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安全工程学是一门多学科理论和方法交叉的科学,是研究人、机、环境之间互相联系的工程技术科学,是研究技术工程中各种因素之间的联系,以及应用相关的理论、原理和测量方法来达到系统安全的学科[8-9]。安全工程原理是专门研究如何利用各种工程技术的原理和方法来确保实现系统安全功能的科学思想。它以安全学和工程学为理论基础,以系统工程、人机工程、环境工程和技术设施等为手段,对工程风险进行分析、评价、控制、改进、优化等,以期实现系统及其全过程安全目标的科学准则,是安全科学发展过程中必须遵循的基本原则。安全工程原理是研究安全系统中设备设施的设计、操作应遵循的准则,如何保障人体行为活动的舒适高效安全,作业环境的安全性,机器装备研发和运行当中应考虑的人体工效机理以及各种物质信息的能量和信息输入输出过程中固有的基本原则。
1.2安全工程原理的研究对象
原理是对学科领域的研究内容和研究方法的总结归纳,是学科发展所必须遵循的基本准则和规律,利于人们立于更高的思想高度、更深的层次来掌握所研究的对象,便于人们认识和利用事物的本质规律[10-11]。安全工程原理作为安全工程学的基本准则,有它本身的研究对象,一个安全系统通常包括3个组成部分,即从事安全生产活动的操作人员和管理人员,生产过程中所运用到的机器装备、仪表设备等物质条件,以及工作人员所处的作业环境等。这3部分构成的人-机-环系统之间的相互影响的作业结果就会对安全系统安全性产生最直接的影响,安全工程原理就是从这3个子系统以及系统之间的关系出发,研究分析如何使用系统的原理和方法,来辨别、分析系统中存在的危险因素,并制定解决这些危险因素和保障安全生产的原则机理。安全工程原理的研究对象主要包括以下几个方面:1)安全系统工程中人为主体的生理、心理特征因素与安全之间的联系,以及各种工作方法、规章制度、管理手段是否符合人的特性,是否能更好地发挥人的主观能动性。研究分析人体在安全工作中的生物能量变化、运动动作和活动空间等各方面的适应标准,以及其对劳动效率和安全行为的影响。2)对安全生产过程中所使用到的各种机器设备的安全性和工效,从设备的材料、形状、强度、大小、工艺、可靠性等方面来研究其与安全作业的关系,以及其对操作人员的舒适性和工作效率的影响。从人体测量学、工效学、生理心理特征等要求来对仪器和部件的设计提供要求和标准。3)研究人体劳动工作过程中所面临的作业条件和环境的适宜性,分析各种恶劣环境因素对人体人健康和劳动效率的影响,以及各种职业因素危害的预防方法,其中包括高温高湿、噪声、照明不适、振动、粉尘、有毒有害气体、辐射等因素。
2安全工程原理二级原理及其内涵
安全工程是安全工程与各种工程技术学科相互交叉的学科,它主要研究人、机器设备、环境之间的关系,建立这三者之间的平衡状态,实现本质安全化即进行实时安全控制的技术和管理方法的工程学科[12-13]。安全工程原理[14]是研究事物安全与危险之间的转变规律,分析事物安全的本质规律,揭示事物安全的相对应的客观因素及转化条件,研究预测、消除和控制事物安全与危险影响因素和转化条件的理论和思想。基于安全工程原理的定义和研究对象以及一个工程系统的基本特征,笔者提炼出了安全工程原理主要涉及的下属原理有:①设备设施功能安全原理;②人造物宜人原理;③环境安全原理;④人造物稳固原理;⑤合理空间尺度原理;⑥最小能量原理;⑦输入输出畅通原理。
2.1设备设施功能安全原理
设备设施功能安全原理是指机械设备在设计和研发过程中应考虑到能防止危险因素引起的人身伤害,其中危险因素包括设备故障、超载运行、人的误操作和不安全行为等,能保障人身安全,指导设备设施安全功能的科学设计。设备设施功能安全原理要求设备通过自身的功能、结构来限制或防止机器的某些危险运动,或限制其运动速度、振幅、压力等危险因素,以防止对人体造成危害或减小危害程度。设备设施功能安全原理的作用是杜绝或减少机械设备在正常或故障状态,甚至在操作者失误犯规或有不安全行为的情况下发生人身或设备事故,其特征下面举例加以说明:1)防止机械设备因超限运行而发生事故,机械设备的超限运行是指超速、超温、超压、超载、超位等,当设备处于超限运行状态时,相应的设备安全装置可以使设备卸载、卸压、降速或自动停止运行,从避免事故的发生,保证人身和设备的安全。2)防止设备设施因人的误操作、犯规或不安全动作而引发事故对人体造成伤害,通过设备中相互制约、相互干涉的功能来避免危险的发生。当机器正常运行时,人可能有意或无意地进到设备运行的危险区域,或接触到危险有害因素,设备的安全功能此时应能阻止人进入危险区,或在危险区令人免遭伤害。3)通过自动监测与诊断系统来排出设备故障产生的危险。通过监测监控仪器及时发现出现的故障,通过自动报警装置提醒操作者注意危险,并通过诊断系统自动排出产生的故障和危险,避免事故的发生。
2.2人造物宜人原理
人造物宜人原理是指各种人造物包括建筑物、车船飞机、仪器设备,设计的核心都必须是以人为本,设计的最终目的是满足人体的各种需求,使人的活动舒适高效安全,充分发挥人的主观能动性。人造物在进行设计研发时,为了使产品更好地满足人的生理特点,让人在工作时处于舒适的状态和适宜的环境之中,就必须在设计中充分考虑到人体各种生理测量参数特征。在设计工作空间、机械、交通运输装备时,特别是设计各种运动式机械时,驾驶舱、座位等的相关尺寸时,也是由人体尺寸及其操作姿势或舒适的动作来确定的。人造物宜人原理要求各种人造物符合人的特点,根据人的生理、心理特点来指导人造物的设计,以人为中心来设计人造物,使物的设计与人的特点更加匹配,达到安全、高效、舒适的目的。人造物宜人原理也指明了在人机系统中,应当以人为主体,机器设备为客体,注重人的主体感觉,要求客体必须符合主体特点,明确了主客体的地位作用。
2.3环境安全原理
安全生产与人所处的作业环境息息相关,环境安全影响着人的生理、心理特征、工效以及设备的运行状态[15]。安全合理的环境条件不仅可保障人的生理健康和安全作业,还能提高劳动效率和减小失误率。环境安全原理是指在劳动作业过程中按照相关的环境标准和要求对作业环境进行改善和设计,形成一个安全、健康、舒适、高效的作业环境。不论在室内作业还是室外作业,地面工作还是地下工作,人都面临着不同的环境因素,其中包括温度、湿度、噪声、照度、压力、风速、光照、辐射、粉尘、有毒有害气体等。环境安全原理是研究如何保证这些环境条件处于最适宜的状态,避免恶劣环境因素对人体造成危害,使得劳动人员在作业环境中保持旺盛的精神状态,减少疲劳感,保持高效率的劳动作业。环境安全原理要求对作业环境因素进行合理的设计和评价,找出存在的问题,采取相应的改善措施,把有害因素转变为有利因素,采取防治措施降低恶劣环境因素的影响,尽可能地使各项环境指标处于最佳水平,完全符合人的生理心理要求。而在这种无毒无害、无辐射、温湿度和照明度适宜的环境条件下,人体工作效率提高,可长时间持续作业而不感到疲劳,也避免了各种恶劣环境因素损害人体健康,导致职业病的产生。
2.4人造物稳固原理
人造物稳固原理是指在人在平时工作、生活中所使用和接触到的建筑物、公路、桥梁、机器设备等设施必须要有良好的稳固性,结构设计及材料强度都符合安全标准,避免垮塌事故的发生,保证人体的生命和财产安全。人造物的稳固性与人造物的设计、材料强度、使用时的承载负荷强度密切联系,只有严格按照国家相关的建筑规范标准设计施工,建立完善的监督管理体系,才能保证人造物的质量水平和稳固性,避免垮塌事故的发生。下面列举一些人造物稳固性原理的应用例子:1)在设计阶段,确定人造物的使用对象群体,根据使用对象的特征来规定设计标准,确保设计参数符合安全标准。2)施工工程中严格按照设计标准进行,工序和材料都符合国家标准,严禁偷工减料而降低了人造物的质量。3)不定期地进行检查,发现问题及时进行维护和保养。建立完善的监控管理体系,实时监测人造物的运行状况和质量水平,预防事故的发生。
2.5合理空间尺度原理
合理空间尺度原理是指人从事各种工作时需要足够的活动空间,作业空间上的活动范围设计应该与人体的功能尺寸密切相关,符合人或人群的活动特点,有足够大的空间来供人施展各种作业姿势。作业空间设计应当以人为本,结合操作任务的要求进行设计。相关设备设施的布置应当满足为作业人员提供合理的空间范围,提供舒适的作业条件,以达到提高人体工作效率、保障作业者安全和减轻作业者精神与体力负担的目的。合理空间尺度原理在作业空间设计中的作用主要体现在以下几个方面:1)作业人员的工作位置与设备布置应符合人的生理活动特征,利于作业者迅速而准确地完成动作和使用机器设备。为了合理地提高作业空间利用率,作业中的人流和物流的移动距离应尽可能符合最短距离原则,以扩大作业者的有效活动空间,从而提供作业人员的工作效率。2)合理的作业空间尺度不仅要使作业者在工作期间操作、活动方便,并且当较长时间保持某种作业姿势时,应尽可能使其少地产生疲劳感,同时还有利于整个作业系统的运行。因此在设计作业空间时,应合理考虑作业群体的人体尺寸、活动极限与作业范围等。3)合理空间尺度的设计必须考虑到安全性,充分考虑作业空间对作业者的生理和心理影响,作业空间的通道设计必须保证人流的顺利通行,设备距离足以避免行人无意碰撞而造成人员受伤或机器的意外触发。
2.6最小能量原理
最小能量原理是指在生产作业过程中尽量保持势能、电能、化学能、热能、生物能等能量的总和达到最低,保持能量密度的最小化。当生产体系处于稳定平衡状态时,其系统的能量状态保持为最低水平。因此,在建筑物设计、产品设备研发、劳动作业轮换时应尽量充分利用人力资源,使各种机器设备运行处于稳定平衡状态,减少能量的消耗,保障安全效率和减少资源的浪费。人体进行运动或作业所消耗的总能量称为能量代谢量,它的大小与作业类别、劳动强度有着密切的联系,是评价作业负荷和工作效率的重要指标。最小能量原理体现了能量与安全之间的相互影响,当人体在作业中消耗的能量越小,劳动强度越低,则消耗的体力减少,疲劳度降低,人的劳动效率就会保持在一个很高的水平,从而也减少了安全事故的发生。
2.7输入输出畅通原理
输入输出畅通原理是指在安全作业空间里必须有物质、信息、能量等的通道并保证人员能够安全进入和疏散撤离等。物质、信息、能量等由环境向系统的流动就是输入,而由系统对周围环境的作用则是输出。输入的主要是人所需要的物质和信息源,而输出则是经过人处理操作后的各种形式的完成品和信息。作业过程中,人在一定场所里使用机器设备和物质材料来完成生产任务的。作业场所的设计不仅要考虑将作业需要的机器设备根据工艺流程、生产任务和操作要求进行合理的布局,给人、物等提供合理的区域和最佳畅通路线,为预防意外事故的发生提供安全措施。作业空间要保证作业者在操作过程中能够通过听觉、视觉、触觉与所控制的设备进行信息交流;其次,应确保在同一作业空间内的相关作业者之间能够实现语言或视线的沟通交流。在各种机器及生产系统中,人必须准确地获得机器设备的工作状态、性能参数、信号参数等信息,并将工作指令舒畅地传至机器,实现人与机器之间的信息输入输出畅通,这样才能实现人机系统的平衡。
3安全工程原理应用分析
3.1安全工程原理应用机理
安全工程原理的7个二级原理在安全工程整个原理体系中扮演着不同的角色,各级原理相互联系作为安全工程原理的理论支撑。安全工程原理可以分别从人、物、环境的角度来进行研究分析,而各下属原理也从不同方向来指导人-物-环系统的发展。人造物宜人原理是从人的角度来对人造物的设计构建提出指导要求;设备设施功能安全原理和人造物稳固原理则是从物的安全角度来对各种设备、建筑物的设计标准、操作制度进行指导;环境安全原理和合理空间尺度原理是环境发展必须遵循的安全原理,保证作业环境的舒适和健康;最小能量原理则分别从人和物的角度来对安全作业中各种能量的消耗降到最低,从而提高能量利用率和工作效率,也从能量方面将人因素与物因素相互联系起来。输入输出畅通原理在人、物、环3方面都得到了体现,物、环境方面的信息根据输入原理的基本准则传入至人体,而在人体对外界信息进行识别、处理后通过输出原理将指令下达至物和环境方面,完成信息在人-物-环系统之间的运转。
3.2安全工程原理实际应用例子
笔者在设计研发深井受限空间环境与安全人工智能仿真试验系统装备时,曾根据安全工程原理对装备的功能、空间、材料和内部仪器设备进行规划与布置,使其运用起来达到安全、高效、舒适的效果。深井受限空间与安全人工智能仿真试验系统是旨在模拟深井作业空间环境,研究人体在特殊作业环境中工作时人体各种生理、心率参数指标的变化规律及其对安全行为和劳动效率的影响。根据设备设施功能安全原理,试验系统内均采用本质安全性的电气设备,而且设有专门的人员操作区,人体无需与机器设备近距离接触,即使出现机器故障或操作失误也不会对人体造成危害。根据人造物宜人原理,该试验装备采用的是全自动化操控模式,人体只需在操作平台上即可完成对整个试验系统的各种参数的控制,从而使人的活动舒适高效安全。根据环境安全原理,该试验装备从温度、湿度、噪声、照度、空气压力、风速、粉尘、有毒有害气体等方面来模拟深井作业环境,目的在于研究恶劣环境对人体生理健康和安全行为的危害,从而预防恶劣环境对人的影响。当然在环境模拟试验过程中,必须保证各环境因素都在人体忍受极限范围之类,保障环境的安全性。整个试验舱采用钢制材料建造,使其牢固可靠,并且整个舱体内外喷涂具有隔热、消音、防辐射功能的涂料,可保证舱体放置在室外长时间不受损害,符合人造物稳固原理。试验舱设计为正方体舱型,,长8.2m,宽2.5m,高2.2m,设置有专门的操作区、试验区和储存区,空间充足能供人自由地操作活动,满足合理空间尺度原理。各环境模拟参数仪器均采取的智能化控制,即当参数水平值低于设定值时,仪器可自动启动运行,当水平值高于设定值时仪器则自动停止来维持稳定值,从而避免了资源能量的浪费,达到了最小能量原理的标准。整个试验系统安装有声音、图像的监测监控系统,并舱体4面设有观察窗,利用内外进行沟通交流,舱体前后都设有安全通道利用人员正常的进入和疏散等,保证了信息、人员、物质的输入输出畅通性。
2.注册工程师执业能力的要求我国安全生产领域的职业资格包含注册安全工程师和安全评价师两种,分属执业资格和从业资格。前者注册安全工程师,主要为企业服务,必须具备安全法律法规、安全生产管理、安全生产技术和事故分析处理等方面的知识,按照所要求的知识和能力实际上是管理型人才。而后者安全评价师,主要为评价机构服务,要求具备危险分析、安全评价及系统安全工程等知识和技能,对建设项目和生产经营单位生产安全存在的风险进行安全评价,属于安全技术型人才。两者分工重点明确,侧重点不同。两种职业资格要求人才的基本素质与能力也不同(见表2)。以上的认证标准和注册执业能力要求是对我国高等安全人才的基本要求,既符合业界对安全人才的需求,也符合国际化的发展趋势。综上分析,笔者认为高校安全专业人才培养除基础通识教育外,还需要比较系统的安全科学、安全工程与技术、安全管理能力、安全实践技能四个层次的知识,具备安全工程方面的设计、研究、检测、评价、监察和管理等基本专业素质,还应当掌握组织协调、沟通协作、主动创新、职业道德、科学态度等多方面的技能。为此,从安全人才长远发展来看必须加快安全工程专业高等教育改革,以专业认证和注册制度来提升安全教育的质量,使学生的能力满足行业市场执业的需要。
二、面向土木工程的安全专业教育体系的建设与应用
进行面向土木行业的安全工程教学体系改革,首先必须以安全专业认证标准和“安全工程职业注册资格”的要求为总的指导框架,确定人才培养的规格和目标,融合土木安全的办学特色,建立课程体系,选择教学内容和方法,开展实践创新,争取毕业后经工程实践达到注册工程师标准。
1.建设合理的课程体系根据认证标准框架的基本要求,广泛征求土木施工业界对安全人才的意见调整课程体系,包括通识教育、基础课、专业基础课、专业课程模块,集中实践环节、课外教育环节[2]。课程设置做如下考虑:强化基础和通识课程,如数学、力学、物理、热力学、化学以及电工学等,这些对学生安全科学和技术知识的学习具有基础学科的重要作用;英语、计算机等的学习为适应安全工程国际化、信息化发展提供保证;人文、社会学、心理学、安全管理知识和法律法规等的学习为安全人才适应未来从业岗位要求消除障碍,在职业道路上快速成长。专业基础和专业课程设置强调行业特点和安全科学的共性。学位课和必修课学分构成上,按一般工科要求设置。专业基础课程按照专业认证标准设置,同时考虑学生未来专业发展的潜力和后劲,设置土木和安全两个学科中的重要基础课程,为后续专业课程的学习奠定基础。专业课是土木安全专业的主干课程,在满足安全工程专业认证标准要求的同时,考虑注册工程师执业考试的需要设置。安全工程专业学生必备知识的课程为指定限选,其余为任选课程。
2.优化调整教学内容认证标准强调了课程体系内课程结构、内容与相互间的联系问题。因此,设置的课程必须尽可能考虑知识的连贯性、系统性、实用性和前瞻性,使学生建立整体的知识结构。作为面向土木建筑的安全专业,在认证和注册制度导向下,提出“学生能力培养配套体系”,即按照标准、执业技能要求将知识在整个学科体系内整合,使它们互相支撑、互相配合,适应国家、社会、企业对安全人才知识的要求,最终与学生能力培养建立直接对应关系。首先,专业课程内容突出行业发展时代特征非常重要。近年来安全学科发展迅速,安全工程课程内容不断丰富,专业课程需要吸收安全领域最新研究成果、新理论、新方法。其次,在课程开设上施行订单培养,按企业紧缺人才调整培养方案,补充课程内容,为企业培养出更适应当前岗位需求的人才。同时,在课程开设学期、先后顺序上也根据知识的连贯性进行了科学设置,使课程教学体系更加完善。另外,在培养方案的课程体系和内容中,要注重与注册安全工程师、安全评价师考试等有关知识点的设置。未来的安全工程师将会向职业化、国际化的方向发展。这样培养的毕业生才能符合社会对职业化人才的技术岗位需求,使其毕业后迅速成长为具备职业资格、服务于企业、安全中介机构和政府的骨干与精英。
在农村饮水安全工程建设中,针对混凝土实施温度养护时,可采用仓面喷雾方法,其包括掺气管喷雾以及新型喷雾机喷雾等。掺气管喷雾———这种混凝土养护方式主要是指通过在仓面上产生一层雾态的隔热层结构,在进行仓面混凝土浇筑的时候可实现阳光对其直射强度的有效减小,使得实际的仓面温度得到合理降低。该法在针对混凝土浇筑振捣过程中所出现的温度回升情况具有良好的减少控制效果。在应用过程中,可在参面两侧的模版位置处进行掺气管的合理固定,沿着掺气管长,每隔50cm实施1个2mm小孔的钻取,使孔的方向正好面对着仓面的上方位置,仰角取值为20°~30°,将0.4~0.6MPa的高压水和0.6~0.8MPa的高压风与掺气管实现外接,当水和风在管内位置充分混合后通过掺气管的小孔位置便可喷出,该装置的实际喷射距离约为8~10m,所获取的雾化效果相对良好。新型喷雾机喷雾———仓面喷雾剂经研发后制作出的新型混凝土养护产品,其能够起到较为优良的控制混凝土浇筑质量的相应目的。该喷雾机在离心式压力作用下,通过雾化喷嘴将清水雾化形成细小的雾滴,经过风力作用之后,雾滴被均匀地吹送至混凝土的实际浇筑面上,产生一定的雾层结构,使得雾滴在将阳光直射进行阻隔的同时实现蒸发吸热,达到降低混凝土浇筑面周边环境温度的具体目标。
1.2流水养护
在实施混凝土温度养护措施的时候,采用表面流水养护形式能够让混凝土初期的最高温度再低1.5°,可是由于混凝土浇筑仓面的平整度相对比较差些,导致仓面难以实现全部流水,与此同时,会干扰到邻近位置的混凝土施工,所以在实际的执行过程中存在有难度。在进行表面养护时,通常需满足相关要求,①需运用河水,在完成混凝土浇筑施工之后,需及时针对混凝土结构表面与侧面位置实施有效的洒水氧化,确保其维持湿润状态,与此同时,在混凝土浇筑完成一段时间内,需预防其遭受太阳关的直接暴晒,认真遮盖混凝土表面,对于低流态混凝土而言,需适当延长其的养护时间;②通常而言,在浇筑完混凝土结构的12~18h内则需立即实施养护措施,若是遇到环境较为炎热干燥的时候则需提前开展混凝土养护;③需要进行特种水泥的合理运用时,则应根据特殊规定来执行实施;④混凝土温度养护工作需时刻保持连续性,坚决不允许使用干湿并用的养护手段;⑤需配备专员以及专业施工队伍来完成混凝土温度养护,同时,应仔细做好相应的养护记录工作。
1.3表面保护
导致混凝土结构表面产生裂缝的主要因素为温度应力的存在以及干缩作用。造成混凝土表面出现拉应力的温度因素包含有混凝土水化热以及初始温度、周围环境气温变化等等方面,造成气温出现变化的主要原因在于气温的日变化与年变化、气温忽然骤降。在实际的混凝土浇筑振捣施工进程当中,有的是需将缺口预留出来,目的在于实施过水,当缺口跟温度较低的水进行接触之后,通常会在缺口的两侧以及底端位置产生裂缝。经过长期实践证明,合理运用表面保护措施是预防混凝土表面产生裂缝的最为有效的方法,尤其是在浇筑混凝土的初期,混凝土内部结构温度相对高些,此时需注重其的表面保护。在新浇筑完成的混凝土仓面位置处进行保温被的合理铺设是针对仓面温度回升实施有效控制的较为有效的一项便捷措施。高压聚乙烯泡沫塑料这种第三代泡沫塑料制品,其实际的导温系数相对较小,在仓内混凝土形状不一、高低不平位置处均可适用,该材料作为主要覆盖物可与混凝土表面紧密的贴在一起,获取良好的降温隔热效果。在越冬期间以及气温骤降的时期,需针对混凝土表面认真实施保温措施,就不同地区、不同气候、不同工程部分需有针对性地运用相应的保温措施,起到一定的保温作用。某个坝区经常会出现气温骤降情况,其每月均会出现2~3d内降低6℃的现象,此现象在3—4月出现的较多,查阅相关统计资料可以得知,一次降温6~8℃占66%,8~10℃占24%,>10℃的占10%,实测一次降温最大为14.1℃。具体要求为,在进行保温材料选择的时候,需采用保温作用良好且方便施工的,并必须通过β值验算,保温后混凝土等效放热系数为,大体积混凝土β≤2.0~3.0W/m℃,导疏底孔、深孔、排漂孔等结构混凝土β≤1.5~2.0W/m℃;针对10到4月份实施浇筑的混凝土结构,在完成拆模之后应马上进行永久保温层的铺设,针对5—9月份实施浇筑的混凝土结构,则需在10月份进行永久保温层的有效铺设,β取下限值;当气温下降到冰点之下时,针对龄期少于7d的混凝土结构来说,需将合格的保温材料覆盖其上当作是临时性的保温层;针对工程关键位置,在模版内进行保温材料是可优先使用的可靠保护措施;混凝土表面保护材料施工手段包括喷涂、内贴和外贴。
2农村饮水安全工程实施效果与改进建议
2.1实施效果
一是提高了农民健康水平。2005~2013年解决氟超标人口0.53万,污染水影响人口10.33万,其他饮水问题人口0.84万,使11.70万人用上了符合国家卫生标准的自来水,降低了水介传染病的发病率,提高了农民的健康水平。二是提高了农民的生活水平。在实施的农村饮水安全工程中,饮水工程直接入户,用水方便程度提高,解放了劳动力,促进了农村经济的发展,加快了农村脱贫致富步伐。三是为新农村建设奠定了基础。随着农村饮水安全工程的实施,太阳能热水器、洗衣机等得到广泛应用,缩小了城乡差距。
道路安全系统,简而言之,就是对系统中的驾驶员、车辆和道路三者在系统中运行的状态进行分析和评价,并对有可能出现的故障提出解决措施的系统工程。在此系统中,这三个因素之间必须相互协调、相互作用,这样才能确保整个系统的安全性,道路的安全性也是经济快速发展的重要保障。但是,由于这三个因素变动性非常大,所以整个系统的安全性并不是绝对的,我们只能尽可能减小系统产生故障即发生安全事故的可能性,做好系统的维护工作。另外,关于道路安全系统这三个因素的作用主要表现为以下几点:其一,驾驶员在系统中占据着核心的地位,一方面所有的道路信息都是传递给驾驶员,由其作出反应的;另一方面,车辆是靠人来操控的,道路是不变的,所以,人自然成为协调二者的纽带和桥梁。其二,驾驶员是系统中最难改变的因素,因为车辆和道路这两个因素都是通过人来对系统产生影响的,即道路和车辆给道路安全问题带来的影响一方面是通过物理上的力学影响,另一方面就是通过影响人的行为而影响道路安全。其三,对于引起道路安全的因素,并不一定能通过改善此因素来找到解决道路安全问题的措施,最有效的也许是此因素之外的其他因素,并且我们应该更注重对道路和车辆这些设施的改进,而不能仅仅提高驾驶员的水平。
1.2道路安全系统战略的概念
道路安全系统中的各个因素是相互影响、相互作用的,这就产生了道路安全系统战略的概念,此概念一经提出,使得道路安全问题有了全面系统化的分析,有利于提前预防交通事故的发生,并提出科学有效的解决措施。在道路安全系统战略中包括以下几方面的内容:道路安全系统中相关因素的控制;提前进行交通事故的预防;制定一系列的道路人员行为准则规范;对发生交通事故伤亡率进行控制;在发生交通安全问题时开展紧急救援工作。通过对道路安全系统和道路安全系统战略概念的分析,我们可以看出道路安全系统是一个复杂的系统,很多因素都可能影响到系统的安全性,我们应该充分考虑各因素的影响,开展道路安全工程工作。
2道路安全工程
从上述内容可以看到,道路安全系统战略包含了很多内容,除此之外还涉及了如道路工程、经济学等其他众多学科内容,这其中最主要的就是关于道路交通安全事故的防治,再结合事故伤亡率和紧急救援等内容,我们又得出了道路安全工程的相关理论成果,道路安全工程的建设对道路安全也起到了非常重要的作用。
2.1道路安全工程的内涵
道路安全工程这一概念在我国尚处于发展的初期阶段,相关的理论定义还不够深入,结合了国外的相关研究我们可以得出,道路安全工程是从工程学的角度出发,对道路安全系统中的有关道路环境的因素进行研究,将研究的总结的交通信息结合道路环境进行系统性的分析,确定科学合理的有关道路维护和解决交通安全事故的有效措施,从而不仅能够减少道路安全事故发生的可能性,还能够促进经济的快速发展。道路安全工程主要包括以下两个层次的内容:首先,关于新路的规划和设计。我们要充分考虑到新路的规划和设计是否会带来安全隐患,同时也要对道路安全事故进行预防和控制,进行合理的规划和设计;另一方面,关于旧路的整治。对已有道路的整治工作也不能忽视,既要对已有道路进行改善来预防事故,又要对之前频发事故的道路进行整治来提高道路安全水平。
2.2道路安全工程对道路交通安全的作用
道路的安全系统中的各个因素中,道路与交通环境的因素对道路交通安全的影响最直接,深入研究道路安全事故发生的原因并找到解决的具体措施对道路安全具有非常重要的意义。道路安全工程在道路安全中发挥了不可替代的作用,具体主要包括以下几方面:其一,能够充分结合道路与交通环境的因素进行系统化的分析,虽然在过去交通治理的过程中人们认识到了道路交通安全问题需要综合各方面因素进行治理,但是却没能在实践中得到实施,道路安全工程的提出使得道路交通安全从规划设计到道路维护管理和事故安全处理都能形成一个整体的系统,各有针对性的对道路安全事故进行预防和控制;其二,道路安全工程能够加强对道路安全事故的预防。传统的道路安全规划中只关注单个因素是否符合标准,而道路安全工程则是从事故预防到后期事故处理都进行协调统一,防患于未然。另外,道路安全工程还关注道路交通安全事故频发的道路状况,将整治和预防有效结合。
2.工作重点(1)加强水源井和供水工程建设人口居住集中的地方全部安装自来水,提高入户率和供水标准,实现“户户通”自来水,达到城乡同质。分散牧户开展以打筒井和供水基本井为主、自来水和储水窖为补充的饮水安全工程建设,提高水质标准和供水保证率,实现“适时、适量、适质”供水。(2)改造筒井,提升水质将牧区石头井、草皮井、柳芭井等不合格浅层水源井全部改造成机电井或水泥管筒井,加高井台,设置井盖,采取井、房、机(泵)、罐、槽全配套,封闭运行,机械提水,人畜分开使用,确保水质水量全部达标。(3)发展家庭牧场供水结合全面建成小康社会和新牧区建设要求,进一步提高供水能力建设。计划在“十三五”期间以牧户为单元,以现有水源为主,发展家庭牧场供水自来水化。(4)加强储水窖和集雨水工程建设以北部牧区为重点,在严重缺水和远距离拉水地区,采取新打水源井与储水窖相结合的办法解决牧民饮水安全问题。不具备打井条件的采取1眼水源配套7~8个储水窖,缩短牧民拉水距离,扩大饮水安全覆盖度。在地下水严重匮乏地区建一部分集雨水工程,解决饮水困难问题。
二、意见和建议
1.进一步提高牧民饮水安全标准锡盟存在的饮水安全问题主要是水质差和缺水,水质差又是由多种原因形成的。在过去的几年,主要解决高氟和苦咸水问题,其他水质问题还没有完全解决。在缺水原因中,主要是牧民居住分散,打井数量不足,取水距离远,可供水资源量少,而且部分水源水质不达标。在已建工程中,实际解决人口远少于规划人口,仍有一部分牧民达不到饮水安全标准。在“十三五”期间,建议在牧区集中居住的嘎查、移民村、苏木乡镇实现“户户通”自来水,提高居民生活饮用水水质标准,实现城乡同步发展。在不宜建集中供水工程的牧区加密水源井建设,争取实现“一户一井”目标。
2.将牲畜饮水投资专项列入规划牲畜是牧民的生产资料和生活资料,解决牲畜饮水困难问题又与牧民的生产和生活密切相关。牧民为解决牲畜饮水所消耗的时间、人力和取水费用等远远超过人的用水付出。如果能将牲畜饮水困难问题解决,将是解决牧区饮水安全问题的有力举措。建议将解决牲畜饮水困难投资纳入国家补贴范围,并列为“十三五”规划专项投资。
2永城市农村饮水存在的主要问题
2.1饮用水水质超标问题
目前,永城市农村人口以饮用浅层地下水为主。受气候、地质、人为因素的影响,大部分浅层地下水氟、盐含量严重超标,污染严重。一是永城市位于古黄河总和平原上,气候属暖温带半湿润半干旱地区,地表水氟和溶解性总固体含量较高,特别是一些低洼地区,地下水径流微弱以垂直交替为主,蒸发作用强烈,浅层高氟、高盐地下水分布十分普遍,并往往达到较高的含量;二是由于近年来永城市多旱少涝,排洪河道淤积堵塞,洪水河变成排污湖,大量工业废水和城镇生活污水滞留其中,加剧了地下水的污染程度。
2.2运行管理方面问题
集中供水工程在运行管理方面还存在许多问题,管理机构还不太完善,管理方法比较落后,经营管理体制不够健全,管理意识淡薄,影响了农村饮水工程正规化、规范化和科学化的管理。一是缺乏先进的管理理念,经营管理水平低;二是农村饮水管理人员大多文化水平低,技术水平差,一旦工程设备出现故障,不能及时进行解决;三是水价形成机制不完善,运行成本高,维护费用高,水费不能按标准足额收取,没有建立资金收支台帐;四是由于水处理运行费用高,部分工程没有净水、消毒设备使用不很正常;五是缺少水质监测设备和化验技术力量薄弱:农村饮水运行单位收入低,人员少,技术力量薄弱,没有专门的水质监测设备和专业化验人员,供水水质没有严格按国家要求进行化验,部分工程仅在建成后做过一次验收性水质化验;六是没有一个完善的工程运行资金保障体系。
1.2社会效益一是提高了工作效率,缓解了管理压力。城镇供水管理总站管理的氟砷改水工程共有2个水源井和2个蓄水池,4个压力管路关键节点,29个收费终端。在传统管理模式下,日供水1000t,供水人口3万余人的氟砷改水工程,正常运行需要10余人管理。安装自动化监控系统后,调度中心站可远程启停水泵并对蓄水池水位、出水流量、水源井的运行状况及压力、电流、电压、运行状态等实时监测和监控,不仅可以提高供水生产效率,避免高位池水满溢和单井地下水过度采集情况的发生而造成水资源无形损失,而且节省了大量的人力、物力(仅需3~4人),大大降低了管理成本。另外,供水站虽然24h值守,但供水站有水源井、蓄水池等设施,占地较大,不可能全程值守。安装自动化集中监控系统后,在调度中心站可以通过监控终端清晰地看到供水站的各个画面,有效避免恶性犯罪事件的发生,从而更好地为群众提供优质、安全的饮用水。二是保障了饮水安全工程的可持续发展。饮水安全工程普遍存在“重建轻管”现象,没有健全的管理机构,后续维修费用缺乏,致使许多工程举步维艰,有的甚至丧失了供水能力。该系统能较好地保证合理利用水源,在提高工作效率、降低能源消耗的前提下保证最大限度地满足供水要求和水源的合理利用;当设备发生运行故障或系统检测到异常数据时,可以进行实时报警,并及时存储故障信息,发出声光提示,提示操作人员及时查找故障原因,并加以排除,既保证了设备安全,同时也减少了盲目巡检所造成的安全问题,使设备的有效利用率和可靠性大大提高;先交费后吃水,解决了农村供水收费难的问题,为农村供水工程的良性持续发展提供了有力的物质保障。
2存在问题及对策
2.1用水观念人们长期形成的用水不受节制观念,水是商品意识的不强,先付费后吃水难以接受。市水务部门要通过耐心讲解、印发传单、电视媒体、讲课等方式,让广大群众充分了解全市水资源严重短缺、水环境恶化现状;明白节约用水的重要性和紧迫性,使广大城乡居民能积极配合水务部门推广自动化集中控制系统。
2.2资金问题汾阳市城镇供水管理总站安装自动化集中监控系统共投资35万元,其中国补资金30万元,自筹资金5万元。集中供水工程的水价较低,收入较少,安装自动化系统难度较大。目前,智能IC卡水表市场价在400元左右,对普通家庭仍是一笔不小的开支,农民群众的抵触情绪直接影响了系统的安装。市水务部门要在实验区成功实践指引下,制定出台相关扶持政策。自动化控制系统、水表的采购费用政府应给予适当补贴,单位、群众负担一部分,以提高群众的积极性,确保智能系统得到广泛推广。
2.3系统维护管理汾阳市农村饮水安全工程村级管理人员文化素质偏低,不能很好地对管理系统进行日常维护,使用操作不当导致水表出现故障,又不能及时修理,致使不能正常供水,这些都影响供水系统的正常运行。针对这一情况,市水务部门要积极引导工程管理部门与系统厂家签订售后服务合同,并让厂家就系统功能及操作对管理人员进行培训,提高管理人员的业务水平,确保系统正常运行。
二、存在的问题及成因分析
一是工程季节性缺水问题比较突出。以水库为水源的工程水量相对稳定,以涵养林为水源的工程,水量受气候影响较大,在干旱时节,容易出现水源出水量不足、水眼位移等情况,导致下游供水不连续。二是维修经费短缺,对行业的可持续发展造成障碍。近年来的工程维修经费主要靠农村饮水安全项目的整合资金,随着农村饮水安全项目的实施完毕和水管单位收支两条线财政管理体制的执行,工程维修养护经费的来源缺少途径。三是饮水安全工程管理社会化程度不高。群众管水组织报酬落实没有渠道,工作人员积极性不高,群管组织的管护职责没有落实到位。四是早期建成的一些的人饮工程,受当时资金、技术等条件限制,设计标准低,供水管道管径偏小,调蓄能力弱,虽然有水可供,但由于输水能力有限,上游水源无法正常输送到用水户,造成管网末梢缺水或无水,需要进行更新改造。
2可持续运行管理绩效考核内容
从当前农村饮水安全工程运行管理过程中存在的一系列问题分析,根据相关规范、意见及相关的研究成果,初步可以总结得出,要保证农村饮水安全工程的可持续运行,需要从以下几个方面建立考核指标进行考核。
2.1组织管理方面。这是农村饮水安全工程运行管理首先需要解决的一个突出问题,只有明晰了工程的产权归属,确定了工程的运行模式,建立了合适的管理机构,配备了专业的管理人员,提供了现代化的管理设施,制定了完善的管理制度及坚定的执行下去,妥善管理好工程的档案资料,才能够保证农村饮水安全工程的顺利运行。因此组织管理方面考核的内容有:①工程产权;②运行管理模式;③管理机构设置;④管理人员配备;⑤管理设施条件;⑥管理制度建设与执行;⑦工程档案管理。
2.2工程管理方面。要保证工程能够正常运行,必须确保工程本身的完好情况;而作为饮水的供给工程,必须配备相关的消毒、净化等水处理设备;工程在运行过程中出现的损坏等问题是否进行了维护维修;除此之外,工程管理人员的管理水平高低和管理手段的合理性也是保证工程自身正常运行的关键[3]。因此工程管理方面考核的内容有:①工程设施设备完好率;②工程水处理设备配套率;③工程维护维修率。
2.3安全管理方面。农村饮水安全工程首先要解决的就是水量的安全和水质的安全,而反映这两个方面的安全情况,涉及到如下指标:①水源保护措施落实情况;②自来水普及率;③供水水量保证率;④供水水质检测率;⑤供水水质达标率;⑥供水应急保证能力。
2.4经济与财务方面。任何一个工程的运行都与经济相关,作为公益性较强的农村饮水安全工程的可持续运行,更需要合理的财务管理制度与充足的经费保障,保证水价的合理性及水费收取率,以及经过审计合理的账务账册。因此该方面考核的内容有:①水价合理性;②水费收取率;③资金收支管理;④账务账册管理。
2.5群众满意度方面。农村饮水安全工程主要是解决“三农”问题的惠民工程之一,服务对象主要是农民,要体现工程的社会效益,工程的建设及运行必须要使农民满意。根据工程的特性,可以从以下几个方面反映农民对工程的满意度:①供水质量满意度,这主要包括供水的水量、水质、供水压力、供水连续性等方面;②供水服务满意度;③积极参与度;④投诉上访率。
2.6可持续发展能力方面。要能够保证农村饮水安全工程的可持续运行,必须使工程具备可持续发展的能力,主要包括以下几个方面的内容:①水源保证能力;②工程保障能力;③经济保障能力;④专业化管理队伍配备情况;⑤政府护持力度;⑥政府监管力度。综合分析可知,农村饮水安全工程可持续运行管理绩效考核内容主要包括六个方面。建立考核指标时,再从六个方面进行不同程度的细化,这六个方面基本能够全面反应农村饮水安全工程可持续运行管理涉及到的因素。
(一)隔板式沉降室
有色冶金炉窑烟气收尘系统通常是受粗收尘与布袋收尘的共同作用,而粗收尘是对烟气中粗颗粒进行收集,但因为存在阻力损失大等问题,致使其不能全部将烟气拉过来,导致炉口冒烟严重,所以只起到一定的辅助收尘作用。而隔板式沉降室有独特的几何尺寸,能显著降低气流速度,促使粉尘受重力作用影响而沉降,从而在一定程度上降低尘毒危害。此外,水平隔板在沉降室的运用,还能对粉尘沉降高度进行减缩,极大提升除尘效率;也可辅以垂直挡板,促使沉降室内的气流出现折转流动,间接增加室内长度,从而发挥惯性除尘作用。且沉降装置有较小阻力,结构简单,容易进行维护。但是,值得注意的是,隔板式沉降室只能用于粗收尘,其优越性在面对粒径较粗的尘粒时才能得到最大发挥。
(二)烟气导向式双室熔炼炉
烟气导向式双室熔炼炉能有效解决传统反射炉排烟温度高、反射炉热效率低等问题,有着高效的节能保护、减少尘毒的作用。其结构包括:在熔炼炉中利用隔墙分隔成两个室,并留下适当的炉内烟气通道,在两个室内各设置一个加料口、烧嘴口、放渣口、液态金属放出口。其中放渣口和液态金属放出口能够根据不同的熔炼物料及工艺需求而设置成从一个口放出或分别放出。比如在对废铅酸蓄电池进行熔炼时,可从同一个口放出,渣铅分离在炉外的渣包内进行。炉顶两端分别设置烟道,将水冷闸板水平设置在烟道上,炉顶则是隔墙处最高向炉子两头倾斜的弧形拱顶。与传统反射炉相比,烟气导向式双室熔炼炉能最大限度将燃料产生的热量用到物料的熔炼中,还能有效减少排烟温度和烟气含尘量,降低烟气危害性,实现节能减排环保的要求。
(三)以太网
有色冶金工作中工序较为复杂,需使用腐蚀性较强的化学产品,因此有较大危害性。所以为实现有色冶金安全工程,就必须采用自动化技术来完成这些危害性高的工序。而以太网是全自动化的控制网络,能将各种类型网络化仪器仪表连接到工业计算机上,控制所有网络系统。以太网的应用,还能降低人工分析原材料铜矿石成分的步骤,而通过网络化实现这些分析,并能直接将检测结果传递到相关部门,还可以实现数据资源的共享,便于企业成员及客户随时查询。此外,以太网还能智能管理有色冶金质量、实时监测、故障诊断等,有着较高的应用价值,能有效提升生产效率和产品质量。另外,还能极大降低生产成本和劳动力成本,减少工作人员实际操作的危险,降低安全风险。因此我国有色冶金企业应该加大对科研人员的培养力度及资金投入,积极开发自动化技术,全面提升我国有色冶金工业自动化水平,实现安全工程,推动有色冶金企业健康和可持续发展。
(四)低温碱性熔炼
低温碱性熔炼是有色冶金工业中一种有效的清洁生产技术,有着金属直收率高、节能、环保、安全性高等特点。主要是混合含金属物料与碱性介质,在低于900℃的温度下熔炼,从而利用两性金属与碱的反应来分离金属。低温碱性熔炼既能处理二次资源,还能有效实施原生矿的冶炼,不管是从资源有限性,还是生态环境保护及安全工程上,都充分符合现代低碳环保安全发展的需要,在有色冶金安全生产中有着重大的意义。
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