摘要：铝加工行业作为国民经济的重要基础产业，其安全生产不仅关系到从业人员的生命财产安全，更直接影响行业的可持续发展与国家安全生产大局。当前，铝加工行业尤其是深井铸造领域，面临着设备老化、管理粗放、风险防控能力薄弱等突出问题，高温铝液遇水爆炸、高温灼烫、天然气爆炸等安全事故频发。如何依托“工业互联网+安全生产”理念，研发针对性的监测预警系统，通过数字化监测预警与全方位风险防控“双管齐下”，推动铝加工行业安全生产从传统模式向智能化、信息化转型，有效提升行业安全管理水平。本文结合铝加工行业安全生产现状，探讨“工业互联网+安全生产”在铝加工行业的实践路径与成效。

　　关键词：工业互联网；安全生产；铝加工行业；监测预警系统

　　铝加工行业作为我国有色金属工业的重要组成部分，产品覆盖航空航天、交通、建筑等领域，2023年，原铝产量超4200万吨、加工材超7000万吨，均居全球首位。深井铸造作为关键工艺，需处理700℃~900℃高温铝液，伴随天然气等易燃易爆物质，事故易致群死群伤。2020年至2023年，全国铝加工行业较大及以上事故20余起，深井铸造铝液遇水爆炸占比超60%，单次事故平均致3人以上死亡、损失超千万元。部分企业设备老化且防护不足，从业人员平均年龄45岁以上，高中以下学历占70%，管理依赖“师傅带徒弟”；风险监测靠人工巡检，预警滞后；现场管理混乱、应急物资保障缺失。随着新一代信息技术与制造业的深度融合，“工业互联网+安全生产”已成为破解传统行业安全生产难题的重要路径。

　　1铝加工行业安全生产现状与突出问题

　　1.1行业安全生产总体态势

　　我国是全球最大的铝生产与消费国，2023年我国原铝产量达4200余万吨，铝加工材产量超7000万吨，均位居世界第一。铝加工行业企业数量众多，截至2023年底，全国规模以上铝加工企业超过1500家，其中深井铸造企业约300家，主要分布在广东、山东、河南、云南等省份。近年来，在国家安全生产政策的强力推动下，铝加工行业企业逐步加强安全生产投入，完善安全管理制度，行业安全生产形势得到一定改善。2023年，全国铝加工行业较大及以上安全事故起数较2020年下降35%，死亡人数下降40%，安全生产整体呈现“稳中有降”的态势。

　　然而，与发达国家相比，我国铝加工行业安全生产水平仍存在较大差距。发达国家铝加工企业普遍实现了生产过程的自动化、智能化管控，风险监测预警覆盖率达90%以上，而我国铝加工行业尤其是中小型企业，自动化水平低、风险防控能力弱的问题依然突出，较大及以上安全事故仍时有发生，安全生产形势依然严峻。

　　1.2行业安全生产突出问题

　　1.2.1设备设施老化，安全防护不足

　　部分铝加工企业尤其是成立时间较早的中小型企业，生产设备设施严重老化，未按照规定及时更新换代。以深井铸造工艺为例，部分企业的熔炉、保温炉使用年限超过10年，炉体耐火材料磨损严重，存在铝液渗漏风险；铸造井壁腐蚀、开裂现象普遍，若高温铝液接触井壁渗水，极易引发爆炸事故。同时，企业对设备安全防护装置的投入不足，部分圆锯、吊车等设备缺少必要的防护罩、接地线，钢丝绳卡扣安装不规范、铁丝代替销轴使用等违规现象频发，设备运行过程中的安全隐患突出。

　　1.2.2从业人员素质偏低，管理方式粗放

　　铝加工行业从业人员结构不合理，年龄偏大、文化程度偏低的问题较为普遍。据调查显示，我国铝加工行业从业人员平均年龄达45岁以上，高中及以下学历人员占比超过70%，从业人员对安全生产法律法规、安全操作规程的认知不足，安全操作技能薄弱。在管理方式上，多数企业仍采用“师傅带徒弟”的传统模式，缺乏系统的安全培训与考核机制，从业人员的安全意识与应急处置能力难以满足生产需求。此外，部分企业存在作业人员现场睡岗、违规抽烟、临边作业不系安全带等行为，岗位监护缺失，进一步增加了安全事故发生的风险。

　　1.2.3风险监测手段落后，预警能力薄弱

　　传统铝加工企业的风险监测主要依赖人工巡检，巡检频率低、覆盖范围有限，难以实现对生产过程中关键参数的实时监测。以深井铸造工艺中的铝液液位监测为例，人工巡检通常每2h进行一次，若在两次巡检间隔期间铝液液位异常升高或降低，难以及时发现，易引发铝液溢出或设备空烧事故。同时，企业缺乏科学的风险预警模型，对采集到的有限数据难以进行深入分析，无法准确判断风险等级，往往在事故发生后才能被动应对，错失了事前预防的最佳时机。

　　1.2.4现场管理混乱，应急物资保障不足

　　部分铝加工企业现场管理混乱，物料堆放无序，废旧物料随意摆放、基坑积水未及时抽出、线缆未架空且与气管混放等问题普遍存在，不仅影响生产效率，还存在绊倒、触电、火灾等安全隐患。在应急管理方面，企业应急物资储备不足、维护不当的问题突出，防汛沙袋被碾压损坏未及时更换、应急防护栏拆除后未恢复等现象频发，一旦发生安全事故，应急物资无法及时投入使用，导致事故损失扩大。

　　2监测预警系统的技术架构与功能特点

　　针对铝加工行业深井铸造环节高温铝液、天然气等风险集中，传统管理漏判滞后的痛点，企业可依托工业互联网技术，结合行业工艺特征研发“铝加工企业风险监测预警系统”，构建“数据采集—传输—分析—预警—处置”全流程智能化防控体系，推动行业安全向智能化、信息化转型。

　　2.1系统技术架构

　　系统采用“云—边—端”三层架构，实现生产关键风险点的全面感知、实时监测与智能预警。

　　2.1.1终端感知层

　　作为系统数据源头，通过在生产现场加装多类设备，实现“设备—环境—人员—特殊风险”全维度信息采集。

　　设备运行监测。在熔炉、保温炉、铸造机、吊车、圆锯等关键设备上，安装温度、压力、振动、电流电压传感器，实时捕捉设备运行参数，及时发现过热、压力异常、振动超标等故障隐患。

　　环境状态监测。生产车间及深井铸造井周边部署气体传感器（监测天然气、一氧化碳浓度）、温湿度传感器、液位传感器（监测基坑积水、铝液液位），实时掌控环境安全状态。

　　人员行为监测。通过视频监控摄像头、红外传感器，实时监测作业人员在岗离岗、安全帽佩戴、安全带系挂、是否违规抽烟等行为，及时纠正违规操作。

　　特殊风险监测。针对高温铝液遇水爆炸高风险，安装热成像摄像装备（捕捉漏铝高温）、麦克风（结合声识别捕获漏铝特征音），实现铝液泄漏早期发现。

　　2.1.2边缘计算层

　　部署于企业本地，通过边缘网关完成数据预处理与实时分析。一方面，对采集数据进行阈值判断，超安全阈值立即触发本地预警，实现紧急风险快速响应。另一方面，将清洗、转换后的标准化数据，通过5G或工业以太网传至云端，降低传输压力，为深度分析奠定基础。

　　2.1.3云端应用层

　　部署于工业互联网云平台，依托大数据与AI技术实现核心功能。

　　数据存储管理。构建海量数据库，长期存储设备、环境、人员数据，支撑风险分析与事故追溯。

　　风险分析预警。基于行业专属预警模型，结合历史事故与实时数据精准判断风险等级，自动触发预警机制。

　　可视化管理。通过动态监控中心，以图表、地图形式直观展示生产现场状态，为管理人员提供全面态势感知。

　　应急处置管理。内置应急预案库，预警时自动推送处置方案，记录处置过程并优化预案。

　　2.2系统功能特点

　　2.2.1实时精准采集，保障数据质量

　　终端设备实现关键参数毫秒级采集，熔炉温度监测精度±1℃、铝液液位±2mm，可捕捉细微变化；同时通过多重数据校验，剔除异常值，避免传感器故障或传输干扰导致的数据偏差，为预警提供可靠支撑。

　　2.2.2智能风险判断，多渠道预警

　　基于云端模型深度分析数据，如热成像捕捉异常高温+麦克风捕获特征音+液位数据联动，可精准识别铝液泄漏风险；按风险等级通过短信、邮件、企业APP、现场声光报警器推送预警，重大风险还自动拨打管理人员电话，确保信息及时传达。

　　2.2.3全时段无人监管，降本提效

　　“云—边—端”协同实现24h不间断监测，替代传统2至3人每2h人工巡检，避免人为疏忽与漏检；自动化分析预警减少人工依赖，大幅节省人力成本，提升安全管理效率。

　　2.2.4数据互联互通，构建全局联防

　　支持与企业ERP、MES系统及政府监管平台对接。向企业生产系统传输数据，辅助调度与设备维护；按要求将监测数据“应接尽接”至应急管理部门平台，实现政府实时监管，形成企业内部与政企间的全局联防机制，提升行业整体防控能力。

　　3“工业互联网+安全生产”提升铝加工行业安全生产水平的实践路径

　　铝加工行业尤其是深井铸造环节，因高温铝液、天然气等风险源集中，传统人工管理模式易漏判、滞后，事故率居高不下。企业聚焦行业痛点，以“数字化监测预警”精准识别风险、“全方位风险防控”落地管控措施，两者协同发力，推动行业安全生产从“被动应对事故”转向“主动预防风险”，构建起全流程安全管理体系。

　　3.1数字化监测预警

　　数字化监测预警是安全管理的核心支撑，通过补齐数据采集短板、构建专项风险监测体系、优化数据传输链路，实现对生产全流程风险的实时感知、精准判断与及时预警。

　　3.1.1加装监测设备，补齐数据采集短板

　　针对铝加工企业尤其是中小型企业“设备无监测、环境靠眼看、人员凭自觉”的数据缺失问题，企业构建覆盖“设备—环境—人员”的全维度终端感知网络。

　　设备端。为使用超10年的老化熔炉、保温炉加装高精度温度传感器（监测精度±1℃)与压力传感器，实时捕捉炉体过热、压力异常等潜在故障，避免炉体开裂引发铝液泄漏；为吊车加装重量传感器（量程0~50t）与限位开关，动态监测起重量与运行位置，杜绝超载、超限位运行导致的重物坠落；为圆锯等机械加工设备加装防护罩（防机械伤害）与电流传感器（监测漏电、过载），同步防范电气与机械双重风险。

　　环境端。在深井铸造井周边部署液位传感器（监测精度±2mm），实时追踪基坑积水变化，防止积水与高温铝液接触引发爆炸；在生产车间及天然气管道附近加装气体传感器（检测下限≤1%LEL），精准监测天然气、一氧化碳浓度，超标时立即触发预警，避免气体泄漏引发火灾。

　　人员端。结合高清视频监控与AI行为识别技术（识别准确率≥92%），对作业人员安全帽佩戴、是否违规抽烟、临边作业系安全带等行为实时识别，发现违规立即推送提醒。

　　3.1.2多技术协同，构建漏铝风险监测体系

　　高温铝液遇水爆炸是铝加工（深井铸造）企业最易发生群死群伤的“头号风险”，企业整合“热成像+声识别+液位监测”技术，形成多维度防护。

　　热成像摄像装备（测温范围-20℃~1500℃)部署于铸造井四周，利用高温铝液与环境的温差，捕捉微漏时的红外热辐射异常，即使漏铝量仅0.3kg也能快速识别。

　　高灵敏度麦克风（频率响应20Hz~20kHz）结合专属算法，捕捉铝液泄漏与地面碰撞的特征声波，辅助验证漏铝风险，避免热成像因环境干扰误判。

　　液位传感器实时监控熔炉与铸造井的铝液液位，若因漏铝导致液位异常下降或进料过快导致上升，立即预警，形成“微漏识别—总量监控”双重防护。

　　某大型铝加工企业应用该体系后，曾在一次生产中通过热成像发现铸造井侧壁局部高温，声识别同步捕捉到特征声波，系统3s内推送预警。现场人员赶到时，漏铝量仅0.5kg，立即关闭进料阀并使用专用堵漏材料处理，未造成任何损失，相比传统人工巡检“漏判即事故”的困境，处置效率提升10倍以上。

　　3.1.3优化数据传输，打通“端—边—云”链路

　　设备控制柜是生产参数的核心来源，企业深度对接企业控制柜点位表，按“风险优先级”筛选20~30项核心参数（如熔炉电流偏差、吊车电机电压波动），经边缘网关清洗（剔除异常值、补全缺失值）与标准化处理后，通过5G/工业以太网传至云端，传输延迟＜100ms，确保数据实时可用。

　　某企业调试前，设备数据采集准确率仅75%，人工巡检需2h才能发现的熔炉电流异常（偏差超5%，预示炉体电阻异常），调试后系统可实时捕捉并预警，异常响应时间从2h缩至5min，设备故障发生率下降40%，巡检效率提升8倍。

　　3.2全方位风险防控

　　数字化监测预警提供风险数据支撑，全方位风险防控则通过“人员管控—现场管理—应急保障”三维落地，将预警转化为实际行动，形成管理闭环。

　　3.2.1强化人员管控，减少人为失误

　　人为失误占铝加工事故诱因的60%以上，某企业通过建立“预警—纠正—考核”机制。违规行为触发现场声光预警，安全员远程查看画面并督导整改；同时将违规次数、整改及时性纳入员工安全绩效，与月度奖金、年度评优挂钩。某企业实施后，违规率从35%降至8%，人为失误引发的一般事故从2022年的6起减至2023年的1起。

　　3.2.2规范现场管理，消除环境隐患

　　针对现场物料杂乱、基坑积水、线缆乱拉等问题，推动“定置管理+实时监控”。划分物料区、作业区、通道区，明确存放要求；系统实时监控基坑积水、线缆摆放，超阈值推送整改任务，整改后需上传照片闭环。某五净化企业应用后，现场问题解决率达90%，基坑积水平均清理时间从8h缩至1.5h，绊倒、触电隐患减少75%。

　　3.2.3完善应急保障，提升处置能力

　　动态监控防汛沙袋、防护栏等应急物资（加装RFID标签，完好率实时可视），损坏或缺失时自动预警；结合系统模拟预警开展演练，评估响应速度与流程规范性，生成报告优化预案。某企业应急响应时间从15min缩至5min，物资完好率从70%上升至100%，事故损失大幅降低。