安全信息可视化范文

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[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.15.160

1 引 言

近年来，随着信息化的发展，世界各国的政治安全和经济安全越来越依赖网络和信息的安全运行。信息安全问题日益突出，成为世界各国日益关注的共同问题。做好信息系统的安全工作是我们面临的重要课题。

2 信息安全的各种影响因素分析

2.1 信息系统网络化造成的泄密

大部分计算机网络数据信息是能够共享的，用户与用户之间、主机与用户之间可以借助相关的线路来进行连接，但是该过程中存在许多泄密漏洞，主要表现在以下几个方面：①当计算机与网络连接之后，传输线路基本上是由微波线路和载波线路组成，从而增加了计算机泄密的范围和渠道。网络涉及的范围越大，所存在的线路通道分支就越多，因此在进行传输过程中截取所送信号的可能性就越大，此时窃密者只需在网络中某一个节点、终端或任意一条分支信道上进行截取，就能够获取所需要的数据信息；②网络黑客可以借助网络安全中所存在的漏洞来攻击网络，并顺利进网的信息系统来获取相关信息；③Internet造成的泄密。由于Internet用户在网络新闻组网、BBS上对国家秘密事项进行谈论；Internet上信息把关不严；使用Internet对国家秘密信息进行传输导致国家秘密被窃取；计算机系统在处理信息的过程中未与Internet进行有效的物理隔离，从而给黑客的攻击提供了便利；间谍组织借助Internet来对国家秘密信息进行搜集、分析、统计。

2.2 计算机媒体泄密

如今，每一台计算机中都储存着或多或少的科技资料和秘密数据，而且大量的秘密资料和文件变为光学介质和磁性介质，这些介质缺乏系统的管理和保护，从而存在媒体泄密隐患，其主要表现在以下几个方面：①使用过程缺乏足够的重视。在媒体中存贮的秘密信息经常会由于联网交换而出现被窃取或被泄露的现象，在媒体中存贮的秘密信息在人工交换的过程中被泄密；②虽然废旧磁盘被处理了，但是消磁十余次后仍可以借助一定的手段对其数据信息进行复原，使一些秘密信息被提取，尤其是在对磁盘进行报废过程中，或者存贮过秘密信息的磁盘，未经过针对性处理后就给其他人使用；③大量使用磁带、光盘、磁盘等外存贮器会导致数据信息被复制；④当计算机出现故障时，未对存有秘密信息的硬盘进行有效的处理或未对修理人员进行监督，从而导致秘密信息的泄露；⑤媒体管理不规范。将非秘密信息和秘密信息放在同一媒体上，磁盘不标密级，导致明密不分，未严格按照相关规范和标准来处理秘密媒体信息，从而导致信息的泄露。

3 信息化条件下石油企业加强信息安全管理的措施

3.1 物理措施

在信息安全管理过程中，物理安全策略的实施主要是为了保护计算机系统、打印机、网络服务器等通信链路和硬件实体免受人为破坏、自然灾害和搭线攻击；其可以通过对用户的身份和使用权限进行有效的验证，从而避免用户出现越权操作，为计算机系统的正常运行提供一个良好的工作氛围。同时还需要完善信息安全管理制度，避免非法人员肆意入侵计算机。防止和避免电磁泄漏是实施物理安全策略的关键，其常见的防护策略包括以下两个方面：（1）对传导发射的防护，其一般是将性能良好的滤波器安装到信号线和电源线上，从而有效避免导线和传输阻抗间出现交叉耦合现象；（2）对辐射的防护。大部分设备中所使用的计算机显示器、处理机等会发出比较明显的电磁辐射，如果为采取有效措施对其进行屏蔽或干扰，极有可能导致秘密信息的泄露。因此需要根据保密等级，借助电磁屏蔽房，或者电磁辐射干扰器，来确保信息的安全传输。①选择低辐射的计算机设备，其可以有效避免计算机辐射泄密的发生。在对这些设备进行设计和生产过程中，对可能存在辐射的集成电路、连接线、元器件和CRT等进行防辐射处理，从而将设涞男畔⒎射强度降到最低；②屏蔽。根据客观环境和辐射量的大小，对计算机主机或机房内部件加以屏蔽，符合要求之后才允许开展工作。通常可以借助全局屏蔽笼把计算机和辅助设备屏蔽起来，并把全局屏蔽笼接地，这样一来可以有效地避免电磁波辐射现象的发生；③干扰。采用一定的技术措施，借助电子对抗原理，来与计算机和辅助设备的辐射一起向外传播，从而达到干扰的目的。

3.2 环境保密措施

计算机系统中涉及的物理安全保密通常是指计算机房、系统环境、数据存贮区、数据工作区、介质存放、处理区的安全保密措施，从而保证系统在收集、传递、处理、存贮和使用信息的过程中，不会出现秘密信息泄露的现象。

计算机房严禁选择在人多拥挤和现代交通工具繁忙的闹市区，尽可能地远离外国驻华机构，并且保证警卫和巡逻的便利。计算机房最好选择在楼梯或电梯无法直接进入的场所，而且机房周围最好装有栅栏或围墙等避免不法分子的进入。同时，建筑物周围还需要安装有足够照明度的照明设施，对于容易接近窗口的地方要采取有效的防范措施。机房内部还需要按照要求设置有利于分区控制和出入控制的设备，计算中心机要部门不要标注比较醒目的标志。

3.3 访问控制技术

（1）入网访问控制。其对用户进行有效的控制，并明确哪些人可以登录到服务器并对相关数据资源进行访问，同时对准许用户入网的时间和范围进行有效的控制。用户入网访问控制一般包括三大步：用户名身份的验证与识别、用户账号的缺省限制检查、用户口令的验证与识别。上述三个步骤任何一个步骤出现错误该用户都不允许对网络进行访问。对网络用户的口令和用户名进行验证属于入网访问控制的第一道防线。用户在进行账号注册的过程中，需要按照要求输入用户名和口令，然后服务器来对用户信息的合法性进行核对，如果符合要求才会对用户输入的口令进行继续验证，否则，则会终止后续操作。对于用户入网来说，用户口令是最为关键的一个环节，需要对其进行有效的加密处理。通常加密的方法有多种，最常用的有：基于测试模式的口令加密、基于单向函数口令加密、基于平方剩余口令加密、基于公钥加密口令加密、基于数字签名口令加密、基于多项式共享口令加密等。借助上述方法来对用户进行口令的加密，即使是系统管理员也无法对其进行有效的破解。

（2）网络的权限控制。其一般是针对网络非法操作而制定的一套安全保护对策，该控制过程中用户和用户组被给予了相应的权限，明确网络控制用户能够对哪些目录、文件、子目录和资源进行访问给予了权限的设定。

（3）客户端安全防护策略。首先，采取有效措施来切断病毒的传播途径，从而有效降低感染病毒的风险；其次，使用者严禁选择来路不明的程序。

3.4 安全的信息传输

计算机网络属于我们日常生活中比较常用的信息传输通道，而且网络上大部分的信息需要借助一系列的中介网站以分段的方式来传输至目的地。在进行网络信息传输的过程中一般不具有固定的传输路径，并且会受到网络流量状况的影响，而且无法及时地查证其可能通过哪些中介网站，因此，任何中介站点都有可能读取、拦截，甚至对信息进行破坏和篡改。所以需要采取有效的加密技术来对数据信息的传输进行保护。

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中图分类号：TP335 文献标识码：A 文章编号：1007-9599　（2012）　18-0000-02

1 太平湾发电厂网络概况

我厂企业网络覆盖了丹东综合办公及生活基地（丹东综合办公楼、泰鑫办公楼、多经办公楼、谊江佳园和新世纪花园两个生活区等）、太平湾电站（副厂房、水调楼、综合楼、基地管理处办公楼及生活区其它办公场所）、长甸电站（厂房、通讯楼、综合楼等）的“两站三地”，网络核心及汇聚设备集中在丹东综合办公楼、太站副厂房、长站通讯楼等三个网络机房内，联网信息点总数约1500个，是东北电网公司系统中网络覆盖面积最大、联网用户最多、网络结构最复杂的局域网，也是业务应用系统最多、实用化程度最高、日常维护工作量最大的单位。

2 信息中心日常安维工作现状

我厂在2001年就已建成了自己的信息中心负责信息工作，近几年，随着计算机网络应用的日益广泛，厂信息系统不断充实、完善，信息中心工作量日益增加，但信息中心负责日常安全运维的工作人员却相对较少。据我粗略统计，全厂仅日常计算机维护工作每天就不少于20台·次，如果再发生一些新病毒爆发、电源不稳定、应用软件升级、硬件换代、上级检查等临时事件，那么整个信息中心的技术人员都要连续多日甚至数周加班加点逐个终端进行调整。而且，由于我厂信息化工作进程的持续推进，无纸化办公的最终实现，厂信息系统的重要性得到了更大提高，已经从企业运行管理的辅手段变为核心手段。同时，各类黑客手段迅猛发展、新的网络病毒不断出现，对信息系统的攻击变得更加隐蔽，攻击工具的学习应用变得更加简单，新的攻击技术的应用变得更加迅速，攻击危害变得更加复杂。信息中心的工作量、工作强度与日俱增，技术人员疲于应付日常安维，很难有时间进行网络架构、应用系统优化改造的研究与规划。

现实环境督促信息中心进一步提高工作效率。为此，我经过深入的调查研究，与厂有关领导、产品供应商和信息中心同事共同对简化日常安维工作进行了初步实践。

3 对简化信息中心日常安维工作的分析与实践

3.1 信息中心日常安维工作内容与工作量分析

3.1.1 服务器安全维护，工作量比较小；

3.1.2 网络设备安全维护，工作量比较大；

3.1.3 终端安全维护，这方面工作量极大，占信息中心日常工作量80%以上。

通过以上分析，可以看到信息中心绝大多数的工作时间都消耗在了终端维护上，如果我们能通过适当的技术和设备手段，将尽量多的终端维护工作集中在网关节点上，那么网络终端的安全维护工作量就必然大大降低，信息中心的日常工作内容就能得到极大简化，工作效率就会进一步提高。

3.2 对简化信息中心日常安维工作的实践

根据以上分析结果，信息中心以大幅度提升工作效率为目标，以各类安全功能与安全运维向单一网关设备集中为原则，对简化日常安维工作进行了积极实践，其中主要包括：

3.2.1 强制要求安装终端管理软件

终端管理软件的安装在以下五方面简化了安维工作：

一是其他安全软件的部署简化。一些需要在一定范围内安装的软件，原来需要一台台计算机去部署，现在可通过终端管理软件直接推送并安装。

二是及时进行补丁升级，降低病毒事件发生频率。原来由于员工个人电脑知识参差不齐，使操作系统补丁无法及时升级，频繁引发病毒事件，现统一进行补丁推送，可大幅度减少此类事件。

三是远程维护减少了去现场时间。很多计算机问题都是非常简单的，大量时间都消耗在去现场的路上。通过远程维护，节约了去现场的时间，而且终端管理软件提供了丰富的统计与报表功能，有利于及时发现共性问题，提前制定解决方案。

四是带宽控制限制网络滥用。当一台电脑中病毒或进行P2P下载时，会严重占用全网资源，安装终端管理软件前，我们采用通过对程序特征识别来阻断的方式解决这一问题，实现起来既复杂准确率又低，并且容易造成员工反感。安装软件后，通过带宽限制，很好的预先解决了这个问题。

五是安全基线应用。通过评估，我们预先制定了各部门的安全基线规则，不满足安全基线的计算机将被内网管理程序断开，有效避免了高危主机的问题向全网泛滥。

3.2.2.通过准入控制杜绝部署漏洞

网络与终端的双重限制简化了安维工作，但是推广中又发现了一些不足，如：部分员工计算机出现问题时，自己重装系统，经常不安装终端管理软件客户端；个别员工认为终端管理软件破坏了自己的正常使用习惯和隐私，不愿安装或私自卸载管理软件；外来人员临时将自己未安装终端管理软件的便携电脑连入我厂网络。目前，这些问题我们已经可以通过交换机终端准入来解决。

一是网络准入。对于没有安装终端管理客户端的机器，通过交换机的硬件端口的起、宕，进行控制。通过802.1X协议和EOU协议，可以有效的在交换机上进行控制，使没有安装终端管理客户端的机器被禁止连入网络。

二是应用准入。网络准入对于既不支持802.1X协议又不支持EOU协议的交换机无法起到有效的作用，这时可通过对应用的访问限制进行准入控制。即：在运行应用和访问应用的必经之路上部署准入组件，使未安装客户端的计算机在访问这些应用时，会被准入组件检查到并阻断。

三是客户端准入。一台未安装客户端的机器，如不能连接到任何应用服务器，那么他就只能访问网内的其他计算机了，这时，如果其他计算机安装了内网管理客户端，那么也会阻断没安装客户端的计算机的访问。

通过以上方法，可以确保未安装客户端的计算机无法在网内行动，其不安全的因素也就不会影响网络其他部分。

3.2.3 大规模部署的简化

一套有效的手段，会在更广的范围进行部署，另一方面，如果有大范围计算机更新的时候，也需要重新部署，这时部署客户端软件对人员消耗极大，因此就需要从全网的角度对内网管理软进行改进：在准入组件上增加客户端自动下载安装功能，这样没有安装客户端的员工在使用时都会得到提示：“需要安装客户端”，只要点击“同意”，即可自动下载安装，不需技术人员安装。

此部分的难点在于：此功能暂时只能在提供WEB服务的应用系统上实现，而且对于一般员工，开机后并不是一定要使用某个内部应用，这样，最佳的方式是将升级的准入组件与客户端程序部署在网关设备上，而对于网关厂商来说，更改硬件系统成本巨大，今后我们将继续与合作厂商沟通、协商，早日进行硬件改造，满足以上要求。

4 简化信息中心日常安维工作的影响

应用新的安全技术与流程，简化日常安维工作，极大的提高了信息中心的工作效率，使得技术人员能将更多精力放在整体架构设计、系统优化和新技术的学习上来，对全厂网络系统的建设和发展有着长远的意义。同时，我们也明白信息技术迅猛发展，信息化进程不断深入，今后我们还要继续不断学习，不断进步，让信息系统在企业管理中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]彭丽叶，王乃迁，刘振生.浅谈企业级信息中心机房监控系统的建设[J].计算机光盘软件与应用，2010（6）.

[2]李纯华.烟草行业信息安全系统建设策略[J].魅力中国，2009（29）.

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引言

随着各类信息技术在煤矿安全管理中的广泛应用，一方面推动安全生产监控、应急救援、人员管理的发展，另一方面由于煤矿安全信息具异构异质性，安全数据呈现多维结构、联动性、隐喻性的特征，增加了人员信息理解与使用的难度。同时，由于系统对矿井环境进行实时监测，产生了TB级的海量数据，爆炸式的信息增长超出了管理人员的认知能力范围，导致信息处理滞后、业务流程繁琐、信息资源利用率低下的现象，管理人员对安全数据、信息的认知与利用不足已严重阻碍了煤矿安全管控提升。可视化技术为解决这一难题提供了有效手段。认知科学研究表明，视觉获取、接收的外界信息占人类认知信息的75%，且人脑处理视觉刺激的脑神经活跃度显著高于听觉、触觉等其他感觉输入［1］。通过完善煤炭企业安全管理可视化相关研究，探索煤矿安全可视化管理论框架与客观规律，能够有效提升管理人员在有限认知条件下的信息获取与分析能力，煤矿科学安全管理、科学管控水平。

1可视化技术相关研究基础

1.1可视化管理的研究发展历史

可视化技术深刻影响着可视化管理、可视化表达的发展。可视化的思想自古便已在管理活动中得到应用，如标识、指示灯等。经过大量的文献调研，可视化管理的发展分为了4个发展阶段，可视化管理不同发展阶段的特征对比见表1。由表1可知，可视化管理思想与技术随着技术进步而不断发展。从最早期的管理活动中，利用人工绘制简单图形化。随着电力与自动化技术发展，数据开始自动采集、传输与集成，形成各类信息图表。各类CAx软件与自动化集成技术在矿井安全管理的应用，逐步开始信息自动化集成与智能分析，将结构化、规范化的数据信息转化为更加易于认知的视觉表达。当前，ICT技术与人工智能学科飞速发展，正在尝试将在结构化、非规范化的安全数据中挖掘潜在规律，实现科学预测分析。

1.2可视化表达的研究历史趋势

可视化表达是数据、信息的外在视觉表达。随着可视化管理与可视化技术的变化，可视化表达同样分为科学计算、数据、信息、知识的可视化表达4个发展阶段［2-3］(表2)。由于煤矿安全管理中工程技术、业务经营、战略决策的不同人群面对数据类型不同，故可视化所适宜的可视化要素也不同。例如，安全管理的工程技术人员多面临空间、时间类数据，最需要将海量数据进行实时、完整地可视化展示，因此多用信息图表，或者将多维度信息进行图像处理展现在同一交互界面。目前，煤矿安全管理的可视化表达方式绝大多数仍处于图像处理和简单的数字仿真，知识可视化条件下的辅助决策、知识发现是未来可视化技术应用的必然趋势。

2煤矿安全管理的可视化需求分析

色彩、图标等简单可视化手段很早便在煤矿安全管理中得到应用，经实践证明能够促进管理者理解、辨别信息的效率，有效提升信息接收者的逻辑分析、归纳、学习等认知活动效率。当前，人工智能、可视分析、认知心理学等可视化前沿技术与理论的发展，为煤矿安全管理的可视化应用提供了更大的应用空间。因此，煤矿安全管理系统需充分结合煤炭行业安全管理活动的特征、安全管理人员视觉特性与管理任务需求，分析具体的安全可视化需求:(1)煤矿安全管理活动的基本特征。矿井安全管理包含设备、环境、人员等诸多管理对象，需实时采集瓦斯、风、围岩、水、粉尘等环境数据，以及设备运行、人员行为等关键信息。这些数据涵盖了空间类、时序类、关联类的关系类型，横跨不同学科领域的运行机制与基本原理。此外，井下环境与矿井生产条件是不断变动的，煤矿安全要求实时监控井上、井下安全相关活动的全过程。因此，如何筛选整理海量对象属性的多维异构数据，并且保证数据的完备性、时效性是煤矿安全可视化的首要需求，如数据清洗、数据降维、关联性分析等处理。(2)煤矿安全管理人员的差异特征。煤矿安全需处理海量安全数据，其中很大部分为无关、重复的冗余数据，以往的安全管理大多依托经验信息进行分析和过滤，给管理者认知造成很大浪费。由于个体的信息认知容量有限、且认知效率存在显著差异，煤矿安全管理的可视化应用应考虑管理人员的个体差异对信息认知的影响。针对不同数据内容、管理要求选择科学优化的可视化表达，实现辅助管理活动。比如，通过位置结构变化突出信息关注点，或以颜色对比而突出警报信息。

3煤矿安全管理的可视化技术研究现状

可视化方式是对现实世界数据信息的视觉加工与优化。现今国内外煤矿安全管理可视化应用研究主要集中于煤矿安全管理信息与过程。(1)煤矿安全管理信息可视化。如杨少强［4］、赖川隆等［5］利用GIS系统、OpenGL、OCI等三维可视化技术实现采沉区、煤层底板和矿体基岩面的三维建模，构建了矿区、井下的地层仿真模型。赵志娟等［6］、ZuqiangXiong等［7］开发了矿井三维调度平台，实现对煤矿井上、井下地理信息、人员定位、生产调度、设备运转等信息的实时监控。郝天轩等［8］、ZhangluTan等［9］分别基于模糊集合分析、数据挖掘建立了可视化的矿井安监信息系统与井下设备点检系统。(2)煤矿安全生产过程可视化。如刘萍萍［10］、黄波［11］等人结合煤矿矿井环境特点，构建了适用于煤矿生产的矿井生产环境虚拟现实仿真平台，满足矿井生产的实时监控与自动监管需求。时桂彪［12］研发了基于网络实现的动态绘制井下工作面三维模型的方法，有助于矿井生产过程中的煤质信息分析与预测。徐雪战等［13］、XinfengDu［14］开发了综采过程、井下排水的模拟仿真系统，实现煤矿生产过程的可视可控。综上所述，当前煤炭企业安全管理的可视化技术应用主要集中于灾害预警、地质结构分析等问题，仅有较少的经营决策、项目管理等可视化应用。即当前煤矿安全管理可视化应用多集中于工程技术类问题，对于业务分析与经营管理活动的可视化，多停留在简单图表的形式，可视化技术应用较为匮乏。

4煤矿安全管理的可视化技术应用现状

煤矿安全管理除了早期应用色彩、图标等简单的可视化图表，随着新一代信息通信技术、物联网技术等的应用发展，信息图表、数据渲染、模拟仿真、虚拟现实等可视化表达技术，以及数据挖掘、人工智能、专家系统等可视化分析技术也在煤矿安全管理与信息系统中大量采用。(1)从整体行业的安全信息系统建设角度，在全球煤炭行业信息化发展水平调研中，我国煤炭行业整体信息化水平较为落后，煤炭行业IT系统覆盖率，中国57%，美国99%，澳大利亚87%，印度73%［15］。可视化技术依赖于完善的自动化设备、信息系统与网络设施，因此，未来需加强生产安全为主的信息化建设。(2)从煤矿安全信息的可视化需求角度，煤炭安全经营管理的信息量大、类型多样、关系复杂，且煤矿生产条件与环境具有极高的不确定性，这些都是目前煤炭行业的各类综合自动化系统的短板。因此，如何结合煤矿安全工程需求，对这些已有信息系统数据进行有效融合、挖掘分析、优良可视化展示，是煤炭安全管理可视化的发展趋势。(3)从煤矿安全可视化技术应用角度，虽然现代信息系统、或传统现场操作中已积累了丰富的实践经验，但仍缺乏相关基础理论研究，尚未形成可视化的科学理论体系。(4)从煤矿安全信息的认知效果角度，我国煤矿安全管理系统大多以业务为主线，忽略了“人”的主观认知差异，即欠缺基于人因工程设计。例如，不同人群对于可视化元素的排列模式、展示形式存在认知偏好，因此需设计面向不同认知需求的交互系统。

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利用物联网技术，建立矿山安全管理系统，将矿山重大危险源的信息进行采集、传输、分析[5]，然后将采集到的环境与设备的信息及时处理，实现矿山生产、安全信息的实时监控与管理，从而达到矿山安全管控智能化目的。本文提出的基于物联网技术的矿山安全管理系统主要是由三个层面构成：采矿现场和重大危险源的感知系统层、信息传输层和智能处理应用层。感知层是物联网的感官，主要利用RFID标签和读写器、M2M终端、传感器、GPS以及其他感知设备感知物理世界中发生的物理事件与采集各类数据，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层，它是实现物联网全面感知的关键；信息传输层是物联网的神经中枢和大脑，主要实现异构网络之间信息的可靠传递，包括局域网、延伸网、接入网和主干网，可以通过电信网、互联网、行业专用通信网络实现传输；智能处理应用层提供物联网和用户之间的接口，它与具体的现实场景相结合，实现物联网的智能应用。矿井环境监测及管理系统主要的功能模块为矿山资源监控运维平台、通风系统监测监控、视频监控、地压监测、系统管理、查询平台、统计分析平台和报表平台等。系统模型如图1所示。

矿井环境监测监控系统由有毒有害气体监测、通风系统监测监控、地压监测和视频监控等4个部分构成。1）有毒有害气体监测。矿井中通常含有很多有毒有害气体，其中需要监测的有毒有害气体主要有：一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(S02)、瓦斯气等，其中对H2S和S02的监测主要在深部中段。2）通风系统监测监控。对通风系统的监测监控主要有两方面的内容：一是对通风系统环境及其设备运行状态参数的监测，包括井下风速、温湿度、粉尘浓度的监测，主通风机的负压、电机温度、电流、电压监测，主通风机、局扇、辅扇的开停监测；二是对通风系统中主要设备的控制，如主通风机的开停控制、转速控制以及风机的自动轮换控制等。3）地压监测。为保证矿体开采过程的安全可靠，需对深部中段的地压实施监测。4）视频监控。井下视频监控的主要目的是对井下重要区域的可视化直观监视以及对井下工作现场生产情况的图像记录，使值班人员能够及时掌握现场实际情况，及时发现生产过程中的安全隐患，并为事后分析事故或特定查询提供相关的视频资料。

通过矿山安全管理平台物联网技术的应用，能实现智能矿业、数字矿山。本技术具有如下特点：（1）实时性：矿山安全管理物联网能获取原始的采矿生产过程数据、生产安全信息，实现实时控制与管理；（2）可视化：通过安全管理平台，将生产安全管理有效数据可视化展现；（3）精准化：决策者通过对实时生产、安全信息数据的判断，实现精确化管理[6]；（4）自动化：通过物联网功能，实现管理和决策的自动反馈与实施，从而提高矿山生产效率。

应用物联网技术完善矿山信息化建设，尤其是提高矿山安全生产管理水平己成为矿山开采者的共识。然而，物联网技术在矿山开采行业方面的成功的案例还比较少，相应的技术研究也较少，概念上研究多，实际应用相对来说较少。基于物联网技术的矿山开采安全管理系统的感知、传输和智能管理的研究与应用尚处于起步和摸索阶段，希望更多的人来研究和实现这样的系统，为矿山开采的安全提供更加有力的保障。

作者：时强 王国帅 单位：甘肃工程地质研究院

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2系统总体结构

系统以Internet互联网为网络平台，系统网络环境中，以Web服务器和数据库服务器为核心进行设计开发。系统各业务终端通过互联网与系统Web服务器和数据库服务器相连。由Web服务器提供项目管理业务基础平台，数据库服务器用于监测数据管理业务流程中各类数据的集成管理，实现数据实时同步和数据共享。现场人员将监测方案基本资料、监测点位信息、日常监测数据记录、预警报警建议等信息上传至服务器，由服务器生成相关网页、报表，以实现信息实时刷新；监测小组对各项监测信息进行分析、处理、审核、批转、汇总和输出；监理单位可以及时查阅监测数据和预警信息；施工单位和建设管理单位可接收、查阅监测点有关信息和数据，根据测点状态评价和对策建议，及时作出决策和部署。系统采用开放式的协议和技术标准，采用B/S（浏览器/服务器）和C/S（客户端/服务器）模式，所有应用程序和数据库均保存在Web服务器和数据库服务器上，维护更新和管理可以在服务器上进行，从而大大降低了系统维护成本，提高了管理效率。

3系统数据库设计及功能

系统设立中心数据库，用于存储和管理整个系统各组成部分所涉及的海量数据。为系统各组成部分进行数据的共享、交换等提供有效的数据库支持。中心数据库包含用户信息、工程项目基础信息、监测方案基本信息、监测点位信息和日常监测数据信息，等等。按照信息类别包含有：基础信息、图纸档案、监测数据信息、规范法规信息等内容。监测方用户通过建立规范化的数据采集、录入制度，确保数据采集的真实、统一。中心数据库不仅是系统实现各种功能的核心，而且是系统可以长期稳定存在的基础，只有统一的数据平台，才能保证系统的统一性和完整性。各个数据库应分别设有数据库所有者、完全访问用户、受限只读访问用户等不同权限的用户，并分别设置账号和密码。数据库系统利用现有商用关系数据库系统，定义全套工程数据相关的数据表格式，合理存放整个系统所需的数据。数据库系统主要功能有以下几个方面。

3.1数据处理功能

主要包括原始数据的输入、间接数据计算、合理性检验及存储功能，在技术上工程数据库中利用存储过程和触发子实现。存储过程提供了永久的数据库编程，它是存放在服务器上的经过编译的SQL语句段，是客户端软件和数据库之间的最优工作接口；触发子是一种特殊的存储过程，它在数据库进行某个特定的表修改时由数据库自动执行，触发器可用于数据检查、间接数据计算等外部程序可以通过ODBC、JDBC、XML、WebServer等多种方式调用。

3.2数据查询和管理功能

主要支持各种数据的查询和显示、编辑。在数据库的基本功能基础上，建立统一的查询管理中间件，供子系统调用。系统功能包括空间数据查询、属性数据查询、条件查询等功能。

3.3数据可视化

系统具有海量数据特征，为了支持用户有效的工作，需要提供数据可视化功能，帮助用户分析数据，得到正确的信息。数据的可视化包括工程所在地的图形显示、工程图纸查阅、基础信息表（监测点档案卡）、日常监测数据表、预警报警状态表等，支持各种文字、图形、图像数据的可视化处理。

3.4数据传输

数据需要支持远程传输，鉴于系统是一个典型的异构系统，因此采用XML方式传输数据。XML是扩展网络标记语言，支持各种数据的传输，它依赖于描述一定的规则的标签和能够读懂这些标签的应用处理工具来发挥它的强大功能。

3.5权限管理和数据安全

系统采用多级加密，密码认证方法实现系统安全，首先，核心数据库采用密码加密，系统建立用户/密码机制，每个用户根据自己的职能分配一定的权限，对超出权限部分不能工作（如不能修改数据、不能查询数据等）。

4系统实际应用

该系统在南京梅子洲过江通道接线工程-青奥轴线地下交通系统工程建设中得到实际应用，在实际应用中本系统集野外数据采集、数据存储、数据处理、变形预报、安全预警，信息，信息反馈于一体，实现了基于WebGIS可视化的施工监测服务和实时动态施工监测信息预报与预警；以系统为平台实现了监测、施工、设计、管理四方的互联与互动，达到了安全信息化施工的目的。

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中图分类号：TN948.61文献标识码： A

一、前言

对于企业生产来说，构建可视化信息管理系统非常关键，这将直接影响企业的发展情况，也会直接对企业的生产质量造成影响，所以，构建高质量的企业可视化信息管理系统非常有必要。

二、可视化管理的概念

可视化管理是20世纪50年代丰田汽车公司董事长在美国参观大型超级市场得到的启发，作为一种生产、运送指令的传递工具而被创造出来，是丰田模式（TPS）的重要组成部分，其中以看板为主要载体的可视化管理是JIT（准时制）生产方式中独具特色的管理工具。经过50多年的发展，可视化管理已成为衡量现代企业现场管理水平的一项重要指标。

竞争在市场，竞争力在现场。可视化管理是现场改善活动的原动力，是一种利用视觉冲击力进行管理的科学方法。通过运用形象直观而又色彩适宜的各种视觉感知信息组织现场生产，使要求、状态、方法、进程、规则等内容，以“可视”方式呈现在“太阳底下”，实现生产透明化、管理可视化。由于可视化管理主要依靠的感觉器官是“眼睛”，因此可视化管理也被称为“一目了然管理”、“目视管理”、“看得见的管理”等。

三、企业可视化管理系统创建过程和内容

第一阶段是摸索、交流阶段。公司接到可视化创建工作的通知后，认真阅读通知中的各项内容，领会通知精神，结合公司生产作业现场实际情况，自我摸索；同时与区内企业交流对可视化管理的理解，明确了创建作业现场可视化管理的重要行和必要性。

第二阶段是动员、培训阶段。公司在确定创建可视化管理目标后，充分考虑到可视化是涉及到作业现场的每一个工作岗位、每一步作业环节，这就需要全体员工的共同参与，共同探索并确认，把作业现场的人、机、物、环四大生产要素涉及的安全标准化规范，进行全面详细的收集整理，细化风险分析，统一设计岗位作业现场的各种图示、标识。公司将市局关于可视化创建的培训指导内容结合企业现状转化为企业内部的培训资料，对全体员工开展了动员培训，让每一位员工都参与到可视化的创建工作中，知道什么是可视化，为什么要做可视化，如何来做好可视化。

第三阶段是实施、布置阶段。公司重点按照5S现场管理和风险辨识控制的要求，参照作业现场可视化管理基本要件，将全体员工共同整理、分析辨识的内容设计制作成图示、标识，通过宣传栏、沟通板、图标张贴，悬挂等方式将作业现场涉及到的操作流程、工艺控制、危险警示、安全告知等展现在现场，让每一位进入现场的人员可以用直接、简单、易懂的方式得到现场安全信息，做到岗位按规操作，现场清洁有序，无跑冒滴漏，作业环境粉尘等有害因素符合国家或行业标准要求，工具物品定置摆放，安全通道畅通，员工积极开展安全活动，确保风险在可控范围之内。

第四阶段是持续、改进阶段。公司一直遵循持续改进发展模式，对于可视化管理存在的问题以及作业现场设备、生产工艺、人员等发生变更，都会及时将整改和变更后的内容更新到现场的可视化图示、标识中，不断的完善、提高作业现场可视化管理水平，减少和杜绝“三违”现象，有效防范和减少各类事故事件的发生，从而带动企业整体安全管理水平的提高。

四、企业实施可视化管理的方法

企业实施可视化管理,宏观上讲一般从以下五个方面进行。

1、看清问题的管理

可视管理的第一个原则,就是要使问题曝光。现场的问题要让它能看得出来。如果无法检测出异常的话,就无法管理好整个生产流程了。问题的可视化就是指将企业日常活动中发生的种种异常情况与问题及时置于可见状态,包括异常的可视化、差距的可视化、迹象的可视化、真正原因的可视化和效果的可视化。异常的可视化是将现场发生的异常现象捕捉出来,使其显现出来。差距的可视化是指与基准、计划之间有差距就说明有问题,利用图表等视觉表现手法将这种差距表现出来;在异常或者差距显示出来之前,抓住异常发生的蛛丝马迹,才能进行事前进行,这就是迹象的可视化;还有真正原因的可视化,在明确目标的同时找到更多的详细数据和事实,通常情况下就可以发现问题发生的真正原因;最后是效果的可视化,进行效果测定,将其结果可视化。

2、看清情况的管理

状况的可视化是指将企业经营活动的实态可视化。状况的可视化包括基准的可视化和阶段的可视化两个方面。明确了现在业务“应该是什么样子”的标准,制定业务标准、具体步骤、指导方针、规定――这些都是发现和解决问题的第一步,即基准的可视化;另外是阶段的可视化,企业的经营活动现在如何、存在哪些资源――构建起能将这些有关运营的阶段及时共享的机制是企业管理的基础之一。

3、看清顾客的管理

顾客的可视化是指企业能够明确的了解什么样的人能够成为顾客,以及顾客的需求。顾客的可视化包括顾客之声的可视化和对顾客而言的可视化。顾客之声的可视化是指不论是现有的还是潜在的顾客,企业都应积极倾听顾客声音,把握其需求;对顾客而言的可视化是企业要经常向顾客发出顾客想要了解的商品信息。

4、看清智慧的管理

企业应当清晰自己内部个人和团体的智慧因素分布,并能充分调动这些因素为企业的发展做贡献。智慧的可视化管理包括个人智慧的可视化和集体经验的可视化。

5、看清经营的管理

经营的可视化管理即企业要对自身的经营个环节有充分的把握和了解,在运营这个层面的可视化之上,还要将监督管理运营全体执行情况的层面可视化。

五、可视化管理推进应注重五个结合

1、理论与实践相结合。以“规范、简便、有效”为工作出发点，将可视化理论有机地运用到企业各项工作中，通过直观、有效的安全标识、管理看板等载体灵活、机动地解决现场问题，改善现场环境，提升现场管理水平。

2、固定与变化相结合。在认真执行岗位规程、设备维修标准等制度的基础上，结合系统的动态变化，及时更新、完善安全标识、绩效管理、设备功能精度等可视内容，使可视化管理有效满足现场需求。

3、长期与短期相结合。行为符合规范，规范成为习惯。可视化管理的精髓就是要形成标准和执行标准，要使全体员工养成一种执行标准的习惯，坚持“发现、培育、分享、固化”的工作理念，而不是短期的“抄近路”和“走小路”，只有这样，才能使可视化管理实现常态化和长效化推进。

4、领导与群众相结合。各级管理者要“身”入一线，及时倾听员工心声，了解员工对现场可视化最直接的想法，并积极采纳员工的合理化建议，激发员工的工作热情，营造和谐愉悦的管理氛围。

5、时间与空间相结合。在推进过程中，不仅要注重日常的“规定动作”推进，更要侧重不定期的检查评比，通过过程管控，发挥绩效导向作用，“奖优罚劣、惩前毖后”。

可视化管理的最终目标是引导员工行为从“形式化”到“行事化”，最后实现“习惯化”。在这一“规范化”的推进过程中，企业要采取“自上而下+自下而上”的方式，与员工反复沟通，寻求受员工欢迎的方式、方法，同时创造一个使问题“主动跳到眼睛里”的环境，培养一种当问题跳进眼睛里时“主动采取对策”的意识和习惯，这一点，至关重要。

六、结束语

综上所述，企业可视化信息管理系统是当前企业需要重点关注的一个工作，构建企业可视化信息管理系统一定要按照企业内部的需要进行，不可过于死板和生硬，确保系统的可行性。

【参考文献】

[1] 王宗.体验可视化管理[J]. 湖北电业. 2010(03) :56―57

[2] 雷华.可视化管理让概念利润深入人心[J]. 湖北电业. 2010(03):56―57

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关键词：BIM；城市轨道交通；施工安全；风险识别

0引言

近年来，我国城市轨道交通进入了高速发展阶段，截至2016年初，共有44个城市轨道交通规划获批，规划规模4705km，预计总投资达24287亿元。在“十三五”期间，我国还将加大对城市轨道交通的投入，至2020年全国运营里程将达到6000公里以上[1]。城市轨道交通是城市公共交通中最重要的基础工程设施之一，与一般建设项目不同，具有建设规模大、工期长，地下及地上周边因素复杂，涉及面广、施工方众多等特点，无论是盾构推进，还是车站深基坑，都存在重大危险源，属于高风险的系统工程。同时，随着城市轨道交通建设大规模、高速度的建设，设计方案与实际施工计划的冲突，施工安全管理的复杂性,工程周边环境因素的影响等，也使得近几年城市轨道交通建设安全事故时有发生，给社会造成不安全隐患。如2003年7月1日上海轨道交通4号线横通道透水事故，造成直接经济损失为1.5亿元左右；2007年北京地铁10号线“3.28”塌方、深圳地铁1号线“3.10”基坑地表沉陷、2004年广州地铁5号线“8.3”地质补勘钻破煤气、2008年杭州地铁一号线“11.15”基坑坍塌等，结果表明：除了一部分施工技术问题，导致这些安全事故发生的主要原因在于工程安全责任体系不健全，安全管理流程不落实，对地下构建的空间定位不准，参与方之间信息传递不及时，监管力度不够等。

1城市轨道交通施工安全风险管理的相关研究

近年来随着我国城市交通的发展，城市轨道交通工程建设安全管理工作仍处于完善阶段，国内学者也都做了大量研究。丁烈云[2]等针对地铁施工安全风险识别和预警，提出了利用计算机技术从工程图纸中自动识别施工安全风险和地铁施工安全风险信息融合与时空耦合的预警方法。郭红领[3]等通过构建BIM与定位技术（PT）的工人不安全行为预警系统来预防施工安全事故发生。陈帆[4]等构建了基于因子分析与BP神经网络相结合的地铁施工安全预警模型。仲青[5]等提出了将BIM与RFID进行集成，并应用于施工现场安全的监控系统，实现施工现场实时可视化、信息自动化、多方协同参与的安全监控。王艳辉[6]等提出了建设基于GIS的城市轨道交通建设安全风险管理信息系统。范斌[7]等讨论了地铁工程建设安全控制管理与信息技术结合的重要性，提出了应用先进信息技术加强地铁工程建设安全监管的基本途径和方法。但并没有文献在城市轨道交通建设安全管理中对BIM、云平台集成进行系统化阐述和研究。本文认为，随着各类技术集成应用在建筑业的不断发展，提高城市轨道交通建设的安全性，需要建立一个基于BIM云平台的城市轨道交通建设安全系统用以从宏观层面上预防、分析、控制安全隐患和风险的管理平台，最大程度上把控影响城市轨道交通建设安全的信息数据，提高安全风险的预测能力，加强安全主体责任，按照“事先控制、主动控制”的原则，防范和避免施工事故的发生。

2基于BIM云平台在城市轨道交通施工安全风险管理的必要性

2.1城市轨道交通建设

对于BIM应用的局限性BIM（BuildingInformationModeling），即建筑信息模型，从20世纪90年代提出至今，已经从概念普及进入到应用普及阶段[8]，具有三维可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性等特点。BIM目前在轨道交通上主要是以设计为导向，借助三维模型的工具。近年来，BIM技术逐渐引入到城市轨道交通建设上来。在上海地铁9号线三期（东延伸）项目中，上海市地下空间设计研究总院有限公司成功地将BIM技术运用到项目设计和施工全过程阶段，实现了场地仿真、管线搬迁模拟、交通疏解模拟、管线综合设计、施工仿真[9]等。中建五局土木工程有限公司在长沙地铁3号线松雅湖南站的施工过程中也首次应用了BIM技术，如施工动画漫游、三维动画交底、施工方案模拟等，减少了建筑质量安全问题和返工。然而，BIM技术在城市轨道交通的应用仍存在一定的局限性[10]，对于BIM技术的深入拓展与其他技术的集成还有待加强。

2.2BIM云平台应用于城市轨道交通施工安全风险管理的优势分析

BIM云平台实现了BIM技术、云计算与3DGIS之间形成无缝和属性信息无损综合集成应用，将丰富的地理空间信息和成熟的应用技术，直接引入建筑信息模型（BIM）的应用中，支持工程项目建设安全风险预警的可视化、精细化、一体化和智能化管理与应用。与传统城市轨道交通建设安全管理的优势如下：

2.2.1提高信息安全的存储能力

城市轨道交通项目从设计到施工，由于工程量大，必定会产生大量的资料信息，传统BIM技术又只能使用户在个人终端或个人BIM工作站上进行数据存储和查阅。而BIM的云平台系统，以天津超算中心为依托，有强大的运算能力和存储能力作为支持。经平台的云端存储，与工程项目建设安全相关的数据信息使用人员无论何地登录平台，可按类按时按需的进行上传，查阅。

2.2.2优化BIM技术在建设安全管理上的协同能力

城市轨道交通质量管理虽然有较多的地质监测，但由于信息化方面的滞后和缺乏与其他技术的集成，导致施工监测实时而安全问题控制不及时。而BIM云平台利用BIM技术进行协同设计的同时，3DGIS可表达项目室外周边环境，各参与方共享同一套工程信息数据，可以通过平台可视化模型准确定位工程质量安全问题所在，保证了信息的完整性和同一性并且最大程度的利用工程数据信息。

2.2.3提高应急处置的反应效率和速度

城市轨道交通不可避免的要从一些建筑物多，商业繁华，人流量大的敏感区地下穿过，一旦出现危机，很容易造成重大的人员伤亡、财产损失和次生灾害。将BIM云平台中的基础工程数据信息应用于建设施工事故应急处置以及人员疏散等，可快速控制灾害的蔓延，提高工程应急处置力量。

2.2.4加强安全责任体系的落实

落实安全责任体系是城市轨道交通建设的关键和根本。当前工程建设过程难免会受到进度、成本和质量等制约，参与建设的任何一方若质量安全管理意识淡薄，都会使得工程安全管理流程和责任制度难以落实。通过BIM云平台，可实现项目信息安全高速采集、整合到统计分析的全过程，同时建立一个闭环的安全管理流程。

3BIM云平台框架设计

3.1BIM云平台系统架构

BIM云平台的提出首先是一个集合多方管控，基于国家超级计算中心天河云平台建设，以BIM作为项目相关数字化信息模型基础，以3DGIS技术作为地理空间支持，关联工程项目的进度、成本、质量、安全、资源等信息，为工程项目全寿命周期服务的云端平台。除BIM模型整合服务器外，均使用天河云平台提供IAAS服务，包括云服务器、可视化云桌面、云存储和网络，实现真正意义上的对城市轨道交通建设安全的协同化、系统化和信息化管理。基于该平台的引入，业主及工程项目各参与方可从前期设计开始将工程图纸、BIM信息模型、动态信息等上传于云端，经过云端服务器的处理，将模型和数据进行整合集成存储于云端。地端用户可通过网络即可及时收集、查看、分析和管理工程各个标段的安全数据信息，增强了工程安全信息的共享程度，实现了对安全隐患和风险的预警，为决策者提供决策依据。

3.2基于BIM云平台的施工安全风险管理的应用集成

城市轨道交通建设的特点决定了其安全管理信息平台实质上是由技术集成、信息集成、进程集成、主体集成组成。安全技术集成是在平台强大兼容能力的基础上，让不同技术有效融合，BIM技术实现模型可视化，3DGIS则能更好的表达工程周边建筑环境，给设计方、施工方以直接的空间结构感，有效减少设计和施工安全问题和隐患。安全信息集成使得不同软件技术的信息能够全部汇总到平台，不同阶段不同标段的安全信息、安全知识可以通过平台准确的提供给相关责任主体。安全进程集成是在3DGIS、BIM模型与设计文件、施工资料等动态关联条件下，实现对项目整体安全信息的动态管理。安全主体集成实现了合理分配不同参与人员使用平台各个功能的权限，并且进行问题追踪时，对安全责任主体进行了明确划分，同时共享安全管理的信息。

3.3基于BIM云平台的安全管理的流程集成

传统的安全质量管理一般多采用手工方式管理，缺乏有效的质量安全管理流程方式，很难实现安全问题的有效跟踪，本平台以WBS（工作任务分解）为主线、以工作包为单位[11]，按照城市轨道交通工程开展的时间进度，建立了一个闭环的管理流程，以安全问题的发现，安全问题确认，安全问题修正，安全问题验证，安全问题关闭为一个闭环，从而保证促进工程建设安全问题的快速、有效解决[12]。

4基于BIM云平台的功能设计与实现

本文以天津市某条城市轨道交通线为例。该交通线串接滨海新区南北片区与核心区的骨干线路，总长约43.7公里，各个区段于2017年逐步启动建设，最终在2020年实现通车试运营。该交通线一期工程就引进了BIM应用技术，在该项目中，通过云平台，将BIM模型与3DGIS结合，实现了三维模型和地理信息系统无缝和信息无损结合，实现3D浏览和3D漫游、距离测量等工程，并且将会把BIM技术应用到建设以及后期运营维护过程中。由于该工程刚刚开工建设，下面以风险源管理为重点，以针对该交通线平台的功能设计为例，来介绍和探讨BIM云平台对于项目建设质量安全管理的功能架构。

4.1风险源管理

风险源管理是在项目建设过程中需进行严密监控和关注的重点内容之一，对不同类别的风险源信息（包括风险源区域、分类，等级和影响关系等）进行归类汇总。此模块主要实现对施工前和施工中的安全风险预警，以及事故险情和安全隐患的管理。

4.2管线切改

基于BIM云平台，在设计图纸完成后，通过BIM三维可视化技术手段，对地下隐藏的各类管线进行可视化展示，规避施工风险。

4.3复杂节点施工方案模拟

3DGIS技术可将复杂节点专项施工方案模拟数据整合，并关联相关模型构件以定位复杂节点的具体空间位置。平台支持单独显示关联的构件和复杂节点相关资料，通过专项施工模拟，对地下施工环境有着很好的指导和可预见性，能避免很多施工安全风险和隐患，实现设计和施工的高效精准。

4.4进度管理平台

将施工进度计划与施工BIM模型进行整合，形成5D（包括3D可视化、时间，成本）施工模型，模拟项目整体施工计划进度安排，施工单位上报施工进度计划至该平台，平台自动化的对比出现场实际进度，辅助业主单位及施工单位对现场施工进度进行整体的把控。图7显示的是工程实际施工进度。图8所示为各个工作包的实际进度与计划进度的偏差分析，实际施工时间，结束时间通过平台统一显示。这种双模型的对比，通过检查施工工序衔接，可减少由于施工方不按计划施工而带来的安全风险隐患。对于直接关系到建设安全的关键步骤，安全责任主体能更及时的得到回馈并做好风险预警和安全控制工作。

4.5监控量测本模块

主要基于BIM、3DGIS和轨道综合监控系统进行项目建设监测，对监测数据进行统计分析和数据报警（用户可以自行配置检测功能的报警值和责任人，系统会自动发邮件和短信进行报告）。对于已建立的安全隐患排查流程，如果该流程由该用户开始，可根据该流程新建流程任务，并在进行处理后，发送到下一个流程节点负责人处。如图9，图10所示。

4.5结论

影响城市轨道交通施工安全的因素复杂多变，建立BIM云平台可实现科学、全面、动态、直观地掌握地铁在建工程的安全现状，推进城市轨道交通建设质量安全信息化和集成化程度。本文通过分析总结现有城市轨道交通建设安全事故特征和安全管理现状的基础上，提出了基于BIM云平台对城市轨道交通建设安全的管理。BIM天河云平台在天津某条城市轨道交通线设计阶段的成功应用，有效实现了对城市轨道交通建设安全风险自动识别和预警，同时，平台中存储的BIM模型和相关安全信息数据也会为今后工程建设的安全风险识别和预警提供有效的支持。今后的研究中将在BIM云平台的应用激励机制以及BIM与其他技术集合等方面进行深一步的探讨和完善，以期为城市轨道交通建设质量安全管理提供参考建议，促进工程建设的发展，保障城市轨道交通建设的安全。

参考文献：

[1]郭聖煜，骆汉宾，滕哲，蒋晓燕.地铁施工工人不安全行为关联规则研究[J].中国安全生产科科学技术，2015（10）：185-190.

[2]丁烈云，周诚.复杂环境下地铁施工安全风险自动识别与预警研究[J].中国工程科学，2012（12）：85-93.

[3]郭红领，刘文平，张伟胜.集成BIM和PT的工人不安全行为预警系统研究[J].中国安全科学学报，2014（04）：104-109.

[4]陈帆，谢洪涛.基于因子分析和BP网络的地铁施工安全预警研究[J].中国安全科学学报，2012（08）：85-91.

[5]仲青，苏振民，佘小颉.基于RFID与BIM集成的施工现场安全监控系统构建[J].建筑经济，2014（10）：35-39.

[6]王艳辉，罗俊，张晨琛.基于GIS的城市轨道交通建设安全风险管理信息系统的设计与实现[J].交通运输系统工程与信息，2010（04）：33-37.

[7]范斌，骆汉宾，周诚.武汉地铁工程建设安全预警系统的设计与应用[J].华中科技大学学报（城市科学版），2010（01）：79-83.

[8]本书编委会.中国建筑施工行业信息化发展报告（2015）-BIM深度应用与发展[R].北京：中国城市出版社，2015.

[10]陈永高，单豪良.基于BIM与物联网的地下工程施工安全风险预警与实时控制研究[J].科技通报，2016（07）：94-98.

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BIM（建筑信息模型）是一种基于三维模型的智能工作方式，它能够创造、发掘和保存建筑设计、施工、运营全流程中的各项数据，从而大幅度提升决策效率和生产力，促进建筑业转型升级。预计未来两年内，中国BIM 应用率较高的施工企业数量将会有108%的增长，它将广泛应用与建筑设计和道桥建设领域。由于 BIM 技术所具有的强大优势，使其在建设领域中的关注度越来越高、应用越来越广泛，给建筑业带来了巨大的效益。

1. 桥梁工程中应用BIM技术的优势

1.1提高生产效率、节约成本

BIM 技术所提供的协同设计、参数化设计功能，有助于优化桥梁结构设计，可以避免施工环节多次返工，既节省时间和成本，又能保证施工效率。新型生产方式的兴起，如构件的模块化、预制化程度大大提高，BIM 数据信息模型代替传统图纸移交给施工单位等。

1.2使方案评审更加直观，提高工程造价的准确性

基于BIM 的桥梁工程，可以让业主在方案选择评审阶段更加直观地看到工程完工后的效果及相关数据分析。基于BIM 模型的工料计算相比基于2D 图纸的预算更加准确、而且更多的工作由计算机完成，且节省了大量时间。

1.3有助于桥梁工程的创新性与先进性

作为当今建筑业最具前瞻性的技术之一，BIM 技术用可视的数字模型串联起设计、建造和运营全过程。BIM 所提供的信息共享交互平台能使早期参与方案设计的各个协作方进行互相经验探讨、信息协调，实现项目创新性与先进性。

1.4方便工程及相关设备管理与维护

BIM 竣工模型传递到工程运营管理单位，能为其日常的常规运营管理、安全管理、养护维修等工作带来便利。先进的工程进度管理与质量控制，业主可利用BIM 技术所输出的可视化效果、监视工程进度，校验工程完成的质量。

2. BIM技术在桥梁施工阶段的实际应用

2.1数字信息化施工

钢构桥梁所用的部分构件可以异地加工，然后运至施工现场进行拼装。运用数字信息化手段可以预制桥梁结构，然后通过工厂化的生产制造手段防控施工中的各种不利因素，以确保构件质量达标，同时进一步桥体施工周期，提高效益。

2.2施工模拟

基于BIM 技术的4D 桥梁施工模拟技术可以在项目建造过程中编制科学的施工组织计划，同时严格把控施工进度，合理布置场地并优化资源配置，从而以点带面，全面把控整座桥体的施工进度和工程质量，以期在提高工程质量的前提下节约施工总成本，提高经济效益。

2.3进度管理

传统的进度控制方法是基于二维 CAD，存在着设计项目形象性差、网络计划抽象、施工进度计划编制不合理、参与者沟通和衔接不畅等问题，往往导致工程项目施工进度在实际管理过程中与进度计划出现很大偏差。BIM 3D 虚拟可视化技术对建设项目的施工过程进行仿真建模，建立4D 信息模型的施工冲突分析与管理系统，实时管控施工人员、材料、机械等各项资源的进场时间，避免出现返工、拖延进度现象。通过建筑模型，直观展现建设项目的进度计划并与实际完成情况对比分析，了解实际施工与进度计划的偏差，合理纠偏并调整进度计划。BIM 4D模型使管理者对变更方案带来的工程量及进度影响一目了然，是进度调整的有力工具。

2.4安全数据信息管理

基于BIM 技术的桥梁安全数据信息管理平台可以搭载管理施工中的关键数据，并利用集成平台实现数据共享，使各单位全面掌握桥梁施工的安全信息，以便制定科学有效的施工组织方案，防止因安全信息数据管理滞后而埋下安全隐患，甚至引发施工安全事故。应用BIM 技术对施工现场布局和安全规划进行可视化模拟，可以有效地规避运动中的机具设备与人员的工作空间冲突。应用 BIM 技术还可以对施工过程自动安全检查，评估各施工区域坠落的风险，在开工前就可以制定安全施工计划，何时、何地、采取何种方式来防止建筑安全事故，还可以对建筑物的消防安全疏散进行模拟。当建筑发生火灾等紧急情况时，将BIM 与RFID、无限局域网络、UWB RTLS（超宽带实时定位系统）等技术结合构建室内紧急导航系统，为救援人员提供复杂建筑中最迅速的救援路线。

2.4 物料设备管理

在BIM 技术问世之前，施工单位往往借鉴物流行业比较成熟的管理经验及技术方案，例如使用无线射频识别电子标签技术；可以将桥梁构件、工程设备以及相关物料贴上标签，以此跟踪管理施工进度。但RFID 技术只能识别一部分信息，无法掌握桥梁施工全过程的数据流，这点缺陷可以通过基于BIM 技术的桥梁信息模型来弥补。

2.5 协同作业

协同作业是设计之外的各种设计文件与办公文档管理、人员权限管理、设计校审流程、计划任务、项目状态查询统计等与设计相关的管理功能，以及设计方与业主、施工方、监理方、材料供应商、运营商等与项目相关各方，进行文件交互、沟通交流等的协同管理系统。在桥梁工程施工过程中，利用BIM 技术实现协同作业，能保证施工科学合理化。主要利用软件服务和云计算技术，构建基于云计算的BIM 模型，不仅可以提供可视化的BIM 3D 模型，也可通过WEB 直接操控模型。使模型不受时间和空间的限制，有效解决不同站点、不同参与方之间通信障碍，以及信息的及时更新和等问题，这对于提高设计、运营领域的效率、节约成本也将起到积极的推动作用。

3. 结语

桥梁作为重大的公益性建筑，理应体现高水准的工程质量和服务品质。而基于BIM 的欧特克软件可实现现场环境、方案设计、模型分析、施工模拟、安全管理等各方面的综合提升，大大提高了模型的重复利用率，降低了应用研究的综合成本。

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一、北方海区水上通信的现状分析

随着现代通信技术的不断发展，陆上移动通信正处在3G向4G发展的过渡阶段，已经全面实现了数字化。但相比陆地通信，水上通信仍沿用传统的模拟通信模式，模拟通信虽然有成本低、易于建设等优点，但因为其抗干扰能力、频带容量、保密性能等主要通信指标偏低，难以满足现代通信发展的需要。

当前北方海区的水上通信主要包括以下几种：VHF通信为代表的甚高频近岸通信、NAVTEX为代表的中频离岸通信和以SSB为代表的高频远距离通信，以上通信方式均为模拟通信，当前只能满足低质量的语音传输需要，且信号质量极易受到外界因素（气象、电离层）影响，信号稳定性较差。正是因为有着这些先天不足，随着卫星通信和手机通信的普及，传统的水上通信业务正逐渐被边缘化。

当前，海岸电台业务作为航海保障中心水上通信的主要业务，由于重视程度不足和技术落后，其公众通信呈逐年萎缩趋势。与之相反，由于国际国内对水上安全的重视程度和社会公众对安全信息的需求程度都在不断增强，水上通信总量是呈逐年上升的。随着国家海洋战略的稳步推进，海洋资源开发、航运发展、沿海经济建设等客观需求也将助推水上通信业务持续增长。同时，水上通信是全球海上遇险与安全的重要组成部分，其在保障水上交通安全和人命救助中发挥着无可取代的重要作用。

国际海事组织IMO和国际电联ITU正在积极推进全球海上遇险与安全系统（GMDSS）现代化工作，计划在2017年完成GMDSS现代化规划并于之后全面转入实施阶段，全球的现代化进程预计于2025年左右全面完成。

综合分析当前水上通信形势，可以得出水上通信将会经历“从模拟向数字、从工业化向信息化、从信息传输向信息服务”的过渡转型。

二、北方海区水上通信的发展判断

为紧跟时展的潮流，确保我国的水上通信进行定位，以“履约通信、海事通信、战备通信、便民通信”作为当前和未来一个阶段水上的通信的基本定位，即履行国际公约规定的义务；在通信服务、信息服务、技术支持保障等方面服务海事工作，在防灾减灾、应急抢险、海洋维权等方面发挥战备作用；在海洋资源开发利用、船舶航运等海洋活动中发挥保障作用等四个方面谋求推动水上通信业务发展，转变发展理念，完成“人以履约通信为主体的传统通信向以履约通信为基础、信息服务为重点的智慧通信发展”的转型。

三、对北方海区水上通信发展的几点建议

（1） 坚持履约通信作为立足之本，不断提升自身国际履约能力。履行国际公约所赋予的遇险值守和安全信息播发职责，是水上通信尤其是海岸电台得以存在的基础，履约通信工作必须高度重视并严格得到执行。GMDSS现代化进程是机遇也是挑战，必须从现在起了解掌握并紧跟国际发展步伐。

（2） 准确认识信息服务巨大发展潜力，坚定推进航海保障信息服务工作切实深入，为水上通信服务这一新兴业务的发展提供良好的政策支持和发展环境，引入市场化运营模式，不断摸索完善信息服务体系架构，逐步形成适合北方海区特点的、健康、高效、稳定、有序的信息服务可持续发展良好局面。

（3） 促进海事、航保信息的持续整合，加强涉海单位海洋活动信息的获取力度。加强信息的互联互通，促进航标信息、测绘信息，通信信息的相互融合，广泛准确集成位置信息、海图信息、导航信息、安全信息、搜救信息、AIS信息、监控信息等为主的航保业务信息和以行政审批、船舶信息、船员信息、VTS信息、CCTV、危管防污、通航信息、船公司信息、事故与应急、政策法规、船检管理、溢油监测等为主的海事监管信息；集成包括水文信息、气象信息等在内的海况气象信息；通过与港口、航运公司、物流公司、船舶公司等的合作经营。

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1 水电工程安全管理现状

水利水电工程（以下简称“水电工程”）施工工期长，人员、设备流动性强，临时作业项目较多，而且作业环境复杂，难以开展实效性和有针对性的现场安全管理。这是当前水电工程安全事故多发的一个重要原因，且安全事故多是随机性的，具有不确定性、多样性和突变性等特点，不仅造成严重的人员伤亡，而且施工单位常常因此蒙受巨大的经济损失。针对水电施工事故的上述特点，现有的安全管理模式一般是采取安全管理制度方式，如：安全生产责任制度、安全监督管理制度、安全培训教育制度、施工文明管理制度、安全生产费用投入制度以及各种安全技术规程等。

存在着这样一个事实，相当的部分事故根据对水电工程工地已经发生事故的统计资料分析，一般都是由于作业人员违反操作规程而引起的[1]。处理事故时通常会发现无论是施工单位还是监理方，都有很详细的规章制度，但参建人员对这些章程、制度一知半解，安全防范意识薄弱，直接影响了安全制度的落实。而目视安全管理恰恰是解决这一问题的有效策略。

2 目视安全管理与水电工程风险分析

2.1 目视安全管理概述。目视管理是利用形象直观、色彩适宜的各种视觉感知信息来组织现场施工活动，达到提高劳动施工率目标的一种管理方式[2]。它将所有有关安全生产的信息以图文、色彩等形式传递给相关人员，使其了解安全管理要求和安全操作规程，并利用信息化的手段进行自我管控[3～4]。因此，在施工现场的安全管理中利用这样的可视化的安全管理方式，能够最大限度的提高施工现场安全的程度。这无论对于施工单位、监理单位还是业主单位，将为整个工程的安全施工带来极大的好处。

2.2 水电工程风险分析。水电工程一般存在基础开挖、边坡支护、挡水结构、上游引航道中的靠船建筑物、导航建筑物、混凝土底板结构等主体工程的土建施工及大型设备安装工程[5]。根据笔者常年在水电工程上的反复实地调研结果发现，存在的如下主要风险：

①高处多重立体交叉作业，事故隐患问题突出。具体表现为交叉作业信息传递不及时而导致物体打击、高处坠落、机械伤害事件。②施工人员安全素质不高，存在人的不安全行为。具体表现为“三违”问题、施工安全组织不健全、安全文化建设有待提高等。③施工机械设备管理需要进一步加强。具体表现为齿条、螺母柱升降平台、纵导向施工升降平台、平衡重井吊挂施工平台、施工排架、模板和支撑、起重塔吊、物料提升机以及相关特种设备失效等局部结构工程失稳，容易造成机械设备倾覆、结构垮塌、人员伤亡等事故。④其它问题。如作业行为管理、施工现场安全警示标示、重大危险源监控、职业健康管理、应急救援及现场处置方案等需要进一步完善。

3 水电工程实施目视安全管理的必要性

通过对目视安全管理理论的概述，结合水电工程目前的施工特点，水电工程目视安全管理的必要性存在以下几个方面。

3.1 目视安全管理形象直观。组织指挥安全施工是现场安全管理人员的职责，这种职责实质上是在各种安全信号和安全信息。施工作业环境复杂，工期紧张，因此必须保证施工现场安全信号以及安全信息的传递快速准确。目视安全管理，即利用图文的形式将安全施工要求、安全规章制度、安全技术及相应风险注意事项等内容进行形象化和具体化，从而给施工人员以直观的视觉刺激。这些能实现安全施工要求、安全规章制度、安全技术及相应风险注意事项等与施工现场的岗位进行有机结合起来，有利于提高水电工程安全管理效率。

3.2 目视安全管理透明度高。根据“四不伤害”中“保护他人不受伤害”的原则，目视安全管理的可视化信息，对所有作业人员的安全要求是公开透明的。因此，这样的可视化信息手段能提示与规范每一个进入该现场作业人员的安全行为，有利于作业人员的默契配合。同时，也是对作业人员违规行为进行有效的约束，可以起到提醒和警示的作用，使其作业行为置于公众的监督之下，进而有着互相监督的效果，使作业人员都共同遵守安全施工的有关规定。

3.3 目视安全管理形成安全效应。目视安全管理综合了行为学、心理学以及管理学等多门学科知识和研究成果。各类学科在目视化管理模式中交叉作用，发挥着能够比较科学地改善施工现场的安全视觉、安全感知相关的环境因素。现场施工人员的行为和心理受环境影响而产生了安全效应，从而在施工中有目的的运用这些理论，促进规范作业。

4 水电工程目视安全管理的内容

4.1 规章制度与工作标准的公开化。施工单位有责任将有关现场安全作业的制度和章程告知所有参建人员。为了实现安全施工和文明施工，与作业人员有关的要求，应分别展示在相应的岗位上，并要始终保持完整、正确和有效。

4.2 与定置管理相结合。有完善而准确的信息显示。为了消除物品混放和误置，应进行有效的定置管理，做到“物有归属”。如设备临时安置区、工具区、垃圾与废品区、物料区，包括标志线、标志牌和标志色。

4.3 与设备安全管理相结合。设备安全是实现现场本质安全的重要方面，是预防事故的重要措施。设备的使用方法，能够用图表等可视化形式讲解，使操作人员充分理解正确的安全操作要领。各类设备用不同的颜色代表其中的不同介质，而且为防止人为误操作，介质的流向必须通过箭头标示清楚。

4.4 与安全隐患管理相结合。事故隐患不犯重复错误，充分发挥目视安全管理的长处，将事故隐患现场、被事故毁坏的现场及事故造成的损失等，通过图片等视觉形式，公布于众，给作业人员进行安全教育和安全警示，进一步提高作业人员的安全意识和安全责任。

4.5 作业人员着装的统一化与实行挂牌制度。作业人员按不同单位、工种和职务统一着装。操作人员上岗前，必须按规定穿戴防护用品。施工负责人和安全员应随时检查劳动防护用品的穿戴情况，不按规定穿戴防护用品的人员不得上岗，现场实行安全责任人负责制，具体制定各项安全施工规则，检查施工执行情况，对职工进行安全教育，组织有关人员学习安全防护知识，并进行安全作业考试，考试合格的职工才具备进入施工作业面作业的资格。

4.6 特种作业与高处作业的目视安全管理。特种作业或高空作业人员必须通过相关部门的资格认证，确保每一位工人持证上岗。施工单位要对这些人员进行岗前培训和考核，每一位通过考核的人员必须在安全帽上贴上单位发放的资格合格目视标签，使施工作业规范化。

5 水电工程目视安全管理应用

在实施过程中可以先选取某一作业区域进行目视安全管理，这一区域将作为该项目工程的目视安全管理示范区，其它施工区域可以参照对比，所有进场的作业人员可以进行参观学习，并在这一过程中了解到作业区域应注意的危险状况。

实施方案除以《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》、《安全标志及其使用导则》等相关标准为依据外，还应结合当前水电工程施工现场安全目视管理的现状，按照安全目视管理理论与实践要求，统一制定标准和组织实施。

6 结语

目视安全管理模式在水电工程的施工现场的应用，可将安全操作规程以图文、色彩等形式直观的传递给每一位施工人员，以提高其安全防范意识。所有现场作业人员通过目视可全面了解施工现场的隐患点，从而在施工过程中有意识地规避这些安全风险。现场的安全管理人员可在施工时重点关注这些隐患点，加强安全管控，尽量做到“零事故”。在未来的水电工程安全管理中，目视化安全管理模式将是重要的一个方向。

参考文献：

[1]杨建，王丽亚.基于目视化管理的现场改善在开卷落料线的应用[J].商品与质量，2011（S4）.

[2]赵凤祥，刘颖.浅谈在应用目视化管理时不应忽视的几个问题[J].安全生产与监督，2012（02）.

[3]曾明星，李军.目视方法在企业设备管理中的应用[J].科技与管理，2007（03）.

[4]肖智军.现场管理的三大工具――标准化・目视管理・管理看板[J].企业管理，2003（11）.

篇11

现如今，企业业务的不断发展，已经渐渐地向着采集方式、数据源的分布化、多样化以及碎片化趋势发展，采集分析系统中的条块化分析将安全分析限制，将系统的分析效能严重的降低，因此数据采集分析的架构亟需优化，以便快速提取数据的应用价值。企业安全大数据的建设目标是基于大数据技术，实现对应用系统操作日志（4A日志）、各类设备的安全事件日志（SMP日志）、业务系统流量数据等安全数据的采集、存储与管理的统一处理，实现4A、SMP、业务系统日志分析及报表功能的无缝迁移与性能大幅优化，进一步实现针对风险、事件等高维度的全新分析模型与技术，提供完整高效的进行安全事件的溯源和处理手段。

二、安全大数据平台设计与实现

1、安全大数据平台框架。通过大数据分析技术实现对企业网络与信息安全指标呈现、安全预测/预警以及事件分析体系的研究。安全大数据的总体框架包含统一采集、数据处理、搜索引擎、挖掘分析和统一展示等模块。2、安全数据的集中采集。安全大数据平台采用大数据集中采集方式收集各类日志数据，日志采集主要分为4A审计日志、SMP日志、业务流量日志，实现由目前各系统独立采集向集中化大数据架构的转换。3、业务系统旁路流量采集。业务系统旁路流量采集主要是以网络镜像流量的方式采集业务系统流量，根据http协议分析、过滤、格式化以及补全操作，分析出需要的数据提交给上层数据存储中，为业务安全模型分析提供数据基础。4、业务安全模型分析。1、异常登录行为分析，分析登录日志建立模型，其特征审计模型包括维度包括：非法密码猜解、使用程序账号登录、异常IP地址登录、非正常时段登录、维护人员共享账号、离职人员工号非法盗用等行为进行审计分析，及时发现运维人员的违规操作。2、人员违规操作监控分析，关联登录日志、操作日志建立正常的人员行为特征模型：(1)学习建模；(2)冗余范围建立：标准模型*1.2范围;(3)根据模型的的规律，及时营业员的违规操作5、系统安全事件分析。针对安全事件发生时研究范围中系统状态进行分析，分析不同安全事件时各系统运行状态与正常情况下差异。能够提供每个信息安全资产的安全态势，动态图表的形式展示，访问量趋势图、攻击走势图等可视化图，能够对攻击进行溯源分析，能够分析攻击的影响范围，并能够提供安全预警。6、安全趋势预测。对研究范围内业务系统的安全数据进行统一采集整理、从多个维度综合分析，提升整体的预警能力，为系统安全预警与安全事件体系研究做出依据。同时对业务安全和系统安全所面临的安全风险定制化模型分析的结果进行安全量化指标排名，进一步将安全风险做到可度量、可视化的动态展示。

三、实现和应用效果

通过对业务安全和系统安全所面临的安全风险进行定制化模型分析，建立异常登录行为模型、内部人员违规操作模型、入侵攻击事件分析模型，完成后台运维人员、普通业务人员、外部攻击者的用户画像，进一步将安全风险做到可度量、可视化的动态展示，实现了信息安全整体态势感知以及发展趋势的有效预警。实现企业日常运行、维护中所产生的数据集中采集、汇总和标准化；基于大数据分析方法建立用户日常行为模型，为风险预测和识别提供基准数据；实现企业日常运行、维护等安全数据的海量数据分析，风险识别；实现基于大数据进行安全分析和对安全事件进行预测、预警的能力；实现企业整体安全态势的多维度展现，为安全管理决策提供支持。

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随着我国煤炭资源开发逐渐向深水平进展，地质条件愈加复杂，煤矿安全管理难度随之增加。煤炭行业通过研究重点技术、提高集约化生产程度，显著改善了安全生产形势。先进、可靠的安全监测监控技术能够了解井下人员的分布状况、机械设备的运转情况及预防动力灾害的发生，保证煤炭高效开采。为了实现煤炭工业十三五科技发展规划，煤炭系统应当加大对煤矿安全生产监控技术的研究力度。

1煤矿监控技术现状

1．1井下员工定位技术

目前，井下人员定位系统由副井罐笼处、井底车场、集中运输大巷、采区出入口设置的分站组成。在企业层面，该系统便于调度室统计各工种作业人员考勤情况，保证员工的出勤次数;在政府监管层面，该系统使各级煤监局实时掌握所辖煤矿井下人员数量，有效遏制超员生产;在应急救援层面，该系统可以确定受困员工的具体范围，减少事故的死亡人数。然而GPS信号井下传输能量衰减大，无线传输会受到巷道拐弯、分支的影响，信号不能完全覆盖井下作业区域，从而形成了大面积盲区。

1．2缺乏井下三维空间模型

煤矿在煤炭开采过程中，获取了大量的地测、一通三防、矿山压力等现场数据，如果将这些数据融合起来，将会形成一个有效的安全信息管理系统，为经营管理层决策提供一个重要参考。

1．3传感器性能不稳定

井下环境潮湿、粉尘含量高、含有腐蚀性气体，造成传感器元件、电路等接触不良、容易氧化，降低元件的可靠性。井下复杂的电磁场会影响传感器的正常工作。一些传感器一致性差，容易受到其他气体干扰。当传感器进水、受到井下振动作业影响时，传输的数据会失真。传感器经常由于安装地点不合理，导致其不能有效监测数据。

1．4安全监控设备兼容性低

目前，部分煤矿安全监测监控技术要求较低，不适宜现场安全生产。安全监控系统的通信协议不统一，不同厂家设备在传输数据时很难做到有效互换。监控设备监测矿井数据时，可以修改或删除超限数据，导致传感器安全作用丧失。

2煤矿监控技术发展方向

2．1井下员工精确定位技术

井下定位系统的无线技术是由短距离、低传速向远距离、高传速发展。定位系统采用蓝牙、RFID技术，井下无线节点向矿工携带的智能终端发送RSSI值，RSSI值最终会传送到井上控制中心，可以根据相应的算法确定人员位置。未来的井下定位系统具有高鲁棒性与较好的自组网能力

2．2构建三维可视化矿井模型

通过3DGIS把煤矿大量的空间参数和与之对应的属性参数结合起来，进行矿井三维建模和三维可视化表达。该模型中含有煤层赋存、顶底板岩性、皮带运输、监测监控、采掘进尺、水泵排水、通风机运行情况、供电线路敷设等现场信息。

2．3多系统融合

多系统融合分为分站级融合、链路级融合和数据级融合。分站使用ARM处理器，将不同系统的监控设备通过各自物理链路接入融合分站的不同的通信接口中，从而实现多系统分站级融合。链路级融合是把不同系统的设备通过同一条链路接入融合分站，数据经各系统的程序处理后发送至各自监控主机。链路级融合能够减少电缆、无线接口设备数量。数据级融合可以实现跨系统共享参数。当某一系统安装该参数传感器后，其他系统可以通过地面融合软件获得该参数。多系统融合可以避免系统的重复构建并降低运维成本。

2．4煤矿物联网技术

为了确保现场监测监控机电设备的可靠性，避免因使用伪劣矿用机电零部件引起事故，煤矿企业需要采用物联网技术管理监测监控零部件。物联网技术可以优化采购、储存、运输、维护等环节，实现全矿井动、静态管控。

2．5有效挖掘监测数据

井下分站与地面中心站之间传输的信息改为提前压缩好的数据，以达到提高传输速率的目的。监控系统要重视采集数据变化量的比对工作，这样可以预防瓦斯、火灾等矿山灾害。未来的煤矿安全监测监控系统不再由某一个公司构建，而是由相互独立的多个公司兼容式开发。云计算将会成为未来数据存储架构的主流模式，为综合分析地质参数提供基础。

3结语

我国数字化矿山建设已经取得了初步成效，但仍然存在安全监控标准不规范、大数据挖掘不充分、传感器性能不稳定等技术薄弱问题。引入人工智能、大数据、物联网、微电子、数据通信、计算机、自动化、射频识别等新兴技术，可以带动煤矿安全监测监控技术快速发展。高性能的安全监控系统能够监测生产环节，预防瓦斯、火灾等煤矿重大灾害事故，以达到自动化生产、精细化管理、科学化决策的效果。只有找准煤矿安全监测监控系统发展方向，才能保障煤矿企业安全生产。

参考文献:

［1］孙继平．煤矿安全生产监控与通信技术［J］．煤炭学报，2010，35(11)．

［2］汪丛笑．煤矿安全监控系统升级改造［J］．工矿自动化，2017，43(2):1－6．

篇13

煤炭生产可视化调度及预警综合平台，利用计算机网络技术、三维GIS技术，把煤矿生产的各专业环节、日常生产、计划、外运、仓储以及重点工程、重大隐患等各类信息传输到各专业科室和相关负责人，提醒和督促责任人及时、超前、按照规定流程完成预警处置工作，实现煤矿生产重要环节、重大隐患的超前预知、超前防范、超前准备、超前预警和超前治理，并通过煤矿安全预警和日常生产调度的关联分析，为集团领导决策提供依据，能够全面实现重要环节和重大隐患的预警和预控，把重特大安全事故“扼杀于萌芽状态”，使安全生产管理做到“防患于未然”，提高安全生产效率，杜绝煤矿事故发生［1－5］。

1平台搭建遵循标准及设计原则

1．1遵循标准

煤炭生产可视化调度及预警综合平台的构建，要与《山西省煤炭工业信息化发展“十二五”规划》中提出的安全监测监控系统、煤矿井下作业人员管理系统、煤炭产量监控系统及安全执法网、隐患排(检)查治理专家智能库系统、火灾早期预警和采空区束管监测系统、粉尘监测系统、探放水监测预警系统、顶板压力监测系统、冲击地压预测预报系统的要求相融合，从煤炭企业调度管理、安全信息管理、预防预警机制等各方面入手来建设，建立危险源辨识和隐患排查治理长效机制，提高事故预警、预报、预防能力，使企业各相关业务部门生产衔接、调度指挥更加顺畅有序。

1．2设计原则

1)整体性和稳定性。本综合平台的构建要与在用的“综合调度指挥平台”相融合，通过二维三维图形进行统一显示、统一管理，能够有效地实现煤矿综合信息一体化管理，满足未来煤矿信息化发展的需求与趋势，满足客户对系统稳定性和整体性的要求。2)实用性和先进性。在系统建设中把先进的技术与现有的成熟技术、标准和设备结合起来，充分考虑煤矿业务系统的需求和煤炭行业未来的发展趋势，尽可能采用先进的计算机信息技术，使整个系统在相当一段时间内保持技术的先进性，以适应未来信息化的发展需求。3)标准性与开发性。在系统构架上，依据最新山西省地方标准进行软件设计，可接入其他厂商生成的标准数据，实现系统采集数据的一致性，保证与其他系统的数据兼容。4)可扩展性原则。用户可以根据自身的实际需求，配置相应的业务模块，其他系统亦可无缝集成到平台中来。因此，新系统具备在功能上、性能上、结构上和技术上的可扩展性，满足日益增长的应用需求和数据量。5)可维护性和易用性。系统通过建立完善的软件文档和较好的设计结构，保持符号代码的一致性等多种措施保证系统的可维护性，既系统软件的可测试性、可理解性和可修改性。

2煤炭生产可视化调度及预警综合平台的实施内容

2．1三维可视化展现平台

1)平台支持以AutoCAD工程制图为数据来源的矿山巷道数据导入、管理，能够在此基础上对矿山导线测量数据进行添加、删除、编辑等管理维护，形成矿山巷道导线网络图层与导线观测点数据图层，为后期网络拓扑分析、最优路径疏散分析服务，自动构建煤矿井下三维巷道模型。2)平台支持巷道设计环境下设计、管理、维护巷道内地物布置，能够在三维场景对应位置展示布置成果。3)平台提供对各种矿山业务数据的管理，能够在三维场景中体现矿山主要设备的运转状况，并在二维设计工具和三维场景下对属性信息进行更新维护。4)系统提供通过鼠标和键盘控制的对井上下地物、地貌、模型的漫游浏览，支持对三维场景的地下模式无极放大、缩小、旋转、平移，实现对模型的多角度观察。5)系统可视化展现功能主要包含:安全环境信息，在三维巷道上以图标方式显示安全传感器及实时监测值;人员信息，在三维巷道上以图标方式显示井下读卡器及附近人员实时总数，单击读卡器获取读卡器附近人员列表，单击人员轨迹能够查看人员轨迹;主要生产设备信息(胶带、主扇)，在三维巷道上以图标方式显示设备;视频信息，在三维巷道上以图标方式显示井下视频点，单击图标，调出视频信息;主运输系统，以动画方式(箭头)模拟主要采区的煤流;风流，以动画方式(箭头)模拟井下风流。6)单击工作面编号(名称)，显示工作面参数(走向长度、工作面长度、平均采高、储量)、工作面安装设备列表;单击设备，显示工作面设备参数。系统提供关键巷道、工作面的快速定位功能。

2．2三维空间数据建模

1)平台支持以3DSMAX或SketchUp建模软件制作的各种大批量模型(如道路、地面建筑、井下各种设备、工业广场)在三维场景下的高效显示、管理。2)平台支持普通类型的巷道在动态建模技术条件下三维矿山巷道的动态建模，能够利用矿山已有的巷道导线测点和巷道断面形状进行插值生成三维巷道模型，并可根据巷道坐标及导线点相关数据自动生成巷道。对于特殊类型的巷道(硐室、溜煤眼、变电所、水仓、炸药库、煤仓、直立井筒等)经过三维建模软件建模并导入三维平台进行管理，可根据其坐标位置摆放到巷道指定位置。

2．3生产预警综合展现

1)以集团公司的煤矿分布图和资源分布图为基础，构建集团所有生产单位(煤矿、电厂、化工企业等)的二维GIS分布图，可通过维护生产单位的基本信息(如井口坐标)在GIS图中实现生产单位的动态标注。2)平台支持二维图形和三维场景的联动并互为导航功能。3)煤矿已有的执法网、自动化系统等将集成到此次开发的综合展现平台中，用户可以随时了解各煤矿各专项系统的情况。4)利用GIS图的颜色标注功能，根据生产单位当前存在的不同级别的预警(变化)信息，用不同颜色进行标注，在GIS图形上实现预警分级显示;如果要了解预警的详细信息，可以在GIS图中通过单击生产单位，在弹出界面中查看该单位所有变化汇报数据。5)作为全局视图，系统可以按照专业、单位、级别、性质、时间、措施等内容统计集团生产单位当日所有预警(变化)数据。

2．4生产预警数据集成

2．4．1系统模块结构2．4．2用户需求与分析煤矿调度室用户收到队组用户或科室用户系统汇报的每日三班预警数据后，可根据实际情况筛选一些数据上报集团总调用户;煤矿调度室用户也可以直接录入预警数据。1)预警模块以总调现有的“综合调度指挥平台”中的“变化调度”为基础进行实现，将变化内容与预警结合，共同管理。2)预警(变化)的内容可以通过“早调会模块”以及大屏显示系统进行展示。3)煤矿每天可以通过变化调度模块进行数据上报。煤矿用户登录后可以看到本矿未结束的变化内容，如果当天没有上报，会有“未上报”提示。4)总调用户可以查看各队组的汇总数据，对数据进行审核，煤矿用户上报数据后不具有修改删除权限。5)为实现预警提醒的功能，对变化调度模块增加内容关闭功能。总调用户对每天上报的汇总内容进行审核，同时判断预警内容是否可以关闭，各矿不具有关闭权限。6)今日关注模块会将审核后的数据汇总起来，总调用户可以对审核数据进行筛选，也可以临时添加新的变化内容，将筛选内容投影到大屏幕。

2．5应急救援联动及短信服务

此模块是基于集团调度室的“综合调度指挥平台”中的应急救援系统扩展开发的，其主要目标是将原有的基础信息(应急预案、专家信息、应急物资等)与GIS图形、短信通讯相结合，开发出应急救援联动系统，主要内容如下:1)当事故发生时，应急救援联动系统的主界面基于GIS图形进行展示，图形上高亮显示事故发生单位，并在界面的右侧信息栏中显示煤矿基础信息、救护大队、医院等信息;2)点击煤矿坐标位置，进入煤矿详细信息页面，显示事故发生的时间、具体地点，煤矿用户可以在此更加详细地汇报事故信息;3)用户可以查看与本次应急救援相关的会商专家、救援单位及联系方式，并能够以短信方式通知专家;4)用户可以查看与本次应急救援相关的应急物资清单及地理分布;5)系统能够调出启动的应急预案、灾防计划等信息，在事故处理完毕(演练结束)时发送相关简报信息给相关领导。

3结语

通过煤炭生产可视化调度及预警综合平台的构建，结合系统开发的一套早调会系统，使得集团领导能够通过移动终端设备方便地以多种方式(报表、图表等)查看煤矿调度、预警综合分析情况，实现集团及下属煤矿对生产重要环节、重大隐患的超前预知、超前防范、超前预警和超前治理，真正为矿井安全生产提供技术保障。通过智能分析，实现对煤矿安全预警和日常生产调度的关联分析，为集团领导准确决策提供依据，便于及时采取相应措施，保障煤矿安全生产的顺利进行。

参考文献:

［1］李润求，施式亮，念其锋，等．基于灰色系统理论的煤矿安全生产形势预测［J］．矿业工程研究，2010(3):54－58．

［2］曹庆仁，李凯，刘丽娜．煤矿安全文化对员工行为安全影响作用的实证研究［J］．中国安全科学学报，2011(4):143－149．

［3］李运强，黄海辉．世界主要产煤国家煤矿安全生产现状及发展趋势［J］．中国安全科学学报，2010(6):158－165．