文/田梦
能源化工等重大基础产业一旦发生严重的生产安全事故,必然波及同行业和相关产业,触发区域和世界经济动荡,影响社会稳定。回顾1984年美国联合碳化物公司在印度博帕尔造成的那场惊世骇俗的工业灾难——直接致死2.5万人,间接致死55万人,永久性致残20多万人,血淋淋的数字给人们带来的精神创伤至今难以抚平。安全管理混乱、科技手段匮乏、通讯方式落后、应急处置不当,以上种种进一步加剧了灾难的发生。重大生产安全保障系统关键技术缺失的难题亟待破解,给人们吃下“定心丸”,全力保障生命财产安全。
重视安全生产,保障国计民生
安全是关乎国计民生的大事。化工、能源及冶炼等是世界各国的重大基础产业,产品易燃、易爆、有毒,一旦出现重大事故,社会影响和经济损失不可估量。传统“预防为主”的安全生产保障基本方针已不能适应现代化生产的需要,亟待创建具有高安全、全时空、智能化、高可靠的重大生产安全风险感知、通信与评估预警等系列关键技术、系统与装备。本世纪初以来,美、欧、日等实施了多个重大计划,但始终难以突破“生产园区高安全网络全覆盖”、“全时空隐患发现与无缝监控”、“精准风险评估预警与情景化决策”、“精细防控与高可靠救援”等重大瓶颈。
术有专攻,业精于勤
在这样的局面下,中国智慧发挥了至关重要的作用。自2006年起,由北京邮电大学牵头,联合中兴通讯、中石化青岛安工院、杭州海康威视、中国电信、苏州寻息和海能达等6家单位,在国家863和科技重大专项的持续支持下,以全方位无死角的生产安全保障为目标,主动担当攻克技术瓶颈,融合精准定位、数据通讯、视频监控、基站布控和大数据计算分析等先进技术,经过十载刻苦攻关,共同攻克了重大安全保障系统技术瓶颈。系列技术近几年在相关领域得到广泛应用,为全球能源化工等行业的安全发展做出了不可磨灭的贡献。
联合团队紧盯安全生产领域技术短板,集中攻克复杂环境下危险目标全时空高精度识别与跟踪、生产园区安全信息高效通信、海量混杂场景下安全数据融合和评估决策三大世界性难题,开展面向重大生产安全保障系统的关键技术及应用,实现危险源的精准识别和智能监控,引领了世界安全保障技术的潮流。重大生产安全保障系统关键技术及应用取得了以下重要突破:
2.通信无盲区,打造安全“生命线”
生产园区内部署通信系统有两大难题,一是金属屏蔽和复杂电磁环境使得无线信号衰减干扰严重,现有系统普遍存在通信盲区;二是无线信号发射功率过大和通信系统密集分布将会给园区带来安全风险。传统的解决方案是加密信号基站,但高密度的基站无疑将增加更多的成本,而且密集基站的线路布置和密集功率分布,将带来更多的电气隐患,反而使得事故隐患增多,得不偿失。
联合团队通过技术创新,将传统基站大扇区覆盖分裂为多个功率可控小区,降低基站功率与布设密度,避免了密集组网和高功率带来的高事故风险。使用虚拟分层网络技术和星状分布式网络架构,减少了大规模布设线路带来的隐患。同时将传感网、通信网与视频监控,融为一体,实现了一网多用,更高效。核心网、基站,以及中继、终端装备采用低功耗设计,续航能力强,也更符合国家绿色减排要求。从效果上看,大幅提升了生产园区的覆盖能力,同时能够将数据准确快速的在第一时间提供给决策者,不负“生命线”的美名。相关装备也通过了国家防爆安全认证,能够提供卓越的安全保障。
2.监控无死角,危险一目了然
智能和精度是该团队的关键创新点。国际现有技术,只能实现6～10米定位精度,在复杂环境下定位精度甚至10米以上。而团队实现了对危险目标的监控的突破,精度可优于1米,性能大幅度提高,在国际上处于领先行列。并且通过多方面的创新,将原本是独立的定位和通信网络合而为一,首次实现了安全监管领域有通信信号即可精确定位。同时,团队通过对基站覆盖区域进行虚拟网格划分,并构建虚拟节点,通过虚拟网络增强技术,在不增加设备的情况下,来进行定位误差测量的测量与补偿,计算位置信息,大幅提高定位精度。同时创造性的将视频、图像与定位三者进行融合,通过优势互补,不仅能进行定位,还能对目标识别。研制的装备结合GNSS和地面网络构建了天地一体化的监控系统,能够实现不间断大范围的监控危险品的运输全流程监管。团队研发的具备了AI的双光辅助红外热成像技术的装备,成为世界首创,弥补了相关的行业空白。面对遮挡物下和在恶劣环境中的危险源,工人们不再束手无策,有了它的加持,一样能了如指掌地监控它。
3.预警高精准,安全全过程保障
现代企业产量高、产区大、设备众多,传统系统面对通过不同渠道传输回来的海量异构数据,不知所措,无从下手。处理不了数据,也就失去了预警能力,而团队通过数据压缩,整理,从时间、空间、事故致因等多个维度联合分析,并通过神经网络结合事故关键保护层特征联合识别方法,实现了风险智能的识别与决策,在海量的数据中抓住隐患,以大数据为基础建立智慧生产园区和安全预警与应急决策平台,通过AR技术进行实景展示,预警高速精准,效果让人一目了然。
4.智慧安全云平台,性能国际领先
团队提出了高内聚、松耦合的模块化分层平台架构,将众多技术有机的包容起来,研发出从监控、通信、监管、辅助决策到事故态势评估的云管理平台。其中最为抢眼的技术,是能从海量的大数据中过滤掉无关紧要的数据,精准地发现风险。相关技术已经成为国际主流技术,获得了国内外用户的高度评价,引领了行业技术的发展风向。
引领产业发展,社会价值显着
一体联动的六家科研单位在项目的研究进程中培育了大批的高端人才,涌现了以国际欧亚科学院院士、北京邮电大学邓中亮教授等人为主力方阵的科研优势团队。他们开发和创新的项目,取得了从芯片、终端、系统、平台和服务的全产业链群性突破,关键性能指标国际领先。经国际权威组织鉴定,其中的多项技术指标,具有世界领先水平。在安全生产与应急管理中,过去都是事故找人,即灾难发生之后,去发现灾难,而该团队则能提前发现事故隐患,从而起到预防的作用。所有的空间没有死角,时间上没有间断,全部生产过程都在监控中,并实现了网络共享。这是一种跨越式的发展。完成了以我国为主导的安全生产监管技术引路人的目标,形成了全球主流的安全生产保障技术体系与标准。大幅度提升了安全生产保障能力,引领了全球重大生产安全保障科技进步与产业发展。
自研发以来,该团队共同形成发明专利超百项,核心论文超百篇,牵头制定了重要的国际标准、国家标准、行业标准。项目产品在KITTI等多项世界高级别目标检测与跟踪竞赛中荣获多个第一,也在国内斩获了多项科技大奖。
重大生产安全保障系统关键技术是目前全球最大的融合视觉与热成像识别与跟踪的安全生产监控应用,产品涵盖了化工、石油、石化、煤矿、港口、变电站、消防、运输、电子、建材、自来水、食品、制冷等产业,引领国家重大化工、能源等生产风险监控安全保障关键技术建设与发展,在国际上保障“一带一路”沿线国家重大生产安全,构建了全球最大规模的重大生产安全保障网络基础设施,产生了不可估量的社会价值,对我国乃至世界形成了广泛而深远的影响。
在世界安全保障序列中,重大生产安全保障系统关键技术优化了系统、重组了装备。其各种装备,及其由科技附加值融合而成的潜体系,为保障全球的社会经济稳定发展撑起了一片蓝天。