基于事故先兆识别的危险货物集装箱堆场人机分离控制系统

卫剑飚　左大为　黄诚　徐建华

相较于一般堆场，危险货物集装箱堆场的安全管控力度更大，防范責任更重，发生安全事故的后果也更为严重；因此，危险货物集装箱堆场十分重视安全事故的防范。目前，危险货物集装箱堆场安全事故的防范手段主要包括事故发生前的人员培训和教育以及事故发生后的人员惩罚两方面；然而，这两种手段对及时阻止安全事故发生的效果有限，无法满足危险货物集装箱堆场安全管控的需求。人机混合作业事故是基于分析事故共同点得出的危险货物集装箱堆场频繁发生的事故类型之一，至今没有行之有效的措施对其进行管控。本文结合智能监控系统和事故先兆识别理论，提出基于事故先兆识别的危险货物集装箱堆场人机分离控制系统，以期降低危险货物集装箱堆场的事故发生率。实践证明，基于事故先兆识别的智能监控系统管控能够强化危险货物集装箱堆场事故防范的针对性和可靠性。

1 危险货物集装箱堆场事故分析

1.1 事故成因分析

事故分析发现，人机混合作业、驾驶员疏于瞭望和车速过快等是造成危险货物集装箱堆场事故的主要原因。事故发生前大多有先兆，往往与一些不安全因素有关，例如：司机疲劳驾驶或超速行驶容易导致集卡交通事故；作业人员与作业机械没有保持安全距离容易导致人机碰擦事故。及时发现事故先兆并采取相应措施，能够有效降低事故发生率。

1.2 事故先兆控制

1.2.1 典型事故先兆

人机混合作业管理难度较大，并且引发事故的可能性较大。作业人员与作业机械虽然无法完全隔离，但是应当而且可以保持一定安全距离。在人机混合作业环境中，存在以下2种典型事故先兆。

（1）人机没有保持安全距离。在堆场的拆装箱区域内，作业人员安全意识薄弱或指挥作业不当均可能造成人机距离过近，进而导致事故发生。

（2）作业人员擅自进入禁行区域。在堆场的无人作业箱区内，大型机械的运行速度较快，人员擅闯极易引发事故。

1.2.2 事故先兆识别和控制

传统的事前教育与事后惩罚相结合的管理模式对于防止事故发生的效果有限，而介于两者之间的事故先兆识别通过辨识事故先兆，提前采取行动阻止事故发生。事故先兆控制的难点在于识别事故先兆：如果识别失败或识别有误，就会错失阻止事故发生的机会。

为实现对事故先兆的有效控制，本文采用基于射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）的人机距离判断，通过与视频监控系统的联动以及与不同监控系统的集成应用，实现对事故先兆的实时监控、自动报警和及时处理。

2 危险货物集装箱堆场人机分离控制系统的实现

2.1 人机分离控制系统的构建

危险货物集装箱堆场人机分离控制系统能够自动识别人机混合作业状态，并通过与视频监控系统、地理信息系统和北斗定位系统的联动，实现对事故先兆的自动报警。

以危险货物集装箱堆场的集装箱正面吊为中心，通过RFID设备对周边区域进行实时监测。当人员靠近正面吊时，正面吊驾驶室发出声光警报，同时将警报报送堆场监控中心。定位标签对进入堆场区域的人员、车辆实现各个出入口、路口的定位统计。电子地图显示堆场区域内的人员、车辆位置信息，以实现区域监控的目的。

设定报警准则，实现集卡司机下车监测和重点区域入侵监测。针对集卡司机在堆场内下车事件进行智能报警，及时提醒有关人员制止并采取相应措施，从而预防意外事件的发生；针对重点监控区域（如爆炸品箱区）内入侵人员进行智能监测，当发生人员越界行为时，人机分离控制系统实时报警，提醒有关人员确认并采取相应措施。

2.2 人机混合作业事故先兆识别

2.2.1 拆装箱区人机动态隔离

人机分离控制系统包括RFID系统和自动报警系统。在作业机械上安装RFID阅读器，作业人员佩戴的定位标签作为RFID应答器对周边区域进行实时监测。当作业人员接近作业机械周边范围时，事故先兆被快速识别，正面吊驾驶室内立即发出声光警报，提醒司机及时避让。

视频综合管理系统显示各类报警事件的关联视频，同时将报警信息报送监控中心，并自动调取相关区域视频。监控人员根据监控画面及时发现拆装箱区内人机混杂等安全问题，并利用广播协助相关人员避让正面吊。由此可见，虽然人机分离控制系统无法在拆装箱区实现人机安全隔离，但能够形成正面吊周边范围内的人机动态隔离。

2.2.2 无人箱区人机静态隔离

人机定位系统通过RFID定位标签，对进入堆场区域的人员、车辆实现各个出入口、路口的定位统计。一旦有佩戴定位标签的人员进入无人箱区，监控中心系统立即发出声光警报，视频自动调取相应入侵区域视频。监控人员利用广播系统劝阻人员在无人箱区逗留，如其不听劝阻，可派安全员现场处置。为弥补人机定位系统无法监控未佩戴定位标签人员的不足，视频综合管理系统通过视频信息辅助监测无人箱区是否有人员入侵和集卡司机下车的情况，从而实现无人箱区人机静态隔离。

3 危险货物集装箱堆场人机分离控制系统的实施测试及效益分析

3.1 实施测试

首先，测试员将定位标签贴于左肩并进入模拟现场，RFID系统检测到测试员，证明定位标签无故障。随后，测试员接近作业中的正面吊，对人机分离控制功能进行测试，测试结果见表1。测试员从不同方向靠近正面吊周边8 m范围时均有报警，人机分离控制系统达到预期目标。

3.2 效益分析

传统的事前教育与事后惩罚相结合的管理模式容易出现事故发生率先下降后上升直至下一次事故发生的现象；而危险货物集装箱堆场人机分离控制系统通过重点监控事故先兆和设置自动报警，取代单一的视频监控，减少无关干扰，提升监控效率，使得事故发生率始终维持在较低水平。

4 结束语

针对常规安全问题反复发生和事故先兆无法及时发现这两类亟需解决的危险货物集装箱堆场难题，提出介于事前教育与事后惩罚之间的事故先兆识别方法，通过对危险货物集装箱堆场人机混合作业事故先兆的实时监控、自动报警和及时处置，大大降低事故发生率。通过对事故先兆的深入研究以及对智能监控系统的功能性拓展，进一步将事故先兆识别推广到其他类型的事故防范中，为降低危险货物集装箱堆场的事故风险作出积极贡献。

（编辑：许玲 收稿日期：2017-04-24）