基于物聯網的危險品物資運輸安全監控系統研究

魏建宇 盧愛臣 馬文彬

（陸軍軍事交通學院 天津市 300161）

危險品因為其具有腐蝕爆炸、燃燒、有毒害以及助燃性物品，危險品物質運輸與其他類事故相比較，突發性更強、復雜性更高以及災難性更強等特征，會對環境安全和社會公眾安全產生較大傷害。依照Stuart 對2010年-2013年全球范圍內危險品事故進行分析之后發現：有大約17%的安全事故發生與運輸流程中。這就需要重視對危險品運輸環節的管理，實施全天化、全過程以及全范圍內的自動化監管，已然成為現在需要重點關注的內容。這就需要將物聯網引入其中，建立起危險品物質運輸安全監控系統，提升危險品運輸的安全性。

1 危險品物流監控系統的功能

在物聯網基礎之上建立起的危險品物資物流監控系統主要是運用RFID 技術以及Zigbee 技術等各種核心型物聯網技術當做是基礎，將4G 通信技術以及GIS 技術充分的運用，構建出全面性數據信息處理大平臺以及先進硬件系統平臺，能夠對危險品物資的運輸與倉儲環節實施實時性監控，依照所采集的有關數據信息對物流現場中的設備、物資實施實時性控制與管理。整體系統中具體的功能為以下幾點：

（1）危險品物資的RFID 數據與信息的生成和錄入。把危險品的生產廠家、生產日期、屬性、品類、運輸條件以及儲存環境等各種信息在射頻標簽卡中錄入。

（2）危險品物資在運輸環節中的在途監控。需要在運輸車輛中安裝上加速度的傳感器設備、GPS 定位器設備、溫度傳感器以及煙霧傳感器設備等，將危險品物資位置信息和狀態信息精準分析，運用無線通信網絡將有關的數據信息傳送入遠程監控平臺中。

（3）危險品物資的倉儲監控，將倉庫環境中環境參效進行采集，運用以太網將數據信息迅速傳輸到遠程監控中心內。

（4）遠程監控調度。系統中遠程監控中心會收集到各個物流流程內的現場實況數據信息，運用對數據信息進行分析和處理，對各種控制程序和服務器進行配置。

2 危險品物流監控系統架構設計

按照以上的監控系統中各個模塊的需求，可以將整體危險品物流控制系統設計為如圖1 所示。在對子系統構建的過程中，可以分為對事故進行事前階段、事中階段以及事后階段的設計，其中還可以分為：事故預防模塊、災難分析模塊以及緊急救災模塊。

2.1 事故預防模塊

為了能夠有效預防事故的出現，需要對駕駛員、運輸設備、危險品物資以及路況和運輸周邊環境實施全方位的監督和控制，若是發現異常亦或是有潛在危險，需要及時給與告警和提醒。如圖2 所示，這個模式作為運用分析底層的傳感器中數據信息，依照專家系統和歷史經驗得以實現。

2.2 事故預案和緊急救災模塊

圖1：系統架構設計圖

圖2：事故預防監控的主要對象與信息來源

在相關事故或者災難發生的第一時間，我國的政府相關部門的動員能力相對較強，但是由于各個部門之間的預案管理與協調能力仍然需要提升。對此，系統設計工作人員需要重視院的設計，若是出現安全事故，每個部門都可以在第一時間中獲得相關數據和相關信息，并在事故中負起每個部門應有的責任，積極的參與到救援中去。以此將事故的經濟損失和生命安全上的損失降到最低。在該系統中也設立了相關災難的責任相關規章和制度。危化品物資運輸車需要依照規定的線路行駛。在沿線中設置出科學、合理的災備責任區。要求各個災備區域都有消防部門專門負責，還需要地域范圍內的環保部門、醫院相關部門和公安相關部門及交通指揮部門的大力配合，并真正的對所負責的區域進行日常管轄，如果有必要，需要在指定地點設置災害物資的存儲區域。相關危險品的運輸車輛在經過這些位置的時候，對應災備區域各個單位將會接收黃色預警信號，對運輸車輛進一步的監督與控制，監測承運物質的狀況。依照所運輸危化品物資特征，提出相關的應急預案，其中包含：滅火物資、裝備消除毒性物資、抑爆隔爆系統以及中毒急救藥品等。與此同時，還要明確每個階段中相應部門所制定的相關計劃及計劃的負責人、行政方面的體系、指揮線路和相關事故或災難的匯報情況等等。

對事故檢測的手段多種多樣，一般狀況下，出現緊急狀況之后，司機需要按下一鍵報警鍵，而后在手機端亦或是通過語音的模式對警情狀況進行選擇，其中包含：是不是出現了爆炸的情況或者失火、泄露、爆裂、傾覆等狀況，如果出現事故其他的信息能不能在第一時間之內被相關系統自動的獲取到。利用我們所見到的這種報警的方式，可以有效避免因為報告人在實際面對相關事故或者災難的時候出現因為緊張而敘述不清楚具體事故的現象，從而有效避免因為時間被耽誤造成的相關事故的嚴重后果。如果是車載的傳感器設備被檢測到有一些異常的狀況出現，其中包含：車輛異常、物資泄露以及槽罐傾覆等狀況，亦或是信號消失以及檢測到出現異常停車狀況都將會出現自動的將警報信息生成。各個部門的值班工作人員需要和運輸司機通話，確定是否有事故出現。若是發生安全事故，災備點將會有紅色的報警，在出現這樣的報警之后，相關指揮系統也會馬上收到啟動的指令，交通指揮部門會在第一時間將事故發生路段的逃生路線清理通常；消防部門也會立即出發救援；醫院和120調度中心也會將急救所用到的藥品立即準備好，并將救護車立即派遣到指定位置；環境保護部門也會提供出受災區域危害檢測計劃以及污染控制計劃等，從各個部門將事故出現的損害降到最低。

2.3 事故分析模塊

依照經驗分析，危化品物資運輸安全事故出現的因素可分成以下五類：管理和監督不到位、司機人員的失誤、相關設備存在一定的缺陷、危險品物資自身的危險因素和環境方面的因素。環境因素導致事故出現的概率最高，環境層面上主要包含：地形因素、路況因素、天氣情況和人類等的因素的影響。因為該系統的相關終端設備可以有效記錄出相關事故在出現之前的車輛狀況、駕駛員狀況、危化品物資狀況以及路況等，事故出現之后能夠追溯和分析。其中，車輛自身狀態，系統將會把車輛的姿態、車速變化狀況、加速度、燈光狀況、胎壓剎車片狀況以及發動機狀況顯示出。司機控制狀況主要包含：離合器的情況、剎車和油門、專項和連續性的駕駛時間等信息。而危險品物資的實際狀況主要有：物品所收到的壓力、溫度和液體的實際揮發情況和泄露情況等等；路面狀況的因素中，該系統可以有效收集每一天的天氣情況和路面的實時狀況。通過以上各種方式的綜合運用，就可以將事故發生的現場情況真實的再現出來，并利用圖形或者表格的方式展示在眾人面前。進而使得管理更加科學、監督層面上的問題分析出，對責任厘清，對各項問題進行有針對性的改正。

2.4 企業管理子系統

企業中的管理子系統是本平臺特色板塊。普遍情況之下，企業會受到諸多的行政上的指令，并將相關GPS定位系統安裝在企業中。但是此種方式并沒有給企業帶來直接性的收益，使得諸多企業在安裝上和使用上的積極性并不十分強烈。企業單位所關系的就是系統是否可以將潛在的問題妥善解決。比如，是不是可以較好的避免司機擅自盜油并倒賣這一問題，可不可以避免因為司機的行使不當而導致的車輛損耗等情況，進而有效提升企業在經營上和管理上的實際效率，保障企業單位的經濟效益。分析需求之后，筆者設計出日常監督控制模塊、駕駛行為管控模塊以及營運分析與管理模塊，具體如下：

2.4.1 日常監督控制模塊

日常監督控制可以促使企業單位的管理工作人員能夠實時的亦或是回溯性的對車輛具體位置進行查看，其中還包含：車輛里程、油耗信息以及運行軌跡與速度等各種數據信息。

2.4.2 駕駛行為管理模塊

司機在開車上路之后，表現為自主性相對較強，存在錯誤駕駛狀況，若是長期存在該種狀況，極易引發安全事故出現。上述習慣也會導致車損狀況加劇，油耗顯著增加，導致企業單位的經濟效益受到嚴重損害。此系統在實際的設計中是可以有針對性的對司機的實際駕駛行為作出量化性的評價的。并利用相關傳感器將車身和ECU 的傳感器相互關聯在一起，從而實時獲取司機在駕駛中的實際情況，若是司機存在錯誤行車的時候，可以對其進行提示。再將上述各種信息導入到系統中，實施量化評分，對司機進行針對性考核，制定出獎懲機制。

2.4.3 營運分祈管理模塊

利用該系統之后，企業中的相關管理人員不僅可以在該系統平臺中明確企業中車輛分布狀況，現代化的相關信息的管理方式，對車輛的實際調度情況和績效考核情況進行深入的優化，從而生成各種所需的表格和統計數據，使得在實際運行中及時的發現相關問題，并有針對性的進行改進，保障管理質量和效率能夠顯著提升。例如，能夠較為便捷的對車隊與車輛出車狀況進行考察。

2.5 政府監管子系統

政府的監督與管理子系統中政府部門需要依照權限使用。例如，公安部門主要負責對道路的交通進行管理，消防部門主要負責應急性救援，醫院部門主要負責急救等，可以將政府的監管子系統分成以下三個模塊：

2.5.1 數據維護模塊

這個模塊主要負責有關基礎性數據信息的調用和設置。例如，駕駛運輸企業單位數據信息、車輛數據信息、司機數據信息以及道路數據信息等。各個職能部門需要對數據信息進行維護，系統還預備出有關接口，可以從其他的系統和平臺中導入亦或是對有關數據信息進行同步。加之，系統平臺還具備可以給上級平臺轉發數據信息的能力。

2.5.2 協同審批模塊

協同管理這種模式是一些危險品在實際運輸中相關危險品管理部門的主要職責之一。比如，我們以某一次的運輸企業的實際申請上的流程為例子，描述其在實際審批權限和上的流程。由于每個職能部門都是在一個信息平臺上進行相關操作，這樣的方式可以讓實際操作更加符合規定也更加快捷。

2.5.3 實時監管模塊

由于我國的相關規定，政府是不可以參與到企業的實際運營和管理中的，除非涉及到了政府職責范圍中的安全問題，才可以監控車輛的相關信息。此模塊可以為政府的監控提供禁區的好劃分和車輛的運輸路線等基本信息。如果有車輛發生了違反相關規定的情況，政府相關部門就可以收到警告，并有針對性的進行處理。

3 結束語

綜上所述，為了可以有效規避危化品物資在運輸環節中存在安全隱患，降低安全事故發生概率。本文設計出一個協同性較高、安全性和經濟性較強的監控和管理的信息化平臺。該平臺在建設的過程中，使用了物聯網技術，其中運用最多的是傳感器技術，對不同對象進行監控。將企業單位、安全以及政府監督納入其中，構建出三大子系統。該項系統可以預防事故，處理事故以及分析事故，從各個層面上保障危化品物資在運輸環節的安全性。