基于物联网技术的道路危险品运输安全应急管理系统设计

曹更永，田玉玛（浙江省交通科学研究所，浙江 杭州 310006）

CAO Geng-yong, TIAN Yu-ma (Zhejiang Scientific Research Institute of Transport,Hangzhou 310006,China)

道路运输是危险品的主要运输途径之一，危险品在运输时，存在着巨大的潜在危险性，一旦发生事故，将造成严重后果，给人民、社会、环境造成严重伤害。据统计，近几年我国每年道路运输危险品货物在2亿吨左右，其中剧毒氰化物就达几十万吨，易燃易爆油品类达1亿吨。随着货运量的攀升，事故数量和危害也在不断上升，给危险品所经过地区的安全带来不可忽视的威胁。如2011年4月26日清晨，浙江丽水松阳县一辆载有15吨液氮的槽罐车因事故发生泄漏，翻在农田里，导致4人被冻遇难，附近村庄200多人被疏散；2011年6月4日23时左右，一辆灌装车在途经杭新景高速公路建安市境新安江高速出口时发生追尾事故，造成1人死亡，约20吨泄露的苯酚流入新安江，致使新安江及富春江流域水体受到污染。这些触目惊心的事故使我们意识到，危险货物事故虽然发生的概率小，但破坏程度极其严重。

我国已经有很多相关的法规和制度强化危险化学品运输安全作业与管理，但缺乏现代化的技术手段，突出表现在：一是 “事前预防”缺乏有效的车辆实时跟踪监管平台。政府和企业对于司乘人员在车辆驾驶过程中存在超速、超载等违规行为，车辆行驶过程中不按照预定路线行驶或者违规进出目标区域以及无法及时获取危险化学品货物状态信息等安全隐患难以预警；二是缺乏事故发生时刻的主动报警。政府和企业知晓危险品运输安全事故的发生属于被动行为，通常有沿线居民、途经人员或车主报警后方知晓，然后再组织人员前往处置，应急响应滞后贻误危险品处置时机；三是缺乏应急管理信息服务平台。事故发生后无法及时获取支持应急响应的相关信息，如不知道是什么危险品，不知道存在哪些危险，不知道危险影响程度，不知道危险品如何处置与控制，而这些信息的能否及时获取是能否有效控制事故风险的关键。时至今日，新技术的快速发展为道路危险品运输全程监管与应急管理提供了可能，物联网关键性的技术如感知事物的传感器网络技术、联系事物的组网和互联技术、判别事物位置的全球定位系统、思考事物的智能技术、认识事物的射频识别技术以及提高事物性能的新材料技术逐渐成熟并可应用实践当中。

1 物联网技术在道路危险品运输管理中的应用

在危险货物运输管理中一直存在着一个难题，就是无法异地掌握运输车辆的运行位置，更难掌握运输车辆内部危险货物的状态和变化情况。这使危险货物的安全管理处于被动局面，无法及早地发现安全隐患并及早处理。能否及时和准确地掌握危险货物运输车辆的安全管理信息对于确保危险货物运输安全至关重要。物联网技术可以有效地全程监控危险货物物流过程，满足危险货物运输安全管理的相关要求。危货运输管理中的物联网应用主要体现在：

1.1 车辆跟踪

危险品运输车辆上都安装GPS卫星定位系统，每分每秒的行使信息，都在 “掌握”之中，运输车辆如果偏出指定路线一定距离或进入敏感区域，信息管理中心会自动报警，后方监管工作人员可以远程控制车辆，同时信息管理中心还可以对车辆驾驶人员是否存在违规行人进行监控。此外，如果车辆一旦发生碰撞，驾驶员只要按动系统在车上设置的传感器，信息管理中心人员将会接到手机报警，可以最快速度实施救援，并通过RFID标签读出所运的危险品信息，以最短的时间采取措施。这种配送方式完善地了解全部物流过程，大大降低了传统管理流程的消耗费用，提高了工作效率。

1.2 货物监测

运输车辆内货物的压力、温度的实时监控。危险品在运输过程中对运输环境有着很高的要求，一旦运输环境发生变化，就会发生事故。而危险品一旦发生事故，往往具有灾难性，损失巨大。通过物联网技术实时了解运输车辆装运危险货物的状态，经过分析采集来的车辆内危险货物的压力、温度、密度、安全附件状态及车辆停留时间等信息，可为运输调度部门、安全管理部门和企业等对危货运输安全管理提供决策依据。

1.3 运输路线选择

国家有相关规定，运送危险品的特殊车辆是不能靠近某些特定区域的，如学校、闹市区等，所以危险品的运输有运输路线长且路况不好的情况。利用物联网技术，危险品物流公司可以及时、准确、全面地采集运输路线的路况信息，并根据危险品对道路和环境的要求，在运输前制定好最佳的运输路线，从而保障危险品的在途安全。

2 系统框架设计

基于物联网技术的道路危险品运输安全应急管理系统是充分利用物联网集成技术，结合现有危险品运输管理模式，在分析影响危险品运输安全的因素、不同危险品事故的预案的基础上，构筑为危险品车辆运行状态监管、危险品监测、信息采集、预警、应急、信息发布服务提供一整套应用技术和解决方案，实现危险品远程实时跟踪、监测、预警报警、应急救援于一体的综合管理平台。该系统基本架构包括危险品运输安全应急管理中心、车载实时监控监测系统、安全应急预案管理信息发布系统三大部分构成，并能够对接国家物流公共信息服务平台，如图1所示。

2.1 道路危险品运输安全应急管理信息中心

应急管理信息中心是系统运行的核心和中枢部分，具备数据采集、存储、分析、信息发布、信息管理、统计、查询，监控等功能，其主要有数据仓库、远程可视化监控平台、应急值守系统组成。

数据仓库是为满足危货运输管理需要而建立的完备的信息库，主要由危险品运输企业信息数据库、危险品运输车辆数据库、危险品运输线路数据库、危险品信息数据库、应急救援管理机构与队伍数据库、危险品事故信息库、专家信息库、应急预案库等八大类别组成，这些信息相互共享，实现信息资源最大化利用。

远程可视化监控平台是结合GIS、GPS技术开发适合公路监控危险品运输车辆的显示系统。在该显示系统中，用户能够直接在地图中看到公路中正在行驶的所有危险品运输车辆，能够直接进行预警或者重点关注等操作，并能调出运行车辆的所有信息，如车辆信息，危险品信息、预案信息等。

应急值守系统，是指拥有人员值守的同时，建设IP电话值守、多路传真、短信群发等子系统，完善应急值守、应急处置功能，确保实施监控。

2.2 车载实时监控系统

车载实时监控系统是由GPS定位设备、RFID货物状态监测设备、摄像机、报警设备等组成的监控装置，并通过实时通信与信息中心互动联系，实现车辆运行状态和危险品状态监测功能的远程移动系统。主要有GPS跟踪定位、RFID危险品状态监测、摄像报警系统组成。

GPS跟踪定位系统是通过GPS技术、无线通信技术实现危险品车辆跟踪定位、车辆历史轨迹回放、车辆线路运行监管。

危险品状态监测系统结合GPS、GIS、RFID、智能传感等先进技术，构建RFID危险品物流系统，实现危险品状态监测与安全报警、实时位置跟踪、危险品物流过程信息追溯等功能。

摄像报警系统是利用摄像机、报警设备通过无线网络连接安全应急管理中心，报警与GPS、GIS联动，实时响应，实时传送，确保应急管理的及时反馈。

2.3 应急预案信息发布系统

应急预案发布系统是根据车辆监测系统的反馈和报警系统的响应再由预案库自动做出的应急预案信息发布，即能主动知晓事故应急预案管理，实现预测预警、事件影响分析、预案自动生成、信息发布、预案效果评估等功能。

3 系统功能定位

基于国家对道路安全相关法律法规，采用GPS、GPRS、GIS、计算机网络、数据库等技术和大系统设计思路，设计大型危险品监控预警服务系统，对运行的危险品车辆实施动态跟踪、监控和调度管理服务，途中危险货物监测管理、为突发事件提供接警、报警、故障排除和急救等服务，提高车辆运行的安全性和处理突发事件的能力，实现对道路危险品运输的管理、预警、应急以及统计等功能。

（1）系统总体功能：

——危险品车辆跟踪监管；

——危险货物状态监测功能；

——预警报警功能；

——应急管理服务功能。

（2）系统具体功能：

——全自动数据采集、传输及监控；

——实现在电子地图上实时监控危险化学品运输车辆，对车辆状态异常参数、危险品异常参数和其它危险事件进行报警，并做出相应提示处理；

——基于RFID技术，实现运输途中危险品状态监测功能；

——自动对公路危险品行驶车辆预警（天气、路面、事故、疲劳驾驶等情况预警）；

——对危险品进行自定义分级，如有事故发生后，自动报警，应急预案生成，提示相关处理办法，联系相关部门处理；

——详细报表分析，统计事故多发地段，事故多发原因，事故多发危险品品种等。

4 系统工作原理

按照危险品运输 “安全第一、预防为主、综合治理”的原则，本系统工作原理是：危险品运输车辆经主管部门批准后上路行驶，车载终端载监控系统和车载危险品监测设备处于工作状态，远程危险品运输安全应急管理中心可实时观察车辆的运行状态，监控管理人员能够获得所有运行车辆的信息，如车辆基本信息、车速、方向、车辆所属企业信息、所载危险品、途经线路，出发地、目的地，可能存在的潜在危险以及相对应的应急预案等，车载监控系统和车载危险品监测系统一旦监测到异常如驾驶员的违规行为、擅自更改线路，应急管理中心可以对驾驶员予以提示或者警告，遇到特殊路段、特殊天气系统予以提示，中心监控人员亦可对单个车载终端，全部车载终端，或者选取指定范围的车载终端进行信息发布。而一旦危险品运输车辆发生交通事故，应急管理中心报警系统自动响应，并会显示事故车辆的地点、所属路段、车载危险品种类及相应的应急预案，可快速组织应急救援队伍赶往现场，并进行远程协调指挥应急处理，同时通过预警信息发布，提示通知该路段过往车辆注意安全，实现以最快的速度处置危险品事故，避免引起其他更为严重的事故灾害。

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