基于传感器技术的化工危险品监测系统

（天津渤海职业技术学院，天津300402）

将利用传感器、通讯系统、卫星定位等高端技术研发一种对运输危险品车辆的监控。一旦发生危险就会收到指令，以便高效便捷的采取营救。

1 危险品车辆的运输监控系统的需求分析及原理[1,2]

1.1 系统需求分析

危险品的运输本身就是一个大的问题。随着时代在进步，我国的经济也在高速的发展中。危险品在运输环节也是问题重重，造成了极大的财产损失。

车辆启程时传感器会被触发，对车辆进行状态和危险品的数据分析。当事故出现时即刻会对发生危险品的车辆进行信息的检测和车载危险品状态的检查，与此同时会连接卫星来定位，把检测到的内容以信号的形式进行传送，与当地报警机制联系，最后与总部进行数据输送，这样就实现了远程的监测，主要功能如下：（1）传感器对运输车状态的检测。传感器主要对车辆的发动机，速度以及加速度等进行排查。（2）传感器对危险品状态的检测。该系统的功能就是对危险品进行安全排查，做到全方位，多层次的检查。(3)当地信号的传输与当地报警机构建立功能。当传感器与报警机制相连接，那么就减少了出现危险的概率。(4)传感器连接卫星定位功能。对于已经发生的危险品车辆，能够精准的探测到位置及车辆信息。(5)传感器定时监控设备向总部的远程控制功能。这是传感器最重要的作用，必须实时向控制中心传送危险品车辆的基本信息和状态，并兼有预警功能，提醒驾驶员注意安全。

1.2 危险品运输车辆运行安全的定性分析

危险品的运输一直都备受关注，有些发达国家已经对危险品运输车辆建立了相关的管理机构，并且理论、研究和实践了好多年，早已有了合适自己国家的规章制度。危险品的运输主要是通过罐箱、槽车来运送的，所以运行是一个大问题。但目前对于罐箱、槽车在使用上没有文献，还需要完善。

因此在文中，罐箱、槽车的运行安全涉及参数、液位、速度、加速度等需要讨论。而传感器就及时反应它们的运行状况。在整个调查结果中发现罐箱、槽车的安全运行，主要由两个方面决定：(1)密封性和压强；(2)在运输过程中车辆自身对罐内物体的影响。所以当运输危险品的车辆在运输过程中需要控制速度，尤其是在高速行驶情况下进行大的转弯等危险动作。由于车辆的不定性运动使得车内物体的状态发生改变从而影响它的状态。

1.3 国家对危险品运输车辆的要求

(1)运输危险品的车辆一般不宜采用金属的车厢，是为了防止震动，摩擦等引起的事故，必须落实安全可靠的保护措施。(2)运输车辆的拦板必须是安全，并经过多少实验的，当车辆在转弯时危险品不会轻易滑动或跌落。(3)运输车辆不能盛满。装运危险化学品时，应有各种防护措施。必须限定晚间运输的量。运送易打湿的危险品时应备有油布等防雨的物件。(4)运输危险品的车辆务必配上保护措施，以供急用。比如说在驾驶室放置多瓶二氧化碳或干粉灭火器。与此同时器材和防护急救用品在限定的时间进行相应的检查。一旦发现以下情况（渗漏、破损、变形或重量减轻、筒身摇动有声响等），必须认真对待。(5)由公安部门统一发放有“危险品”字样的专用黄底黑字信号牌放置在运输品运输车辆的车头，车尾或明显部位，提醒周围的人远离危险品运输车。(6)特此说明与此不相干的人员不得搭乘此类运输车（装有易燃易爆或含有剧毒化学物品的运输车辆）(7)当采用罐车装和卸液化石油气时，在启程时务必按照相关要求进行箱罐的外部及耐压检查。在罐体外部应设有符合安全要求的值(安全阀、压力表、液位计等)在紧急切断阀、过流阀和防静电接地链等防火安全设施，这几项也需要做定期的安全检查，如有逾越期限，压力过大，液位过高等迹象，需修复和处理，修复处理完好后进行运行。(8)危险化学品在罐内有限制高度，而这个装载高度不得超过车辆拦板高度。车厢的底板必须是经过严格的审核，其要求是密实、平整和无缝隙的，最终的目的是安全有保障。

2 系统方案设计[3]

2.1 系统的总体结构

在整个系统技术方案的实施中，可以分为三部分检查各部、运输物体的本地系统终端和监控中心三个部分。、

在车辆的运输载体的各个重要部位主要集成了各类检测传感器、传感探测模块、数据存储、中央处理器、电源管理和信号传输模块。这主要用于对各项状态检测的精确性和实时性、传感检测模块对多类型传感器检测的自适应能力等方面的研究。

2.2 传感器数据采集模块

传感器采集模块包括：压力传感器、加速度传感器、倾角传感器和温度传感器等。它们的作用非常关键。在系统被激活的情况下，它们的责任是对危险品车辆进行采集和监控，尤其是对危险品的状态进行采集。

2.2.1 倾角传感器

在倾角传感器静止不动时，它作用在它上面的只有重力加速度，没有其他。所以装上倾角传感器无论车辆发生任何的运动，都不会改变（偏心轮的）重心指向地心，有偏心轮的车辆前倾和横滚姿态的改变与偏心轮重心夹角偏心轮的，通过这样来测量夹角的角度来分析车辆的运动形式。

2.2.2 温度传感器

在本系统中感应温度的变化，使得敏感元件的阻值发生变化，从而在电路中，使输出的电压发生改变。

3 GPS数据采集模块

目前GPRS是GPRS移动设备端使用现有的GSM网络里面来接收和传输用于TCP/IP的数据。接入互联网就是GPRS提供的，未来将进入市场，得到重用。例如：GPRS可以固定在航海的船上等，可以将当时的情况信息实时输送到中央控制端。目前，我们用Kalman滤波将GPS和惯性传感器之间数据进行融合的这种方法进行了长时间的探讨和研究。

该系统是三种网络构成的：分别为ZigBee网络，互联网和GPRS网络。ZigBee的作用是将在网络收集到的数据传输到数据处理终端（DPT）。而DPT就能够通过应用软件来解决传感器的数据，接着将处理好的数据通过GPRS网关和互联网网关的共同作用下，然后传送到数据库服务器上。GPS数据在通过DPT传送到数据库服务器中，然后进行处理和分析，最后一并存储到SQLServer2005的应用软件中。当用户或者客户端需要查询时，便可以通过网页查询到相关的内容，方便，快捷，省时，省力。例如我们也可以通过WebGIS来观察船舶的航行路线，发生危险及时向总部发出求救。下面是系统的体系结构概述如图1所示。

图1 系统机构

4 总结

本文主要介绍了一个化工危险品监控的系统。在运用了传感器和GPRS技术对无线技术进行了有利的使用，在确保安全可靠的情况下，能够安全使用和部署，关键是能达到追踪的效果。除此以外，因主机远离危险地域，能够加大提升系统的安全性。这项新技术，可以高效的为行业或企业提供直观有效的应急救援计划，预防事故的发生，最重要的是保护人民的安全和财产不受威胁。