close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Система мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов на предприятиях машиностроения с использованием средств радиочастотной идентификации

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Масленников Алексей Александрович
Система мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных
производственных объектов на предприятиях машиностроения с использованием средств радиочастотной идентификации
Специальность 05.26.01 – Охрана труда (машиностроение)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Новочеркасск – 2016
Работа выполнена в ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный
политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», кафедра «Программное обеспечение вычислительной техники»
Научный руководитель:
Короткий Анатолий Аркадьевич,
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Новиков Валерий Владимирович
доктор технических наук, профессор,
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный
технологический университет», заведующий кафедрой «Физической, коллоидной
химии и управления качеством»
Финоченко Татьяна Анатольевна,
кандидат технических наук,
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения»,
заведующая кафедрой «Безопасность
жизнедеятельности»
Ведущая организация:
Закрытое
акционерное
общество
«Научно-технический
центр
исследований проблем промышленной
безопасности»
Защита диссертации состоится 22 декабря 2016 г. в __:__ на заседании
диссертационного совета Д.212.058.06 при ФГБОУ ВО «Донской
государственный технический университет» по адресу: 344010, г. Ростов на
Дону Ростовской обл., пл. Гагарина, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донского
государственного технического университета по адресу: 344010, г. Ростовна-Дону Ростовской обл.,
пл. Гагарина, 1, http://www.donstu.ru/ .
Автореферат разослан «___» ____________ 201_ г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор технических наук, доцент
А.Т.Рыбак
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В России функционирует более 2000 крупных и
средних предприятий машиностроения (включая металлообработку). На этих
предприятиях занято более 4 млн. человек, в связи с этим возникает острая
необходимость мониторинга опасных факторов, влияющих на функционирование опасных производственных объектов машиностроения и обеспечения
безопасной работы персонала на предприятиях.
В связи с обширным числом областей, в которых развито
машиностроение, число типов объектов, задействованных на предприятиях
велико. Выделим несколько типов объектов и рассмотрим для них сведения
из ежегодного отчета Ростехнадзора за 2014-й год.
Согласно отчетным сведениям наибольшее число аварий в период с
2005 по 2014 гг. включительно (16 аварий) зафиксировано при эксплуатации
сосудов, работающих под давлением газа (паров) и жидкостей (в том числе
токсичных и взрывопожароопасных), за это же время произошло 7 аварий (19
% общего количества) при эксплуатации трубопроводов, транспортирующих
пар и горячую воду, единственным признаком опасности для которых
является давление транспортируемой среды (рис. 1).
Рост аварийности при эксплуатации оборудования, работающего под
избыточным давлением, в период 2010–2014 гг. связан, прежде всего, с
увеличением количества отработавших нормативный срок службы
технических устройств (рис. 2).
Рис. 1 – Распределение аварий
по типам технических
устройств в 2005 -2014 гг.
Рис. 2 – Динамика изменения количества
поднадзорного оборудования,
отработавшего расчётный срок службы
Внесение изменений в законодательство Российской Федерации в
области промышленной безопасности в части введения классификации
опасных производственных объектов в зависимости от риска потенциальной
опасности возникновения аварийной ситуации и перехода к рискориентированным принципам осуществления надзорной деятельности со
стороны государственных надзорных органов привело к ослаблению
контроля за соблюдением требований безопасности при эксплуатации
3
оборудования, работающего под избыточным давлением, со стороны
организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты.
Так же был проанализирован отчет Ростехнадзора, касающийся
объектов, на которых используются стационарно установленные
грузоподъемные механизмы и подъемные сооружения.
На
74206
поднадзорных
предприятиях
и
организациях
эксплуатируются почти 817 тыс. подъемных сооружений (из них 242231
грузоподъемный кран, 25815 подъемников (вышек), 529662 лифта, 167
подвесных канатных дорог, 521 буксировочная канатная дорога, 2
фуникулера, 10757 эскалаторов (в том числе 341 — в метрополитенах), 4442
строительных подъемника (рис. 3).
Основной проблемной причиной снижения уровня промышленной
безопасности в области надзора за подъемными сооружениями, как и в
области надзора за оборудованием, работающим под избыточным давлением,
является большое количество оборудования, отработавшего свой расчетный
ресурс (рис.4).
Рис. 3 – Число подъемных
сооружений
Рис. 4 – Число грузоподъемных кранов,
отработавших свой нормативный
срок службы
В
2014
г.
в
организациях,
эксплуатирующих
опасные
производственные объекты, где используются подъемные сооружения (ОПО
с ПС), произошло 34 аварии, что на 4 аварии больше, чем в 2013 г. При этом
материальный ущерб от аварий составил 50 млн. руб. (в 2013 г. — около 80
млн руб.). В 15 из 34 аварий травмировано 18 человек, из них 6 человек —
смертельно (в 2013 г. в 20 авариях — 24 и 12 человек соответственно).
В 2014 г. было зафиксировано 7 аварий, происшедших при
эксплуатации подъемных сооружений, подлежащих регистрации в органах
Ростехнадзора, но не зарегистрированных в них (все аварии были сняты с
учета после проведения расследования их причин).
Две трети аварий подъемных сооружений произошло по техническим
причинам, в основном из-за неисправности технических устройств или
неисправности (отсутствия) приборов безопасности, такое же число аварий
произошло из-за неэффективности производственного контроля.
4
Изменения законодательства в области промышленной безопасности в
части классификации ОПО и формирования новых принципов рискориентированного
надзора
за
соблюдением
эксплуатирующими
организациями требований промышленной безопасности привели к тому, что
ОПО, на которых используются только стационарно установленные
грузоподъемные механизмы (за исключением лифтов, подъемных платформ
для инвалидов), эскалаторы в метрополитенах, фуникулеры, отнесены к IV
классу опасности, осуществление государственного надзора за которыми
законодательством предусмотрено путем мониторинга информации,
поступающей от эксплуатирующих организаций, без проведения плановых
проверок, по причине идентификации и отнесения таких объектов к объектам
с низким риском возникновения аварии при эксплуатации ОПО.
Таким образом, в сложившихся условиях, задачи мониторинга состояния опасных производственных объектов ложатся в большей степени на плечи самих организаций, эксплуатирующих эти объекты.
Предприятия, эксплуатирующие опасные производственные объекты
(ОПО) I и II класса опасности, обязаны создавать системы управления
промышленной безопасностью (ПБ), обеспечивающие постоянное
информирование общественности о целях и задачах организации в области
ПБ, идентификацию, анализ и прогнозирование риска аварий и связанных с
такими авариями угроз, планирование и реализацию мер по снижению риска
аварий, координацию работы по предупреждению аварий и инцидентов,
осуществление информационного обеспечения деятельности в области ПБ.
В связи с большим количеством мероприятий, обеспечивающих
управление безопасной эксплуатацией таких объектов, органами надзора
утверждены
требования
к
документационному
обеспечению
функционирования систем, включающие: Заявление о политике
эксплуатирующих предприятий (организаций) в области ПБ; Положение о
системе управления ПБ; Положение о производственном контроле за
соблюдением требований ПБ на ОПО; документы планирования
мероприятий по снижению риска аварий на ОПО; документы,
обеспечивающие функционирование системы управления ПБ.
Приказом № 25-14 от 23.01.2014 Ростехнадзором утверждены
требования к форме представления предприятием (организацией),
эксплуатирующей ОПО, сведений об организации производственного
контроля за соблюдением требований ПБ.
Рекомендуемая форма предоставления сведений об организации
производственного контроля за соблюдением требований ПБ компанией,
эксплуатирующей ОПО, содержит всеобъемлющий список вопросов,
связанных с эксплуатацией ОПО.
Все указанные выше мероприятия предполагают внедрение новых
современных методов организации, мониторинга и контроля за соблюдением
требований ПБ с использованием информационных технологий, взамен
существующих устаревших методов.
5
Очевидно, что охрана труда и управление промышленной безопасностью на предприятиях остается одной из сложнейших задач. Решению задачи
организации должного уровня промышленной безопасности посвящены труды многих ученых. Научно-методической базой для проведения настоящего
исследования послужили работы д.т.н., проф., члена-корреспондента Российской академии наук Махутова Н.А., д.т.н., проф. Печеркина А. С, д.т.н.,
проф. Кловач Е. В., д.т.н., проф. Б.Ч. Месхи, д.т.н, проф. Короткого А. А.,
д.т.н., проф. Сидорова В. И., д.т.н. проф. Чукарина А. Н., д.т.н., проф. Булыгина Ю. И. и ряда других ученых в области охраны труда и промышленной
безопасности.
Согласно разработанной системе мониторинга опасных факторов при
эксплуатации опасных производственных объектов, предполагается для
оценки состояния объектов использовать формы, определяемые Приказом
Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному
надзору от 23 января 2014 г. № 25 "Об утверждении Требований к форме
представления организацией, эксплуатирующей опасный производственный
объект, сведений об организации производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности в Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору". При таком подходе
предприятие избавляется от двойной работы, приходя к тому, что сведения о
текущем состоянии объектов готовы как к предоставлению в качестве отчета
в контролирующие органы, так и к мониторингу текущего состояния опасных производственных объектов.
Объектом исследования являются системы мониторинга опасных и
вредных производственных факторов.
Предметом исследования является способ дистанционного мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов с применением средств радиочастотной идентификации.
Целью работы является повышение эффективности охраны труда персонала машиностроительных предприятий путем применения новых организационно-технических мероприятий, направленных на мониторинг опасных
факторов при эксплуатации опасных производственных объектов на основе
информационно-коммуникационных технологий с использованием средств
радиочастотной идентификации.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Создать способ дистанционного мониторинга опасных факторов при
эксплуатации опасных производственных объектов на базе информационнокоммуникационных систем с использованием средств радиочастотной идентификации.
2. Применить комплекс устройств радиочастотной идентификации для
дистанционного мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных
производственных объектов на базе информационно-коммуникационных систем.
6
3. Создать алгоритм и программный продукт для обеспечения мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов, сбора и обработки статистической информации в облачном пространстве сети Интернет, с применением информационно-коммуникационных систем на базе RFID меток.
4. Применить на практике технологии радиочастотной идентификации с
использованием RFID меток для дистанционного мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов в облачном
пространстве сети Интернет, базирующегося на способе идентификации объектов с применением информационно-коммуникационных систем.
Научная новизна работы.
1. Предложен новый способ дистанционного мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов, отличающийся использованием информационно-коммуникационных систем и средств радиочастотной идентификации в качестве базовых средств идентификации и
мониторинга объектов.
2. Создано программное обеспечение для мониторинга опасных факторов
при эксплуатации опасных производственных объектов в облачном
пространстве сети Интернет, базирующиеся на способе идентификации объектов с применением RFID меток.
3. Разработан метод сбора и обработки статистической информации об
опасных факторах при эксплуатации опасных производственных объектов,
включающий координаты территории и расположенные на ней технические
устройства (ТУ), здания и сооружения (ЗиС), базирующийся на средствах радиочастотной идентификации с использованием RFID меток и хранением
информации в облачном пространстве сети Интернет.
Основные результаты, выносимые на защиту.
1. Способ дистанционного мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов в облачном пространстве сети
Интернет, базирующийся на способе идентификации ОПО с применением
информационно-коммуникационных систем с использованием RFID меток в
качестве средств радиочастотной идентификации.
2. Структура комплекса устройств радиочастотной идентификации информационно-коммуникационной системы, реализующего алгоритм хранения и обработки информации о текущем уровне опасных факторов на предприятиях, эксплуатирующих ОПО, в облачном пространстве сети Интернет.
3. Алгоритм и программный продукт (программа) для дистанционного
мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов в облачном пространстве сети Интернет, базирующиеся на
способе идентификации ОПО с применением RFID меток.
4. Технологии (метод) радиочастотной идентификации с использованием
RFID меток для дистанционного мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов в облачном пространстве сети
7
Интернет, базирующейся на способе идентификации ОПО с применением
информационно-коммуникационных систем.
Методы исследования. Научная проблема решена применительно к
современным условиям организации системы управления безопасностью
объектов предприятия, учитывающим классы опасности ОПО, современным
методам обеспечения охраны труда на предприятиях машиностроения. В
работе использованы методы статистики, научные методы сбора и
накопления
информации,
методы
системного,
структурного
и
функционального анализа, применены методы построения и организации
информационных систем, применены методы теории построения баз данных,
методы построения сервис-ориентированных архитектур информационных
систем.
Достоверность полученных результатов подтверждается:
– апробацией на предприятии разработанных методов организации
сбора и накопления информации, реализованных в автоматизированной
системе (программном продукте);
Практическая значимость работы обусловлена созданием способа
мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов, в основе которого лежит комплекс устройств и программный
продукт, реализующий алгоритм, позволяющий автоматизировать процессы
контроля и мониторинга состояния ОПО с использованием информационнокоммуникационной технологии и средств радиочастотной идентификации не
только эксплуатирующими организациями, но и страховыми, экспертными
компаниями, проектными и монтажными организациями, что в конечном
итоге приводит к повышению прозрачности системы
и ее
конкурентоспособности. Особенность метода и программного продукта, реализующих предложенный способ, состоит в построении его не сверху вниз
(не в форме принуждения по требованию надзорных органов), а снизу вверх
(по инициативе предприятий, эксплуатирующих ОПО). Предлагается новый
«язык общения», построенный на современных информационнокоммуникационных технологиях с использованием средств радиочастотной
идентификации. Практическая ценность так же состоит в следующем:
1. Предложена структура комплекса устройств радиочастотной идентификации информационно-коммуникационной системы, реализующего
алгоритм хранения и обработки информации о текущем уровне безопасности
на предприятиях, эксплуатирующих производственные объекты, уровне
обеспечения охраны труда, в облачном пространстве сети Интернет.
2. Разработан алгоритм и программный продукт (программа) для дистанционного мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов в облачном пространстве сети Интернет,
базирующиеся на способе идентификации объектов с применением RFID
меток.
3. Применены технологии (метод) радиочастотной идентификации с использованием RFID меток для дистанционного мониторинга опасных факто8
ров при эксплуатации опасных производственных объектов в облачном пространстве сети Интернет, базирующейся на способе идентификации объектов
с применением информационно-коммуникационных систем.
Апробация
работы.
Основные
положения
и
результаты
диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих
конференциях и семинарах.
1. XI Всероссийский Форум Единой системы оценки соответствия в
области промышленной, экологической безопасности, безопасности в энергетике и строительстве (Открытое акционерное общество «Научнотехнический центр по безопасности в промышленности» ОАО «НТЦ
«Промышленная
безопасность»,
г.
Сочи,
2013.
Ресурс:
http://www.oaontc.ru/prezentacii (Система мониторинга))
2. Семинар «Законодательные нововведения в области промышленной
безопасности. Вопросы идентификации, классификации и перерегистрации
опасных производственных объектов» (Донской государственный
технический университет, 2013)
3. Международная научно-техническая конференция "Интерстроймех2013" (ЮРГТУ (НПИ), Новочеркасск, 2013)
Публикации.
По
результатам
выполненных
исследований
опубликовано 6 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных
ВАК, 1 свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ, 2
публикации в сборниках трудов международных и Всероссийских
конференций, 1 патент по тематике исследования.
Личный вклад автора. В диссертационной работе лично автором
выполнено следующее:
1. Проанализированы законы РФ, действующие в области охраны труда и
промышленной безопасности.
2. Изучены и применены методы математической статистики и научные
методы сбора, накопления информации.
3. Разработаны функциональные компоненты для взаимодействия с комплексом устройств, используемом в реализации автоматизированной
системы (программного продукта).
4. Разработано программное обеспечение для всего комплекса устройств
радиочастотной идентификации.
5. Разработана единая база данных для хранения информации об ОПО.
6. Разработана транспортная система для защищенной передачи информации по сети Интернет.
7. Разработана автоматизированная система (программный продукт), взаимодействующая с базой данных ОПО и предоставляющая защищенный
доступ к информации.
Совместно с руководителем д.т.н, проф. А. А. Коротким и
консультантом к.т.н., проф. А.Н. Иванченко работы поставлена цель
диссертационного исследования и сформулированы его задачи.
9
Объём и структура диссертационной работы. Диссертация состоит
из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы 23 наименования
и 2 приложений. Общий объём работы 120 страниц, в тексте содержится 25
рисунков и 15 таблиц.
Автор выражает благодарность д.т.н, проф. А. А. Короткому, к.т.н.,
проф. А.Н. Иванченко за руководство научными исследованиями, ценные
замечания и помощь в оформлении диссертационной работы, а также
помощь в становлении автора как учёного и специалиста в области охраны
труда.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели, задачи и методика исследований.
В первой главе проведен анализ существующих на предприятиях способов мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов и сбора информации об опасных производственных объектах, рассмотрены аналоги систем мониторинга и управления безопасностью объектов.
Во второй главе описаны предложенные методы мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов и приведено их соответствие федеральным законам, рассмотрены методы сбора и
обработки статистической информации о текущем уровне безопасности ОПО
на предприятиях, эксплуатирующих ОПО, по территориальному и федеральному уровню, базирующиеся на средствах радиочастотной идентификации,
описан способ применения комплекса устройств радиочастотной идентификации.
Федеральный закон РФ от 4 марта 2013 г. № 22-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» внес ряд изменений в общее представление об
опасных производственных объектах, разделив их в зависимости от уровня
потенциальной опасности на четыре класса.
Статья 11 Федерального закона от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» предусматривает
требование к предприятиям, эксплуатирующим опасные производственные
объекты (далее ОПО), предоставлять сведения об организации производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности (далее ПБ). Данные сведения могут представляться в письменной форме
либо в форме электронного документа, ежегодно до 1 апреля соответствующего календарного года в Ростехнадзор, либо его территориальные органы.
Предприятия, эксплуатирующие ОПО I и II класса опасности, обязаны
создавать системы управления ПБ, обеспечивающие постоянное информирование общественности о целях и задачах организации в области ПБ, идентификацию, анализ и прогнозирование риска аварий и связанных с такими авариями угроз, планирование и реализацию мер по снижению риска аварий,
10
координацию работы по предупреждению аварий и инцидентов, осуществление информационного обеспечения деятельности в области ПБ.
Как следует из обзора нормативно-правовых актов, изменилась не
только структура управления ОПО, но и значительно упростилась процедура
надзора со стороны контролирующих органов, одновременно повысилась
роль и ответственность эксплуатирующих организаций.
Все эти мероприятия предполагают внедрение новых современных методов мониторинга и организации производственного контроля за соблюдением требований ПБ. Высокие требования к организации производственного
контроля за соблюдением требований ПБ приводят к накоплению большого
количества информации об ОПО организации. Каждая организация ведет
учет этих объектов самостоятельно и лишь в момент проверки предоставляет
контролирующему органу (Ростехнадзору) информацию об ОПО, что иногда
приводит к появлению разрозненной и неточной информации, к тому же сбор
этой информации занимает достаточно много времени.
В результате изучения и анализа существующих систем мониторинга
опасных факторов на крупных предприятиях (корпорациях, холдингах),
имеющих в своем составе подразделения, территориально удаленные друг от
друга, было выявлено, что накопление информации об ОПО на них ведется
не на должном уровне. Основные недостатки можно систематизировать в ряд
проблем:
 Массив информации по ОПО представляет собой значительный объем,
достоверность сведений которого зависит от персонифицированного специалиста.
 Сложно и трудоемко получить полную статистическую информацию о
существующих ОПО и ТУ, в том числе вновь вводимых в эксплуатацию, либо ликвидируемых (утилизируемых), а также проводить ее анализ для перспективного планирования.
 Отсутствует возможность оперативного установления местонахождения ОПО и ТУ в пространстве и времени.
 Существует проблема повышения эффективности контрольной и
надзорной деятельности на предприятиях, эксплуатирующих ОПО, которая
не решается путем простого увеличения численности персонала.
 Отсутствует возможность автоматической идентификации ОПО по
классам опасности в зависимости от уровня потенциальной опасности аварий
на них для жизненно важных интересов личности и общества, а также удобных средств ведения статистического учета ОПО.
 Недостаточная оперативность (статистический мониторинг) в предоставлении информации определенному кругу лиц (руководящему персоналу
предприятий).
 Недостаточная оперативность информационного обеспечения деятельности в области ПБ по предупреждению причин и последствий аварий/инцидентов на ОПО.
11
Существующие проблемы сбора, накопления информации, контроля и
управления ОПО могут быть решены различными современными методами с
использованием информационных технологий.
Основной задачей работы является организация единого информационного пространства мониторинга опасных факторов при эксплуатации
опасных производственных объектов предприятий.
Основное преимущество предлагаемого решения заключается в его построении не сверху вниз (не в форме принуждения по требованию надзорных
органов), а снизу вверх (по инициативе предприятий, эксплуатирующих
ОПО). Для этой цели предлагается новый «язык общения», построенный на
современных информационно-коммуникационных технологиях с использованием средств радиочастотной идентификации. Это позволит предприятиям,
эксплуатирующим ОПО, своевременно и в полном объеме выполнять нормативно-правовые акты в области ПБ, планировать финансовые и ресурсные
мероприятия, а органам надзора в меньшей степени отвлекать организации
по запросам о предоставлении им информации и проведению внеочередных
и плановых проверок.
Заинтересованность
в
создании
единой
информационнокоммуникационной технологии мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов проявляют не только эксплуатирующие организации, но и страховые, экспертные компании, проектные и
монтажные организации, что в конечном итоге сделает систему более прозрачной, повысит качество, конкурентоспособность и снизит цены на предоставляемые услуги. Необходимо отметить, что в центре подобной технологии
должен стоять сам ОПО однозначно идентифицированный и территориально
ограниченный кадастровой границей. Для идентификации ОПО и автоматизированного мониторинга организацией производственного контроля за соблюдением требований безопасности предлагается применить технологию
радиочастотной идентификации.
Для оценки опасных факторов, влияющих на производственные объекты, используются формы, определяемые Приказом Федеральной службы по
экологическому, технологическому и атомному надзору от 23 января 2014 г.
№ 25 "Об утверждении Требований к форме представления организацией,
эксплуатирующей опасный производственный объект, сведений об организации производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности в Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору". При таком подходе предприятие избавляется от
двойной работы, приходя к тому, что сведения о текущем состоянии объектов готовы как к предоставлению в качестве отчета в контролирующие органы, так и к мониторингу текущего состояния опасных производственных
объектов.
В третьей главе приведено описание комплекса устройств радиочастотной идентификации, разработанного программного комплекса на основе
12
данной технологии, форматы хранения и передачи информации между компонентами программного продукта.
Главными составными компонентами технологии радиочастотной
идентификации применительно к системе мониторинга безопасности ОПО
являются:
 RFID метка (от англ. Radio Frequency Identification – радиочастотная
идентификация) – транспондер (радиочастотная метка), снабженный уникальным идентификатором, на который записывается необходимая информация.
 Стационарный ридер (считыватель) – устройство, снабженное антенной, позволяющее получать сигналы от RFID меток и обращаться к меткам
для чтения и записи сведений различных областей памяти, при этом положение самого считывателя не меняется в процессе работы.
 Мобильный ридер (считыватель) – устройство, обладающее сравнительно меньшей дальностью действия и зачастую не имеющее постоянной
связи с программами контроля и учёта, представляют собой мобильные (карманные) компьютеры со встроенными устройствами чтения/записи RFID меток.
В основе функционирования системы лежит запатентованный способ
дистанционного контроля за опасными производственными объектами на базе информационно-технологических систем с использованием средств радиочастотной идентификации. На рис. 5 приведена общая схема функционирования способа применительно к территории, ограниченной административной границей Российской Федерации. На рис. 6 представлена схема
функционирования способа на обособленной площадке. На рис. 7 представлена архитектура комплекса устройств для реализации способа.
Территория 1, ограниченная административной границей Российской
Федерации, на которой размещены, идентифицированные по четырем классам опасности опасные производственные объекты. Каждый из опасных производственных объектов, размещен на обособленных площадках 2, ограниченных кадастровой границей. База данных 3 об обособленных площадках 2
размещена в облачном пространстве сети Интернет 4 с зарезервированным
объемом памяти. Центральный сервер 5 обеспечивает обработку запросов,
поступающих от рабочего места пользователя (персональный компьютер 6,
карманный компьютер 7, ноутбук 8) по информационно-коммуникационным
каналам связи 9 (GPRS, EDGE, 3G, 3G+ и т.д.). Веб-сайт 10, размещенный на
Центральном сервере 5 в облачном пространстве сети Интернет 4, позволяет
просматривать накопленную информацию в базе данных 3, администрируя
при этом степень и уровень конфиденциальности пользователей 6,7,8, используя персональные пароли и логины.
Идентифицированный по классам опасности опасный производственный объект представляет собой обособленную площадку 2, ограниченную
кадастровой границей, на которой располагаются мобильные технические
устройства 11, стационарные технические устройства 12, здания и/или со13
оружения 13. Каждая обособленная площадка 2 опасного производственного
объекта, мобильные технические устройства 11, стационарные технические
устройства 12, здания и/или сооружения 13 снабжены радиочастотными
метками 14 с уникальными идентификационными кодами (RFID-меткой).
На обособленной площадке 2 располагается стационарный радиочастотный ридер 15, используемый для стационарных технических устройств
12, зданий и/или сооружений 13. Обособленная площадка 2 оборудована
промежуточным сервером 16, который связывается со стационарным радиочастотным ридером 15 с помощью локальной сети 17. На обособленной площадке 2 может располагаться мобильный радиочастотный ридер 18, который
используется для получения данных о мобильных технических устройствах
11 и стационарных технических устройствах 12.
Рассмотрим использование предлагаемого способа и комплекса
устройств по его осуществлению применительно к дистанционному контролю за опасными производственными объектами на базе информационнотехнологических систем с использованием средств радиочастотной идентификации.
Предлагаемый способ дистанционного контроля за опасными производственными объектами включает операцию маркировки объектов радиочастотными метками 14 c идентификационными кодами. Запись и корректировку кодов на радиочастотных метках 14 производят радиочастотными стационарными 15 и мобильными 18 ридерами.
Корректировка, дополнение, контроль и анализ за информацией об авариях/инцидентах на каждом из двух типов объектов, переадресация между
ними осуществляется непосредственно в базе данных 3 через веб-сервис 21,
размещенный на Центральном сервере 5 в облачном пространстве сети Интернет 4. Доступ к базе данных 3 осуществляется через Веб-сайт 10 неограниченным числом пользователей 6, 7, 8 с учетом администрирования по степени и уровню их конфиденциальности, используя индивидуальный пароль и
логин. Подача сигнала о причинах и последствиях аварии/инциденте осуществляется информационными файлами, по адресам аналогичных типов по
классам опасности объектов, непосредственно через базу данных 3.
Предлагаемый комплекс устройств по реализации вышеописанного
способа включает в себя оборудование и программное обеспечение, объединенные в функциональные модули.
В состав оборудования входят следующие единицы: Радиочастотные
метки 14; Мобильный радиочастотный ридер 18;Стационарный радиочастотный ридер 15; Промежуточный сервер 16 представляет собой персональный
компьютер (как правило), взаимодействующий со стационарным радиочастотным ридером 15 по локальной сети 17;
Центральный сервер 5 состоит
из комплекса программно-аппаратных устройств, обрабатывающий поступающую информацию и запросы, от: модулей регистрации обособленной площадки 19 через стационарные радиочастотные ридеры 15 по локальной сети
17 через промежуточный сервер 16 и далее через информационно14
коммуникационные каналы связи 9 по протоколу SOAP (Simple Object Access
Protocol – простой протокол доступа к объектам);. Центральный сервер 5 администрирует доступ к базе данных через Веб-сайт 10 по степени и уровню
конфиденциальности, используя индивидуальный пароль и логин, а также
поддерживает работу веб-сервиса 21. Взаимосвязь единиц оборудования и
программного обеспечения образуют модули комплекса устройств, выполняющие следующие функции:
1.Модуль регистрации обособленной площадки 19 производит считывание, запись и передачу характеристик обособленной площадки 2.
2.Модуль регистрации технических устройств, зданий и/или сооружений 20 производит считывание, запись и передачу характеристик мобильных
технических устройств 11, стационарных технических устройств 12, зданий
и/или сооружений 13.
Веб-сервис 21 (построенный на основе технологии ASP.NET) в автоматическом режиме взаимодействует по протоколу SOAP (Simple Object Access
Protocol – простой протокол доступа к объектам) со стационарными радиочастотными ридерами 15 и мобильными радиочастотными ридерами 18.
В комплексе устройств могут присутствовать сразу несколько модулей
19 и 20, либо один из модулей 19 и/или 20 может отсутствовать. Количество
мобильных технических устройств 11, стационарных технических устройств
12, зданий и/или сооружений 13 на одной обособленной площадке 2 может
быть различным. Каждый тип объектов снабжается своей радиочастотной
меткой 14, которая однозначно его идентифицирует по уникальному коду,
отражающему класс опасности и его координаты. При первой записи уникального кода на радиочастотную метку 14 в базе данных 3 на Центральном
сервере 5 будет создана запись, соответствующая типу объекта. В процессе
последующих сеансов записи информации о конкретном объекте будут добавляться в базе данных 3, т.е. для каждого типа объектов будет вестись история по поступающей информации и данные о пользователе 6, 7, 8 с учетом
степени и уровню конфиденциальности.
Таким образом, к каждому типу объектов будет прикреплена история
его проверок, которая представляет собой набор характеристик когда-либо
записанных на радиочастотную метку 14, а на самой радиочастотной метке
14 будет храниться код последних записанных характеристик (т. е. код последней записи в истории проверок).
Мобильные радиочастотные ридеры 18 функционируют на специальном программном обеспечении Microsoft Windows Mobile 6.0 и выше. Стационарные радиочастотные ридерами 15 функционируют через программное
обеспечение, размещенное на промежуточных серверах 16, под управлением
операционной системы Microsoft Windows XP и выше.
С помощью веб-сайта 10 пользователи 6, 7, 8 могут обмениваться сообщениями между собой, прикрепляя дополнительную информацию о конкретной истории проверки объектов.
Пусть имеется множество ОПО:
15
O  o1 , o2 ,..., on ,
(1)
И множество компаний:
K  k1 , k2 ,..., kn 
(2)
Тогда принадлежность конкретного ОПО конкретной компании определяется предикатом:
(3)
ok P1(o, k )  0,1, o  O, k  K  ,
где P1(o, k )  1 , когда конкретный ОПО oi принадлежит конкретной
компании k j , иначе P1(o, k )  0 .
Рис. 5 – Функционирование системы на территории РФ
Система генерирует предупреждения для персонала в случаях, которые
будут рассмотрены ниже. Первая очередь предупреждений генерируется в
том случае, если сведения об ОПО внесены не полностью. Определим множество характеристик ОПО:
(4)
X  x1 , x2 ,..., xn ,
где X есть множество:
кадастровый номер,адрес объекта, код ОКАТО,
X 

г од ввода в эксплуатацию, дата рег истрации,... 
(5)
Тогда предикат, определяющий – заполнены ли поля для данного ОПО,
будет задаваться следующим образом:
xo P2( x, o)  0,1, x  X , o  O,
(6)
где P2( x, o)  1 , когда для ОПО oi заполнена характеристика x j , иначе
P2( x, o)  0 .
Вторая очередь предупреждений генерируется, когда для организации
не заполнены сведения о показателях, которые должны быть включены в
ежегодный отчет для Ростехнадзора.
Определим множество характеристик и мероприятий, которые должны
быть выполнены в течение года для организации, а так же для ОПО:
16
R  r1 , r2 ,..., rn ,
(7)
где R есть множество:
(8)
Рис. 6 – Схема функционирования
Рис. 7 – Архитектура
способа на обособленной площадке
комплекса устройств
для реализации способа
Тогда сведения о наличии тех или иных показателей организации из
множества R будут определяться следующим образом:
kr P3(k , r )  0,1, k  K , r  R,
(9)
где P3(k , r )  1 , когда для компании ki заполнена характеристика r j ,
иначе P3(k , r )  0 .
Третья очередь предупреждений генерируется для тех ОПО, для которых не заполнены сведения, входящие в ежегодный отчет по предоставлению
сведений об организации производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности в Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору:
or P4(o, r )  0,1, o  O, r  R,
(10)
где P4(o, r )  1 , когда для ОПО oi заполнена характеристика r j , иначе
P4(o, r )  0 .
17
Таким образом, общий блок генерирования оповещений в случае отсутствия сведений о тех или иных характеристиках ОПО для конкретной
компании можно представить в следующем виде:
(11)
koxr P1(o, k )  ( P2( x, o)  P3(k , r )  P4(o, r ))
Из (11) выходит, что для поддержания и мониторинга безопасности
ОПО необходимо обеспечить выполнение следующего дизъюнкта:
(12)
koxr P2( x, o)  P3(k , r )  P4(o, r )
Формула (12) выражает задачи мониторинга опасных факторов для
необходимости поддержания состояния, при котором для всех организаций, а
так же всех ОПО, принадлежащих этим организациям, заполнены и поддерживаются в актуальном виде, различные характеристики, как организаций,
так и ОПО, при этом сведения для ежегодного отчета занесены в систему.
В четвертой главе приведены основные результаты исследования,
раскрыты преимущества предлагаемой технологии, а так же описана реализованная информационная система.
Доступ к накопленной об ОПО информации организуется через вебсайт с помощью учетных записей, разграниченных по степени и уровню
конфиденциальности. С помощью веб-сайта пользователи могут просматривать местоположение ОПО (рис.9), описание ОПО (рис.8), страховые полисы,
прикреплять и просматривать различную документацию по ОПО, назначать
ответственных за ОПО сотрудников, обмениваться сообщениями между собой, прикрепляя дополнительную информацию о конкретной истории проверки объектов. Веб-сайт контролирует информацию об ОПО, выдавая различные предупреждения при отсутствии необходимой для ОПО документации, окончании сроков действия документации, отсутствии сведений о разрешении работ ответственных сотрудников на ОПО и т.д.
Рис.8 – Просмотр местоположения
объекта
Рис. 9 – Описание ОПО в системе
18
ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Диссертация является научной квалификационной работой, в которой
на основании выполненных автором исследований осуществлено решение
научной проблемы – разработки теоретических основ, практических методов
повышения эффективности охраны труда персонала машиностроительных
предприятий путем применения новых организационно-технических мероприятий, направленных на мониторинг опасных факторов при эксплуатации
опасных производственных объектов на основе информационнокоммуникационных технологий с использованием средств радиочастотной
идентификации.
Можно выделить экономическую эффективность при использовании
системы: повышение производительности с одновременным сокращением
численности инспекторского (надзорного) состава, примерно на 30%; повышение достоверности и оперативности в работе по состоянию ОПО в реальном режиме времени; улучшение качества планирования по регламентным
работам на подконтрольных объектах.
Основные научные выводы, методические положения и практические
рекомендации заключаются в следующем:
1. Создан способ дистанционного мониторинга опасных факторов при
эксплуатации опасных производственных объектов, что позволило организовать единое информационное пространство, упрощающее контроль и наблюдение за уровнем безопасности ОПО на предприятиях машиностроения.
2. Создан программный комплекс устройств радиочастотной идентификации для реализации алгоритма дистанционного мониторинга опасных
факторов при эксплуатации опасных производственных объектов в облачном
пространстве сети Интернет, отличающийся применением информационнокоммуникационных систем на базе RFID меток, обеспечивающий информационный доступ к деятельности по мониторингу безопасности ОПО.
3. Разработан метод сбора и обработки статистической информации об
опасных факторах при эксплуатации опасных производственных объектов,
включающий координаты территории и расположенные на ней технические
устройства, здания и сооружения, базирующийся на средствах радиочастотной идентификации с использованием RFID меток и хранением информации
в облачном пространстве сети Интернет, позволяющий в единой форме представлять информацию о состоянии ОПО различных организаций.
4. Технология (метод) радиочастотной с использованием RFID меток
для дистанционного мониторинга опасных факторов при эксплуатации опасных производственных объектов применена для ОПО 3-го класса опасности
(ООО «Ростовский Прессово-Раскройный Завод»: Площадка производственная ООО «РПРЗ»; ЗАО «Цимлянский Судомеханический завод»: сеть газопотребления, площадка газификационной станции для наполнения баллонов
кислородом и углекислым газом; ОАО «Ессентукская теплосеть»: участок
19
транспортный), ОПО 2-го класса опасности (ОАО «Ессентукская теплосеть»:
система теплоснабжения города).
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Иванченко А.Н., Масленников А.А. Распределенная корпоративная транспортная система на основе сервис-ориентированной архитектуры // Изв. вузов Сев.Кавк. Регион. Техн. Науки. 2012. №2. С. 3-7.
2. Трембицкий А.В., Дубровин В.В., Печёркин А.С., Короткий А.А., Иванченко
А.Н., Панфилов А.В., Масленников А.А. Применение средств радиочастотной
идентификации для повышения уровня промышленной безопасности опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. 2014. № 9. с. 6872.
Статьи, материалы конференций и свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ
1. Иванченко А.Н., Короткий А. А., Масленников А.А. Дистанционный контроль за опасными производственными объектами на базе информационнотехнологических систем с использованием средств радиочастотной идентификации
// Инновации в науке - инновации в образовании: материалы Международной
научно-технической конференции "Интерстроймех-2013", 1-2 октября 2013 г., г.
Новочеркасск / Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ) им М.И. Платова. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2013. - 318 с. (112-115 стр).
2. А.А. Короткий, А.А. Масленников, В.В. Котельников, Е.В. Егельская, И.В.
Яковлев, П.В. Кононов, Еременко Е.А. Мониторинг опасных производственных
объектов средствами радиочастотной идентификации // Химагрегаты. 2014 г. № 4.
стр. 36-38.
3. Иванченко А.Н., Короткий А. А., Масленников А.А. Система администрирования промышленной безопасности на основе технологии радиочастотной идентификации (ISAdmin-RFID) // Свидет. об офиц. регистр. программы для ЭВМ
№2014613023 РФ. / Роспатент.- Заявл. 20.01.2014г.; Зарегистр. в Реестре программ
для ЭВМ 30.05.2014г.
4. Способ дистанционного контроля за опасными производственными объектами на базе информационно-технологических систем с использованием средств
радиочастотной идентификации и комплекс устройств для его реализации. // Короткий А.А., Иванченко А.Н., Масленников А.А., Печеркин А.С., Трембицкий
А.В., Дубровин В.В., Панфилов А.В. / Патент № 2534371 от 02.07.2013.
Подписано в печать 14.03.2016
Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ …
Отпечатано в …
20
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа