運輸物聯(lián)網(wǎng)在危險品運輸監(jiān)測中的應(yīng)用*

苑宇坤，郭利強，張 宇，魏坦勇，譚秋林

(1.中北大學(xué) 電子測試技術(shù)國家重點實驗室，山西 太原030051;2.中北大學(xué) 儀器科學(xué)與動態(tài)測試教育部重點實驗室，山西 太原030051;3.淮海工業(yè)集團有限公司，山西 長治047100;4.蘇州尋息電子科技有限公司，江蘇 蘇州215123)

0 引 言

幾十年來，我國工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展，各種石油化工危險品的使用日益頻繁，相關(guān)運輸企業(yè)業(yè)務(wù)量也大大增加。截止到2012 年，我國危險品道路運輸總量已達到2.5 億噸，從業(yè)人員達到114 萬人［1］。但總體看來，我國很多危險品相關(guān)企業(yè)對如煙花爆竹、液氯、液氨、甲烷等危險品的危險性認(rèn)識和風(fēng)險評估嚴(yán)重不足，存在很多安全隱患，稍有不慎便會對公共安全造成極為嚴(yán)重的危害，應(yīng)急處理的滯后也不利于事故危害范圍和程度的控制［2］。近幾年，物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things，IOT)技術(shù)的快速發(fā)展為危險品運輸企業(yè)帶來了新的機遇，若能成功地將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到危險品運輸過程中來，實現(xiàn)特殊危險品的智能運輸管理，將對社會的安全產(chǎn)生極為積極的影響。

本文研究了國內(nèi)外智能運輸(intelligence transportation)物聯(lián)網(wǎng)在危險品運輸領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，對運輸物聯(lián)網(wǎng)(Internet of transportation things，IOTT)及其相關(guān)概念做了簡述，并對其進展和尚存問題進行了調(diào)研分析，對基于智能交通運輸?shù)奈ｋU品運輸監(jiān)測方法提出了一些建議，為國內(nèi)危險品運輸監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)的研究提供參考。

1 智能運輸物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景

據(jù)吳宗之等人［3］的統(tǒng)計，危險化學(xué)品運輸事故占所有?；肥鹿实?0%以上，其中易燃液體和易燃氣體運輸事故最為頻繁，發(fā)生事故后極易發(fā)生泄漏甚至引發(fā)起火和爆炸，繼而造成嚴(yán)重的人員傷亡和惡劣的社會影響，除此之外，有毒有害危險品的泄漏還易污染土壤和水源，威脅到周邊群眾的人身安全。

近年來，我國危險品運輸事故頻頻發(fā)生，各種安全隱患隨處可見，如運輸人員并不具備危險品從業(yè)資質(zhì)、車輛槽罐非法混裝不同?；贰⒎欠ㄊ褂闷胀ㄜ囕v運輸危險品、運輸車輛超速超載等危險品運輸隱患隨處可見［4］。僅過去的這一年就發(fā)生了多起特別重大危險品運輸事故，如“5·18”浙江桐廬四氯乙烷槽罐車側(cè)翻泄漏事故險些造成下游自來水的污染，“7·19”湖南特大交通事故中載滿乙醇的非法改裝小貨車與大客車發(fā)生追尾后燃燒，造成多人傷亡［5］。類似的危險品運輸事故數(shù)不勝數(shù)，教訓(xùn)慘痛。

長安大學(xué)的沈小燕等人［6］對近幾年的危險品運輸事故進行了統(tǒng)計，僅2004 年～2011 年間發(fā)生的罐車道路運輸類事故就多達886 起，多發(fā)生在高速公路上，且超過80%的事故由交通事故引發(fā)，如駕駛員違規(guī)操作、路況車況不佳或與行人或其他車輛發(fā)生碰撞摩擦后造成的二次事故等。除此之外，危險品運輸還存在很多影響因素，運輸過程中每個細節(jié)都不能掉以輕心，否則，一旦發(fā)生意外，救援難度將遠遠大于普通事故，產(chǎn)生的危害也將不堪設(shè)想。

因此，對危險品運輸各個環(huán)節(jié)加強監(jiān)控管理迫在眉睫，運輸物聯(lián)網(wǎng)便應(yīng)運而生。運輸物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在交通運輸行業(yè)的具體表現(xiàn)形式。物聯(lián)網(wǎng)可以理解成任何時間任何地點條件下任何物與物自發(fā)進行聯(lián)結(jié)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)［7］，而運輸物聯(lián)網(wǎng)，一般表述為智能運輸，常表現(xiàn)為車輛的智能識別、智能監(jiān)控和位置跟蹤［8，9］。運輸物聯(lián)網(wǎng)對于危險品運輸過程監(jiān)管有著極為重要的意義，從運輸車輛和運輸人員的資格審查到天氣路況的考察，從危險品出庫裝車、中途轉(zhuǎn)運、到終點卸貨入庫整個運輸流程，從車輛的出車登記、路徑規(guī)劃、應(yīng)急處理到貨物防盜等方方面面，運輸物聯(lián)網(wǎng)都能有效輔助多方部門對危險品運輸?shù)娜轿宦?lián)合監(jiān)管。

2 國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀與應(yīng)用分析

目前，國內(nèi)外危險品運輸安全問題和運輸物聯(lián)網(wǎng)的研究應(yīng)用已經(jīng)得到了相關(guān)部門和相當(dāng)一部分企業(yè)的重視。國際電信聯(lián)盟于2005 年發(fā)布的互聯(lián)網(wǎng)報告［10］和市場研究公司Gartner Group 發(fā)布的《2015 物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測報告》［11］中都提到了物聯(lián)網(wǎng)不可限量的發(fā)展?jié)摿?，并指出物?lián)網(wǎng)將持續(xù)迅速擴張，更將滲透到工業(yè)生產(chǎn)的全過程。危險品運輸方面，聯(lián)合國于上世紀(jì)中期就成立了危險品運輸專家委員會，編纂的《關(guān)于危險貨物運輸建議書·規(guī)章范本》一直沿用到現(xiàn)在;運輸物聯(lián)網(wǎng)方面，中國、美國、德國、法國、日本、新加坡等國家都將物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究提升到國家重大發(fā)展戰(zhàn)略高度，相繼制定了交通物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃并投入實施，如美國的車路協(xié)同系統(tǒng)(vehicle infrastructure integration，VII)和Inte lliDrive計劃［12］、歐洲的eSafety 計劃［13］、日本的SmartWay和i－Japan［14］計劃等。

在新一代的運輸物聯(lián)網(wǎng)中，運輸車輛將作為運輸物聯(lián)網(wǎng)中一個個獨立的數(shù)據(jù)節(jié)點存在，車輛之間通過基于云計算的網(wǎng)絡(luò)相連并相互傳遞數(shù)據(jù)。以歐盟2003 年啟動的eSafety 計劃為例［15，16］。eSafety 計劃利用信息通信技術(shù)為道路交通安全提供全面保障，相關(guān)子研究項目包括車載智能終端、安全駕駛輔助系統(tǒng)、緊急救援系統(tǒng)、事故分析機制、人為因素研究等。參加試驗的智能車已于2010 年進行了道路測試，有望在幾年內(nèi)投入使用，屆時將有效緩解交通擁堵并降低事故發(fā)生率。美國的VII 計劃在經(jīng)過長時間醞釀后，逐漸演變成了現(xiàn)今的V2X(vehicle to X，車輛與周邊環(huán)境)，即車輛與周邊車輛、行人和基礎(chǔ)設(shè)施的交互和通信。如今V2X 產(chǎn)品在歐美發(fā)展已經(jīng)成熟，并逐步進行實際測試和投入使用［17］。鑒于危險品運輸?shù)闹饕{是交通事故，車路協(xié)同系統(tǒng)的實現(xiàn)將有效降低交通事故的發(fā)生率，從而間接提升危險品運輸?shù)陌踩健?/p>

我國的運輸物聯(lián)網(wǎng)研究與國外相比起步較晚，如今的安全管理重點尚處在事后處理階段，但相關(guān)人士已經(jīng)意識到了運輸物聯(lián)網(wǎng)對于危險品運輸?shù)闹匾饬x，并進行了一系列的探索和實踐。周堂等人［18］指出通過統(tǒng)一的前端信息采集能實現(xiàn)真正的物物相連。竇站等人［19］提出的移動危險源監(jiān)測技術(shù)可實現(xiàn)遠程監(jiān)測平臺的跨區(qū)域自動切換，便于多地區(qū)的協(xié)同監(jiān)測。對于危險品運輸路徑的規(guī)劃和成本的節(jié)約問題，李瑞強［20］基于改進GA 算法設(shè)計了一種新的云配送調(diào)度算法，可規(guī)劃出配送時間最短、延遲最少、最節(jié)約成本的運輸路徑，從而提高多目標(biāo)的貨物運輸效率。孟克等人［21］創(chuàng)新性地運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對各項運輸參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，并評估實時運輸狀況的危險等級。Huang Yongsheng 等人［22］針對物流網(wǎng)絡(luò)提出了一種改進的PSO 算法，能有效降低物流運輸?shù)某杀?。東北大學(xué)的鄧慶元等人［23］和西安科技大學(xué)的孫濤［24］分別在各自研發(fā)的運輸監(jiān)控系統(tǒng)中使用了電子鎖功能和WiFi 視頻監(jiān)控功能實現(xiàn)了車輛貨物的安全防盜。

過去的幾年，我國運輸物聯(lián)網(wǎng)在危險品運輸監(jiān)控的應(yīng)用方面也是實現(xiàn)了飛躍式的發(fā)展。早在2011 年，我國交通運輸部便發(fā)布了《道路運輸業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要》，對智能交通物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展工作進行了具體而明確的部署，并對車輛聯(lián)控系統(tǒng)日后的廣泛推行做了鋪墊［25］。車輛聯(lián)控系統(tǒng)指的是2010 年由中國交通通信信息中心承擔(dān)的重大研發(fā)任務(wù)——全國重點營運車輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)車輛聯(lián)網(wǎng)率、疲勞駕駛率、超速車輛率等實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的動態(tài)上傳、監(jiān)控、保存和管理，如圖1 所示，能有效實現(xiàn)部、省、市、企業(yè)的四級聯(lián)動，便于企業(yè)和各級地方政府對車輛的監(jiān)管和事故的預(yù)防［26］。2014 年，我國交通運輸部在《道路危險貨物運輸管理規(guī)定》的基礎(chǔ)上，針對危險品運輸安全問題相繼出臺了多條輔助管理辦法，如《加強危險品運輸安全監(jiān)管意見》中再次強調(diào)從事危險品運輸?shù)能囕v要加裝上述車輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)，并且要根據(jù)《車輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)考核管理辦法》對監(jiān)管情況進行考核［27，28］。繼上海、江蘇等華東地區(qū)物流大省率先實現(xiàn)危險品運輸?shù)穆?lián)網(wǎng)和跨區(qū)域監(jiān)控后，我國已經(jīng)實現(xiàn)了30 個省級監(jiān)控平臺資源的整合［29］。但不容忽視的是，新舊系統(tǒng)的更替和監(jiān)管系統(tǒng)的安裝與維護成本都影響到了新政策的實施，如何進一步提升系統(tǒng)性能同時壓縮系統(tǒng)軟硬件開發(fā)運維成本，從而促進新系統(tǒng)的推廣使用，是日后需要詳細考慮的問題。

圖1 全國重點營運車輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)Fig 1 Networking and joint control system of national key transport vehicles

3 結(jié)束語

隨著時代的推進，各種危險化工產(chǎn)品工業(yè)市場中占有率越來越高。運輸這類易燃易爆強揮發(fā)性、強腐蝕性危險品的車輛也隨之成為了一個個流動的危險源。雖然我國當(dāng)前的危險品運輸監(jiān)管已經(jīng)取得了一定成效，但要想真正實現(xiàn)全面的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和風(fēng)險控制還有很長一段路要走。本文分析了國內(nèi)外運輸物聯(lián)網(wǎng)在危險品運輸領(lǐng)域的研究進展和應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存的監(jiān)測系統(tǒng)功能還不夠完備，仍需要結(jié)合廣大科學(xué)工作者對于運輸物聯(lián)網(wǎng)、運輸風(fēng)險控制等方面的研究思想，集思廣益，爭取開發(fā)出更加適合于危險品專業(yè)運輸行業(yè)且更為低耗高效的監(jiān)管系統(tǒng)，為危險品運輸監(jiān)管系統(tǒng)的研究改進提供了參考。

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