基于物联网的危险品物资运输安全监控系统研究

魏建宇 卢爱臣 马文彬

（陆军军事交通学院 天津市 300161）

危险品因为其具有腐蚀爆炸、燃烧、有毒害以及助燃性物品，危险品物质运输与其他类事故相比较，突发性更强、复杂性更高以及灾难性更强等特征，会对环境安全和社会公众安全产生较大伤害。依照Stuart 对2010年-2013年全球范围内危险品事故进行分析之后发现：有大约17%的安全事故发生与运输流程中。这就需要重视对危险品运输环节的管理，实施全天化、全过程以及全范围内的自动化监管，已然成为现在需要重点关注的内容。这就需要将物联网引入其中，建立起危险品物质运输安全监控系统，提升危险品运输的安全性。

1 危险品物流监控系统的功能

在物联网基础之上建立起的危险品物资物流监控系统主要是运用RFID 技术以及Zigbee 技术等各种核心型物联网技术当做是基础，将4G 通信技术以及GIS 技术充分的运用，构建出全面性数据信息处理大平台以及先进硬件系统平台，能够对危险品物资的运输与仓储环节实施实时性监控，依照所采集的有关数据信息对物流现场中的设备、物资实施实时性控制与管理。整体系统中具体的功能为以下几点：

（1）危险品物资的RFID 数据与信息的生成和录入。把危险品的生产厂家、生产日期、属性、品类、运输条件以及储存环境等各种信息在射频标签卡中录入。

（2）危险品物资在运输环节中的在途监控。需要在运输车辆中安装上加速度的传感器设备、GPS 定位器设备、温度传感器以及烟雾传感器设备等，将危险品物资位置信息和状态信息精准分析，运用无线通信网络将有关的数据信息传送入远程监控平台中。

（3）危险品物资的仓储监控，将仓库环境中环境参效进行采集，运用以太网将数据信息迅速传输到远程监控中心内。

（4）远程监控调度。系统中远程监控中心会收集到各个物流流程内的现场实况数据信息，运用对数据信息进行分析和处理，对各种控制程序和服务器进行配置。

2 危险品物流监控系统架构设计

按照以上的监控系统中各个模块的需求，可以将整体危险品物流控制系统设计为如图1 所示。在对子系统构建的过程中，可以分为对事故进行事前阶段、事中阶段以及事后阶段的设计，其中还可以分为：事故预防模块、灾难分析模块以及紧急救灾模块。

2.1 事故预防模块

为了能够有效预防事故的出现，需要对驾驶员、运输设备、危险品物资以及路况和运输周边环境实施全方位的监督和控制，若是发现异常亦或是有潜在危险，需要及时给与告警和提醒。如图2 所示，这个模式作为运用分析底层的传感器中数据信息，依照专家系统和历史经验得以实现。

2.2 事故预案和紧急救灾模块

图1：系统架构设计图

图2：事故预防监控的主要对象与信息来源

在相关事故或者灾难发生的第一时间，我国的政府相关部门的动员能力相对较强，但是由于各个部门之间的预案管理与协调能力仍然需要提升。对此，系统设计工作人员需要重视院的设计，若是出现安全事故，每个部门都可以在第一时间中获得相关数据和相关信息，并在事故中负起每个部门应有的责任，积极的参与到救援中去。以此将事故的经济损失和生命安全上的损失降到最低。在该系统中也设立了相关灾难的责任相关规章和制度。危化品物资运输车需要依照规定的线路行驶。在沿线中设置出科学、合理的灾备责任区。要求各个灾备区域都有消防部门专门负责，还需要地域范围内的环保部门、医院相关部门和公安相关部门及交通指挥部门的大力配合，并真正的对所负责的区域进行日常管辖，如果有必要，需要在指定地点设置灾害物资的存储区域。相关危险品的运输车辆在经过这些位置的时候，对应灾备区域各个单位将会接收黄色预警信号，对运输车辆进一步的监督与控制，监测承运物质的状况。依照所运输危化品物资特征，提出相关的应急预案，其中包含：灭火物资、装备消除毒性物资、抑爆隔爆系统以及中毒急救药品等。与此同时，还要明确每个阶段中相应部门所制定的相关计划及计划的负责人、行政方面的体系、指挥线路和相关事故或灾难的汇报情况等等。

对事故检测的手段多种多样，一般状况下，出现紧急状况之后，司机需要按下一键报警键，而后在手机端亦或是通过语音的模式对警情状况进行选择，其中包含：是不是出现了爆炸的情况或者失火、泄露、爆裂、倾覆等状况，如果出现事故其他的信息能不能在第一时间之内被相关系统自动的获取到。利用我们所见到的这种报警的方式，可以有效避免因为报告人在实际面对相关事故或者灾难的时候出现因为紧张而叙述不清楚具体事故的现象，从而有效避免因为时间被耽误造成的相关事故的严重后果。如果是车载的传感器设备被检测到有一些异常的状况出现，其中包含：车辆异常、物资泄露以及槽罐倾覆等状况，亦或是信号消失以及检测到出现异常停车状况都将会出现自动的将警报信息生成。各个部门的值班工作人员需要和运输司机通话，确定是否有事故出现。若是发生安全事故，灾备点将会有红色的报警，在出现这样的报警之后，相关指挥系统也会马上收到启动的指令，交通指挥部门会在第一时间将事故发生路段的逃生路线清理通常；消防部门也会立即出发救援；医院和120调度中心也会将急救所用到的药品立即准备好，并将救护车立即派遣到指定位置；环境保护部门也会提供出受灾区域危害检测计划以及污染控制计划等，从各个部门将事故出现的损害降到最低。

2.3 事故分析模块

依照经验分析，危化品物资运输安全事故出现的因素可分成以下五类：管理和监督不到位、司机人员的失误、相关设备存在一定的缺陷、危险品物资自身的危险因素和环境方面的因素。环境因素导致事故出现的概率最高，环境层面上主要包含：地形因素、路况因素、天气情况和人类等的因素的影响。因为该系统的相关终端设备可以有效记录出相关事故在出现之前的车辆状况、驾驶员状况、危化品物资状况以及路况等，事故出现之后能够追溯和分析。其中，车辆自身状态，系统将会把车辆的姿态、车速变化状况、加速度、灯光状况、胎压刹车片状况以及发动机状况显示出。司机控制状况主要包含：离合器的情况、刹车和油门、专项和连续性的驾驶时间等信息。而危险品物资的实际状况主要有：物品所收到的压力、温度和液体的实际挥发情况和泄露情况等等；路面状况的因素中，该系统可以有效收集每一天的天气情况和路面的实时状况。通过以上各种方式的综合运用，就可以将事故发生的现场情况真实的再现出来，并利用图形或者表格的方式展示在众人面前。进而使得管理更加科学、监督层面上的问题分析出，对责任厘清，对各项问题进行有针对性的改正。

2.4 企业管理子系统

企业中的管理子系统是本平台特色板块。普遍情况之下，企业会受到诸多的行政上的指令，并将相关GPS定位系统安装在企业中。但是此种方式并没有给企业带来直接性的收益，使得诸多企业在安装上和使用上的积极性并不十分强烈。企业单位所关系的就是系统是否可以将潜在的问题妥善解决。比如，是不是可以较好的避免司机擅自盗油并倒卖这一问题，可不可以避免因为司机的行使不当而导致的车辆损耗等情况，进而有效提升企业在经营上和管理上的实际效率，保障企业单位的经济效益。分析需求之后，笔者设计出日常监督控制模块、驾驶行为管控模块以及营运分析与管理模块，具体如下：

2.4.1 日常监督控制模块

日常监督控制可以促使企业单位的管理工作人员能够实时的亦或是回溯性的对车辆具体位置进行查看，其中还包含：车辆里程、油耗信息以及运行轨迹与速度等各种数据信息。

2.4.2 驾驶行为管理模块

司机在开车上路之后，表现为自主性相对较强，存在错误驾驶状况，若是长期存在该种状况，极易引发安全事故出现。上述习惯也会导致车损状况加剧，油耗显著增加，导致企业单位的经济效益受到严重损害。此系统在实际的设计中是可以有针对性的对司机的实际驾驶行为作出量化性的评价的。并利用相关传感器将车身和ECU 的传感器相互关联在一起，从而实时获取司机在驾驶中的实际情况，若是司机存在错误行车的时候，可以对其进行提示。再将上述各种信息导入到系统中，实施量化评分，对司机进行针对性考核，制定出奖惩机制。

2.4.3 营运分祈管理模块

利用该系统之后，企业中的相关管理人员不仅可以在该系统平台中明确企业中车辆分布状况，现代化的相关信息的管理方式，对车辆的实际调度情况和绩效考核情况进行深入的优化，从而生成各种所需的表格和统计数据，使得在实际运行中及时的发现相关问题，并有针对性的进行改进，保障管理质量和效率能够显著提升。例如，能够较为便捷的对车队与车辆出车状况进行考察。

2.5 政府监管子系统

政府的监督与管理子系统中政府部门需要依照权限使用。例如，公安部门主要负责对道路的交通进行管理，消防部门主要负责应急性救援，医院部门主要负责急救等，可以将政府的监管子系统分成以下三个模块：

2.5.1 数据维护模块

这个模块主要负责有关基础性数据信息的调用和设置。例如，驾驶运输企业单位数据信息、车辆数据信息、司机数据信息以及道路数据信息等。各个职能部门需要对数据信息进行维护，系统还预备出有关接口，可以从其他的系统和平台中导入亦或是对有关数据信息进行同步。加之，系统平台还具备可以给上级平台转发数据信息的能力。

2.5.2 协同审批模块

协同管理这种模式是一些危险品在实际运输中相关危险品管理部门的主要职责之一。比如，我们以某一次的运输企业的实际申请上的流程为例子，描述其在实际审批权限和上的流程。由于每个职能部门都是在一个信息平台上进行相关操作，这样的方式可以让实际操作更加符合规定也更加快捷。

2.5.3 实时监管模块

由于我国的相关规定，政府是不可以参与到企业的实际运营和管理中的，除非涉及到了政府职责范围中的安全问题，才可以监控车辆的相关信息。此模块可以为政府的监控提供禁区的好划分和车辆的运输路线等基本信息。如果有车辆发生了违反相关规定的情况，政府相关部门就可以收到警告，并有针对性的进行处理。

3 结束语

综上所述，为了可以有效规避危化品物资在运输环节中存在安全隐患，降低安全事故发生概率。本文设计出一个协同性较高、安全性和经济性较强的监控和管理的信息化平台。该平台在建设的过程中，使用了物联网技术，其中运用最多的是传感器技术，对不同对象进行监控。将企业单位、安全以及政府监督纳入其中，构建出三大子系统。该项系统可以预防事故，处理事故以及分析事故，从各个层面上保障危化品物资在运输环节的安全性。