建立危險化學品倉儲智能化管理系統

文·圖/上海市安全生產科學研究所 曹先艷

為實現危險化學品倉儲管理的安全性和智能化水平，基于模塊化的設計思路，建立了“危險化學品倉儲信息監測與預警系統”，實現了危險化學品入庫申請至出庫的全過程智能化管理，保證危險化學品倉儲過程的安全。

隨著我國化工產業的飛速發展，危險化學品的使用量與儲存量日益增長，但危險化學品的管理水平并沒有得到長足的發展。在危險化學品安全管理的諸多環節中，在危險化學品倉儲管理環節，化學品存儲量大、事故波及范圍廣。主要的隱患一方面來自于危險化學品的混存和儲存環境監測信息獲取不及時，另一方面來自于危險化學品進出庫及庫內管理的信息化程度低，倉庫管理員對危險化學品的進出庫及庫內盤點操作信息反饋到管理人員有一定的滯后性，如有危險化學品出入庫錯誤或者盤點錯誤，倉庫管理人員無法及時糾正。在科技發達的今天，這兩方面的隱患均可以利用計算機信息技術結合RFID（Radio Frequency Identification技術，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據）與二維碼等集成物聯網系統通過提高危險化學品的全過程管理的信息化水平來實現。

天津港“8·12”事故發生以后，國務院和各地方政府紛紛出臺相關的危險化學品倉儲安全及信息化管理要求，上海市政府在《上海市安全生產十三五規劃》中明確要求加大危險化學品行業電子標簽、物聯網等新技術應用力度，推廣危險化學品流動流向信息監控系統運用；并對《上海市危險化學品安全管理辦法》進行了十年來的首次修改；上海市安監局委托化工行業協會制定了《上海市危險化學品倉儲經營企業定置管理規程》（試行），目的通過建立危險化學品信息化管理體系，實現危險化學品從入庫到出庫“點到點”的智能化全程監管，確保危險化學品管理萬無一失。

本文以提高危險化學品倉儲管理的信息化水平為目的，提出了利用危險化學品禁忌關系系統、RFID和二維碼技術、多參數一體化探測節點集成的“危險化學品倉儲信息監測與預警系統”，實現危險化學品從入庫申請到出庫的全過程管理。

圖1 危險化學品信息監測與預警系統模塊

危險化學品信息監測與預警系統模塊及功能

危險化學品信息監測與預警系統共包括3個模塊：禁忌識別系統模塊、進出庫作業信息化系統模塊和環境信息監測模塊，如圖1所示。

危險化學品禁忌識別系統

在危險化學品入庫之前，需要進行禁忌判別，兩種或兩種以上危險化學品儲存在一起若發生反應，會導致重大事故的發生。危險化學品之間的禁忌關系包括危險化學品的性質禁忌、滅火方法禁忌以及危險化學品與倉庫條件之間的匹配禁忌三個方面，2015年發布的《危險化學品目錄》共包含了2 828種危險化學品，對于發展日新月異、品種數量不斷增加的危險化學品品種，要完全憑借經驗去判斷和識別是否互為禁忌很困難，“入庫安全判別系統”就是基于上述三種禁忌建立的危險化學品禁忌智能識別系統，系統可以進行簡單的危險化學品之間的禁忌判別，也可以進行危險化學品申請入庫判定。輸入計劃入庫的危險化學品名稱，系統首先進行倉庫條件匹配；對匹配成功的倉庫，再進行與庫內危險化學品滅火方法禁忌判定；最后進行性質禁忌判定，對于三重判定均為“非互為禁忌”，則可以進行危險化學品的入庫申請批準及后續的庫位安排。詳見圖2入庫安全判別系統流程圖。

危險化學品進出庫作業信息化系統

圖2 危險化學品入庫安全判別系統

圖3 危險化學品進出庫作業信息化系統模塊

目前，大部分危險化學品倉儲企業采取的是傳統的臺賬與簿記為主的信息采集和統計系統，這不僅需要較多的人力資源，而且由于人為的因素，數據采集速度慢、準確率低，且存在容易出錯、信息反饋滯后的狀況。

自動識別技術近幾十年在全球范圍內得到了迅猛的發展，二維碼和RFID等自動識別技術已在工業、食品和日常生活用品中廣泛應用，但在危險化學品中的應用較少，尤其是倉儲管理中使用的更少。但自動識別技術具有采集的信息量大、可靠性高、糾錯能力強以及保密性好等特點，如果能將其應用到危險化學品倉儲管理中，則可以提高危險化學品倉儲管理的信息化水平，減少人工成本，提高管理效率，但目前RFID的應用存在著行業標準缺失、存在安全隱患等問題，雖然其優點更明顯，但由于其還不夠成熟，本文只在托盤中使用RFID技術。利用RFID和二維碼技術，在托盤上粘貼RFID標簽，在托盤、貨架和危險化學品包裝上粘貼二維碼標簽，在危險化學品進庫、盤點、移庫及出庫的過程中掃描標簽的信息并即時傳輸至管理系統中，實現倉儲管理的即時管理。具體作業模塊見圖3所示。

碼放：掃描托盤的RFID和二維碼信息及貨物包裝上的二維碼，將托盤與貨物信息綁定，然后點擊“碼放”按鈕，將貨物運輸至倉庫內。

上架：掃描托盤、貨架的二維碼信息，將托盤與貨架信息綁定，然后點擊“上架”按鈕，將托盤放至對應的貨架上。

下架：掃描托盤、貨架的二維碼信息，點擊“下架”按鈕，將托盤與貨架信息解綁，將托盤運輸至倉庫外。

移庫：移庫是將貨物的“下架”和“上架”結合的操作過程。

盤點：將倉庫內所有庫位（包括空貨位）和托盤上的二維碼信息掃描一遍，點擊“盤點”按鈕，將此倉庫內信息上傳至系統，系統自動與原始值進行對比。

危險化學品倉儲環境信息監測

系統基于模塊化的設計思路，采用集成的方式實現。系統組成包括信息采集處理系統和信息傳輸系統。利用甲烷氣體變送器、CO（一氧化碳）氣體變送器、溫濕度變送器及ZigBee（ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術）無線通信模塊、核心數據處理模塊和電源模塊等關鍵模組搭建危險化學品倉庫監測系統的信息收集和傳輸子系統，采集匯聚危險化學品倉庫內的CO/CH4（一氧化碳/甲烷）濃度、溫度、濕度等信息，并送入工控機進行協議解析，并將解析后的數據通過DTU（專門用于將串口數據轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據通過無線通信網絡進行傳送的無線終端設備）發送至云平臺。

平臺實時監測倉庫內的環境信息，一旦數據出現異常，系統會顯示警示信息提醒管理人員對倉庫進行巡檢并采取相應措施阻止可能的事故發生。系統架構件如圖4所示。

圖4 危險化學品信息監測系統架構

危險化學品信息監測與預警系統

集成上述3種功能模塊，建立“危險化學品信息監測與預警系統”，該系統分為2個部分，貨主（需要使用倉庫）使用的“?；反鎯π畔⑸陥笙到y”和倉庫管理人員使用的“?；穫}儲企業管理系統”。

貨主申請入庫，管理人員根據禁忌系統進行審批。貨主根據需求填寫“危化品存儲信息申報系統”，提交后信息發送至倉庫管理人員處，由管理人員進行審核，如若審核未通過（無匹配的倉庫），則管理人員駁回貨主的入庫申請；如若審核通過（有匹配的倉庫和充足的庫位），則管理人員分配相應的倉庫和庫位，并根據入庫申請的時間制作入庫作業單；此時貨主從申報系統中可以看到審核通過的信息，安排發貨。如若貨主需要出貨，則同樣從申報系統提出申請，由倉庫管理人員進行安排。此貨物審核及庫位分配所依賴的基礎是危險化學品的禁忌識別規則。

管理人員制作進出庫作業單，現場作業信息及時反饋。如果貨物通過了入庫申請并分配好庫位，則管理人員制作入庫計劃單并打印后交給現場作業人員，現場作業人員根據計劃單操作并利用RFID和二維碼掃描器將貨物的入庫過程信息包括碼放、上架等進行掃描并實時或作業完畢后立即傳輸至系統，系統將現場作業人員的作業信息與計劃單信息核對，如果正確則顯示“操作正確”，若出現失誤，則出現警示信息，管理人員會根據警示信息指揮現場作業人員進行改正。對于移庫以及出庫操作過程與入庫過程的管理是一致的。

倉庫環境監測信息實時反饋，預防事故的發生。傳統的倉儲環境監測信息只傳輸至工控機，事故發生后發出警報，管理人員對倉庫的環境信息的獲取比較滯后，無法提前采取措施預防事故的發生。該系統通過將孤島信息網絡化，管理人員可以隨時查看每個倉庫的環境參數及其變化趨勢，對于可能發生的事故及其原因進行判斷并采取積極的應急措施，避免事故的發生。

借助于RFID和二維碼自動識別技術，建立“危險化學品倉儲信息監測與預警系統”后，提高了危險化學品倉儲企業信息采集的準確性與自動化，解放了勞動力，提高了倉儲作業的工作效率；確保了信息傳遞的及時性，對于可能發生的事故能夠提前預知，避免了人員傷亡和財產損失。