基于傳感器技術的化工危險品監測系統

（天津渤海職業技術學院，天津300402）

將利用傳感器、通訊系統、衛星定位等高端技術研發一種對運輸危險品車輛的監控。一旦發生危險就會收到指令，以便高效便捷的采取營救。

1 危險品車輛的運輸監控系統的需求分析及原理[1,2]

1.1 系統需求分析

危險品的運輸本身就是一個大的問題。隨著時代在進步，我國的經濟也在高速的發展中。危險品在運輸環節也是問題重重，造成了極大的財產損失。

車輛啟程時傳感器會被觸發，對車輛進行狀態和危險品的數據分析。當事故出現時即刻會對發生危險品的車輛進行信息的檢測和車載危險品狀態的檢查，與此同時會連接衛星來定位，把檢測到的內容以信號的形式進行傳送，與當地報警機制聯系，最后與總部進行數據輸送，這樣就實現了遠程的監測，主要功能如下：（1）傳感器對運輸車狀態的檢測。傳感器主要對車輛的發動機，速度以及加速度等進行排查。（2）傳感器對危險品狀態的檢測。該系統的功能就是對危險品進行安全排查，做到全方位，多層次的檢查。(3)當地信號的傳輸與當地報警機構建立功能。當傳感器與報警機制相連接，那么就減少了出現危險的概率。(4)傳感器連接衛星定位功能。對于已經發生的危險品車輛，能夠精準的探測到位置及車輛信息。(5)傳感器定時監控設備向總部的遠程控制功能。這是傳感器最重要的作用，必須實時向控制中心傳送危險品車輛的基本信息和狀態，并兼有預警功能，提醒駕駛員注意安全。

1.2 危險品運輸車輛運行安全的定性分析

危險品的運輸一直都備受關注，有些發達國家已經對危險品運輸車輛建立了相關的管理機構，并且理論、研究和實踐了好多年，早已有了合適自己國家的規章制度。危險品的運輸主要是通過罐箱、槽車來運送的，所以運行是一個大問題。但目前對于罐箱、槽車在使用上沒有文獻，還需要完善。

因此在文中，罐箱、槽車的運行安全涉及參數、液位、速度、加速度等需要討論。而傳感器就及時反應它們的運行狀況。在整個調查結果中發現罐箱、槽車的安全運行，主要由兩個方面決定：(1)密封性和壓強；(2)在運輸過程中車輛自身對罐內物體的影響。所以當運輸危險品的車輛在運輸過程中需要控制速度，尤其是在高速行駛情況下進行大的轉彎等危險動作。由于車輛的不定性運動使得車內物體的狀態發生改變從而影響它的狀態。

1.3 國家對危險品運輸車輛的要求

(1)運輸危險品的車輛一般不宜采用金屬的車廂，是為了防止震動，摩擦等引起的事故，必須落實安全可靠的保護措施。(2)運輸車輛的攔板必須是安全，并經過多少實驗的，當車輛在轉彎時危險品不會輕易滑動或跌落。(3)運輸車輛不能盛滿。裝運危險化學品時，應有各種防護措施。必須限定晚間運輸的量。運送易打濕的危險品時應備有油布等防雨的物件。(4)運輸危險品的車輛務必配上保護措施，以供急用。比如說在駕駛室放置多瓶二氧化碳或干粉滅火器。與此同時器材和防護急救用品在限定的時間進行相應的檢查。一旦發現以下情況（滲漏、破損、變形或重量減輕、筒身搖動有聲響等），必須認真對待。(5)由公安部門統一發放有“危險品”字樣的專用黃底黑字信號牌放置在運輸品運輸車輛的車頭，車尾或明顯部位，提醒周圍的人遠離危險品運輸車。(6)特此說明與此不相干的人員不得搭乘此類運輸車（裝有易燃易爆或含有劇毒化學物品的運輸車輛）(7)當采用罐車裝和卸液化石油氣時，在啟程時務必按照相關要求進行箱罐的外部及耐壓檢查。在罐體外部應設有符合安全要求的值(安全閥、壓力表、液位計等)在緊急切斷閥、過流閥和防靜電接地鏈等防火安全設施，這幾項也需要做定期的安全檢查，如有逾越期限，壓力過大，液位過高等跡象，需修復和處理，修復處理完好后進行運行。(8)危險化學品在罐內有限制高度，而這個裝載高度不得超過車輛攔板高度。車廂的底板必須是經過嚴格的審核，其要求是密實、平整和無縫隙的，最終的目的是安全有保障。

2 系統方案設計[3]

2.1 系統的總體結構

在整個系統技術方案的實施中，可以分為三部分檢查各部、運輸物體的本地系統終端和監控中心三個部分。、

在車輛的運輸載體的各個重要部位主要集成了各類檢測傳感器、傳感探測模塊、數據存儲、中央處理器、電源管理和信號傳輸模塊。這主要用于對各項狀態檢測的精確性和實時性、傳感檢測模塊對多類型傳感器檢測的自適應能力等方面的研究。

2.2 傳感器數據采集模塊

傳感器采集模塊包括：壓力傳感器、加速度傳感器、傾角傳感器和溫度傳感器等。它們的作用非常關鍵。在系統被激活的情況下，它們的責任是對危險品車輛進行采集和監控，尤其是對危險品的狀態進行采集。

2.2.1 傾角傳感器

在傾角傳感器靜止不動時，它作用在它上面的只有重力加速度，沒有其他。所以裝上傾角傳感器無論車輛發生任何的運動，都不會改變（偏心輪的）重心指向地心，有偏心輪的車輛前傾和橫滾姿態的改變與偏心輪重心夾角偏心輪的，通過這樣來測量夾角的角度來分析車輛的運動形式。

2.2.2 溫度傳感器

在本系統中感應溫度的變化，使得敏感元件的阻值發生變化，從而在電路中，使輸出的電壓發生改變。

3 GPS數據采集模塊

目前GPRS是GPRS移動設備端使用現有的GSM網絡里面來接收和傳輸用于TCP/IP的數據。接入互聯網就是GPRS提供的，未來將進入市場，得到重用。例如：GPRS可以固定在航海的船上等，可以將當時的情況信息實時輸送到中央控制端。目前，我們用Kalman濾波將GPS和慣性傳感器之間數據進行融合的這種方法進行了長時間的探討和研究。

該系統是三種網絡構成的：分別為ZigBee網絡，互聯網和GPRS網絡。ZigBee的作用是將在網絡收集到的數據傳輸到數據處理終端（DPT）。而DPT就能夠通過應用軟件來解決傳感器的數據，接著將處理好的數據通過GPRS網關和互聯網網關的共同作用下，然后傳送到數據庫服務器上。GPS數據在通過DPT傳送到數據庫服務器中，然后進行處理和分析，最后一并存儲到SQLServer2005的應用軟件中。當用戶或者客戶端需要查詢時，便可以通過網頁查詢到相關的內容，方便，快捷，省時，省力。例如我們也可以通過WebGIS來觀察船舶的航行路線，發生危險及時向總部發出求救。下面是系統的體系結構概述如圖1所示。

圖1 系統機構

4 總結

本文主要介紹了一個化工危險品監控的系統。在運用了傳感器和GPRS技術對無線技術進行了有利的使用，在確保安全可靠的情況下，能夠安全使用和部署，關鍵是能達到追蹤的效果。除此以外，因主機遠離危險地域，能夠加大提升系統的安全性。這項新技術，可以高效的為行業或企業提供直觀有效的應急救援計劃，預防事故的發生，最重要的是保護人民的安全和財產不受威脅。