危險化學品的信息化、智能化監管

孟巖舟 王 祥 尹 洧高級工程師

(1.上海耀客物聯網有限公司，上海 200040；2.北京市化工研究院，北京 100084)

0 引言

危險化學品是指具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質，對人員、設施、環境具有危害的劇毒化學品和其他化學品。在危險化學品名錄中，危險化學品分成3大類28小類：物理危險16類，健康危害10類，環境危害2類。在運輸裝卸、儲存保管和使用危險化學品的諸多環節中，其安全性引起人們廣泛關注。目前網絡、信息技術已遍布各領域，連人們日常生活和出行都離不開網絡信息，抗擊新冠病毒也離不開信息掃碼技術。危險化學品監管也應該做到信息化和智能化。危險化學品監管的信息化以提升危險化學品監管能力為目標，一方面可緩解人力資源不足，另一方面還可提高監管效率，減少安全事故。借助物聯網，地理信息化、云計算、大數據等先進技術，建設集成危險化學品運輸工具管理系統、危險化學品倉儲管理系統、危險化學品查驗管理系統和監管場所原有的危險化學品監管信息化平臺，形成完整的危險化學品監管物流鏈信息化底賬，實現對危險化學品物流監管關鍵節點更有效的掌控。

危險化學品在工業生產、科學研究中多有使用，根據《中國危化品運輸監管控研究報告》，我國危化品產量僅次于美國，位居世界第二。危險化學品的安全運輸、儲存和使用事關重大，一旦出現事故，會影響到人們生命安全、國家財產和生態環境。根據中國化學品安全協會公布的資料，在2011-2013年我國共發生危險化學品事故569起，其中運輸環節事故193起，占總事故數33.9%。危險化學品運輸是值得關注的一個重要環節。我國還有眾多高等院校和科研院所，從事教學、科研和基礎實驗工作，涉及到危險化學品儲存和使用問題，也需要對危險化學品進行全程監管，發揮其在科學實驗中的應有作用，避免成為事故根源。

1 危險化學品相關規范及標準

危險化學品因其危險性質引起各方面關注，我國對危險化學品的生產、監管有系統的法律、法規、規范及標準，見下表。

表 危險化學品相關法律、法規、規范及標準Tab. Laws, regulations, codes and standards related to hazardous chemicals

以上法律、法規、規范及標準都需要有實質性手段來實施，這就需要加強對危險化學品全過程監管。尤其在相關學科迅速發展的現在，有條件、有能力提升危險化學品監管的力度與水平。

2 信息化、智能化監管

隨著經濟生產和科學研究的發展，危險化學品在生產、使用、經營、儲存、運輸等過程中的安全、健康和環境問題日益突出，由此引起的事故也引人注目。2015年8月12日，天津濱海新區天津港瑞海公司危險品倉庫發生火災爆炸事故，造成多人死傷，并對生態環境造成一定影響，這是一起特別重大的生產安全責任事故，同時也反映出危險化學品的監管漏洞。

2.1 監管現狀

由于危險化學品安全監管涉及到多個相關部門，雖然有相應法律法規依據，但迫切需要利用現代信息技術來加強對危險化學品的監督管理。利用現代信息技術可以將監管信息在政府有關部門之間共享，提高政府有關部門的綜合監管能力，提高監管水平，有效控制事故發生。危險化學品智能化、信息化監管，是當今比較熱門的研究對象，也是多個高等院校碩士生的研究課題。

長期依賴法律法規的主導作用而忽略危險化學品安全技術的研究，使得危險化學品安全管理和安全技術的基礎較為薄弱，這也阻礙我國危險化學品安全管理體系的完善。需要深入開展危險化學品應急信息技術的基礎研究工作，化學品事故應急預案編制及應急救援、環境修復等技術儲備工作，加強行業單位安全合作伙伴關系，加強交流、合作和協調，建立一套集檢測、分析、預警、應急處置于一體的完善的應急體系。應充分發揮安全評價和風險管理在新化學物質申報、新農藥等新化學品登記、現有危險化學品管理、化學品建設項目影響評價等化學品專項領域中的作用，制定并執行科學可行的質量標準，建立一套完整的符合我國國情的安全評價體系。

2.2 監控技術基礎

射頻識別技術(Radio Frequency Identification，RFID)是20世紀40年代由雷達技術衍生而出，是由閱讀器通過發射天線發送特定頻率的射頻信號，當電子標簽進入有效工作區域時產生感應電流，獲得能量被激活，使得電子標簽將自身編碼信息通過內置射頻天線發射出去，閱讀器的接受天線接收到來自標簽發出的調制信號，經天線調節器傳送到信號處理模塊，經解調和解碼后再將有效信號送至后臺主機系統進行處理，主機系統則根據邏輯運算識別標簽身份，對不同設定作出相應處理和控制，最終發出指令信號，控制閱讀器，來完成不同的讀寫操作。RFID技術通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲技術，通過無線通信結合數據訪問技術，然后連接數據庫系統，加以實現非接觸式的雙向通信，從而達到識別的目的，用于數據交換，串聯起一個極其復雜的系統。在識別系統中，通過電磁波實現電子標簽的讀寫與通信。這項技術已經成功應用在危險化學品監管中。

2.3 監管技術的研究及應用

楊飛龍等設計一種基于無線射頻識別(RFID)技術的危險化學品庫智能倉儲管理監控系統，該系統結合無線傳感網絡技術和超級電容無線充電技術，以LabVIEW編寫上位機虛擬儀器(Vinual Instrument，VI)程序，并操控整個系統，采用步進電機精確定位技術，將RFID讀寫模塊精確地運送到目標位置，再通過RFID模塊讀取鑲嵌于化學品包裝的RFID電子標簽信息，或將新數據寫入系統，最后將化學品存儲狀態發送至上位機中。測試結果顯示，該系統在穩定性和能耗等方面均能滿足預期的指標要求，可應用于危險化學品倉庫的日常監管工作中。韋曉凱等將RFID技術應用于危險化學品運輸過程監管之中，通過RFID系統對危險化學品運輸工具所攜帶的電子標簽自動識別，實現對危險化學品運輸全過程自動監管，得以提高危險化學品運輸效率和安全性，從而減少事故發生。何柳等針對高校實驗室多渠道購買不易管理、危險品閑置浪費、調劑渠道不暢等問題進行分析，提出依托電子商務平臺管理高校危險化學品模式，介紹該平臺的特點和使用要求，為高校實驗室實施和推廣危險化學品規范管理模式提供借鑒和啟示。趙倩結合運用云計算、物聯網、GIS等多項先進科學技術，設計實現危化品物流監控預警的控制平臺，利用物聯網技術采集融合傳輸危險化學品物流儲運設備的地理位置信息、運行狀態特征、危化品所處環境參數，分析運輸車輛運行路線安全、駕駛員操作狀態，對危化品物流進行實時監控，分析總結產生危化品物流事故的特征因素的參數閾值，平臺監測到相應參數達到臨界閾值時，可按照預先設定的預警決策方案自動發出報警信號，并分級采取合理的處理決策方案。郭凌等提出源于無線電傳感技術、衛星定位技術、地理信息系統、無線通信、無線射頻識別等技術的危險化學品物流預警平臺，實現對危化品物流車輛實時監控預警，以GIS為基礎的信息系統平臺，以傳感網絡為數據源，以GNSS作為空間定位手段，數據庫為數據存儲和管理平臺，以移動通訊網絡或北斗短報文為無線數據傳輸方式，以安全管理、數據挖掘、模型預測為研究方法，同時集成終端自控系統，安全分析與管理系統、報警預警系統。其中無線傳感網絡技術、射頻識別技術、無線通信技術、衛星定位技術、GPS技術、信息融合技術等都是支撐物聯網進一步深入發展的關鍵性技術。吳彥杰等通過基于物聯網的危化品運輸車輛的云計算管理平臺系統，建立智能車聯感知前端、智能車聯云平臺和智能車連應用平臺，構建統一的智能車聯管控系統，實現“感/傳、云/管、端/用”的有機結合，充分利用GPS/北斗導航、物聯網、云計算、大數據、移動互聯網及機器視覺和人工智能的相關技術成果，搭建架構全程動態監控的智能車聯管控系統，為實時監控危險品運輸全管理提供安全、可靠的解決方案。王興紅以危險化學品重大危險源安全監管系統的設計與實現為研究目標，運用先進的聲音、視頻、光感、溫度、壓力、煙感和RFID等多種物聯網技術，連續實時監控危化品各環節安全運行狀況，實現主動式、精細化、智能化的安全監管，大大提高了安全監管效率。錢其沛等針對危險化學品倉庫強安全、低風險、高效管理的要求，結合遠程攝像、Wi-Fi、藍牙、RFID、傳感器(溫濕度、氣體)及小車巡檢等相關技術，構建危化品倉庫的監控和巡檢系統，該系統可以記錄危化品信息，對危化品倉庫氣體環境及溫濕度參數進行遠程監測，實現無人小車的巡檢，并運用攝像頭拍攝周圍環境的影像至電腦端，具有交互式和創新性。

2.4 推行信息化、智能化建議

隨著經濟生產和科學研究的可持續發展，危險化學品的應用將會越來越廣泛，和人類生活、作業的交集也會越來越密集，雖然國家對危險化學品的生產、流通、采購及使用環節都有嚴格法律規范，但目前多數危險化學品的管理及使用單位還在用傳統手段監管，大量依賴主觀自覺，缺少有效的信息化、智能化管理手段，給監管部門帶來極大不便，影響監管效率，也容易釀成安全事故。結合現有監管力量及科技技術手段，提出如下建議：

(1)建設監管技術應用平臺，共享信息。危險化學品的安全監管涉及到多個相關部門，如交通、公安、質檢、安全監管等，人員配置又相對不足。可通過平臺達到企業信息、管理信息、運輸車輛信息、人員信息等數據共享，提高監管、執法效率。

(2)利用現有研究成果，及早發現隱患，降低風險。利用傳感器、無人機、無線傳輸、遠程監測等技術，快速發現隱患，及時排除，降低事故發生的概率。

(3)提高專業人員的安全意識水平。通過平臺和手機終端隨時了解行業事故案例分析和相關知識普及，使培訓教育更生動、更靈活，有利于專業人員安全意識的提升。

3 結論

采用先進的信息化、智能化技術全過程監管危險化學品已迫在眉睫，同時科學研究已經證明，基于物聯網、大數據、GIS以及云計算等技術建設集成危險化學品管理系統，可以實現危險化學品生產運輸、儲存使用、報廢回收全生命周期的安全管控。新技術的運用及監管平臺的推廣有助于提升危險化學品行業的整體安全水平。