基于物聯網技術的危險品道路運輸風險管理

□文/曾佑新 胡 婧

（江南大學商學院 江蘇·無錫）

一、引言

隨著高速公路的建設發展，道路運輸方式在危險品運輸中所占的比重逐年上升。危險品在運輸過程中，不僅面臨著損壞、丟失等管理風險，還存在著因危險品自身的腐蝕、燃燒、爆炸、泄漏等產生的事故風險，一旦發生事故，往往會造成危險品數量的損失、自然生態的破壞和人員傷亡以及財產損失。因此，如何規避風險已成為危險品運輸企業面臨的首要問題。

文章結合風險管理及危險品道路運輸的相關理論，提出了危險品道路運輸風險管理的方法，強調了以傳感器、RFID 技術以及北斗衛星導航設備為核心的物聯網技術在危險品道路運輸風險控制中的重要作用，通過物聯網技術對引起危險品道路運輸風險的因素進行識別與監測，采用層次分析法對上述風險因素進行量化分析與評估，結合評估結果進行風險控制，為危險品道路運輸企業進行風險識別、風險評價、風險控制方面的研究提供一些思路。

二、國內危險品道路運輸風險文獻綜述

自20 世紀30年代以來，風險管理作為一門新興的管理學科，迅速受到世界各國政府、企業和學術界的高度重視，并逐步在企業和政府管理中得到廣泛運用。

在風險評價方面，國內學者進行了較多研究。劉冬華等（2008）分析了突發水污染事故源發生概率并提出了危害后果表征方法。吳峰等（2011）針對現代危險品運輸安全監控問題，提出一種基于模糊Petri 網的危險品運輸安全評估模型，給出了基于ArcGIS 的評估模型實現方法。繆克銀（2012）針對我國海上危險品運輸安全風險的現狀，通過模糊評判獲得了海上危險品運輸安全風險綜合評價結果。上述評價分析方法具有較強的針對性，一般只適用于特定情形下的危險品道路運輸風險分析，具有較大的局限性。文章采用層次分析法對風險因素進行評價，該方法可以處理定性和定量相結合的問題，簡潔實用、所需定量數據信息較少同時具有很強的適應性。

在基于物聯網技術的風險控制方面，孫偉等（2011）提出了一個基于RFID 技術的劇毒危化品物流服務平臺解決方案，實現劇毒品倉儲、運輸過程安全監管和物流管理及服務的信息化。姚振強等（2013）提出了一套結合RFID、GPRS、GPS 和GIS等技術的危險品物流智能監管系統解決方案，實現危險品公路物流全過程的危險品及車輛實時狀態監控、路徑規劃、多級報警和故障診斷等功能。胡敏（2013）提出了基于RFID 技術的危險品物流監控系統的基本框架，構建了由危險品存儲監控子系統和中央網絡控制中心子系統構成的監控體系。

總的來說，采用物聯網技術對危險品道路運輸風險控制尚處于起步階段，目前大多數危險品運輸企業僅通過GIS 技術以及在運輸車輛上安裝GPS 衛星定位系統來實現對車輛的實時跟蹤，而忽視了在運輸過程中對危險品以及駕駛員狀態的監管。文章在前人研究的基礎上，提出了通過在運輸車輛上安裝傳感器以及帶紅外感應的攝像頭來采集危險品和駕駛員的實時狀態，同時用自帶通信功能的北斗衛星導航系統取代傳統的GPS 衛星定位系統，實現對運輸車輛、危險品、駕駛員三者的監管。

三、危險品道路運輸風險因素分析

圖1 危險品道路運輸的二級風險評價指標體系

（一）危險品道路運輸風險因素。導致危險品運輸事故的風險因素很多，涉及危險品本身的性質、路況、車輛設備情況、天氣條件、周圍環境等眾多方面。這些因素及其相互作用構成了復雜的動態系統，導致了危險品運輸風險的存在。為了便于對風險因素排序，文章將導致危險品道路運輸風險的因素分為6類，分別為：人的因素、車輛自身及其裝備因素、管理因素、自然環境因素、路況因素和危險品自身因素。

（二）危險品道路運輸風險評價

1、危險品道路運輸風險評價指標體系的構建。風險因素的分析為建立危險品道路運輸風險指標體系提供了依據。在上述分析的基礎上，制定調查問卷，邀請危險品運輸行業的相關專家，對各級指標的設置提出意見和建議，同時結合相關文獻資料以及歷史統計資料，將危險品道路運輸風險評價指標劃分為6 個一級指標、18 個二級指標，并建立了危險品道路運輸的二級風險評價指標體系如圖1 所示。（圖1）

2、風險因素權重的確定。文章采用層次分析法來確定風險因素的權重，并對各因素的權重進行一致性檢驗，最終得到了可信的指標權重。

一是構造判斷矩陣。通過危險品運輸行業的相關專家對各風險因素指標的重要性進行調查，并結合歷史資料，將下一層因素對上一層因素的重要性進行兩兩比較，依據1—9 比較尺度表構造判斷矩陣。

二是層次單排序與指標的一致性檢驗。層次單排序是指確定下層各因素對上層某因素影響程度的過程，用權值表示影響程度。采用Matlab 軟件編程對判斷矩陣進行一一求解，得到λmax及歸一化向量，歸一化向量即為各級指標的權重。

1、危險品道路運輸風險因素判斷矩陣A 及其權重W：

2、人的因素判斷矩陣B1及其權重W1：

3、運輸車輛因素判斷矩陣B2及其權重W2：

4、管理因素判斷矩陣B3及其權重W3：

5、自然環境因素判斷矩陣B4及其權重W4：

6、路況因素判斷矩陣B5及其權重W5：

7、危險品自身因素判斷矩陣B6及其權重W6

計算得到權重后，還需要進行一致性檢驗，基本步驟為：

步驟一：計算一致性指標CI，CI=（λmax-n）/（n-1）；

步驟二：查表確定相應的平均隨機一致性指標RI；

步驟三：計算一致性比例CR=CI/RI，并進行判斷。當CR＜0.1 時，認為判斷矩陣的一致性是可以接受的；CR＞0.1 時，認為判斷矩陣不符合一致性要求，需要對判斷矩陣進行重新修正。

文中風險評價指標體系中各指標的一致性檢驗結果如表1 所示。（表1）

表1 各指標的一致性檢驗結果

由表1 易知，所有單排序的CR＜0.1，故每個判斷矩陣的一致性都是可以接受的。

四、層次總排序與指標的一致性檢驗

采用自上而下的方法逐層合成，計算出風險評價指標體系中各因素對頂層的相對權重P=（0.1353，0.1182，0.0516，0.0440，0.1154，0.0252，0.0060，0.0321，0.0171，0.0361，0.0138，0.0630，0.0233，0.0089，0.0051，0.1817，0.0391，0.0843）。

同時，計算出綜合檢驗指標CR=0.0117，則判斷矩陣的整體一致性是可以接受的。

通過上述分析發現，影響危險品道路運輸風險的主要因素是駕駛員的工作時間與身體狀態、駕駛員的技術業務水平、車輛技術性能和危險品自身性質，所占權重分別為0.1353、0.1182、0.1154 和0.1817。為了降低危險品道路運輸風險，必須從導致風險產生的以上四個主要因素出發，有針對性地采取措施進行風險控制，從而達到風險管理的目的。

五、基于物聯網技術的危險品道路運輸風險控制

以上述風險因素分析為基礎，通過建立如圖2 所示的基于物聯網技術的危險品道路運輸監控系統，對運輸車輛、危險品以及駕駛員的各方面指標進行實時監控，并將采集到的信息通過通信網絡回傳給監控指揮中心，此外，駕駛員還能夠接收指揮中心發來的各種調度命令，按照指揮中心的指令行事，減少或避免風險的發生，即使發生運輸事故，監控指揮中心也能夠迅速采取應急救援，最大限度地減少危險品道路運輸事故及其危害。（圖2）

（一）物聯網的體系結構。從技術架構上來看，物聯網可以分為三層：感知層、網絡層、應用層。感知層利用RFID 電子標簽、傳感器、攝像頭等進行信息采集，從而獲取危險品及其運輸車輛、駕駛員有關的數據；網絡層通過衛星定位導航系統和電臺實現數據的傳輸、分析和處理，達到遠距離通信和遠程控制的目的；應用層是物聯網和用戶的接口，其主要功能是進行人機通信。

（二）基于紅外傳感器和攝像頭的駕駛員狀態實時監控。紅外傳感器常用于無接觸溫度測量，通過在運輸車輛內部安裝內置紅外傳感器的攝像頭來實現對駕駛員的實時監控。一方面攝像頭可以對駕駛員的工作狀態和車輛的行駛速度進行監測；另一方面攝像頭內置的紅外傳感器能夠監測駕駛員的生理特征和疲勞度，避免疲勞駕駛的現象發生。

圖2 危險品道路運輸監控系統

（三）車輛的實時監控

1、基于RFID技術的車輛技術性能監測。在危險品運輸車輛上放置儲存車輛基本信息的RFID 標簽，監控指揮中心在獲取這些基本信息后，根據每輛運輸車現有的性能參數做出合理配置，確定最佳運輸方案，避免了因運輸車輛性能與危險品運輸要求不匹配而造成的事故；同時指揮中心對存在安全隱患的車輛進行維修保養，消除潛在風險。

2、基于北斗導航系統的車輛運行狀態實時監控。北斗導航系統具有用戶與用戶、用戶與地面監控指揮中心雙向數字報文通信能力，它的短報文通信功能使衛星可以反復采集車輛信息，形成路面通行數據，然后將數據回傳給車輛，車輛就可以按照衛星選擇的最優路徑行進。同時還可以運用該系統實現車輛跟蹤定位、車輛歷史軌跡回放、車輛線路運行監管等。北斗衛星目前在軍事領域應用得相對成熟，而在危險品運輸領域的應用還處于起步階段，具有廣闊的發展前景。

在運輸車輛上安裝以北斗導航系統為核心的車載終端，利用北斗衛星定位技術確定車輛位置信息并向監控指揮中心發送信號，監控指揮中心通過差分技術將采集到的定位信號換算成位置信號，然后通過GIS 技術將位置信號用地圖語言顯示出來，在電子地圖上清楚、實時地顯示車輛的位置和車輛的瞬時速度等，對運輸車輛的運行狀態進行全面監控。

（四）基于RFID技術和傳感器的危險品狀態實時監控。在危險品的存儲容器上粘貼儲存危險品信息的RFID 標簽，在運輸過程中，讀寫器會在一定的讀取范圍內實時監測標簽的存在，同時標簽所含的信息被傳送到監控系統的數據庫中，監控指揮中心能夠掌握產品所處的狀態，從而實現危險貨物的可視化管理。

將傳感器安裝在危險品的存儲容器上，實時地監測運輸過程中危險品的各種狀態參數，如溫度、濕度、壓力、液位，避免自燃、泄漏、爆炸等事故的發生。

（五）監控指揮中心的調度管理。作為危險品道路運輸風險控制的實施方，監控指揮中心負責信息的接收及控制指令的下發。一方面監控中心接收由車載終端采集的信息，了解危險品運輸過程中的整體情況，包括運行車輛的基本信息、車速、方向、所載危險品、途經線路、出發地、目的地、危險品狀態是否正常以及駕駛員是否有違規操作等，實現車輛和指揮中心的實時通信；另一方面監控指揮中心還負責對采集到的參數進行分析從而對事故進行預測，對運輸車輛進行調度指揮管理，將調度命令發送給車載終端，實時控制車輛的行駛路線、速度等，在運輸車輛發生事故時，迅速有效地采取救援措施，使風險降到最低。

上述工作的有效實施均離不開數據庫的支持，數據庫中儲存了危險品運輸企業、運輸車輛、運輸線路、危險貨物、以往發生的運輸事故以及駕駛員和其他工作人員的所有信息，為危險品運輸公司的管理人員進行危險品道路運輸風險管理提供數據支持。

六、結論

本文對危險品道路運輸風險因素以及風險控制技術進行了較全面地分析，危險品運輸企業通過構建以北斗衛星導航系統為核心的危險品道路運輸監控系統，對誘發運輸風險的主要因素進行實時監控，有效地減少事故的發生，消除安全隱患。一旦運輸車輛發生交通事故，監控指揮中心報警系統自動響應，并顯示事故車輛的地點、所屬路段、車載危險品種類等信息，指揮中心啟動相應的應急預案，快速組織應急救援隊伍趕往現場，同時進行遠程協調指揮，最終使危險品運輸企業以及整個社會的損失減到最小，實現危險品道路運輸風險管理的目標。

［1］鐘開斌.風險管理：從被動反應到主動保障［J］.中國行政管理，2007.11.

［2］劉冬華，劉茂，任常興.危險品道路運輸泄漏引發水污染事故的定量風險評估方法研究［J］.安全與環境學報，2008.6.

［3］吳鋒，王曉艷.基于模糊Petri網的危險品運輸安全評估模型及應用［J］.中國安全科學學報，2011.21.1.

［4］繆克銀.危險品貨物海上安全運輸風險模糊評判［J］.中國航海，2012.35.4.

［5］孫偉，董耀華.基于RFID技術的劇毒危化品物流服務平臺研究［J］.中國安全科學學報，2011.21.2.

［6］姚振強，王建，胡永祥等.基于RFID/GPRS/GPS/GIS的危險品物流智能監管系統［J］.公路交通科技，2013.30.2.

［7］胡敏.基于RFID和WebService技術的危險品物流監控系統設計和實現［J］.物流技術，2013.32.5.

［8］王力磊.GPS在危險品運輸行業中的應用［J］.物流技術，2012.22.

［9］種鵬云，帥斌.恐怖襲擊下危險品運輸網絡節點風險評估方法［J］.中國安全科學學報，2012.22.8.

［10］李時輝.數據融合技術在水果冷鏈物流監測中的應用［J］.物流技術，2014.33.3.

［11］姜長海.J企業危險化學品公路運輸的風險分析與控制研究［D］.上海：華東理工大學，2012.

［12］袁力.基于北斗衛星技術的軍交運輸指揮系統關鍵技術研究［D］.吉林：吉林大學，2009.