基于北斗定位技術(shù)的危險化學(xué)品運輸安全監(jiān)管現(xiàn)狀與對策研究

郭巖　孫健　侯興軍　汪成亞　魯鳳

摘 要：從我國的實際應(yīng)用出發(fā)，分析了基于北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)的危險化學(xué)品車輛道路運輸安全監(jiān)管現(xiàn)狀，對目前危險化學(xué)品運輸安全監(jiān)管中存在的主要問題進行了分析，并嘗試提出了相應(yīng)的解決策略。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)；危險化學(xué)品運輸；安全監(jiān)管

1 概述

國民經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)增長，強勁地拉動了我國化工產(chǎn)品的需求，使得危險化學(xué)品物流量越來越大，運輸品種也越來越多。危險化學(xué)品運輸具有危險特性復(fù)雜，危險程度高的特點，易造成爆炸、燃燒、中毒、灼傷等重、特大事故，甚至是社會災(zāi)難性事故，嚴重影響到公共安全。由于各種人為的原因，監(jiān)督、管理上的漏洞以及客觀原因等造成的危險化學(xué)品事故時有發(fā)生，近年來態(tài)勢趨于嚴重，給國家和人民造成了極大的損失。

在發(fā)達國家，危化品運輸監(jiān)管的研究及應(yīng)用相對先進和完善，即利用衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，針對危險品車輛運輸提供遠程信息服務(wù)，用以監(jiān)控運輸車輛及貨物在途中的狀況、實現(xiàn)突發(fā)事件的實時報警監(jiān)控，易燃、易爆、泄露等嚴重事件的提前預(yù)警等。目前，世界上運行的全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)主要有美國的GPS定位系統(tǒng)、俄羅斯的格羅納斯系統(tǒng)、歐洲的伽利略系統(tǒng)，這三大系統(tǒng)一直占據(jù)重要的地位。自2000年以來，我國自主研發(fā)的“北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)“建成，打破了由美國等發(fā)達國家占據(jù)全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航統(tǒng)治地位的局面。隨著我國北斗系統(tǒng)的逐步推廣應(yīng)用，北斗系統(tǒng)在我國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用市場所占比重不斷提升。北斗系統(tǒng)的應(yīng)用范圍十分廣泛，在我國很多行業(yè)都得到了有效利用，在危險化學(xué)品的道路運輸監(jiān)管方面也充分發(fā)揮出重要的作用。

2 基于北斗系統(tǒng)的危險化學(xué)品運輸安全監(jiān)管現(xiàn)狀

目前危險化學(xué)品道路運輸?shù)倪^程可劃分為六個部分。一是由企業(yè)提供危化品道路運輸?shù)男枨螅浅羞\單位獲得承運任務(wù)信息，三是將危化品運輸車輛的行程路線、時間等相關(guān)信息上報相關(guān)管理部門，獲管理部門審批，四是承運單位做運輸安排準備，五是在運輸過程中，承運單位進行運輸安全監(jiān)控，六是運輸任務(wù)完成。

2.1 危險化學(xué)品運輸?shù)膭討B(tài)監(jiān)管環(huán)節(jié)

在危險化學(xué)品的運輸管理中，公安部門對危化品運輸車輛的行程路線、時間等進行審批，對符合條件的發(fā)放公路運輸通行證，并對危化品道路運輸安全實施監(jiān)督檢查，及時消除運輸車輛的潛在危險；危化品運輸企業(yè)通過北斗衛(wèi)星定位技術(shù)對行駛中的危化品運輸車輛進行監(jiān)控，以保證車輛在發(fā)生各種意外時能夠及時獲得報警信息，并向該車輛提供救援。

在危險化學(xué)品的運輸過程中，由于意外的交通困難、司機的違規(guī)駕駛和打劫盜竊等均會造成不同等級的交通事故。當司機出現(xiàn)違規(guī)事件時，監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)布實時信息給監(jiān)控部門，并讓監(jiān)控部門及時對司機和相關(guān)企業(yè)進行提醒。發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)會首先發(fā)布事故的信息，并通知相關(guān)人員到達現(xiàn)場，進行事故處理。

2.2 危險化學(xué)品安全管理平臺

危險化學(xué)品運輸車輛安全管理平臺可通過安裝在每輛危險化學(xué)品運輸車上的北斗衛(wèi)星定位技術(shù)設(shè)備，實時的接收車輛的定位信息，并在接收到衛(wèi)星傳輸?shù)亩ㄎ恍盘柡缶_定位車輛當前的地理位置坐標，再通過第二代移動通信技術(shù)將坐標信息等車輛相關(guān)的信息傳送給安全管理平臺。安全管理平臺基于坐標信息等信息對作業(yè)車輛進行數(shù)據(jù)處理，測算出運輸車輛的行駛方向、行駛速度等動態(tài)信息，并在電子地圖上直觀的顯示，便于管理員對在途危險化學(xué)品運輸車輛進行實時監(jiān)控。其中，安全管理平臺的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中存儲了作業(yè)區(qū)域主要道路信息，包括位置、路況、周圍環(huán)境、人口分布、天氣情況等，并保持實時更新，便于對危險化學(xué)品車輛的運輸進行調(diào)度和政府部門做出相關(guān)分析與決策。

3 基于北斗系統(tǒng)的危險化學(xué)品運輸安全監(jiān)管中存在的問題

3.1 網(wǎng)絡(luò)覆蓋不完善，信息的推送存在滯后性

危險化學(xué)品安全管理平臺的運行中，北斗資源衛(wèi)星通過車載終端對車輛的各項信息進行收集，然后利用GSM技術(shù)車載終端把信息傳輸?shù)椒涓C基站，蜂窩基站把信息傳遞給GPRS/CDMA等信息服務(wù)商，服務(wù)商再由路由器把相關(guān)信息接入到安全管理平臺，這樣安全管理平臺就可以實時的監(jiān)測到道路上行駛的每一輛危險化學(xué)品運輸車輛。并通過查詢每一部車輛的運行狀態(tài)，來合理的對車輛進行監(jiān)管。與此同時，安全管理平臺又通過平臺接口和廣域網(wǎng)把監(jiān)控信息實時的傳遞給政府監(jiān)管部門、企業(yè)的監(jiān)控坐席等。而在把信息從車輛終端傳送到安全管理平臺的過程中依靠的是GPRS網(wǎng)絡(luò)，但在實際中，GPRS網(wǎng)絡(luò)沒有全面覆蓋所有區(qū)域，會造成監(jiān)控盲區(qū)，并且在GPRS網(wǎng)絡(luò)擁堵時，會使信息的傳遞滯后甚至錯亂、丟失。

3.2 無法準確判斷車輛安全行駛

機動車輛的安全行駛影響因素包括人為和道路因素。在危險化學(xué)品的運輸中，行駛路線是固定的，所以其安全性主要決定于人為因素。酒后駕車、不系安全帶、超速駕駛等，都會成為影響危險化學(xué)品車輛運輸安全的重要因素。

我國規(guī)定高速公路的汽車行駛速度最快不超過一百二十公里，對于危險化學(xué)品車輛的監(jiān)控，是車輛行駛速度不超過一百公里。長時間的超速行駛，駕駛員對弱刺激的反應(yīng)發(fā)生變化，容易釀成安全事故。在安全管理平臺的運行中，由于網(wǎng)絡(luò)延遲的原因，會對超速駕駛的監(jiān)控產(chǎn)生滯后性，從而對危險化學(xué)品運輸?shù)陌踩a(chǎn)生威脅。

在危險化學(xué)品車輛運輸中，若出現(xiàn)超速行駛、疲勞駕駛或其他原因引發(fā)車輛事故，若不能及時緊急報警，則會出現(xiàn)一定的人員傷亡。意外事故的發(fā)生，會導(dǎo)致車輛運輸?shù)奈ｋU化學(xué)品跌落、甩灑、泄漏引起爆炸、火災(zāi)、環(huán)境污染和人員傷亡。再加上事故現(xiàn)場情況不明、救援不當，會致使事故進一步惡化。

3.3 北斗系統(tǒng)的誤差

北斗定位系統(tǒng)的原理是根據(jù)三球交匯定位，理論上三顆衛(wèi)星即可得到定位終端的位置信息，但衛(wèi)星時鐘和北斗車載導(dǎo)航系統(tǒng)的時鐘會有誤差，電磁波以光速傳播，及時很小的時間誤差也會是距離等定位信息出現(xiàn)巨大誤差，通常的做法是接受盡可能多的衛(wèi)星信息，通過一定的算法，選出誤差最小的，從而提高精度。但實際應(yīng)用中，可能無法接收到足夠多的衛(wèi)星信息使誤差處在可接受的范圍內(nèi)，即使衛(wèi)星采用極其精確的原子鐘，也會有較大的積累誤差。

4 加強危險化學(xué)品車輛運輸安全監(jiān)管的對策

4.1 升級車載終端，提升傳輸速率

針對網(wǎng)絡(luò)覆蓋不完善，信息的推送存在滯后性的問題，應(yīng)將車載終端進行升級，將原有的利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進行的車輛各項信息的傳遞方式，升級為利用第三代移動通信技術(shù)進行信息的傳遞。與此同時，由于3G服務(wù)能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上，可以在車載終端真正實現(xiàn)實時監(jiān)控，并能同駕駛員增加溝通，及時了解車輛及行駛的狀況，使得對危險化學(xué)品運輸車輛能進行更為精確的監(jiān)管。

4.2 完善車輛行駛緊急報警系統(tǒng)

針對駕駛員超速行駛的問題，根據(jù)需求，運用車輛道路行駛限速器，使駕駛員在規(guī)定限速的道路進行限速行駛。若駕駛員在限速的道路未按照規(guī)定的速度行駛時，車輛限速器將會提醒駕駛員限速行駛。

針對安全管理平臺無法準確判斷疲勞駕駛的問題，可以在車載終端加裝駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)，在行駛過程中捕捉并分析駕駛員的生物行為信息，通過圖像分析手段對駕駛員臉部與眼睛特征進行疲勞評估，以及通過視覺傳感器對人的眼瞼眼球的幾何特征和動作特征、眼睛的凝視角度及其動態(tài)變化、頭部位置和方向的變化等進行實時檢測和測量，建立駕駛?cè)搜鄄款^部特征與疲勞狀態(tài)的關(guān)系模型，研究疲勞狀態(tài)的多參量綜合描述方法；同時研究多元信息的快速融合方法，提高疲勞檢測的可靠性和準確性，穩(wěn)定可靠的對疲勞駕駛進行判斷。

針對發(fā)生意外事故的情況，在危險品運輸車輛中建立緊急報警系統(tǒng)，安裝碰撞遙感器。一般發(fā)生交通事故，都會發(fā)生巨大的車輛碰撞，根據(jù)車輛碰撞傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)，安全管理平臺通過分析，判斷事故類型，進行妥善處理。

4.3 修正衛(wèi)星時鐘產(chǎn)生的誤差

雖然北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)存在一定的定位誤差，但在一般條件下，該誤差服從正態(tài)分布，從較長的時間段來看，衛(wèi)星時鐘沒有累計誤差。但常用的北斗車載導(dǎo)航系統(tǒng)的時鐘，存在不小的累計誤差。在精度方面，衛(wèi)星時鐘和北斗車載導(dǎo)航系統(tǒng)的時鐘可以互補，二者相互對照可以對誤差實現(xiàn)補償，從而使精度提高。實際工作中，北斗衛(wèi)星時鐘會受地面站的監(jiān)測，并與更加精確的原子時鐘對比，從而使誤差得到修正，使北斗車載導(dǎo)航系統(tǒng)得到更精確的信息。

5 結(jié)束語

危險化學(xué)品運輸是一種動態(tài)危險源，發(fā)生事故涉及面廣，危害嚴重，對社會公共安全造成很大的影響，因此對于危險化學(xué)品車輛道路運輸?shù)陌踩O(jiān)管就顯得尤為重要。基于北斗衛(wèi)星定位技術(shù)的危化品車輛的動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)是一個集傳感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、GIS技術(shù)和計算機應(yīng)用技術(shù)等于一體的高科技系統(tǒng)。文章對基于北斗衛(wèi)星定位技術(shù)的危險化學(xué)品車輛道路運輸監(jiān)管現(xiàn)狀、存在的相關(guān)問題進行了研究，并嘗試提出了相應(yīng)的解決策略。目前對于危險化學(xué)品道路運輸?shù)陌踩O(jiān)管仍然不夠完善，有許多方面還需要進行更廣泛深入的研究和討論，以降低事故的發(fā)生，減少對社會公共安全的危害。

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作者簡介：郭巖（1993-），男，山西太原人，本科生，南通大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)。

*通訊作者：魯鳳（1978-），女，安徽桐城人，博士，副教授，主要從事GIS應(yīng)用研究。