危化品罐车智慧检验工厂方案设计

黄 强 王雯雯 孙 艾 周 丹 文耀华

（南京市锅炉压力容器检验研究院 南京 210019）

当前我国危化品运输的主要方式依然是道路运输[1]，其中又以罐车为最大载体，据统计截至2022 年底我国危化品罐车共有20 多万辆[2]。由于危化品具有易燃、易爆、易腐蚀、有毒的特性，一旦发生事故，极有可能造成重大的人员伤亡和经济损失。2017 年山东临沂一台液化石油气罐车在装卸作业时爆炸，造成10 人死亡[3]；2020 年浙江温岭液化石油气罐车发生爆炸，造成20人死亡[4]；2023 年泉州高速油罐车起火爆炸，经济损失严重……这些事故给危化品安全监管敲响了警钟。

为加强危化品罐车的安全监管，我国制定了法律法规和安全技术规范，对危化品罐车的设计、制造、使用、检验、报废等全流程实施监督管理。其中，对危化品罐车开展定期检验是减少安全事故、防范化解重大风险、保证危化品安全运输的重要方式[5]。但当前罐车检验机构普遍存在装备不够齐全、技术不够成熟、自动化程度低、过于依赖人力、工作效率不高、检验质量参差不齐的问题，甚至部分检验机构由于现场检验条件差发生罐体爆炸、检验人员意外坠落等安全事故。为此借助信息化和智能化技术，设计符合危化品罐车检验需求的智慧检验工厂显得尤为迫切，一方面可以改善检验人员工作环境，降低劳动强度，提高检验机构安全管理水平；另一方面可以降低对人的过度依赖，用信息化和智能化的技术取代人力，降低差错率，提高工作质量和效率。

1 总体架构

危化品罐车智慧检验工厂主要包括三大系统，分别是检验现场智能控制系统、基于AI 的安全监测系统和罐车智慧检验全流程管理平台，如图1 所示。三大系统的数据都实时汇入智慧检验工厂数据大脑，在数据大脑中通过数据挖掘、数据融合、机器学习和智能计算指导罐车智能检验，保障现场检验安全，优化罐车检验流程，提升检验效率，强化检验质量，打造一座现代化、智能化的危化品罐车智慧检验工厂。

图1 危化品罐车智慧检验工厂架构图

2 方案设计

2.1 检验现场智能控制系统

检验现场智能控制系统是智慧检验工厂的重要组成部分，通过采用PLC 分布式控制技术、智能控制算法和双冗余技术，对气密性试验、抽真空作业、氮气置换、含氧量检测等检验数据自动采集、实时监测、智能控制，并及时反馈各类装置运行中的异常事件，实现无人值守作业，降低劳动强度，避免人为因素干扰，确保数据的正确性和及时性。依据集中监视、分散控制的原则，系统采用集散控制方式，自下而上由现场设备层、自动控制层和集中监控层组成，如图2 所示。

图2 检验现场智能控制系统架构图

现场设备层主要由压力传感器、气动阀、电磁阀、压缩机及真空泵等组成，用于实现检验工艺流程的控制、数据采集和状态监测。

自动控制层由工业控制器和输入/输出（I/O）模块、现场管理终端组成，根据采集的数据和用户编制的自动控制程序实现现场设备的自动化控制。

集中监控层实现过程数据的实时采集和现场设备的实时监控，由操作站和服务器组成，操作站可监测现场设备状态，工作人员可通过其进行设备控制；服务器内置实时数据库、历史数据库等模块，可通过实时曲线和历史曲线进行数据分析，用于现场设备运行状态和人员作业的追溯管理。同时为满足智能工厂的建设需求，服务器通过数据接口，实时将各类数据传输到数据大脑，用于数据分析和展示。

2.2 基于AI 的安全监测系统

罐车检验中涉及受限空间作业、临时用电作业、高处作业、吊装作业等高危作业，易造成中毒窒息、高处坠落、触电、砸伤等多种职业伤害[6]，在检验场地全范围安装高清摄像装置，基于人体姿态检测、目标定位技术和AI 技术，通过采集检验场所监控图像进行在线智能分析，识别罐车检验过程中风险指标，并对区域内人的不安全行为和物的不安全状态发出智能预警，通过风险阈值建立预警指标，大幅降低各类安全风险事件的发生概率，避免安全事故，有效提升罐车检验安全管理水平。

1）检验环境危险信息识别。罐车检验现场会存在少量硫化氢、氨气、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、乙醇、乙烯、氯气等有毒有害气体。通过在罐车检验现场安装有毒有害气体检测电化学传感器，对有毒有害气体进行实时检测，实现对罐车检验现场环境中各类有毒有害气体浓度的在线监测。当气体浓度达到设定的预警阈值，系统自动发出声光电报警提醒，并标记浓度超标传感器的位置，自动打开该区域应急通风设施，降低有毒有害气体浓度，从而有效保障罐车检验人员的健康安全。

2）检验人员违规行为识别及预警。基于深度神经网络智能算法，对监控图像的视域进行扫描检测，识别确认检验人员身份，锁定目标跟踪，实时判断检验人员的行为，结合标准动作模板，实现检验人员未戴安全帽、未系安全带、违规使用手机等行为的全程监测和预警，通过跟踪移动的物体或者人，采用帧差法和混合高斯模型对比移动前后的状态变化，推断出发生的事件，实现人员入罐作业过程中安全监护缺失和检验现场高空抛物等风险事件的识别和预警[6]。系统识别到违规行为或风险事件后现场发出警报，后台根据事件级别通知相应管理人员采取应急措施，保障检验人员安全，同时系统自动对违规行为进行记录和统计，形成包含违规人员、违规行为、违规次数和违规时间的统计数据，以便进行大数据分析[7]。

2.3 罐车智慧检验全流程管理平台

罐车智慧检验全流程管理平台是智慧检验工厂的核心部分，实现了罐车从预约、进入检验场地、报检、缴费、交车、检验到客户领取报告、满意度评价的全流程数字化、智能化管理，构架如图3 所示。为减少检验人员录入数据的工作量，提高工作效率，平台预留数据接口与智能检验设备和检验工装进行数据的互联互通，实时上传壁厚检测和静电接地电阻检测数据、安全阀和紧急切断阀自动校验数据等。同时开发手机、智能终端、平板、大屏等多种客户端，方便不同人员使用。平台主要包括两大模块，分别是业务云端办理模块和智能检验模块。

图3 罐车智慧检验全流程管理平台架构图

1）业务云端办理模块。该模块主要用于客户在线办理罐车检验相关业务。客户首先进行线上预约报检，预约成功后，将罐车送至检验基地，在检验基地安装智能车牌识别器，通过识别车牌号，平台自动比对预约信息和历史检验信息，实现智能受理，并根据检验工位状态和剩余检验时间智能引导客户将罐车送至待检工位。客户送检后，可使用各类终端在线查询罐车检验进度以及剩余检验时间。罐车检验完成后，系统自动根据检验项目计算检验费用，并通过微信、短信等方式将检验费用告知客户，提醒客户及时缴费。客户可使用支付宝、微信、汇款等多种方式在线缴纳检验费，领取电子发票，缴费成功后，在线下载电子报告和使用标识。

2）智能检验模块。该模块主要用于检验人员进行罐车检验方案的智能编制，安全检查，现场检验，记录出具、审核、审批，并自动将记录转换为检验报告，最后实现检验方案、记录、报告一键电子归档。在该模块中嵌入画图软件，根据不同罐车类型梳理简图形成标准罐车图库，方便检验人员直接调用标准图库进行二次编辑，减少画图工作量，提高检验效率。

3 智能算法

1）检验时间智能计算。罐车检验涉及多个项目，比如外观检验、附件检验、壁厚检测、无损检测等，每个项目的时间都不固定，而且随着罐车规格型号的不同，检验时间也有很大的差别，因此很难准确预判剩余检验时间，无法告知客户取车时间。系统结合笔者单位多年来在危化品罐车的检验经验，并根据罐车类型，预设检验各项目所需时间，系统投入使用后，基于大数据分析技术统计不同规格型号的危化品罐车检验各项目所需时间，并不断迭代修正预设值，通过长时间、大样本的数据驯服，计算出不同规格型号的危化品罐车各检验项目所需最优时间。系统自动根据每个项目的最优时间计算出在检罐车的剩余检验时间，并实时反馈给客户，方便客户精准把控检验时长，便于企业提升罐车周转率，达到降本增效的目的。

2）检验工位智能引导和派位。针对罐车检验预约的数量和检验工位不同工作状态，通过对各检验项目所需时间的统计分析，自动计算出每个检验工位剩余检验时间，在智慧检验业务管理系统中实时反馈所有工位在检罐车的剩余检验时间。同时结合现场监控设备，判定每个工位的空闲状态。对已预约报检的罐车进行状态判别，根据判定规则和自适应学习，优先挑选出最合适的检验工位，做到精准派发，智能引导工位。

3）检验工作任务智能派发。罐车检验涉及多个环节、多个岗位，每个环节和岗位中也有多个检验人员，每个检验人员的工作能力、擅长专业、当前工作量都有所不同。系统在派发检验任务时，自动根据多项条件智能派发，首先根据每个检验员的到岗情况、当前工作量的饱和度做第一轮筛选，其次结合待检罐车历年检验状况和上一年度该罐车的检验员，在第一轮的基础上做第二轮筛选，最后在第二轮筛选的基础上根据系统累计计算的每位检验人员的工作效率和工作质量选出最佳检验人员进行智能派发，实现工作量的合理分配，达到提高检验质量和效率的目的，并且也能充分发挥多劳多得的绩效激励作用。

4）检验方案智慧生成。在系统中提前设定检验方案模版，系统根据待检罐车介质种类、检验类别、设备运行参数和运行记录等基本信息，自动比对知识库和案例库中的相关事件（如同类介质、同类型号、同制造厂家等发生的事故或损伤案例），并结合相关事件可能存在的损伤模式类型（如介质泄漏、安全附件损坏、罐体开裂等），智能编制检验方案，推荐重点检验检查项目，达到提醒检验负责人的目的，从而有效提升罐车检验质量，避免漏检和缺项。

4 结束语

在当今智能互联的时代，智慧工厂已在交通物流、高端制造、工业生产等领域得到了广泛应用，但在罐车检验行业鲜有涉及。本文借助物联网、大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术打造危化品罐车智慧检验工厂，从软件、硬件两个方面全面革新传统罐车检验模式，解决罐车智慧检验中的关键技术，构建现代化罐车检验流程，将有力提升特种设备行业检验检测数字化、智能化水平，为我国危化品罐车检验提供智慧检验新思路，也为我国特种设备检验机构数智化提质增效探索新路径。