公司“3·21”特大爆炸事故吗？由于该公司长期违法贮存的硝化废料因持续积热升温导致自燃，燃烧引发硝化废料爆炸，造成78人死亡、76人重伤，640人住院治疗，直接经济损失近20亿元。

▲江苏响水天嘉宜公司“3·21”特大爆炸事故现场

如今，涉案的全部人员都受到严厉的处罚。在去年11月30日举行的江苏响水天嘉宜公司“3·21”特大爆炸事故案一审宣判会上，7个被告单位和53名被告人依法判处刑罚。

为了防止悲剧再次发生，全国各地对辖区内的所有化工园区、化工企业进行了全面大整改。在各地抓紧推进各项整改措施落地的同时，中海达旗下子公司广州都市圈网络科技有限公司（下称都市圈）利用数字孪生技术为泰州市化工园区和化工企业的治理贡献科技智慧，为化工生产守好安全底线。

化工行业需要数字孪生

都市圈聚焦化工行业始于2019年8月。这个月13号，江苏省应急厅根据《省委办公厅、省政府办公厅关于印发江苏省化工产业安全环保整治提升方案的通知》（苏办〔2019〕96号）要求，制定了《江苏省化工企业安全生产信息化管理平台建设基本要求（试行）》，在全省范围内推进化工企业安全生产信息化管理平台建设，并要求全省化工企业在2020年底前完成平台建设。

在海量时空数据治理分析、物联网融合方面具有丰富经验和专业技术能力的都市圈，敏锐觉察到这是一个市场机会。随着对化工行业的深入了解，都市圈发现当前化工行业虽然市场体量巨大，在2019年全行业实现营业收入12.3万亿元，但是实际上在信息化方面还存在比较多的问题，比如管理方式粗放、一体化效能低、运营智能化水平低，而都市圈所擅长的时空大数据能力恰好可以提供针对性的解决方案。

于是，都市圈结合化工行业和政府需求，以及自身产品，推出了“数字孪生+高精度时空定位”的智慧化工解决方案。

▲都市圈企业生产全流程管理系统工作台界面

从关注到推出解决方案，都市圈前后仅用数月时间，这得益于其长期以来的技术积累和郑州联睿电子科技有限公司打造的国内领先的室内外一体化实时高精度定位系统。成立于2005年的都市圈，经过多年的发展，公司已经建立起了完备的时空大数据技术体系，包括大数据治理平台、大数据分析平台和大数据可视化展示平台。

其中大数据治理平台的主要功能是数据汇聚、处理、共享发布；大数据分析的主要功能是基于Spark引擎对外提供多维数据分析能力，包括指标定制、系统动力学分析、区域经济分析等；大数据可视化平台由oScene、oParkBuilder、oMapInsight组成。其中oScene用于三维模型的浏览及发布，同时兼容二维地图、遥感影像等多类型数据。oParkBuilder用于快速生成智慧可视化的应用场景。oMapInsight用于主题数据的可视化及大屏可视化。

构建园区、企业两级互联平台

都市圈“数字孪生+高精度时空定位”智慧化工解决方案围绕“物的不安全状态监测、人的不安全行为监督以及安全过程的规范管理”这一主轴线，构建了园区和企业两级化工安全信息平台。

在企业化工安全信息平台层面，都市圈采用了“五位一体”系统架构，以企业生产全流程系统为核心，构建了重大危险源监测预警系统、企业安全风险分区管理系统、可燃有毒气体监测报警系统、人员在岗位管理系统、企业生产全流程管理五大系统，形成全流程的安全体系。

▲重大危险源监测预警系统操作界面

其中，重大危险源监测预警系统主要用于监测化工企业构成重大危险源的危险化学品储存设施及生产装置实时数据和预警、危险化工工艺安全参数监测预警、监控视频等信息等，如果相关监测点位超过设定的阈值便会出发警报，通知相关人员进行处理。

企业安全风险分区管理系统基于“一设备一风险，一隐患一措施”的思路，针对化工厂区中的风险点、风险区域，借助HAZOP、SCL、JHA等风险评估方法，实现风险的“分类管控，分级管控”，并在化工园区的数字孪生空间形成“红橙黄蓝”四色分区图，让风险隐患管理更直观、无死角。

可燃有毒气体监测报警系统通过集中网关接入的方式管理厂区内的罐体、工艺等生产过程中可能会产生有毒有害气体的节点，实时监测气体浓度。同时，在地图上展示化工园区有毒气体储存位置，弹窗展示有毒气体存储状态，一旦可燃有毒气体泄漏则立马发出警报。

▲人员在岗位管理系统操作界面

人员在岗位管理系统基于“高精度定位+地理围栏”技术，实现化工企业生产区域人员管控、分类统计出入生产区域企业人员、外来人员、运输车辆信息，精确显示当前厂区内在线人员以及车辆动态，杜绝未经批准人员进入生产区域，在危险发生时能够立刻掌握涉险人员情况，提高救援效率，从而提升企业生产人员安全精细化管理水平。

企业生产全流程管理融合了化工安全生产标准化和化工企业过程安全管理要素，主要包括安全生产目标责任管理、安全制度管理、教育培训、现场管理、作业管理、安全风险分级管控及隐患排查治理、应急管理、事故管理、考核评审、持续改进等为一体的信息管理系统。

在园区化工安全信息平台层面，都市圈采用了“1161体系”架构，即全场景智能感知——智能化基础设施建设；全场景孪生映射——采集梳理园区现有数据，统一孪生建模；全场景协同管控——六大业务应用；全场景大数据分析——“园区大脑”，实现了化工园区所有的数据、场景可以共享流动、互联互通，提升了化工园区的运营管理水平。其中六大业务应用模块包括了智慧安监系统、园区封闭系统、智慧应急系统、智慧环保系统、智慧环卫系统、园区服务系统。而“园区大脑”的作用是便于化工园区的管理者宏观了解园区发展态势，并为管理者在土地规划、项目推进、配套建设等方面提供信息参考，同时还为不同的管理者提供了定制化的视图界面，让其能够快速浏览与自身有关的关键信息，做出正确决策。

▲人员在岗位管理系统——室内定位操作界面

为江苏省化工企业安全生产信息化管理平台量身定制的都市圈“数字孪生+高精度时空定位”智慧化工解决方案，从同行竞争中脱颖而出，成功在泰州市十余家化工企业中得到应用。“在方案推广过程中，尽管我们的方案在价格上没有优势，但是客户最终选择了我们，这是因为我们的方案更能贴合客户的需求。”都市圈技术部技术总监赵志鹏说。

提高安全生产管理水平

在赵志鹏看来，与同行相比，都市圈的“数字孪生+高精度时空定位”智慧化工解决方案有三大优势，这是客户最看中的地方。

首先，数字孪生技术+高精度定位技术是方案的最大优势。方案基于数字孪生技术，通过将化工园区的人、空间、关系、事件、物以及组织进行整体的统一建模，同时映射到全息的三维场景中，从而实现在线上的数字空间中构建一个真实园区的克隆镜像。在孪生克隆的化工园区中，向上支持化工园区领导的决策分析，向下为安监、环保、应急、经济以及后勤职能部门提供六大场景的智能化支持，可以在业务上实现实时动态感知，过程的全流程数字化管理。同时，方案结合高精度定位技术，化工企业通过做到作业人员的定时、定人、定岗，不仅能够有效识别作业人员和车辆，而且实现了人员车辆分时/分区域的精细管理。在数字孪生技术和高精度定位技术的赋能下，化工园区、企业实现了科学决策和智能化运营协同。

其次，宏观视角是方案第二大优势。在管理者的视角中，最为关注的是化工园区、企业的运行全景，例如环保态势、安全生产态势、产业生态、重点产业、重点项目的发展与运行情况，关注重要节点与关键活动，并通过指标性的信息掌控化工园区、企业经营中的问题与症结。而方案中的“园区大脑”模块，正是为管理者提供这种高度汇聚的信息展示模式，让管理者在做出重要决策时得到高密度的知识支撑，从而形成透过“数据森林”纵览全局的效果。

最后，精细化是方案的第三大优势。方案为了实现化工企业安全生产全要素数字化管理这一目标，构建了重大危险源监测预警、企业安全风险分区管理、可燃有毒气体监测报警、人员在岗位管理、企业生产全流程管理五个场景的数据。基于五个场景数据，方案通过全场景智能感知、全场景孪生映射、全场景协同管控，为化工企业打造了一套化工安全生产立体管控体系。赵志鹏以重大危险源监测预警为例，当危险源事件出现后，化工企业通过调取可能受影响区域的数据以及所有人员的数据进行分析和研判，从而制定应急预案，实现对生产安全事故的有效控制，最大限度地降低事故危害程度。

在“数字孪生+高精度时空定位”智慧化工解决方案的助力下，泰州市十余家化工企业全面提高了安全生产管理水平，切实消除了事故隐患，防范了安全生产事故发生。

▲企业安全风险分区管理系统操作界面

化工企业身上产生的效应，让都市圈继续发力化工行业充满信心。同时，个人、市场、政策三个层面传来的利好消息又给都市圈吃下了“定心丸”。

个人层面，随着物质生活逐渐得到满足，现阶段人民追求的是美好生活，而城市安全则是这个美好生活的“基础红线”。在城市中，工业区和生活区都是紧密联系的，为此工业安全就成为了城市安全的关键内容。

市场层面，随着政府对化工行业过程安全更加严苛的管控，化工企业和化工园区都必须提高自身的安全生产管理能力，构建安全体系，从而保证长远健康的运营。

政策层面，今年4月1日，全国安全生产专项整治三年行动启动。国家要求地方各级党委政府、有关部门和企业单位到2022年底，围绕工业园区、煤矿、危险化学品等9个行业领域，力争实现切实消除一批重大隐患、形成一批制度成果，建立健全公共安全隐患排查和安全预防控制体系，扎实推进安全生产治理体系和治理能力现代化。同时，在今年10月11日，中国石油和化学工业联合会化工园区工作委员会牵头组织编制的《智慧化工园区建设指南》（GB/T 39218-2020）国家标准正式发布，为各地化工园区智慧化建设相关工作的开展提供了重要依据。

面对化工行业市场机遇，都市圈的策略是“立足泰州，辐射周边”，通过在泰州打造精品工程，形成标杆和示范效应。