危险化学品在线监测预警系统(企业安全生产重大危险源监测预警)解决方案
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光纤网络接入 可接电机、阀门、变送器等 可接控制开关、警灯、警号等
数据采集——连接
视频线/网线
摄像机
4~20mA
传感器
主机
4~20mA
温度传感器
DCS
4~20mA
传感器
视频线/网线
摄像机
DCS
Modbus 网线
NVR
主机
主机
工业网关1
工业网关2
OPC Server
15
主机
DCS
传感器
主机获取传感器信息
统计分析包括实时统计与历史数据统计图表趋势。 系统可通过报表和图表，对设备的各类状态进行多 维度展现。
统计分析——图像智能行为分析
结合视频行为分析、烟雾火焰识别、安全帽识别等技术，将人工智能应用于安全生产监控领域。
巡查巡检
烟雾火焰
实时监控
（自动弹出相关画面）
线框提示
录像标记
联动报警
离岗在岗
企业安全生产危险化学品在线 监测预警系统解决方案
段文磊-18612039621
目录
一
Contents
二
建设背景 方案介绍
一 . 建设背景
安全形势
2019江苏响水化工厂爆炸
2018年张家口盛华化工爆炸
2017年陕西西岳制药反应釜爆炸
2017年乌石化检修事故
4
2017金誉石化爆炸
2016年华强化工喷嘴裂爆
13
数据采集——种类
接口类型
支持的信号或协议
模拟量输入 开关量输入
视频输入 串口输入
网口输入
光口输入 模拟量输出 继电器输出 14
4~20mA模拟量信号 标准I/O开关量信号
数字视频信号 标准RS485/RS232接口 支持Modbus-RTU、Modbus-ASCII协议
标准RJ45接口 支持TCP/IP、Modbus-TCP、OPC协议
消息队列+数据加密
地方应急管理部门
数据交换 接口调用 系统
安全生产风险监测预警系统
互联网VPN、光纤专网
企业端 数据采集系统
视频
温度 压力 气体浓度 液位
其他
10
《危险化学品重大危 险源储存单元（储罐 区和库区）感知数据 接入规范》
重大危险源在线监测系统
3．危险化学品重大危险源存储单元（储罐区和库区）感知数据接入 危险化学品重大危险源存储单元（储罐区和库区）感知数据主要包括储罐 区的压力、液位、温度、可燃气体浓度、有毒气体浓度、罐区内视频等，以及 库区的可燃气体浓度、有毒气体浓度、仓库监控视频等感知数据，感知数据采 集内容应符合《危险化学品重大危险源存储单元（储罐区和库区）感知数据采 集规范》要求。
光模块接入 4~20mA模拟量信号
联动输出模块
接入的设备和系统
各类模拟量传感器，如温度、湿度、压力、 液位、气体浓度、气象参数等 各类报警量 各类网络摄像机、DVR、NVR 等
各类数字传感器、串口数据采集模块等
各类网络型传感器、物联网网关、数据网关、 数据采集模块、工业控制系统（SIS、DCS、
SCADA、PLC）、视频设备及系统等
11
重大危险源在线监测系统
12
数据采集——主机（前置设备）
智能监测预警物联网主机是软硬件高度集成的物联网中心节点设备，其采用先进的信息技术， 具备信息采集、数据传输、智能分析、逻辑控制等功能，能对物联网节点进行识别、监测、预 警、联动、控制等操作，也能将数据传送给物联网智能管理平台，并接收其节点控制指令完成 对节点的控制，是建立物联网的中心节点核心设备。
主机获取视频图像
• IP摄像机 • 模拟摄像机 • DVR • NVR
数据采集——安全
工业数据采集控制模块内具备行为审计程序模块、防火墙和网 闸，对不合规的命令进行过滤，并对攻击进行防护。
工业数据采集控制模块与工业服务器之间的通讯，采用了串口 单向通讯、串口双向通讯、网络UDP单向通讯等手段，避开了迄 今为止所知的所有攻击方法。
8
建设内容定位——感知网络建设
部本级
卫星感知数据 地震感知数据 防汛抗旱基础感知数据
应急通信网络 专线/政务网
省
应急 通信 网络
市
专线/互联网VPN
林草
自然 资源
水利 气象 能源
消防
住建
公安 交通
...
其它部门已有系统的感知数据接入
数据 采集 系统
煤矿、尾矿库、危险化学品重大危 险源存储单元（储罐区和库区）、
数据采集与业务应用相结 合，利用数据支撑政府部 门对重大危险源的监管职 责
谢谢谢谢，，请请批批评评指指正导！！
段文磊-18612039621
25
安全运行监测——综合展示
26
系统主要特色
多种手段接入监测数据 单一设备完成图像和传
感器数据采集 数据安全、传输安全
前端设 备能力
多级应 用模式
同时为企业、园区管委会、 市级省级监管部门提供业 务应用
系统设计和业务应用完 全遵循应急管理部下发 的规范标准
紧随国 家规范
27
突出业 务应用
统计分析——关联分析
根据现实场景和业务逻辑，构建数据分析算法，对同一主机管理范围内的不同传感器之间的数据进行 关联分析。 • 多因子关联报警：提前发现系统风险，及时进行风险预警，提高报警准确性。 • 无效报警过滤：通过分析和校验，发现数据错误和设备故障，减少误报、避免漏报。
以 罐Baidu Nhomakorabea体
温度传感处于正常偏高范围
5
《中华人民共和国安全生产法》（主席令〔2014〕 13号） 督促落实本单位重大危险源的安全管理措施；生产经营 单位对重大危险源应当登记建档，进行定期检测、评估、 监控，并制定应急预案 《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（总 局令第40号公布，2015年 第79号令修正） 国家鼓励危险化学品单位……，推进安全生产监督管理部 门重大危险源安全监管的信息化建设。
多
因
监
子
测
压力释放不充分，处于正常偏高范围
关
分 析 为
联 分
例
阀门接近最上限
析
根据多种参数之间的关联关 系、计算公式，完成分级报 警
采用数据关联分析，提高报警质量与效率
24
事故预警
事故预警
根据报警数值，通过模型进行周边 分析，包括影响范围、影响趋势、 风险分析、资源分析，辅助预警信 息发布平台进行预警发布。
以太网交换机模块具有网管功能和隔离策略，对工业控制系统、 视频监控系统、管理办公系统、安环监管系统进行互相隔离，禁止 这几个系统之间直接通讯。当隔离策略启用时，工业控制系统、视 频监控系统、管理办公系统、安环监管系统向上只能与工业服务器 模块通讯，减少了安全隐患。
以太网交换机模块具备行为审计功能，可对所有网络通讯命令 进行审查，过滤掉不合规的协议和命令。
《应急管理部关于加快编制地方应急管理信息化发展规划的通 知》（应急函〔2018〕272号） 大力开展监测预警感知网络建设。 《应急管理部关于下达2018年安全生产预防及应急专项资金工作目 标任务的通知》（应急〔2019〕10号） 启动危险化学品企业安全生产风险智能监测系统试点工程建设项目， 以危险化学品重大危险源在线监控及事故预警系统为基础，实现对 化工园区内重点监管危险化学品重大危险源监控预警。
03 报警解除
报警原因 处理说明
20
解除确认
报警管理
统计分析——数据统计
可以对数据进行多维度分析系统计。基于自动故障发现和运维业务支撑功能以及其他数据源所提供的 大量数据，提供各类图表、报表、分析报告，归档数据。
以图表展示设备状态、视频诊断的统计结果，以及 设备完好率、历史记录等。
21
内置加密芯片，数据在进入传输网络前就完成了加密工作，从 根本16上保证了数据的安全。
工业服务器模块
网闸
防火墙 行为审计模块
串口单向通信
网络单向通信 （UDP协议）
工业数据采集控制模块
网闸
防火墙 行为审计模块
工业控制系统（或设备）
数据采集——数据交换共享
企业本地存储、查看
温度
液位
储
压力
罐
区 可燃气体
浓度
有毒气体 浓度
监控视频
应急管理厅
互联网VPN 或
专网
安全生产风险 监测预警系统
数据交 换系统
应急通信网
园区管委会存储、查看
17
可燃气体
浓度
库 有毒气体
区
浓度
监控视频
应急管理部
数据交
大数据应用平台 换系统
应急管理局存储、查看
报警管理——分级 液位
阈值设置
高位
一级
高高位
低位
二级
低低位
报警分级管理
阈值刷新
• 主机与DCS、PLC系统可以通过串口连接，利 用Modbus协议实现传感器数据的读取；
• 主 机 与 DCS 系 统 可 以 通 过 网 络 连 接 ， 通 过 OPC协议连接DCS系统的OPC服务，实现传 感器数据的读取；
• 主机可以直接与传感器进行连接，使用模拟量 输入（4~20mA）接口实现传感器数据的直接 读取。
《危险化学品重大危险源安全监控通用技术规范》 （AQ3035-2010） 规定了危险化学品重大危险源安全监控预警系统的监控项目、 组成和功能设计等技术要求。 《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规 范》（AQ3036-2010） 规定了危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备的设置 要求和管理。
频率设置
报警刷新
发生报警
18
报警管理——数据
报警数据管理
19
数据展示
数据分析 数据查询
图形 列表 地图 报警统计分析 假报警过滤 报警态势分析
报警管理——处理
01 报警提示
根据不同的报警级别，通过系 统提醒和短信提醒的方式通知 相关人员。
02 周期提醒
根据设定周期，提醒监管人员 督促企业解决报警问题。
政策背景
《危险化学品安全管理条例》（国务院令〔2011〕第591号） 生产、储存危险化学品的单位，应当根据其生产、储存的危险化学 品的种类和危险特性，在作业场所设置相应的监测、监控、…… 《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2014）
《国家安全监管总局办公厅关于开展危险化学品重大危险源在线监控及事故预警系统建 设试点工作的通知》（安监总厅管三〔2016〕110号） 试用并完善《危险化学品重大危险源在线监控及事故预警系统建设指南（试行）》，明确在线 监控及事故预警系统管理体制机制。
管人员责任心
政府监管问题
获取企业重大危险源数据困难 误报警干扰 缺少信息化监管机制 获取的数据与业务应用的关系
6
二 . 方案介绍
建设内容定位
五横四纵
基础支撑系统、安全监 测感知系统、融合应急 通信网络、大数据支撑 系统、应急协同应用系 统
安全运行保障体系、应 急标准规范体系、信息 化工作机制、科技力量 汇聚机制
烟花爆竹
生产安全感知数据接入
应急 通信 网络
NB-IOT/Lora/3G/4G /5G/专线/卫星/互联网
县
9
森林草原火险火情感知数据 应急现场实时监测 自建感知终端数据
《2019年应急管理感 知网络地方建设任务书》
数据交换与传输流程要求
数据交换 接口调用 系统
应急管理部 应急管理部大数据应用平台
安全帽识别
其他方面图像识别
22
录像取证
（快速查找相关录像）
按时间
按事件
按画面特征
监控预警综 合展示
通知企业现 场处置
上报监管部 门应急支持
统计分析——图像设备智能分析
实现智能化视频故障分析与报警功能，对 视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、 画面冻结、增益失衡、云台失控、视频信 号丢失等等多种摄像头故障、视频信号干 扰、视频质量下降进行准确分析、判断和 报警。
重大危险源管理痛点
对于重大危险源状态的实时监控掌握，从源头预防重大生产安全事故的发生，从前端传感器数据对接、企业 自身监管，到政府侧监管都存在这样那样的问题。
数据对接问题
缺少远程获取数据设备，依靠现场仪表 DCS、接口协议厂家众多，对接困难 数据和监控图像同时接入
痛点
企业管理问题
数据分散，存在于各个工艺控制室 信息化建设落后，领导无法了解状况 缺少报警获取手段，过度依赖生产现场监
综合检测：过亮检测、过暗检测、对比度检测、增益失衡 检测、模糊（清晰度）检测
色彩检测：黑白图像、图像偏色 噪声干扰：雪花噪声（盐噪声）、画面暗点（椒噪声）、
条纹干扰、图像滚屏 状态变化：画面冻结、图像剧变、场景变换、画面抖动 遮挡检测：画面遮挡、暗影遮蔽、高光遮蔽、植被遮挡
其核心价值在于：对既有安防系统进行运 营维护，及时掌握每个摄像机的工作情况； 及时提醒修复重点监控区域的损坏摄像机， 将风险扼杀在萌芽期。
数据采集——连接
视频线/网线
摄像机
4~20mA
传感器
主机
4~20mA
温度传感器
DCS
4~20mA
传感器
视频线/网线
摄像机
DCS
Modbus 网线
NVR
主机
主机
工业网关1
工业网关2
OPC Server
15
主机
DCS
传感器
主机获取传感器信息
统计分析包括实时统计与历史数据统计图表趋势。 系统可通过报表和图表，对设备的各类状态进行多 维度展现。
统计分析——图像智能行为分析
结合视频行为分析、烟雾火焰识别、安全帽识别等技术，将人工智能应用于安全生产监控领域。
巡查巡检
烟雾火焰
实时监控
（自动弹出相关画面）
线框提示
录像标记
联动报警
离岗在岗
企业安全生产危险化学品在线 监测预警系统解决方案
段文磊-18612039621
目录
一
Contents
二
建设背景 方案介绍
一 . 建设背景
安全形势
2019江苏响水化工厂爆炸
2018年张家口盛华化工爆炸
2017年陕西西岳制药反应釜爆炸
2017年乌石化检修事故
4
2017金誉石化爆炸
2016年华强化工喷嘴裂爆
13
数据采集——种类
接口类型
支持的信号或协议
模拟量输入 开关量输入
视频输入 串口输入
网口输入
光口输入 模拟量输出 继电器输出 14
4~20mA模拟量信号 标准I/O开关量信号
数字视频信号 标准RS485/RS232接口 支持Modbus-RTU、Modbus-ASCII协议
标准RJ45接口 支持TCP/IP、Modbus-TCP、OPC协议
消息队列+数据加密
地方应急管理部门
数据交换 接口调用 系统
安全生产风险监测预警系统
互联网VPN、光纤专网
企业端 数据采集系统
视频
温度 压力 气体浓度 液位
其他
10
《危险化学品重大危 险源储存单元（储罐 区和库区）感知数据 接入规范》
重大危险源在线监测系统
3．危险化学品重大危险源存储单元（储罐区和库区）感知数据接入 危险化学品重大危险源存储单元（储罐区和库区）感知数据主要包括储罐 区的压力、液位、温度、可燃气体浓度、有毒气体浓度、罐区内视频等，以及 库区的可燃气体浓度、有毒气体浓度、仓库监控视频等感知数据，感知数据采 集内容应符合《危险化学品重大危险源存储单元（储罐区和库区）感知数据采 集规范》要求。
光模块接入 4~20mA模拟量信号
联动输出模块
接入的设备和系统
各类模拟量传感器，如温度、湿度、压力、 液位、气体浓度、气象参数等 各类报警量 各类网络摄像机、DVR、NVR 等
各类数字传感器、串口数据采集模块等
各类网络型传感器、物联网网关、数据网关、 数据采集模块、工业控制系统（SIS、DCS、
SCADA、PLC）、视频设备及系统等
11
重大危险源在线监测系统
12
数据采集——主机（前置设备）
智能监测预警物联网主机是软硬件高度集成的物联网中心节点设备，其采用先进的信息技术， 具备信息采集、数据传输、智能分析、逻辑控制等功能，能对物联网节点进行识别、监测、预 警、联动、控制等操作，也能将数据传送给物联网智能管理平台，并接收其节点控制指令完成 对节点的控制，是建立物联网的中心节点核心设备。
主机获取视频图像
• IP摄像机 • 模拟摄像机 • DVR • NVR
数据采集——安全
工业数据采集控制模块内具备行为审计程序模块、防火墙和网 闸，对不合规的命令进行过滤，并对攻击进行防护。
工业数据采集控制模块与工业服务器之间的通讯，采用了串口 单向通讯、串口双向通讯、网络UDP单向通讯等手段，避开了迄 今为止所知的所有攻击方法。
8
建设内容定位——感知网络建设
部本级
卫星感知数据 地震感知数据 防汛抗旱基础感知数据
应急通信网络 专线/政务网
省
应急 通信 网络
市
专线/互联网VPN
林草
自然 资源
水利 气象 能源
消防
住建
公安 交通
...
其它部门已有系统的感知数据接入
数据 采集 系统
煤矿、尾矿库、危险化学品重大危 险源存储单元（储罐区和库区）、
数据采集与业务应用相结 合，利用数据支撑政府部 门对重大危险源的监管职 责
谢谢谢谢，，请请批批评评指指正导！！
段文磊-18612039621
25
安全运行监测——综合展示
26
系统主要特色
多种手段接入监测数据 单一设备完成图像和传
感器数据采集 数据安全、传输安全
前端设 备能力
多级应 用模式
同时为企业、园区管委会、 市级省级监管部门提供业 务应用
系统设计和业务应用完 全遵循应急管理部下发 的规范标准
紧随国 家规范
27
突出业 务应用
统计分析——关联分析
根据现实场景和业务逻辑，构建数据分析算法，对同一主机管理范围内的不同传感器之间的数据进行 关联分析。 • 多因子关联报警：提前发现系统风险，及时进行风险预警，提高报警准确性。 • 无效报警过滤：通过分析和校验，发现数据错误和设备故障，减少误报、避免漏报。
以 罐Baidu Nhomakorabea体
温度传感处于正常偏高范围
5
《中华人民共和国安全生产法》（主席令〔2014〕 13号） 督促落实本单位重大危险源的安全管理措施；生产经营 单位对重大危险源应当登记建档，进行定期检测、评估、 监控，并制定应急预案 《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（总 局令第40号公布，2015年 第79号令修正） 国家鼓励危险化学品单位……，推进安全生产监督管理部 门重大危险源安全监管的信息化建设。
多
因
监
子
测
压力释放不充分，处于正常偏高范围
关
分 析 为
联 分
例
阀门接近最上限
析
根据多种参数之间的关联关 系、计算公式，完成分级报 警
采用数据关联分析，提高报警质量与效率
24
事故预警
事故预警
根据报警数值，通过模型进行周边 分析，包括影响范围、影响趋势、 风险分析、资源分析，辅助预警信 息发布平台进行预警发布。
以太网交换机模块具有网管功能和隔离策略，对工业控制系统、 视频监控系统、管理办公系统、安环监管系统进行互相隔离，禁止 这几个系统之间直接通讯。当隔离策略启用时，工业控制系统、视 频监控系统、管理办公系统、安环监管系统向上只能与工业服务器 模块通讯，减少了安全隐患。
以太网交换机模块具备行为审计功能，可对所有网络通讯命令 进行审查，过滤掉不合规的协议和命令。
《应急管理部关于加快编制地方应急管理信息化发展规划的通 知》（应急函〔2018〕272号） 大力开展监测预警感知网络建设。 《应急管理部关于下达2018年安全生产预防及应急专项资金工作目 标任务的通知》（应急〔2019〕10号） 启动危险化学品企业安全生产风险智能监测系统试点工程建设项目， 以危险化学品重大危险源在线监控及事故预警系统为基础，实现对 化工园区内重点监管危险化学品重大危险源监控预警。
03 报警解除
报警原因 处理说明
20
解除确认
报警管理
统计分析——数据统计
可以对数据进行多维度分析系统计。基于自动故障发现和运维业务支撑功能以及其他数据源所提供的 大量数据，提供各类图表、报表、分析报告，归档数据。
以图表展示设备状态、视频诊断的统计结果，以及 设备完好率、历史记录等。
21
内置加密芯片，数据在进入传输网络前就完成了加密工作，从 根本16上保证了数据的安全。
工业服务器模块
网闸
防火墙 行为审计模块
串口单向通信
网络单向通信 （UDP协议）
工业数据采集控制模块
网闸
防火墙 行为审计模块
工业控制系统（或设备）
数据采集——数据交换共享
企业本地存储、查看
温度
液位
储
压力
罐
区 可燃气体
浓度
有毒气体 浓度
监控视频
应急管理厅
互联网VPN 或
专网
安全生产风险 监测预警系统
数据交 换系统
应急通信网
园区管委会存储、查看
17
可燃气体
浓度
库 有毒气体
区
浓度
监控视频
应急管理部
数据交
大数据应用平台 换系统
应急管理局存储、查看
报警管理——分级 液位
阈值设置
高位
一级
高高位
低位
二级
低低位
报警分级管理
阈值刷新
• 主机与DCS、PLC系统可以通过串口连接，利 用Modbus协议实现传感器数据的读取；
• 主 机 与 DCS 系 统 可 以 通 过 网 络 连 接 ， 通 过 OPC协议连接DCS系统的OPC服务，实现传 感器数据的读取；
• 主机可以直接与传感器进行连接，使用模拟量 输入（4~20mA）接口实现传感器数据的直接 读取。
《危险化学品重大危险源安全监控通用技术规范》 （AQ3035-2010） 规定了危险化学品重大危险源安全监控预警系统的监控项目、 组成和功能设计等技术要求。 《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规 范》（AQ3036-2010） 规定了危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备的设置 要求和管理。
频率设置
报警刷新
发生报警
18
报警管理——数据
报警数据管理
19
数据展示
数据分析 数据查询
图形 列表 地图 报警统计分析 假报警过滤 报警态势分析
报警管理——处理
01 报警提示
根据不同的报警级别，通过系 统提醒和短信提醒的方式通知 相关人员。
02 周期提醒
根据设定周期，提醒监管人员 督促企业解决报警问题。
政策背景
《危险化学品安全管理条例》（国务院令〔2011〕第591号） 生产、储存危险化学品的单位，应当根据其生产、储存的危险化学 品的种类和危险特性，在作业场所设置相应的监测、监控、…… 《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2014）
《国家安全监管总局办公厅关于开展危险化学品重大危险源在线监控及事故预警系统建 设试点工作的通知》（安监总厅管三〔2016〕110号） 试用并完善《危险化学品重大危险源在线监控及事故预警系统建设指南（试行）》，明确在线 监控及事故预警系统管理体制机制。
管人员责任心
政府监管问题
获取企业重大危险源数据困难 误报警干扰 缺少信息化监管机制 获取的数据与业务应用的关系
6
二 . 方案介绍
建设内容定位
五横四纵
基础支撑系统、安全监 测感知系统、融合应急 通信网络、大数据支撑 系统、应急协同应用系 统
安全运行保障体系、应 急标准规范体系、信息 化工作机制、科技力量 汇聚机制
烟花爆竹
生产安全感知数据接入
应急 通信 网络
NB-IOT/Lora/3G/4G /5G/专线/卫星/互联网
县
9
森林草原火险火情感知数据 应急现场实时监测 自建感知终端数据
《2019年应急管理感 知网络地方建设任务书》
数据交换与传输流程要求
数据交换 接口调用 系统
应急管理部 应急管理部大数据应用平台
安全帽识别
其他方面图像识别
22
录像取证
（快速查找相关录像）
按时间
按事件
按画面特征
监控预警综 合展示
通知企业现 场处置
上报监管部 门应急支持
统计分析——图像设备智能分析
实现智能化视频故障分析与报警功能，对 视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、 画面冻结、增益失衡、云台失控、视频信 号丢失等等多种摄像头故障、视频信号干 扰、视频质量下降进行准确分析、判断和 报警。
重大危险源管理痛点
对于重大危险源状态的实时监控掌握，从源头预防重大生产安全事故的发生，从前端传感器数据对接、企业 自身监管，到政府侧监管都存在这样那样的问题。
数据对接问题
缺少远程获取数据设备，依靠现场仪表 DCS、接口协议厂家众多，对接困难 数据和监控图像同时接入
痛点
企业管理问题
数据分散，存在于各个工艺控制室 信息化建设落后，领导无法了解状况 缺少报警获取手段，过度依赖生产现场监
综合检测：过亮检测、过暗检测、对比度检测、增益失衡 检测、模糊（清晰度）检测
色彩检测：黑白图像、图像偏色 噪声干扰：雪花噪声（盐噪声）、画面暗点（椒噪声）、
条纹干扰、图像滚屏 状态变化：画面冻结、图像剧变、场景变换、画面抖动 遮挡检测：画面遮挡、暗影遮蔽、高光遮蔽、植被遮挡
其核心价值在于：对既有安防系统进行运 营维护，及时掌握每个摄像机的工作情况； 及时提醒修复重点监控区域的损坏摄像机， 将风险扼杀在萌芽期。