基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全應(yīng)急管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

曹更永，田玉瑪（浙江省交通科學(xué)研究所，浙江 杭州 310006）

CAO Geng-yong, TIAN Yu-ma (Zhejiang Scientific Research Institute of Transport,Hangzhou 310006,China)

道路運(yùn)輸是危險(xiǎn)品的主要運(yùn)輸途徑之一，危險(xiǎn)品在運(yùn)輸時(shí)，存在著巨大的潛在危險(xiǎn)性，一旦發(fā)生事故，將造成嚴(yán)重后果，給人民、社會(huì)、環(huán)境造成嚴(yán)重傷害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年我國每年道路運(yùn)輸危險(xiǎn)品貨物在2億噸左右，其中劇毒氰化物就達(dá)幾十萬噸，易燃易爆油品類達(dá)1億噸。隨著貨運(yùn)量的攀升，事故數(shù)量和危害也在不斷上升，給危險(xiǎn)品所經(jīng)過地區(qū)的安全帶來不可忽視的威脅。如2011年4月26日清晨，浙江麗水松陽縣一輛載有15噸液氮的槽罐車因事故發(fā)生泄漏，翻在農(nóng)田里，導(dǎo)致4人被凍遇難，附近村莊200多人被疏散；2011年6月4日23時(shí)左右，一輛灌裝車在途經(jīng)杭新景高速公路建安市境新安江高速出口時(shí)發(fā)生追尾事故，造成1人死亡，約20噸泄露的苯酚流入新安江，致使新安江及富春江流域水體受到污染。這些觸目驚心的事故使我們意識(shí)到，危險(xiǎn)貨物事故雖然發(fā)生的概率小，但破壞程度極其嚴(yán)重。

我國已經(jīng)有很多相關(guān)的法規(guī)和制度強(qiáng)化危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸安全作業(yè)與管理，但缺乏現(xiàn)代化的技術(shù)手段，突出表現(xiàn)在：一是 “事前預(yù)防”缺乏有效的車輛實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)管平臺(tái)。政府和企業(yè)對于司乘人員在車輛駕駛過程中存在超速、超載等違規(guī)行為，車輛行駛過程中不按照預(yù)定路線行駛或者違規(guī)進(jìn)出目標(biāo)區(qū)域以及無法及時(shí)獲取危險(xiǎn)化學(xué)品貨物狀態(tài)信息等安全隱患難以預(yù)警；二是缺乏事故發(fā)生時(shí)刻的主動(dòng)報(bào)警。政府和企業(yè)知曉危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全事故的發(fā)生屬于被動(dòng)行為，通常有沿線居民、途經(jīng)人員或車主報(bào)警后方知曉，然后再組織人員前往處置，應(yīng)急響應(yīng)滯后貽誤危險(xiǎn)品處置時(shí)機(jī)；三是缺乏應(yīng)急管理信息服務(wù)平臺(tái)。事故發(fā)生后無法及時(shí)獲取支持應(yīng)急響應(yīng)的相關(guān)信息，如不知道是什么危險(xiǎn)品，不知道存在哪些危險(xiǎn)，不知道危險(xiǎn)影響程度，不知道危險(xiǎn)品如何處置與控制，而這些信息的能否及時(shí)獲取是能否有效控制事故風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。時(shí)至今日，新技術(shù)的快速發(fā)展為道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸全程監(jiān)管與應(yīng)急管理提供了可能，物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵性的技術(shù)如感知事物的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、聯(lián)系事物的組網(wǎng)和互聯(lián)技術(shù)、判別事物位置的全球定位系統(tǒng)、思考事物的智能技術(shù)、認(rèn)識(shí)事物的射頻識(shí)別技術(shù)以及提高事物性能的新材料技術(shù)逐漸成熟并可應(yīng)用實(shí)踐當(dāng)中。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸管理中的應(yīng)用

在危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理中一直存在著一個(gè)難題，就是無法異地掌握運(yùn)輸車輛的運(yùn)行位置，更難掌握運(yùn)輸車輛內(nèi)部危險(xiǎn)貨物的狀態(tài)和變化情況。這使危險(xiǎn)貨物的安全管理處于被動(dòng)局面，無法及早地發(fā)現(xiàn)安全隱患并及早處理。能否及時(shí)和準(zhǔn)確地掌握危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車輛的安全管理信息對于確保危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全至關(guān)重要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效地全程監(jiān)控危險(xiǎn)貨物物流過程，滿足危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全管理的相關(guān)要求。危貨運(yùn)輸管理中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要體現(xiàn)在：

1.1 車輛跟蹤

危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛上都安裝GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，每分每秒的行使信息，都在 “掌握”之中，運(yùn)輸車輛如果偏出指定路線一定距離或進(jìn)入敏感區(qū)域，信息管理中心會(huì)自動(dòng)報(bào)警，后方監(jiān)管工作人員可以遠(yuǎn)程控制車輛，同時(shí)信息管理中心還可以對車輛駕駛?cè)藛T是否存在違規(guī)行人進(jìn)行監(jiān)控。此外，如果車輛一旦發(fā)生碰撞，駕駛員只要按動(dòng)系統(tǒng)在車上設(shè)置的傳感器，信息管理中心人員將會(huì)接到手機(jī)報(bào)警，可以最快速度實(shí)施救援，并通過RFID標(biāo)簽讀出所運(yùn)的危險(xiǎn)品信息，以最短的時(shí)間采取措施。這種配送方式完善地了解全部物流過程，大大降低了傳統(tǒng)管理流程的消耗費(fèi)用，提高了工作效率。

1.2 貨物監(jiān)測

運(yùn)輸車輛內(nèi)貨物的壓力、溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。危險(xiǎn)品在運(yùn)輸過程中對運(yùn)輸環(huán)境有著很高的要求，一旦運(yùn)輸環(huán)境發(fā)生變化，就會(huì)發(fā)生事故。而危險(xiǎn)品一旦發(fā)生事故，往往具有災(zāi)難性，損失巨大。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)了解運(yùn)輸車輛裝運(yùn)危險(xiǎn)貨物的狀態(tài)，經(jīng)過分析采集來的車輛內(nèi)危險(xiǎn)貨物的壓力、溫度、密度、安全附件狀態(tài)及車輛停留時(shí)間等信息，可為運(yùn)輸調(diào)度部門、安全管理部門和企業(yè)等對危貨運(yùn)輸安全管理提供決策依據(jù)。

1.3 運(yùn)輸路線選擇

國家有相關(guān)規(guī)定，運(yùn)送危險(xiǎn)品的特殊車輛是不能靠近某些特定區(qū)域的，如學(xué)校、鬧市區(qū)等，所以危險(xiǎn)品的運(yùn)輸有運(yùn)輸路線長且路況不好的情況。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，危險(xiǎn)品物流公司可以及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地采集運(yùn)輸路線的路況信息，并根據(jù)危險(xiǎn)品對道路和環(huán)境的要求，在運(yùn)輸前制定好最佳的運(yùn)輸路線，從而保障危險(xiǎn)品的在途安全。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全應(yīng)急管理系統(tǒng)是充分利用物聯(lián)網(wǎng)集成技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有危險(xiǎn)品運(yùn)輸管理模式，在分析影響危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全的因素、不同危險(xiǎn)品事故的預(yù)案的基礎(chǔ)上，構(gòu)筑為危險(xiǎn)品車輛運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管、危險(xiǎn)品監(jiān)測、信息采集、預(yù)警、應(yīng)急、信息發(fā)布服務(wù)提供一整套應(yīng)用技術(shù)和解決方案，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)品遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)測、預(yù)警報(bào)警、應(yīng)急救援于一體的綜合管理平臺(tái)。該系統(tǒng)基本架構(gòu)包括危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全應(yīng)急管理中心、車載實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)、安全應(yīng)急預(yù)案管理信息發(fā)布系統(tǒng)三大部分構(gòu)成，并能夠?qū)訃椅锪鞴残畔⒎?wù)平臺(tái)，如圖1所示。

2.1 道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全應(yīng)急管理信息中心

應(yīng)急管理信息中心是系統(tǒng)運(yùn)行的核心和中樞部分，具備數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、信息發(fā)布、信息管理、統(tǒng)計(jì)、查詢，監(jiān)控等功能，其主要有數(shù)據(jù)倉庫、遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控平臺(tái)、應(yīng)急值守系統(tǒng)組成。

數(shù)據(jù)倉庫是為滿足危貨運(yùn)輸管理需要而建立的完備的信息庫，主要由危險(xiǎn)品運(yùn)輸企業(yè)信息數(shù)據(jù)庫、危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛數(shù)據(jù)庫、危險(xiǎn)品運(yùn)輸線路數(shù)據(jù)庫、危險(xiǎn)品信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急救援管理機(jī)構(gòu)與隊(duì)伍數(shù)據(jù)庫、危險(xiǎn)品事故信息庫、專家信息庫、應(yīng)急預(yù)案庫等八大類別組成，這些信息相互共享，實(shí)現(xiàn)信息資源最大化利用。

遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控平臺(tái)是結(jié)合GIS、GPS技術(shù)開發(fā)適合公路監(jiān)控危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的顯示系統(tǒng)。在該顯示系統(tǒng)中，用戶能夠直接在地圖中看到公路中正在行駛的所有危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛，能夠直接進(jìn)行預(yù)警或者重點(diǎn)關(guān)注等操作，并能調(diào)出運(yùn)行車輛的所有信息，如車輛信息，危險(xiǎn)品信息、預(yù)案信息等。

應(yīng)急值守系統(tǒng)，是指擁有人員值守的同時(shí)，建設(shè)IP電話值守、多路傳真、短信群發(fā)等子系統(tǒng)，完善應(yīng)急值守、應(yīng)急處置功能，確保實(shí)施監(jiān)控。

2.2 車載實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

車載實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是由GPS定位設(shè)備、RFID貨物狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備、攝像機(jī)、報(bào)警設(shè)備等組成的監(jiān)控裝置，并通過實(shí)時(shí)通信與信息中心互動(dòng)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行狀態(tài)和危險(xiǎn)品狀態(tài)監(jiān)測功能的遠(yuǎn)程移動(dòng)系統(tǒng)。主要有GPS跟蹤定位、RFID危險(xiǎn)品狀態(tài)監(jiān)測、攝像報(bào)警系統(tǒng)組成。

GPS跟蹤定位系統(tǒng)是通過GPS技術(shù)、無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)品車輛跟蹤定位、車輛歷史軌跡回放、車輛線路運(yùn)行監(jiān)管。

危險(xiǎn)品狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合GPS、GIS、RFID、智能傳感等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建RFID危險(xiǎn)品物流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)品狀態(tài)監(jiān)測與安全報(bào)警、實(shí)時(shí)位置跟蹤、危險(xiǎn)品物流過程信息追溯等功能。

攝像報(bào)警系統(tǒng)是利用攝像機(jī)、報(bào)警設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)連接安全應(yīng)急管理中心，報(bào)警與GPS、GIS聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)響應(yīng)，實(shí)時(shí)傳送，確保應(yīng)急管理的及時(shí)反饋。

2.3 應(yīng)急預(yù)案信息發(fā)布系統(tǒng)

應(yīng)急預(yù)案發(fā)布系統(tǒng)是根據(jù)車輛監(jiān)測系統(tǒng)的反饋和報(bào)警系統(tǒng)的響應(yīng)再由預(yù)案庫自動(dòng)做出的應(yīng)急預(yù)案信息發(fā)布，即能主動(dòng)知曉事故應(yīng)急預(yù)案管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)測預(yù)警、事件影響分析、預(yù)案自動(dòng)生成、信息發(fā)布、預(yù)案效果評估等功能。

3 系統(tǒng)功能定位

基于國家對道路安全相關(guān)法律法規(guī)，采用GPS、GPRS、GIS、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)和大系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)大型危險(xiǎn)品監(jiān)控預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)，對運(yùn)行的危險(xiǎn)品車輛實(shí)施動(dòng)態(tài)跟蹤、監(jiān)控和調(diào)度管理服務(wù)，途中危險(xiǎn)貨物監(jiān)測管理、為突發(fā)事件提供接警、報(bào)警、故障排除和急救等服務(wù)，提高車輛運(yùn)行的安全性和處理突發(fā)事件的能力，實(shí)現(xiàn)對道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)墓芾?、預(yù)警、應(yīng)急以及統(tǒng)計(jì)等功能。

（1）系統(tǒng)總體功能：

——危險(xiǎn)品車輛跟蹤監(jiān)管；

——危險(xiǎn)貨物狀態(tài)監(jiān)測功能；

——預(yù)警報(bào)警功能；

——應(yīng)急管理服務(wù)功能。

（2）系統(tǒng)具體功能：

——全自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、傳輸及監(jiān)控；

——實(shí)現(xiàn)在電子地圖上實(shí)時(shí)監(jiān)控危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車輛，對車輛狀態(tài)異常參數(shù)、危險(xiǎn)品異常參數(shù)和其它危險(xiǎn)事件進(jìn)行報(bào)警，并做出相應(yīng)提示處理；

——基于RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸途中危險(xiǎn)品狀態(tài)監(jiān)測功能；

——自動(dòng)對公路危險(xiǎn)品行駛車輛預(yù)警（天氣、路面、事故、疲勞駕駛等情況預(yù)警）；

——對危險(xiǎn)品進(jìn)行自定義分級，如有事故發(fā)生后，自動(dòng)報(bào)警，應(yīng)急預(yù)案生成，提示相關(guān)處理辦法，聯(lián)系相關(guān)部門處理；

——詳細(xì)報(bào)表分析，統(tǒng)計(jì)事故多發(fā)地段，事故多發(fā)原因，事故多發(fā)危險(xiǎn)品品種等。

4 系統(tǒng)工作原理

按照危險(xiǎn)品運(yùn)輸 “安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的原則，本系統(tǒng)工作原理是：危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛經(jīng)主管部門批準(zhǔn)后上路行駛，車載終端載監(jiān)控系統(tǒng)和車載危險(xiǎn)品監(jiān)測設(shè)備處于工作狀態(tài)，遠(yuǎn)程危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全應(yīng)急管理中心可實(shí)時(shí)觀察車輛的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控管理人員能夠獲得所有運(yùn)行車輛的信息，如車輛基本信息、車速、方向、車輛所屬企業(yè)信息、所載危險(xiǎn)品、途經(jīng)線路，出發(fā)地、目的地，可能存在的潛在危險(xiǎn)以及相對應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案等，車載監(jiān)控系統(tǒng)和車載危險(xiǎn)品監(jiān)測系統(tǒng)一旦監(jiān)測到異常如駕駛員的違規(guī)行為、擅自更改線路，應(yīng)急管理中心可以對駕駛員予以提示或者警告，遇到特殊路段、特殊天氣系統(tǒng)予以提示，中心監(jiān)控人員亦可對單個(gè)車載終端，全部車載終端，或者選取指定范圍的車載終端進(jìn)行信息發(fā)布。而一旦危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛發(fā)生交通事故，應(yīng)急管理中心報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)響應(yīng)，并會(huì)顯示事故車輛的地點(diǎn)、所屬路段、車載危險(xiǎn)品種類及相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，可快速組織應(yīng)急救援隊(duì)伍趕往現(xiàn)場，并進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)指揮應(yīng)急處理，同時(shí)通過預(yù)警信息發(fā)布，提示通知該路段過往車輛注意安全，實(shí)現(xiàn)以最快的速度處置危險(xiǎn)品事故，避免引起其他更為嚴(yán)重的事故災(zāi)害。

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