运输物联网在危险品运输监测中的应用*

苑宇坤，郭利强，张 宇，魏坦勇，谭秋林

(1.中北大学 电子测试技术国家重点实验室，山西 太原030051;2.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原030051;3.淮海工业集团有限公司，山西 长治047100;4.苏州寻息电子科技有限公司，江苏 苏州215123)

0 引 言

几十年来，我国工业技术飞速发展，各种石油化工危险品的使用日益频繁，相关运输企业业务量也大大增加。截止到2012 年，我国危险品道路运输总量已达到2.5 亿吨，从业人员达到114 万人［1］。但总体看来，我国很多危险品相关企业对如烟花爆竹、液氯、液氨、甲烷等危险品的危险性认识和风险评估严重不足，存在很多安全隐患，稍有不慎便会对公共安全造成极为严重的危害，应急处理的滞后也不利于事故危害范围和程度的控制［2］。近几年，物联网(Internet of things，IOT)技术的快速发展为危险品运输企业带来了新的机遇，若能成功地将物联网技术应用到危险品运输过程中来，实现特殊危险品的智能运输管理，将对社会的安全产生极为积极的影响。

本文研究了国内外智能运输(intelligence transportation)物联网在危险品运输领域的应用现状，对运输物联网(Internet of transportation things，IOTT)及其相关概念做了简述，并对其进展和尚存问题进行了调研分析，对基于智能交通运输的危险品运输监测方法提出了一些建议，为国内危险品运输监测物联网的研究提供参考。

1 智能运输物联网应用背景

据吴宗之等人［3］的统计，危险化学品运输事故占所有危化品事故的30%以上，其中易燃液体和易燃气体运输事故最为频繁，发生事故后极易发生泄漏甚至引发起火和爆炸，继而造成严重的人员伤亡和恶劣的社会影响，除此之外，有毒有害危险品的泄漏还易污染土壤和水源，威胁到周边群众的人身安全。

近年来，我国危险品运输事故频频发生，各种安全隐患随处可见，如运输人员并不具备危险品从业资质、车辆槽罐非法混装不同危化品、非法使用普通车辆运输危险品、运输车辆超速超载等危险品运输隐患随处可见［4］。仅过去的这一年就发生了多起特别重大危险品运输事故，如“5·18”浙江桐庐四氯乙烷槽罐车侧翻泄漏事故险些造成下游自来水的污染，“7·19”湖南特大交通事故中载满乙醇的非法改装小货车与大客车发生追尾后燃烧，造成多人伤亡［5］。类似的危险品运输事故数不胜数，教训惨痛。

长安大学的沈小燕等人［6］对近几年的危险品运输事故进行了统计，仅2004 年～2011 年间发生的罐车道路运输类事故就多达886 起，多发生在高速公路上，且超过80%的事故由交通事故引发，如驾驶员违规操作、路况车况不佳或与行人或其他车辆发生碰撞摩擦后造成的二次事故等。除此之外，危险品运输还存在很多影响因素，运输过程中每个细节都不能掉以轻心，否则，一旦发生意外，救援难度将远远大于普通事故，产生的危害也将不堪设想。

因此，对危险品运输各个环节加强监控管理迫在眉睫，运输物联网便应运而生。运输物联网是物联网在交通运输行业的具体表现形式。物联网可以理解成任何时间任何地点条件下任何物与物自发进行联结的互联网络［7］，而运输物联网，一般表述为智能运输，常表现为车辆的智能识别、智能监控和位置跟踪［8，9］。运输物联网对于危险品运输过程监管有着极为重要的意义，从运输车辆和运输人员的资格审查到天气路况的考察，从危险品出库装车、中途转运、到终点卸货入库整个运输流程，从车辆的出车登记、路径规划、应急处理到货物防盗等方方面面，运输物联网都能有效辅助多方部门对危险品运输的全方位联合监管。

2 国内外应用现状与应用分析

目前，国内外危险品运输安全问题和运输物联网的研究应用已经得到了相关部门和相当一部分企业的重视。国际电信联盟于2005 年发布的互联网报告［10］和市场研究公司Gartner Group 发布的《2015 物联网预测报告》［11］中都提到了物联网不可限量的发展潜力，并指出物联网将持续迅速扩张，更将渗透到工业生产的全过程。危险品运输方面，联合国于上世纪中期就成立了危险品运输专家委员会，编纂的《关于危险货物运输建议书·规章范本》一直沿用到现在;运输物联网方面，中国、美国、德国、法国、日本、新加坡等国家都将物联网相关研究提升到国家重大发展战略高度，相继制定了交通物联网发展规划并投入实施，如美国的车路协同系统(vehicle infrastructure integration，VII)和Inte lliDrive计划［12］、欧洲的eSafety 计划［13］、日本的SmartWay和i－Japan［14］计划等。

在新一代的运输物联网中，运输车辆将作为运输物联网中一个个独立的数据节点存在，车辆之间通过基于云计算的网络相连并相互传递数据。以欧盟2003 年启动的eSafety 计划为例［15，16］。eSafety 计划利用信息通信技术为道路交通安全提供全面保障，相关子研究项目包括车载智能终端、安全驾驶辅助系统、紧急救援系统、事故分析机制、人为因素研究等。参加试验的智能车已于2010 年进行了道路测试，有望在几年内投入使用，届时将有效缓解交通拥堵并降低事故发生率。美国的VII 计划在经过长时间酝酿后，逐渐演变成了现今的V2X(vehicle to X，车辆与周边环境)，即车辆与周边车辆、行人和基础设施的交互和通信。如今V2X 产品在欧美发展已经成熟，并逐步进行实际测试和投入使用［17］。鉴于危险品运输的主要威胁是交通事故，车路协同系统的实现将有效降低交通事故的发生率，从而间接提升危险品运输的安全水平。

我国的运输物联网研究与国外相比起步较晚，如今的安全管理重点尚处在事后处理阶段，但相关人士已经意识到了运输物联网对于危险品运输的重要意义，并进行了一系列的探索和实践。周堂等人［18］指出通过统一的前端信息采集能实现真正的物物相连。窦站等人［19］提出的移动危险源监测技术可实现远程监测平台的跨区域自动切换，便于多地区的协同监测。对于危险品运输路径的规划和成本的节约问题，李瑞强［20］基于改进GA 算法设计了一种新的云配送调度算法，可规划出配送时间最短、延迟最少、最节约成本的运输路径，从而提高多目标的货物运输效率。孟克等人［21］创新性地运用人工神经网络算法对各项运输参数进行数据融合，并评估实时运输状况的危险等级。Huang Yongsheng 等人［22］针对物流网络提出了一种改进的PSO 算法，能有效降低物流运输的成本。东北大学的邓庆元等人［23］和西安科技大学的孙涛［24］分别在各自研发的运输监控系统中使用了电子锁功能和WiFi 视频监控功能实现了车辆货物的安全防盗。

过去的几年，我国运输物联网在危险品运输监控的应用方面也是实现了飞跃式的发展。早在2011 年，我国交通运输部便发布了《道路运输业“十二五”发展规划纲要》，对智能交通物联网的发展工作进行了具体而明确的部署，并对车辆联控系统日后的广泛推行做了铺垫［25］。车辆联控系统指的是2010 年由中国交通通信信息中心承担的重大研发任务——全国重点营运车辆联网联控系统，该系统主要负责车辆联网率、疲劳驾驶率、超速车辆率等实时监控数据的动态上传、监控、保存和管理，如图1 所示，能有效实现部、省、市、企业的四级联动，便于企业和各级地方政府对车辆的监管和事故的预防［26］。2014 年，我国交通运输部在《道路危险货物运输管理规定》的基础上，针对危险品运输安全问题相继出台了多条辅助管理办法，如《加强危险品运输安全监管意见》中再次强调从事危险品运输的车辆要加装上述车辆联网联控系统，并且要根据《车辆联网联控系统考核管理办法》对监管情况进行考核［27，28］。继上海、江苏等华东地区物流大省率先实现危险品运输的联网和跨区域监控后，我国已经实现了30 个省级监控平台资源的整合［29］。但不容忽视的是，新旧系统的更替和监管系统的安装与维护成本都影响到了新政策的实施，如何进一步提升系统性能同时压缩系统软硬件开发运维成本，从而促进新系统的推广使用，是日后需要详细考虑的问题。

图1 全国重点营运车辆联网联控系统Fig 1 Networking and joint control system of national key transport vehicles

3 结束语

随着时代的推进，各种危险化工产品工业市场中占有率越来越高。运输这类易燃易爆强挥发性、强腐蚀性危险品的车辆也随之成为了一个个流动的危险源。虽然我国当前的危险品运输监管已经取得了一定成效，但要想真正实现全面的联网监控和风险控制还有很长一段路要走。本文分析了国内外运输物联网在危险品运输领域的研究进展和应用现状，发现现存的监测系统功能还不够完备，仍需要结合广大科学工作者对于运输物联网、运输风险控制等方面的研究思想，集思广益，争取开发出更加适合于危险品专业运输行业且更为低耗高效的监管系统，为危险品运输监管系统的研究改进提供了参考。

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