特种设备监管平台建设方案

特种设备监管平台建设方案特种设备监管平台建设方案特种设备监管平台建设方案 目录项目背景3项目概述3TOC\o"1-2"\h\z\u\h2.1.建设目标 3\h2.2.建设内容 4\h2.3.建设内容 4\h2.3.1.特种设备业务管理系统 4\h2.3.2.特种设备企业自查管理系统 7\h2.3.3.特种设备大数据分析系统 11\h2.3.4.系统部署与数据加载 16

项目背景随着我国经济不断发展，特种设备的数量和种类日益增多，安全监察、检验检测的任务越来越繁重，采用先进技术，推行科学的管理方法，已经成为各监察部门提高管理水平、强化监管力度的重要工作内容。为了加强特种设备的安全监察，防止和减少事故，保障人民群众生命和财产安全，促进经济发展，国务院特种设备安全监督管理部门专门制定了《特种设备安全监察条例》，要求各省（自治区、直辖市）质量技术监督局建立特种设备动态监察网络，实时掌握特种设备的安全状况，利用信息网络，实现特种设备有效监管，并逐步完善监控预警、安全评价、事故统计分析体系，最大程度地防止、减少事故的发生。目前我国特种设备数量巨大且发展迅速，这些设备的安全状况直接影响国家的整体形象和稳定发展，而国家特种设备检验检测体制也在逐步发生根本性变化，这就要求检查部门必须抓住机遇，转变观念，充分运用现代化的管理工具和管理方式，做到检验检测业务规范化、工作流程控制标准化、管理决策科学化、数据流通网络化，确保国家特种设备安全运行，使检验检测工作与国家经济发展水平相称。因此，推行完整、科学、规范化的特种设备信息化管理系统是当务之急。应用计算机信息处理技术，以各级监察、审批机构为核心，针对特种设备管理工作的各个环节，建立信息管理系统，通过数据交换，使特种设备使用单位、安装单位、改造单位、制造单位、维修保养单位、检验检测机构、考核机构、监察机构能够在同一个大平台上协同工作，形成一个完整的特种设备管理体系。项目概述2.1.建设目标应用计算机信息处理技术，以各级监察、审批机构为核心，针对特种设备管理工作的各个环节，建立信息管理系统，通过数据交换，使特种设备使用单位、安装单位、改造单位、制造单位、维修保养单位、检验检测机构、考核机构、监察机构能够在同一个大平台上协同工作，形成一个完整的特种设备监督管理体系。2.2.建设内容根据特种设备监督管理体系的总体需求，本项目建设内容包括四大开发内容和两项服务内容。1.特种设备业务管理系统2.特种设备企业自查管理系统该系统从功能上包括：数据感知与分析系统企业自查系统3.特种设备大数据分析系统该系统从功能上包括：（1）检验分析系统（2）维保分析系统特种设备年度综合报表系统标准化接口系统4.系统部署与数据加载服务该部分包括系统部署服务和数据加载服务。2.3.建设内容2.3.1.特种设备业务管理系统特种设备业务管理系统包括特种设备业务和特种设备流程管理两大部分：一、特种设备业务1、设备录入：设备包括：锅炉、压力容器、电梯、起重机械、游乐设施、压力管道、客运索道。2、设备告知：告知类型包括：安装告知、移装告知、维修告知、改造告知、维修改造告知、移装过户告知。注册申请：注册申请类型包括：按照台（套）注册的设备注册申请、按照使用单位汇总后注册的设备注册申请。使用登记证：使用登记证类型包括：锅炉、压力容器、电梯、起重机械、游乐设施、压力管道、客运索道。变更申请：变更申请类型包括：过户申请、移装申请、过户移装申请、单位信息变更申请、设备信息修正申请、告知修正申请、产权变更申请、停用报废注销申请、启用申请、达到设计使用年限继续使用申请。变更使用申请：变更使用申请类型包括：过户使用申请、移装使用申请、过户移装使用申请、维修使用申请、改造使用申请、维修改造使用申请。二、特种设备流程1、新申报注册1.1需要进行安装检验设备的注册登记流程设备包括：锅炉、压力容器、电梯、起重机械、游乐设施、压力管道、客运索道。流程包括有设备录入、安装告知、安装报检、安装检验、注册申请、打印使用登记证1.2不需要安装检验设备的注册登记流程设备包括：厂内机动车辆与需要安装检验的设备流程区别在于：该类设备不需要进行安装告知、安装报检、安装检验。录入设备后，进行首次检验报检，审批单位为设备所在区监察单位，审批通过后由检验单位受理（受理过程同安装报检受理，即为可选步骤）。首次检验结论上传后即可进行注册申请。设备流水号在首次检验约请审批通过后生成。设备状态变化可参考需要安装检验的设备。1.3压力管道注册登记流程压力管道提交注册申请应可选择多条管线后汇总为一份注册申请，注册申请台账窗口不显示具体设备出厂编号、流水号等信息，其他流程与正常需要安装检验的设备相同。设备变更过户、移装、过户移装、停用报废注销、启用、维修/改造/维修改造、达到设计使用年限继续使用和维保单位变更特殊流程设备信息修正申请设备信息修正申请（使用单位提交）设备信息修正申请审核（设备检验单位审核）产权移交仅限未注册新设备（电梯）可以办理，且仅可办理一次。提交申请，申请中可增加多台设备，接收单位为新使用单位（使用单位提交）接收申请，接收后申请中的设备使用单位变为新使用单位（产权移交申请中的接收单位审核）单位信息变更单位基本信息变更，如单位名字、法人、单位地址等。提交申请（使用\生产\检验单位在单位信息管理中更改相关内容，点击提交，修改内容形成申请）申请审核（单位所在区监察）信息生效（同时更新该账号下所有设备信息）。4、其他下发意见所有需要审核的申请都需要下发回复意见。申请退回如下发意见为不认可、不同意，则申请退回起草人。起草人可在申请信息中浏览到所有状态的申请。草稿箱已起草未送审的申请/告知可存放在草稿箱中等待下一步操作。流程日志所有发送的申请\告知，每个工作节点的处理人、处理日期都需要存放在流程日志中并可供申请流转相关人员查看。设备状态及管理工作状态设备状态为设备当前办理业务类型：过户设备、维修设备、改造设备、移装设备、维修改造设备等。管理工作状态为设备当前办理业务具体流程：XX申请-起草中、XX申请-已审核等。5、智能辅助功能使用、生产、监察单位应可在一个窗口中办理所有设备注册、变更、申请审核、打印使用登记证业务。客户仅需要确认需要办理的业务类型、设备以及其他必填信息，具体申请由该功能辅助生成。由智能辅助功能生成的申请应与正常生成的申请没有区别，流转过程也应留存在流程日志中。2.3.2.特种设备企业自查管理系统一、数据感知与分析系统建设登录系统即可通过系统内数据进行感知与分析，多维度进行数据展示。数据采集建立数据接口程序，实现企业自查系统任务表单结果数据、时空背景数据、现场取证影像数据的接入。实时分析对于接入的企业自查数据进行实时分析计算，包括自查任务结果分析、时空背景数据分析，人员轨迹分析等。实时展现基于数据主题库进行数据实时展现，包括：自查数据中枢、自查监管分析及追溯、企业分析、行为查证等。二、企业自查系统建设企业自查人员档案管理实现企业自查人员信息存储，修改，查询等功能。企业自查任务管理系统根据特种设备管理规范或企业自己规定的检查计划对检查任务进行智能管理。现场检查登录系统：通过账号密码登录企业自查智能App；获取检查任务：检查人员使用企业自查智能App自动获取到期的检查任务，或者自行创建检查任务；现场检查：针对检查任务，检查人员使用企业自查智能App对特种设备企业进行逐项检查，并记录现场取证信息。现场处理：针对检查任务，检查人员需根据现场的检查情况，协商确定总处置意见。并针对处置意见进行相应的现场处理操作。生成检查结果：针对检查任务，检查人员使用企业自查智能App自动生成《特种设备安全检查记录表》；上传任务：检查人员完成检查任务之后，通过企业自查智能App将任务结果上传至企业自查采集分发系统以及相关业务系统。登出系统：检查人员完成相关的检查任务之后，可退出企业自查智能App登录状态。电子文书电子文书模块支持现场检查过程中生成检查文书，并支持手写签名和电子签章。基础软件功能企业自查智能App的基础软件功能包括设备软件登录、个人中心信息展示、公告信息获取展示、软件版本升级检测、终端缓存数据清理、终端监控数据上传等。其它功能包括下行数据服务、上行数据服务、数据分发服务、缓存数据清理、系统管理服务等。三、数据感知与分析系统流程及功能数据采集建立轻量级高效数据接口，接入企业自查系统上传的任务表单结果数据、时空背景数据、现场取证影像数据，并将数据写入缓冲区进行实时分析计算。实时分析对于接入的企业自查数据进行实时分析计算，将分析计算结果写入主题数据库中，同时留存历史数据。包括自查任务结果分析、时空背景数据分析，人员轨迹分析等。内置图像处理AI算法，智能标注图像拍摄时空数据。实时展现基于数据主题库进行数据实时展现，包括：监管中枢、监管分析、监管追溯、企业分析、行为查证四、企业自查系统流程及功能企业自查智能App采用手机app功能实现，具备条码扫描、图像、视频、音频上传等功能，可实现特种设备自查的时间、轨迹、证据协同验证的实时信息采集和管理。企业自查人员档案管理实现企业自查人员信息存储，修改，查询等功能。企业自查任务管理系统根据特种设备管理规范或企业自己规定的检查计划对检查任务进行智能管理，包括检查任务提醒、检查任务查询、检查任务数据缓存与删除，以及任务信息分类展示。现场检查企业自查人员可主动或在app提醒功能下启动自查任务。自查任务根据特种设备种类及服役时间，依据相关法规生成检验设备工作项。自查人员对于存在设备/部件标识条码的检验项，需采用智能App功能进行识别以确定人员时空轨迹。自查人员则逐项填写内容，对于合格不合格等简单字段和可标准化项采用智能填写，而对于不合格项备注说明等将采用语音输入，对于需取证的则可拍照录像录音上传。自查人员使用智能App自动生成《特种设备现场自查记录表》。检查结果上传。检查人员完成特种设备现场检查后，可通过智能App将检查结果信息自动上传至企业自查数据采集分发系统。4、电子文书电子文书模块支持现场检查过程中生成检查文书，并支持手写签名和电子签章。手写签名检查人员通过企业自查智能App对检查文书进行手写签字，智能App可自动获取签名笔迹，并显示在文书相应的签名位置。电子签章检查人员可以通过企业自查智能App，使用权威CA证书机构所颁发的证书对相关的电子文书进行电子签章。法律法规检查人员可以通过企业自查智能App查阅特种设备安全监管相关的法律法规内容，具体功能包括法律法规综合查询、检查项与法律法规快速关联查询。基础软件功能企业自查智能App的基础软件功能包括设备软件登录、个人中心信息展示、公告信息获取展示、软件版本升级检测、终端缓存数据清理、终端监控数据上传等。下行数据服务下行数据服务包含登录服务接口（包括账号密码登录接口、人脸登录接口、指纹登录接口）、个人信息接口、任务数据下载、法律法规接口、终端软件升级接口、公告信息获取接口等。上行数据服务上行数据服务包含检查结果上传接口、文件数据上传接口（包括视频、图片、PDF文件等）、终端监控数据上传接口等。数据分发服务数据分发服务负责将终端上传的检查结果、现场取证信息、电子文书数据、设备状态数据等进行分类，并分别进行相关处理，并将处理后的数据分发至数据感知与分析系统以及其它系统。缓存数据清理采集分发系统针对企业自查采集分发系统所缓存的任务信息、现场取证信息、终端状态信息等数据的特点，按照相应的策略进行定期清理。系统管理服务对采集分发系统本身及企业自查智能App的相关内容和运行参数提供管理维护操作工具，包括公告信息管理、终端参数配置、终端软件版本管理等。2.3.3.特种设备大数据分析系统一、检验分析系统建设检验大数据预处理针对检验数据来源不一，数据格式多样，非结构化数据，标准不统一，数据缺失以及语义歧义等问题，对检验数据进行预处理，研究基于K-means的设备单元划分方法，为设备检验数据管理建立了统一的设备管理规则和标准，研究大数据整合实现方法,存储实现方法、可视化实现方法等，为开展检验大数据整合、存储和分析等奠定基础。检验大数据基本统计为了便于监察部门掌控全局，检验大数据分析系统首先应该为管理部门提供基本的统计结果，包括检验单位家数、规模、分布以及能力方面的信息。能够看到历年的趋势变化，从动态中掌握业界环境。检验单位评价构建特种设备检验单位评价指标体系。从设备的设计、制造、安装、使用、检验、故障案例等方面进行系统评分项因素辨识，初步确定与设备检验单位评价有关的评价因子，提出分析因子的发生概率、权重的基于历史数据的大数据分析指标评价体系，给出检验单位评价计算模型。通过对定期收集的相关数据的分析，对原检验单位评价体系的指标及指标权重不断进行修正，使评估体系的指标及权重日趋完善。维保分析系统建设特种设备维保是目前业界认可的减少特种设备事故隐患、提高特种设备运行安全的重要环节。国家针对特种设备维保制定了一些法规和标准，以提高特种设备的安全性。特种设备维保涉及维保单位、使用单位和检验单位等众多单位的参与，其过程积累了大量有效的数据。这些数据的综合分析和利用可以挖掘设备的潜在故障致因、故障的发生规律等，实现按需维保；可以通过维保项分析对维护保养的政策进行修定；可以帮助制定科学合理的维保单位评价指标体系和评价方法；可以帮助生产单位实现产品质量闭环设计，整体提升行业的制造水平。包括维保大数据预处理、维保大数据基本统计、按需维保决策分析、维护保养法规标准化和辅助修订、维保单位评价、生产单位产品质量闭环设计服务。特种设备年度综合报表建设为建立科学高效的市场监管统计指标体系，市场监管总局要求做好年度特种设备统计年报工作，全面了解全国特种设备安全状况，各级特种设备安全监督管理部门、检验机构，在报告期内统计的特种设备数量、生产单位数量、作业人员持证数量、执法检查情况、检验情况、事故情况等;各级特种设备安全监察、检验机构设置、人员情况等内容。检验分析系统流程及功能检验大数据预处理检验大数据预处理功能实现所采用的方法同维保大数据的预处理方法检验大数据基本统计检验机构基本情况统计功能包括:单位基本信息、综合检验率、机构检验负荷排名和检验报告退回率。检验机构评价检验机构评价方法开发出程序模块在系统后台运行，前台展现结果。主要展示检验机构当年的打分表。点击“查看趋势”监察机构可以看出此检验机构往年各部分工作的评价分数以及总分。五、维保分析系统流程及功能维保大数据预处理功能基于特种设备全生命周期的数据库设计准则，兼顾特种设备大数据库应具有的共享性、统一性、可靠性、动态性特征需求，通过数据库的物理结构设计、内容设计、功能模块设计、数据库信息语言编辑以及数据库的存储备份物理结构设计等，开展数据库建设。维保大数据基本统计2.1维保单位统计维保单位基本情况统计包括了：单位基本信息、单位维保完成率、单位维保负荷排名和维保故障率排名。2.2使用单位统计包括特种设备超期未检、使用单位数量分布、特种设备服役年限、特种设备故障次数和特种设备历史故障信息。按需维保决策分析以特种设备维保和故障信息为基础，通过分析特种设备各子系统故障形成的原因，总结特种设备故障发生机理；研究特种设备故障发生一般过程的影响因素及其对应的特征参数的变化规律。建立特种设备故障集、特种设备故障影响因素集与相应特征参数集；根据特种设备系统本身的特性，各零部件的具体工作方式，有针对性地采用匹配矩阵算法研究以上三个集合之间的映射关系，借助ANSYS和MATLAB等软件工具构建和确立特种设备故障—影响因素--特征参数的内在关系，以实现基于致因理论的特种设备各种故障演化规律的反向推导以及由特征参数到特种设备故障模式的预测。通过研究各个特种设备故障影响因素之间的关联性及作用原理，在上述特种设备故障演化规律反向推导与由特征参数到特种设备故障模式预测的基础上，运用模糊反向神经网络、高斯混合隐马尔科夫模型等方法，分析各种故障影响因素的可能的状态特征及其相应的状态概率，进一步探究特种设备各种故障演化机理，建立特种设备故障预测模型。故障分析之后出现的为故障分析的一个展示页面，其中包含了设备故障与设备年龄、适用场所、季度、维保人员之间的关系。第二行是设备故障与制造单位、运行时间、运行距离、开关门次数的关系。故障追溯的分页显示的是一个维保周期建议、故障与维保时间的关系、以及按需维保的功能。在按需维保部分，通过已知电梯的确定条件，将根据上次的维保时间给出一个所建议的下一次维保时间，通过这些可以减少故障发生的次数也减少了维保的劳力。维护保养法规标准化和辅助修订针对维保结论、故障描述还不够标准化，关键信息难以提取的问题，基于Bi-LSTM+CRF的文本特征提取模型标记结论、故障文本，并通过Word2Vec实现标记文本序列的向量转化，之后应用深度学习中的Bi-LSTM自动学习BIO标记的故障词向量序列特征，然后通过CRF学习故障文本标记的全局特征，提高故障文本特征提取的效果，实现维保结论、故障术语本体库建立。维保周期的建议，是通过统计维保项在设备故障上的统计，通过类别、设备场所以及设备年龄的区分，得到故障次数与维保时间的关系，从而得到最佳的一个维保周期。维保单位评价维保单位评价方法开发出程序模块在系统后台运行，前台展现结果。主要展示维保单位当年的打分表。点击“查看趋势”监察机构可以看出此维保单位往年各部分工作的评价分数以及总分。生产单位产品质量闭环设计服务针对不同类别特种设备，以生产厂家为统计分析单位，对关键环节或零部件进行寿命分析，得出薄弱建议项。并给出可视化展示方式，使企业一目了然，为生产厂家改进产品质量提供宝贵信息资源。六、特种设备年度综合报表流程及功能年度汇总表之后出现的默认界面，是2018年特种设备数量的统计，可以根据下方的分页进行切换浏览八大类设备的数量统计。下拉框可以选择所需类型的统计报表，并可以选择想要查询的年份，点击确定可以进行查询结果的页面展示。点击特种设备检验检测-制造监督检验与2018年之后的显示结果。右上方有保存与下载按钮，可以将此页面表格进行存档保存。具体如下所示：特种设备数量特种设备行政许可-检验检测机构特种设备行政许可-特种设备作业人员特种设备检验检测-制造监督检验特种设备安全监察机构特种设备检验检测机构和人员考试机构-综合检验机构和型式试验机构特种设备检验检测机构和人员考试机构-人员考试机构特种设备行政许可-生产单位特种设备行政许可-特种设备检验人员特种设备行政许可-特种设备无损检测人员特种设备检验检测-安装改造修理监督检验特种设备检验检测-进口监督检验特种设备检验检测-承压类特种设备定期检验特种设备检验检测-机电类特种设备定期检验特种设备检验检测-型式试验特种设备检验检测-设计文件鉴定特种设备执法监督检查特种设备事故情况特种设备相关事故信息特种设备能效状况-新制造锅炉特种设备能效状况-在用锅炉标准化系统接口流标准化接口部分在原有的特种设备注册、变更、注销功能基础上增设维保和检验系统的标准化接口，制定维保、故障、运行和检验数据的标准。通过设计具有低耦合特性的跨语言、跨平台的数据通讯协议开发数据传输接口，最终实现与部分维保单位和检验单位的数据接口。包括：维保数据接口、故障数据接口、运行数据接口、检验数据接口、数据接口类型、标准化接口的设计、数据接口主要技术和接口的应用2.3.4.系统部署与数据加载一、系统部署与数据加载1、系统部署服务特种设备安全动态智能监管平台是综合性动态大型信息处理应用，本系统集成了数据库集群系统、缓存系统、分布式存储系统，WEB应用系统，代码分发多个子系统。平台具有数据量大，安全性高，访问流量集中、并发度高等特点且在运行过中需要达到高可靠、高安全、可扩展、易维护的要求。为实现以上系统运行要求，要对不同系统部署做出完整的方案。1.1WEB应用系统为了达到不同应用的服务器共享、避免单点故障、集中管理、统一配置等目的，不以应用划分服务器，而是将所有服务器做统一使用，每台服务器都可以对多个应用提供服务，当某些应用访问量升高时，通过增加服务器节点达到整个服务器集群的性能提高，同时使其他应用也会受益。该Web应用系统基于Apache/Lighttpd/Eginx等的虚拟主机平台，提供JavaWeb程序运行环境。服务器对开发人员是透明的，不需要开发人员介入服务器管理。1.2负载均衡系统为了满足各类特种设备信息使用用户的并发使用，平台需要负载均衡系统。目前负载均衡系统分为硬件和软件两种。硬件负载均衡效率高，但是价格贵，比如F5等。软件负载均衡系统价格较低，效率较硬件负载均衡系统低，但对特种设备信息平台的流量要求而言，软件负载均衡系统可很好的满足。为保障高峰访问量也可以采用硬件、软件负载均衡系统并用方案。1.3数据库集群系统由于Web应用系统采用了负载均衡集群结构提高了服务的有效性和扩展性，因此数据库必须也是高可靠的，才能保证整个服务体系的高可靠性：(1)使用MySQL数据库，考虑到Web应用的数据库读多写少的特点，我们主要对读数据库做了优化，提供专用的读数据库和写数据库，在应用程序中实现读操作和写操作分别访问不同的数据库。(2)实现快速将主库（写库）的数据库复制到从库（读库）。一个主库对应多个从库，主库数据实时同步到从库。(3)写数据库有多台，每台都可以提供多个应用共同使用，这样可以解决写库的性能瓶颈问题和单点故障问题。(4)读数据库有多台，通过负载均衡设备实现负载均衡，从而达到读数据库的高性能、高可靠和高可扩展性。(5)数据库服务器和应用服务器分离。(6)从数据库使用BigIP做负载均衡。1.4数据库集群系统缓存分为文件缓存、内存缓存、数据库缓存。在大型Web应用中使用最多且效率最高的是内存缓存。最常用的内存缓存工具是Memcached。使用正确的缓存系统可以达到实现以下目标：(1)使用缓存系统可以提高访问效率，提高服务器吞吐能力，改善用户体验。(2)减轻对数据库及存储集服务器的访问压力。(3)Memcached服务器有多台，避免单点故障，提供高可靠性和可扩展性，提高性能。1.5分布式存储系统系统中拟采用hadoop的HDFS系统。Hadoo