危化品運輸風險信息集成與共享預警平臺研究

魏紅，冒奎，路亞彬，陽琦，郭昭遠

(浪潮工業互聯網股份有限公司，山東 濟南 250000)

0 引言

危險化學品在國民經濟發展中伴有重要的角色，隨著我國經濟的快速發展，對作為各種日常用品原料的危險化學品的需求也日益增多。我國危險化學品存在“品種分類多、運輸方式多、信息來源多、監管部門多”四多現象，造成行業安全監管存在各種各樣的問題，尤其是在危險化學品道路運輸過程中安全事故時有發生。危險化學品具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質，其本身便具有一定的危險性。我國每年通過道路運輸的危化品超過3億噸[1]，由于運輸車輛具有移動性的特點，導致危險化學品的運輸過程存在安全風險難預測、難監控、難評估等問題。運輸中的危險化學品車輛相當于“移動重大危險源”，事故后果具有突發性、復雜性和災難性等特點[2-3]，一旦發生安全事故后果不堪設想。

專家學者針對危險化學品道路運輸安全風險評估與防控預警進行了大量的研究工作，并取得了一系列研究成果。桑海泉提出了基于GIS、GPS、GPRS和無線傳感網絡技術的危險化學品生產儲存運輸安全監控系統設計方法[4]。唐晨飛等提出了基于位置服務的危化品車輛監控與應急聯動技術[5]。方來華等研究了用于危化品運輸車輛的監控預警系統[6]。王陽等研究了危險化學品道路運輸過程中發生事故的內在原因機理[7]。黃合來等提出了山區高速公路隧道群路段危險化學品運輸風險評價方法[8]。劉強等提出了建設危險化學品運輸安全統一監控平臺的設想，為解決危險化學品跨地域安全監管問題提供了有效解決方案[9]。以上成果對危險化學品道路運輸安全風險治理具有重大意義，但是目前研究成果多集中在特定條件下的風險評估，或者某單一設備和或系統的研發，并沒有打通危險化學品運輸全生命周期過程“數據鏈”以及實現“裝貨—運輸—卸貨”全過程的安全風險管控和預警，具有應用局限性。本文充分結合國家最新的法律法規和標準規范，針對目前行業切實存在的痛點問題，并充分利用大數據、物聯網、人工智能等新一代信息化技術集成危險化學品道路運輸過程中重點監管信息，對提高我國危險化學品道路運輸行業本質安全水平具有較大意義。

1 我國危險化學品道路運輸行業安全監管現狀

1.1 國家相關法律、法規和標準

我國危險化學品道路運輸具有多物態、跨地域、跨時空的特點，涉及應急、運輸、交管、質檢、環保等多個政府監管部門。目前，我國專門針對危險化學品安全監管的法律法規和標準主要有《危險化學品安全管理條例》《危險化學品安全綜合治理方案》《道路危險貨物運輸管理規定》、JT/T 617—2018《危險貨物道路運輸規則》、AQ 3003—2005《危險化學品汽車運輸安全監控系統通用規范》等。上述法律法規和標準明確規定了從業企業、人員、設備和操作規范等方面的要求，以及相關政府監管部門的監管職責和范疇。如明確要求在危險化學品裝卸過程中，需要有專門的裝卸管理員在現場進行管理。該裝卸管理員需通過運輸監管部門組織的相關考試，并取得相應的從業資質證書方可上崗等。

另外，2014年交通運輸部辦公廳發布了《關于開展危險貨物道路運輸電子運單管理制度試點工作的通知》，在北京、江蘇、浙江等六省份進行試點推廣應用，以強化危險化學品道路運輸源頭管控和動態監控，有效提升危險化學品道路運輸安全運營水平。2018年交通運輸部頒布了《關于推廣應用智能視頻監控報警技術的通知》，通過科技手段監管駕駛人員不安全操作行為，提高道路運輸安全科技保障水平。2018年交通運輸部、公安部、應急管理部聯合頒布了《道路運輸安全生產工作計劃(2018—2020年)》的通知，明確要求利用大數據等科技和信息化手段，實現全國危險貨物電子運單、罐體檢測報告、監督檢查等監管信息全國聯網，提升危貨道路運輸安全現代化治理能力。

綜上所述，充分證明了國家對提高危險化學品道路運輸安全風險管控能力以及提升危化品公共安全治理水平，對保障人民生命財產安全是非常重視的，符合中共中央國務院《關于推進安全生產領域改革發展的意見》中提到的“牢固樹立生命至上、安全發展”的理念。

1.2 危化道路運輸行業監管存在問題

危險化學品運輸安全風險狀況具有難評估、難預測、難控制的特點，危化運輸依然超出單純的企業安全生產主體責任范疇，其對公共安全具有潛在的重大影響[10]。2018年11月28日，張家口盛華化工發生的氯乙烯泄漏爆炸事故，直接將附近省道上50余輛車引燃，造成23人死亡和22人受傷的嚴重后果。2019年3月21日，鹽城響水發生的危化品爆炸事故，直接影響周邊兩千米范圍內，造成78人死亡的惡劣后果。以目前的監管手段和水平，一些監管部門較難獲取管轄范圍內的危化品生產、儲存和運輸的實時有效信息，如某化工企業每天裝卸多少物料、儲存多少物料、重點監管的危化品流通和儲存等信息，又如某高速公路上一輛運輸中危化品車輛，該車輛運輸何種物料、有何危險特性、裝載介質與罐體是否相符等信息。

我國應急管理部的成立充分證明了國家和人民對提高公共安全治理水平的強烈要求。應急管理是包含自然災害、公共安全和生產安全治理防范的新理念，可提高我國危險化學品道路運輸本質安全水平，是建設現代化應急管理強國的必然需求。目前我國危險化學品道路運輸行業監管存在如下問題：

(1)危化監管涉及政府部門眾多，某些內容存在職責界線不清情況

危化監管涉及政府監管部門眾多，一些部門在某些監管內容上存在職責界限不清晰情況，對某些模糊規定存在推諉扯皮現象，影響日常執法檢查正常進行。如《危險化學品安全管理條例》中明確規定危險化學品裝卸過程中需要取得相應從業資質的裝卸管理員在現場進行指導管理，該證件由運輸監管部門進行核發。但實際情況中，裝卸作業均是由危化化工企業相關工作人員進行操作，由于化工企業歸屬安監(現應急)部門監管，但安監部門并沒有組織核發相應證書的資格。運輸企業按照運輸監管部門要求配備了具有相應從業資質的裝卸管理人員，但無法進行實際裝卸車管理作業。

(2)一些政府監管部門各自建設信息系統，系統之間缺乏共享機制

目前一些政府監管部門之間沒有建設統一的信息系統，不具備監管信息共享的條件，存在較為嚴重的監管信息孤島現象。如駕駛員的駕駛違章行為和疲勞駕駛、中途換人、超載等，具有交管部門負責監管。但涉及劇毒易制毒等重點監管化學品，其受公安部門監管，另外，運輸槽罐車質量檢測是由質監進行監管，因此一些政府監管部門無法掌握危險化學品道路運輸過程整體狀況。

(3)各地的危化運輸監管信息化系統建設進度及應用程度參差不齊

目前全國多地已經在建或已建成危貨電子運單系統，包括省級平臺和市級平臺，但各平臺建設進度及應用程度參差不齊。而且由于危化品車輛運輸作業移動性和跨地域性的特點，存在外地車本地作業、本地車外地作業等情況，以及涉及業務來往的企業所在地沒有使用該系統的情況，很難保證系統的實用性。另外，某些地方運輸企業根據不同監管部門的要求，在車輛上安裝了多套功能相同或類似的監控設備，造成了嚴重的資源浪費，如圖1所示。

圖1 實際危化品運輸車輛設備安裝情況

1.3 關于運用大數據技術解決危險化學品道路運輸安全監管的思路

綜上所述，根據我國目前針對危險化學品安全監管的法律法規、部門規章和國家行業標準及相關行業政策要求，如危貨電子運單、危貨運輸車輛智能監控設備等的要求和推廣，并結合目前我國危險化學品安全監管的嚴峻形勢，在前人研究基礎上，提出綜合運用大數據技術將危險化學品道路運輸全生命周期過程中涉及的各種監管信息和安全隱患進行全方位、無死角監管的建設思路。

2 危險化學品運輸安全大數據應用概述

2.1 危險化學品運輸安全大數據應用概述

大數據是一種規模大到在獲取、存儲、管理、分析方面大大超出了傳統數據庫軟件工具能力范圍的數據集合，具有海量的數據規模、快速的數據流轉、多樣的數據類型和價值密度低四大特征[11]。將在進行的危險化學品運輸“裝貨—運輸—卸貨”全生命周期過程中，通過一定方法獲取到的能反映各個環節或各個階段安全問題本質、特性、規律的數據集，包括人、機、管、環等各個方面，以及對形成的數據集進行處理的大數據思維和技術可統稱為危險化學品運輸安全大數據應用[12-13]。

2.2 危險化學品運輸集成數據來源舉例

危險化學品道路運輸過程中涉及的數據是海量的、多源的，如何將危險化學品從“裝貨—運輸—卸貨”全生命周期流轉過程中涉及的政府部門關注的重點監管信息和能反映該過程中各個階段安全風險態勢的信息進行有效的集成，形成一條完整的危化品流轉“數據鏈”。并充分利用大數據、人工智能等技術將對危化品道路運輸風險的監管轉換為以信息化為基礎的“數據監管”和“數字監管”。集成數據按業務類型可分為基礎類數據、狀態類數據、業務類數據，其中基礎類數據采用從相關政府已有運政系統里同步的方式，狀態類數據從車輛或者企業已安裝的相關設備中接入方式，充分利用已有條件，避免重復安裝。集成各數據來源詳情如表1所示。

表1 數據集成來源

3 基于大數據的危險化學品運輸風險預警信息集成與共享平臺

3.1 平臺架構

平臺總體功能架構圖如圖2所示。

圖2 大數據系統功能架構圖

3.2 物聯網、人工智能技術應用

3.2.1 RFID技術應用

針對危險化學品復雜流通過程的特點，開發并應用了專門適用于危險化學品的防火、防爆、抗腐蝕的RFID電子標簽，并配套使用基于超高頻識別自主感知技術的非接觸式自動讀裝置。通過將危險化學品運輸電子運單信息與RFID進行綁定，并將非接觸式自動讀取裝置安裝在道路的重要位置，如高速路口、加油站、高速服務區、隧道口、城區等，可實現危險化學品運輸車輛經過上述位置時實時獲取該車輛運輸相關信息。并根據所處位置判斷其與周邊環境的耦合風險等級，并將信息推送至相關監管部門。

為將存在安全隱患的危險化學品運輸車輛攔截在危化企業門口，在危化化工企業的廠區門口安裝或者接入車牌識別系統，并將該系統與平臺進行集成。在危險化學品運輸車輛經過門口時，通過車牌識別系統識別出車牌號，并將車牌號信息傳送至平臺進行數據比對，通過電子運單關聯出上下游相關企業、人員和車輛的一系列信息。若數據鏈的某環節存在問題，則將指令下達給車牌系統，并不與抬桿，同時將信息發送至相關監管部門。如某車規定的運輸介質不在所要進廠的經營范圍內，則可判斷出該次運輸存在介質不符現象[14]。危化品運輸車輛入廠車牌識別樣例如圖3所示。

圖3 危化品運輸車輛入廠車牌識別

3.2.3 視頻智能分析技術應用

智能視頻分析主要應用在運輸車輛駕駛員行為分析、裝卸區域行為分析和裝卸區域火焰探測分析三個場景。駕駛員行為分析是通過接入安裝在車輛駕駛室內的監控視頻流，通過后臺行為智能分析算法，可實現駕駛員的抽煙、打電話、左顧右盼等危險駕駛行為的實時分析和報警提示。裝卸區域行為分析是對違規進入裝卸區域的人員，如沒有按規定佩戴安全帽或者沒有相關從業證書等情況進行實時分析和報警提示。裝卸區域火焰探測主要是在易燃易爆的危險級別較高的裝卸區域進行火焰巡查探測[15-20]。智能視頻分析設備樣例如圖4所示。

圖4 智能視頻分析設備

3.3 平臺主要實現功能

3.3.1 危險化學品運輸全過程安全風險數據鏈

依據國家相關法律、法規和標準規范進行業務功能設計，并充分利用RFID、車牌識別技術、智能視頻監控等物聯網設備，將危險化學品運輸全過程中涉及的各種能反映其過程安全風險狀態的數據進行有效的組裝，形成貫通的、可溯源的危險化學品運輸全過程流通數據鏈。這有效解決了各監管部門之間危險化學品運輸相關信息不共享和信息孤島現象，有助于提升政府監管部門對危險化學品運輸的全過程、全方位的監管，并實現監管的立體化和透明化。另外，為運用大數據分析技術深入分析和挖掘危險化學品流轉信息提供了數據基礎。

3.3.2 危險化學品運輸全過程安全風險動態監控和預警

通過互聯網、物聯網和人工智能技術將危險化學品“裝貨—運輸—卸貨”全生命周期運輸流轉過程中存在的安全風險因素進行實時和動態地監控，一旦發現在某個流轉環節發現異常現象，會及時將異常信息推送至相關工作人員和監管部門，并采取相應的監管措施。實現將任何存在的和可能造成安全風險的因素及時扼殺在搖籃中，如某操作人員的從業證件到期、某運輸車輛二級維護到期等，最大程度地保障危險化學品運輸全過程的本質安全水平，實現該過程的安全風險動態監控和預警。

3.3.3 危險化學品運輸全過程安全風險態勢大數據分析

心力衰竭屬于各個心血管疾病發展的終末階段，具有較高死亡率與再住院率，將對患者生命安全造成不良影響[1]。冠心病為心力衰竭的主要原發病，其發生可能與高血脂、高血壓、性別、年齡、吸煙、遺傳等多種因素存在密切關聯。ABO血型屬于遺傳信息，且較為穩定，與疾病的發展與易感染性具有關聯性[2]。基于此，本研究進一步探討不同血型對冠心病心力衰竭患者血清血脂水平的影響，旨在為臨床診治該疾病提供有效參考。現報道如下。

通過利用先進的新一代信息化技術手段將多源的、復雜的危險化學品運輸流轉碎片化的信息進行組裝，形成有效的能反映該過程安全狀態的貫通的數據鏈，進而通過大量危險化學品運輸全過程數據鏈的累積，可形成危險化學品流通行業監管大數據。通過對該大數據進行深入分析和挖掘，可獲取大量有效的監管信息，實現危險化學品的“宏觀監管、精準監管、重點監管”。

(1)危險化學品宏觀監管

通過危險化學品運輸大數據分析，可掌握危險化學品整體流入和流出情況，以及危險化學品的生產、使用和儲存和分布情況。通過安全報警數據的統計分析，可整體了解危險化學品運輸安全風險態勢。危化品運輸宏觀一張圖如圖5所示。

圖5 危化品運輸宏觀一張圖

(2)危險化學品精準監管

通過危險化學品運輸車輛綁定的電子運單，以及車載設備，可實時獲取運輸中的危險化學品車輛詳細信息，對在途中的每一輛危險化學品運輸車輛進行精準監管。例如，通過平臺分析某運輸車輛規定運輸介質與電子運單填寫介質不符，可及時獲取該車輛目前行駛狀況和所在位置，并關聯出其運輸上下游企業信息以及相關人員信息，并及時將情況推送至政府監管部門采取相應措施。危化品運輸精準監控如圖6所示。

(3)危險化學品重點監管

對重點監管的危險化學品運輸情況進行重點監管，如易燃易爆類、劇毒類等，可分析出危險系數較高的重點監管的危險化學品在某些脆弱性目標周邊出現的頻率和趨勢，如學校、高速公路、高速服務站、高速收費站、加油站、隧道、盤山公路、居住密集區等，相關監管部門可根據實際情況采取有效的管控措施。危化品運輸軌跡大數據如圖7所示。

圖7 危化品運輸軌跡大數據

4 結論

該平臺建設有如下意義：

(1)有利于落實危險化學品道路運輸企業的安全生產主體責任。通過整合電子運單制度，有效規范企業日常經營，遏制違規托運、非法承運等行為，有效解決企業對所屬車輛及人員“監而不控”“掛而不管”的問題。

(2)提升危險化學品運輸動態監管水平。實時掌握危險化學品道路運輸過程中的“人-車-貨”信息，車輛實時運行狀態信息，解決危險化學品道路運輸監管底數不清的問題。

(3)提升危險貨物道路運輸應急處置能力。實時獲取危險化學品運輸車輛的人車貨信息，以及物質的理化特性、應急救援措施等，一旦發生事故可以第一時間獲取相關信息，有效提高事故應急處置能力。

(4)運用大數據、物聯網等技術，對區域內危險貨物供需分布、運力配比、集中區域、周轉規律等進行數據分析，利用信息資源優勢為危險貨物道路運輸市場資源配置、政策導向、市場走向等相關決策提供科學有效的數據支撐，推動區域內危險貨物道路運輸市場穩定、有序的可持續發展。