关于大数据运用在特种设备检验中的思考

关于大数据运用在特种设备检验中的思考

檀 昊，张贞贞

（武汉市特种设备监督检验所，湖北 武汉 430040）

摘 要：大数据的思维方式和技术手段正逐步运用到各行各业，对于特种设备检验检测机构而言，其业务工作可以很好地与大数据理念融合。文章从检验质量和风险预警、检验实施效率和内部管理、业务拓展和数据资产三个方面阐释运用大数据思维和技术手段对于特种设备检验检测工作以及特种设备检验检测机构改革发展的积极作用。

关键词：特种设备；大数据；风险预警；数据资产

信息技术的发展，特别是大规模并行运算技术的提升和互联网技术的进化，使得大数据由之前的高端应用逐步走进我们日常工作和生活的方方面面。大数据的概念在不断被炒热的同时，其价值也越来越被认可。大数据正在引领一场产业变革，不仅提供海量的精准信息，更改变着我们传统的工作和生活方式。

对于特种设备检验检测机构而言,大数据时代的到来是一次难得的机遇。充分运用大数据思维和技术手段，可在三个方面对特种设备检验工作产生积极影响：①强化风险预警和评价体系，提高检验服务质量；②优化机构内部管理，提升检验工作实施效率；③依托数据资产，创新和拓展检验业务。与此同时，遭遇改革和发展瓶颈的特种设备检验检测机构可以在服务水平、管理能力和业务创新等方面实现突破。

1 大数据的概念和特点

大数据（Big Data）一词最早出现在Apache的开源搜索引擎项目 NUTCH 中,当时科学家用大数据这个术语来描述在更新网络搜索索引的同时进行批量处理或分析的大量数据集。人们对于数据的海量挖掘和大量运用，不仅标志着产业生产率的增长和消费者的大量盈余，而且也明确地提示着大数据时代已经到来。大数据正在影响着社会、经济、科技的每个角落和层面，成为不可忽视的重大课题。

2009年，“大数据”开始在互联网领域及信息技术行业被广泛应用。美国麦肯锡全球研究院2011年6月发布报告《大数据：下一个创新、竞争和生产力的前沿》，对大数据的影响、关键技术和应用领域等都进行了详尽的分析，指出数据是新时期的基础生活资料与市场要素，重要程度不亚于物质资产和人力资本，大数据将成为企业提高生产力和竞争力的主要方式与关键要素。数据成为资产、产业垂直整合、泛互联网化是大数据时代的三大发展趋势。2012年3月，美国奥巴马政府发布了《大数据研究和发展倡议》(Big Data Research and Development Ⅰnitiative)，正式启动“大数据发展计划”，这意味着美国政府将大数据提升为国家战略，将大数据看做未来的新资源，一个国家拥有的数据规模及运用能力将成为综合国力的重要组成部分，对数据的占有权和控制权将成为陆权、海权、空权之外的国家核心权力。数据成为和土地、资本、人力同样重要的关键生产要素。

大数据目前尚没有统一的定义，但一般认为大数据需要满足规模性(Volume)、多样性(Variety)、高速性(Velocity)和价值性(Value)四个特点，其中大数据的价值往往呈现出稀疏性的特点。从这个角度来说，“大数据”是指海量的（Volume）、多种类的（Variety）、可实现快速处理和检索响应的（Velocity）且大规模处理后能够凝聚足够价值的（Value）的数据。

大数据注重数据的关联性，将各种数据之间关联组合，以产生更大的价值。就实际开发应用来讲，“大数据”是由数量巨大、结构复杂、类型众多数据构成的数据集合，是基于云计算的数据处理与应用模式，通过数据的整合共享，交叉复用形成的智力资源和知识服务能力。随着社交网络、云计算、物联网等技术的兴起，互联网上的数据正以前所未有的速度在不断的增长和累积，学术界、工商界、政府机构都已经开始密切关注大数据问题，应该说大数据是互联网发展到一定阶段的必然产物，互联网用户的互动，企业和政府的信息发布，物联网传感器感应的实时信息每时每刻都在产生大量的结构化和非结构化数据，这些数据分散在整个网络体系内，体量极其巨大。这些数据中蕴含了对经济，科技，教育等领域非常宝贵的信息，大数据的研究就是通过数据挖掘，知识发现和深度学习等方式将这些数据整理出来，形成有价值的数据产品，提供给政府，行业企业和互联网个人用户使用和消费。

2 检验质量和风险预警

特种设备检验检测机构的产品是检验检测报告，报告是具体表现形式，其本质是数据。检验检测活动不仅仅与设备“对话”，还包括与使用单位，安装、改造、维保单位的沟通协调，这一活动又会获取大量的信息数据。充分挖掘和利用检验产生的数据，运用大数据手段整合成某种信息工具，可有效改进检验质量，提升服务水平。

2.1 基于风险的特种设备安全评价体系

根据风险的数学函数及安全公理定理的内容,特种设备风险分级模型的设计一般可以从后果影响因素与可能性影响因素两方面进行考虑。后果是指事故后果的严重程度,其影响是多方面的,一般可从人、机器、环境、管理这四个方面（“4M”要素）进行全面的分析；可能性是指事故发生概率的大小,其影响因素也是多方面的,一般可从技术、教育、管理（事故预防的“3E”理论）这三个角度系统性分析[1]。

下面以起重机械为例，研究建立设备的风险分级模型所要考虑的因素，即需要获取的信息数据。分析起重机械事故发生的主要原因，结合管理工作的实际需要，同时考虑模型的可操作性等特点，确定起重机械风险评估指标，具体内容如表1所示。

表1中所列的指标，绝大部分都可以从检验报告和检验活动（资料查阅、沟通交流）中获取，只有天运行时间、年故障次数、主要故障和风险点这三个指标相对较难获取或者内容较多，需要分析计算、整理资料、特别记录。尤其是主要故障和风险点，如果是主要受力构件、重要零部件、安全保护装置等，对风险评定影响较大的，则需获取、记录的内容相对较多。对于安装了监测系统的起重机械来说，这些使用运行数据的获取则相当容易而且准确。起重机械结构健康监测与管理系统工作原理，如图1所示。

充分挖掘检验报告和检验活动产生的数据，同时结合现代起重机械结构健康监测与管理技术，起重机械风险指标的获取基本可以实现自动化。类似的，其他类别的特种设备基本都可以较好的实现风险指标的自动化获取。

表1 起重机械风险评估指标

后果影响因素人员方面 工作现场的作业人数财产方面 起重机械的设备价值环境危害 不考虑社会影响 使用场所技术因素工作级别制造单位资质等级覆盖情况安装单位资质等级覆盖情况管理因素可能性影响因素设备专职管理情况设备管理制度及执行记录操作人员持证情况定期维保及自检定期检验结果使用运行天运行时间（年均）环境条件使用年限年故障次数主要故障和风险点

图1 起重机结构健康监测与管理系统

在检验设备之前（主要是定期检验），检验人员主动查阅或者系统自动推送设备的风险等级评估信息，提示重点监控点，则可以指导检验人员更有针对性地开展检验活动，提醒设备的相关方采取措施，防控风险。由此可见，开发风险预警工具，并运用大数据的思维和技术手段，可以有效提升检验质量，降低检验风险。

2.2 安装、改造、维保单位服务评价体系

安装、改造、维保单位的服务评价体系，作为特种设备风险评价体系的补充，虽然不能直接、客观地反应设备的安全状况、技术参数，但它与设备的安全状况，技术参数，以及设备使用体验有一定的联系。一般来说，服务较好，星级评定较高的特种设备服务商，由其提供服务的设备的安全等级、运行状况也相对较好。建立安装、改造、维保单位服务评价体系是有必要的，好比金融行业的个人征信体系，餐饮行业的卫生等级评定。目前市场的总体情况是缺乏此类向社会公开的评价体系，江苏省、湖北省、杭州市等地方政府正在积极探索和推广电梯维保单位星级评定机制。

以电梯维保单位星级评定为例，评定工作有一定的流程和标准。传统的评定工作的基本流程是递交申请资料——资料审核——现场评审——评定和公示，再全面一点则会加一个第三方社会满意度调查环节。评定标准主要分技术能力、维保覆盖面、质量保证体系运行情况、服务理念及执行情况、社会反映度、安全事故情况、TSG T5001-2009《电梯使用管理与维护保养规则》执行情况等几个方面[2]。需要说明的是，这种星级评定依赖人工，工作繁琐，且一般是一年评定一次，遇到事故则给与降级处理，相对滞后和被动。对于技术能力之类的相对固定的方面，书面材料和现场评审可以较好地给出评定结论，然而，对于社会反映度、安全事故情况、TSG T5001-2009《电梯使用管理与维护保养规则》执行情况等动态变化的方面，依靠年终总结式的一次性的评定则显得有些不科学，亟待引入动态评价模式。大数据的运用则可以很好的解决这个问题，首先建立星级评定规则模型，通过市民投诉、检验报告、整改单、媒体报道、事故通报等渠道可以获取大量有关电梯维保单位的动态信息，这些经整理的信息数据的变动一旦影响到评定结论输出，则维保单位星级实时更新，这样既可以保证公众查询到的维保单位星级评定是即时的、准确的，又可以降低人工评定劳动强度。

3 检验实施效率和内部管理

特种设备检验检测机构的核心竞争力与其自身管理水平有很大关系。良好的内部管理可以增强检验人员的工作效率，进而提高整个机构的检验实施效率。提高内部管理水平的重要手段是信息化建设。

信息化水平是现代化检验检测机构的重要标志。当前，各地检验检测机构均非常重视信息化建设，它是检验检测机构综合能力提升的重要突破口，在此方面加大投入能有效提高机构的管理水平和工作效率。特种设备检验检测机构的信息化水平集中体现在特种设备检验管理系统的开发和运用上。此软件系统目前为各地的检验检测机构自行组织开发，由于各地管理理念和工作方式的差异，检验管理系统版本较多，各具特色。较完善的检验管理系统包含监察管理、检验管理、收费处理、公文流转、综合分析、内部管理等模块，服务于检验的全流程，同时具有分析统计、财务管理、人员管理和仪器设备管理等增强功能。检验管理系统聚合了大量信息，然而这些信息并没有被有效利用。例如，检验调度安排，可以结合地图坐标信息，合理规划路线并分配检验工作量；检验报告质量智能评判和报告撤回次数等信息，可用于评估检验人员业务素质，及时提醒其工作疏漏；不合格报告以及设备的不合格项目，经关联处理，可预警设备的主要风险点，也可预警风险较高的使用单位和维保单位；仪器设备的管理信息经处理后可得到使用和损耗程度信息，有助于管理人员及时购置保证库存，为检验工作提供设备保障，同时改进设备管理维护工作，提高设备使用寿命，节约开支。

这些想法的有效实施，原有的特种设备检验管理系统根本无法实现，需要运用大数据技术手段，将传统的检验信息系统提升到大数据的应用层次，以电梯为例，较完善的电梯综合信息平台系统架构如图2所示。

依托《电梯大数据分析、预警系统平台》、《电梯地理基础信息系统平台》、《互联网+电梯运行监测信息应用系统平台》、《电梯定检监察系统平台》、《电梯维护保养工作监控系统平台》、《监督检查监察系统平台》等六大系统，按照互联网+大数据+电梯安全信息服务的建设思路，构建覆盖全区域的安全监管、检验检测、日常维保、运行监测、地理信息等电梯信息的数据中心。建立“一库六系统”的电梯综合信息平台，实现电梯各项安全相关信息“来源可查、去向可追、规律可循”，有效支撑大数据分析决策，为电梯检验检测机构提供更准确、更全面的电梯安全信息和机构内部管理信息，助力检验检测加强内部管理，提高检验实施效率，提升检验服务质量。同时也可为社会公众提供个性化、多元化的数据服务，提升检验检测机构的社会认可度。

4 业务拓展和数据资产

特种设备检验检测机构对大数据的认识，不能停留在“一种创新的思维”、“一个先进的工具”层面，而应当认识到，大数据本身就是机构的优良资产。

在商业市场上，大数据除了帮助企业应对市场需求带来的挑战，还能够逐渐转化成为企业的资产。2014年 5月,摩根大通澳大利亚公司的Ⅰan Bertram在澳大利亚考察房地产市场投资，发现当地公司把房地产数据作为ⅠP数据进行销售。数据引起了木材、油漆等地产行业的供应链相关企业的趋之若鹜。类似信息直接帮助下游企业准确地预测了需求，增强了安排生产供给的准确性。这些数据还被“卖“给了银行，银行的按揭住房贷款据此制定更有针对性的借贷利率[3]。

市场上活跃着把信息作为资产进行贸易的各类公司，特种设备检验检测机构则应充分借鉴商业市场行为，在重视特种设备大数据社会价值的同时，不断探索其经济价值的实现形式。众所周知，特检机构直接掌握着大量的设备信息，制造单位、使用单位、维保单位信息，从业人员信息等，这些信息对于特种设备相关制造单位，使用单位，维保单位，培训机构，中介机构，以及房地产业，保险业等，均具有商业价值。

图2 电梯综合信息平台系统架构

至相关电线电缆质量监督检验中心进行微孔杂质、结构尺寸鉴定。试验结果为被试品符合GB/T 11017.2-2002的标准要求，即被试品合格，可以确定全线电缆不存在延续性缺陷。同时根据厂家出厂报告，该电缆耐压试验160kV/30min正常通常，局放电过程无可检出的放电，可以确定电缆出厂时，没有随机性明显缺陷。但对于随机性细微缺陷仅能通过截取缺陷样品进行检测，或通过一段时间耐压后使缺陷扩大，然后进行局放测试发现缺陷。从本次故障看来，由于缺陷部位通过大电流已经完全烧毁，施工尺寸经厂家确认符合工艺要求，无法通过外观判断是否由于施工原因造成故障。同时由于无法通过截取缺陷部位进行X光检测或切片检测，分析其是否存在随机性细微缺陷经过出厂试验、竣工试验、带电运行后使电缆细微缺陷扩大，造成故障。

3 总结及应对方法

由于故障发生后，缺陷部位往往受到大电流损毁，使得无法判断故障原因，难以对故障进行准确的定性，需要对电缆及附件进行进一步的试验分析和核查安装尺寸及现场施工记录资料。通过对故障进行分析总结，可采取以下措施进行预防以供参考：

（1）设计单位结合现场条件进行设计，优化设计图纸。根据电缆的路径合理的进行分段及布置接地系统，并与电缆及附件生产厂家进行沟通，了解相关产品的性能要求，提高设计图纸深度，指导施工。

（2）严格执行电缆及附件开箱质量验收工作，核对现场所有电缆及附件的出厂合格证、试验报告。对到场的电缆进行护层的检测和外观质量验收，对电缆附件型号、规格进行核验，由其对应力锥、环氧铜等关键附件认真进行内部细微缺陷检查，防止不合格和有缺陷的产品安装到供电系统上。

（3）提高施工质量，电缆及附件安装施工，采用具有电网公司认证的专业队伍及具有资格的人员，进行现场安装。由其是110kV及以上电缆及附件安装对现场安装工艺和要求极其严格，在安装前需要充分了解设备厂家图纸和工艺手册。安装时需要有厂家技术人员现场进行技术指导和验收，保证安装质量。

（4）原始技术资料记录，在电缆附件安装时，所有安装尺寸进行现场记录，在并键部分进行摄像记录，保证现场资料的准确性。

（5）加大运行监测力度。运行部门应根据实际情况开发或采用相应的检测手段，做到提前预防。

（6）进行电缆耐压试验及采用局放试验。在对交联电缆做竣工交接试验时，现在最有效普遍采用交流耐压试验，交接试验规范要求，对于110kV电缆按2U0 60min进行。在试验的同时（如果条件满足）建议对电缆接头进行局部放电试验及时发现设备缺陷情况。

参考文献：

[1]李新民,相艳会.配网工程电缆施工技术管理探讨[J].工程技术研究,2016,(7):68+81.

[2]罗德京.高压电缆故障原因分析及对策措施[J].住宅与房地产, 2016,(21):272.

[3]穆娟.电力电缆故障原因及检测方法研究[J].南方农机,2016, (7):84+87.

中图分类号：P335+.2

文献标志码：A

文章编号：2096-2789（2017）01-0082-04