摘要：造船企业传统安全管理模式已难以应对当下复杂的安全情势， 亟需转型升级。提出造船企业安全管理物联网构想， 以实现精确性、全面性、实时性、本质安全性、稳定性、自主性安全管理。探究制约安全管理物联网发展的原因， 并提出可行性建议。

　　关键词：造船企业； 安全管理； 物联网；

　　Safety Management of Shipbuilding Industry Based on Internet of Things

　　LIU Jinhua CHEN Qingfeng CHEN Weijie ZHANG Tao

　　Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute

　　Abstract:

　　In order to cope with the present safety situation for traditional safety management of shipbuilding industry, the concept of Internet of Things （IoT） on the safety management of shipbuilding industry is put forward to bring safety management with accuracy, comprehensiveness, real-time, intrinsic safety, stability and autonomy.The constraint causes of IoT on the safety management are investigated and feasible suggestion is proposed.

　　Keyword:

　　shipbuilding industry; safety management; Internet of Things （IoT） ;

　　0 引言

　　造船行业是资金、技术、人员、工种密集型行业， 涉及机械切割、装配、气割、焊接、电气、起重、冲砂、油漆等十多个工种类型， 高空、临边、密闭空间、立体交叉、水陆交通等多种空间作业类型， 火灾、爆炸、触电、高处坠落、物体打击、机械伤害、起重伤害等安全事故频发[1], 安全管理形势十分严峻。

　　梁文艳[2]指出：智能化是船舶行业发展的必然趋势， 作为船舶行业的重要组成部分， 安全管理也必然要走向智能化。物联网融合了各种现代化感知技术、信息技术、智能控制技术， 能够实现人、物、环境之间高效信息交互[3], 是现代社会智能化应用的典型代表， 为造船行业安全管理智能化升级指明了方向。

　　2016年3月， 国务院发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》明确提出“广泛开展物联网集成应用和模式创新， 丰富物联网应用服务”.探究物联网在造船行业的应用对推动产业升级， 助力“中国制造2025”具有积极作用。物联网技术的应用对提高整个造船行业安全管理水平具有重大意义。

　　1 物联网介绍

　　物联网， 最早可追溯到1991年剑桥大学科学家研制的“咖啡壶观测系统”.1995年， 比尔·盖茨在他的《未来之路》中提出了构想。1998年， 美国麻省理工学院的凯文·艾什顿首次提出物联网的概念， 并将其定义为：把所有物品通过射频识别 （Radio Frequency IDentification, RFID） 等信息传感设备与互联网连接起来， 实现智能化识别和管理。2005年， 国际电信联盟 （International Telecommunications Union, ITU） 发布《ITU互联网报告2005:物联网》， 正式提出“物联网 （Internet of Things, IoT） ”这一概念， 并将其扩展为：未来广泛应用RFID技术、传感器技术、纳米技术与智能嵌入的物联网将无处不在， 能够使万物通过互联网主动进行数据交换[4].2010年3月， 物联网被正式写进政府工作报告， 引起中国广泛关注。

　　当下物联网一般指按照约定的协议， 通过RFID装置、传感器、全球定位系统、激光扫描器等传感设备将网络连接起来， 进行信息通信和交换， 以实现智能化实时自动识别、定位、跟踪、监控和管理[5].物联网主要架构有感知层、网络层和应用层。

　　感知层是物联网基础层， 通过各种RFID、传感器、生物识别、图像识别、嵌入式智能模块、可穿戴设备等装置识别感知对象， 收集静态、动态属性信息后传输给网络层。

　　网络层是物联网的神经和中枢， 它又可以细分为传输层和处理层。传输层利用ZigBee、Bluetooth、Wi-Fi、WLAN、2/3/4/5G等无线网络、光线通信网络、工业以太网等有线网络将数据传输至处理层。处理层运用大数据、云计算、人工智能等技术手段对海量数据信息进行存储、挖掘， 做出智能化决策， 并将处理结果通过传输层传输给应用层。

　　应用层是网络通信技术与其他领域的融合， 通过将来自网络层的决策信息进行转换和处理， 指导相关人、机、料、系统等做出高效、智能化动作， 实现人机互动、机器交流， 最终有机融合为智能安防系统、智慧医疗、智慧工厂、智慧城市等大型或超大型智能系统。

　　2 造船企业安全管理物联网

　　造船企业安全管理的难点主要如下： （1） 现场工况复杂， 危险源繁多， 作业人员难以全面掌握， 难以做到事故预防。 （2） 作业人员、工种、分布广泛， 安全管理人员相对较少， 难以全面、实时管控和预测预警。 （3） 造船行业安全管理信息量十分巨大， 传统人为的信息收集、传递和处理过程缓慢， 甚至滞后。 （4） 一线员工多数文化水平不高， 流动性大， 不利于安全管理策略连续开展， 主要依赖监管者的业务能力和水平， 个人风格强烈， 安全管理稳定性差。 （5） 缺乏对员工工作过程的全程监管， 违章、违反劳动纪律现象普遍。 （6） 传统说教式岗位、安全教育培训作用效果有限。 （7） 缺少对设备、设施关键部件的精细化管理， 维护和检修不及时。基于上述原因， 传统的造船行业安全管理模式越来越难以应对当下日益严峻的安全情势， 寻找更加全面、高效的安全管理手段迫在眉睫。

　　根据造船企业安全管理提升的迫切需要， 可建设安全管理物联网 （以下简称“船安网”） .文章将“船安网”定义为通过智能手环、智能安全帽、智能机器人等船用传感设备对造船过程中影响安全的要素 （人员、设备、设施、物料、环境） 进行全方位感知， 通过企业无线、有线互联网络进行传输、存储、提取、分析以及决策， 从而实现智能化安全管理的系统性监控平台。

　　“船安网”感知的是人员、机械、环境、设施的状态， 安全生产管理中的关键环节、工序、部位和指标等， 以及企业中的供配电、排水、通风空调等保障系统及其他安全管理中需要注意的方面。传输层需要传输的是实时数据、文档数据、历史数据、图像数据、视频数据、传感器数据等实时数据。处理层需要通过数据清洗、建模分析、数据挖掘、信息处理、耦合分析、信息融合等手段处理海量数据。应用层可实现安全评估、安全预警、自动控制、专家系统、违章预判与纠正、最优化决策等目标。

　　“船安网”创新了造船企业安全管理模式， 能够克服传统安全管理的局限性， 实现精确性、全面性、实时性、本质安全性、稳定性与自主性安全管理。

　　2.1 精确性安全管理

　　应用“船安网”的造船企业， 可通过感知层精确地识别、跟踪各安全要素的静态和动态信息。精确识别是“船安网”高效安全管理的基础。

　　2.2 全面性安全管理

　　由于感知层设备装置将各个安全生产要素的所有重要信息都转化为数据信息传入网络， 并24h工作， 全过程不间断， 传入通过云计算技术、大数据技术、人工智能技术等手段进行分析、处理， “船安网”可全面掌控所有接入网络生产要素的各种状态信息。

　　2.3 实时性安全管理

　　实时性有两方面的体现：一是由于“船安网”每时每刻都在动态地收集、传输、处理各安全要素的文档数据、历史数据、图像数据、视频数据等状态数据， 因此管理者可以在任何时候掌握所有生产要素的状态信息；二是由于“船安网”是智能性网络， 信息的收集、传输、处理、决策几乎同时完成， 一旦安全要素出现问题或者偏差， 立即就能得到解决或纠正。

　　2.4 本质安全性安全管理

　　通过智能可穿戴设备感知一线工人的体温、心跳、脑电波、肌肉松弛程度等内部数据， 通过激光扫描、人脸识别、步态识别等手段获取外在状态数据， “船安网”中枢可智能评估作业前员工的心理状态、身体状况、健康状况等， 决定作业人员是否适合前往现场工作， 推荐工作的最佳时长， 提醒进行工具、工装的检查， 针对不同作业工况建议选择穿戴合适的劳防用品， 提供详细的工艺技术交底和规范的操作程序， 及时识别环境中的危险源并及时反馈等， 作业中全程跟踪操作， 判断可能会出现的违章， 及时纠正、发现环境中的危险因素， 提前预测预警， 作业后组织人员消除隐患， 安全撤离。

　　对于设备设施， 特别是关键设备设施， 从投入使用开始， 建立动态电子档案， 综合评估设备设施的自身损耗和环境影响， 确定最佳维护保养和修理时机， 直至完全报废， 对使用的全过程进行动态安全管控。

　　依靠人工智能、大数据等技术， “船安网”中控平台可以科学组织生产、合理布置工艺流程， 使人、机、物、环境都达到最佳状态， 最大限度地避免了事故的发生。

　　大量自动化场景的实现可有效避免人身伤亡事故的发生， 例如：自动化智能机器人可以代替人类进行有触电、爆炸、高坠、窒息等危险性的焊接、喷砂、涂装作业；自动驾驶技术可以实现无人驾驶；自动化机床、生产线可减少机械伤害；自动塔吊、行车可有效避免发生起重伤害事故。

　　在人员岗前、岗位安全教育培训方面， 可以利用增强现实等技术保证员工在与现实世界几乎一样的虚拟场景中根据正确的方法反复操作练习至熟练掌握， 经平台严格评估后上岗， 不损耗资源且安全环保，

　　2.5 稳定性安全管理

　　通过大数据、机器学习、人工智能等技术， “船安网”可不断积累、储存、学习、优化安全生产管理水平， 形成智能化专家系统， 为各层级员工、管理人员提供详细、最优化决策， 有利于一线员工、管理人员突破自身业务、管理水平限制， 形成稳定而高效的安全管理。

　　2.6 自主性安全管理

　　在“船安网”中， 从感知层的自主收集、转化、发送各类安全生产过程中的信息数据， 至网络层自主传输、存储、处理、分析数据并做出最优化决策， 应用层最终自主执行网络层的决策， 形成人员、机器、物料、环境完美交互。自主性是“船安网”全面性、实时性等特点的基础。

　　3 结语

　　将物联网的概念引入造船企业安全管理领域， 探讨利用物联网解决当下造船企业安全管理所面临的主要困境的构想。然而， 安全管理物联网的实现却还有相当长的路要走， 主要原因在于： （1） 物联网的核心技术有待突破， 例如：作为行业基础的物联网标准体系不健全， 传感器技术、智能机器人技术、大数据技术、自动控制技术、人工智能技术等都需要长足的发展。 （2） 物联网传感、控制、服务器、网络设施等设备设施造价高， 云技术、大数据技术、人工智能等核心技术研发成本高， 导致物联网建设投入过高。 （3） 由于物联网基于互联网建设， 终端数量多， 信息系统之间交互要求高， 易造成物联网遭受信息泄露、黑客入侵、病毒致瘫等， 安全问题突出。结合当下实际情况， 建议： （1） 加强国内物联网研究机构技术交流合作， 打破国际间技术封锁， 集中力量突破制约物联网发展核心技术。 （2） 与造船企业智能化管理平台共同建设， 共用基础设施设备， 促进融合发展， 降低安全管理物联网成本；做好国家资本、民营资本导流， 引导更多人参与物联网建设， 同时防止物联网产业低端化发展和恶性竞争。 （3） 加强开发物联网安全防护技术， 倡导树立良好的网络道德， 建立健全国家网络安全法律法规。

　　参考文献
　　[1]杨创远。船舶制造业的本质安全问题研究[J].广船科技， 2008 （04） :31-35.
　　[2]梁文艳。智能化船舶业发展的必然趋势[N].中国产经新闻， 2018-09-07.
　　[3]姚万华。关于物联网的概念及基本内涵[J].中国信息界， 2010 （05） :22-23.
　　[4]郎为民， 朱元诚， 张昆。物联网的前世今生[J].电信快报：网络与通信， 2011 （03） :3-7.
　　[5]李辰昱。造船企业智能制造技术应用规划研究[D].江苏：江苏科技大学， 2016.

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