建立危險化學品倉儲智能化管理系統(tǒng)

文·圖/上海市安全生產科學研究所 曹先艷

為實現危險化學品倉儲管理的安全性和智能化水平，基于模塊化的設計思路，建立了“危險化學品倉儲信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)”，實現了危險化學品入庫申請至出庫的全過程智能化管理，保證危險化學品倉儲過程的安全。

隨著我國化工產業(yè)的飛速發(fā)展，危險化學品的使用量與儲存量日益增長，但危險化學品的管理水平并沒有得到長足的發(fā)展。在危險化學品安全管理的諸多環(huán)節(jié)中，在危險化學品倉儲管理環(huán)節(jié)，化學品存儲量大、事故波及范圍廣。主要的隱患一方面來自于危險化學品的混存和儲存環(huán)境監(jiān)測信息獲取不及時，另一方面來自于危險化學品進出庫及庫內管理的信息化程度低，倉庫管理員對危險化學品的進出庫及庫內盤點操作信息反饋到管理人員有一定的滯后性，如有危險化學品出入庫錯誤或者盤點錯誤，倉庫管理人員無法及時糾正。在科技發(fā)達的今天，這兩方面的隱患均可以利用計算機信息技術結合RFID（Radio Frequency Identification技術，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據）與二維碼等集成物聯(lián)網系統(tǒng)通過提高危險化學品的全過程管理的信息化水平來實現。

天津港“8·12”事故發(fā)生以后，國務院和各地方政府紛紛出臺相關的危險化學品倉儲安全及信息化管理要求，上海市政府在《上海市安全生產十三五規(guī)劃》中明確要求加大危險化學品行業(yè)電子標簽、物聯(lián)網等新技術應用力度，推廣危險化學品流動流向信息監(jiān)控系統(tǒng)運用；并對《上海市危險化學品安全管理辦法》進行了十年來的首次修改；上海市安監(jiān)局委托化工行業(yè)協(xié)會制定了《上海市危險化學品倉儲經營企業(yè)定置管理規(guī)程》（試行），目的通過建立危險化學品信息化管理體系，實現危險化學品從入庫到出庫“點到點”的智能化全程監(jiān)管，確保危險化學品管理萬無一失。

本文以提高危險化學品倉儲管理的信息化水平為目的，提出了利用危險化學品禁忌關系系統(tǒng)、RFID和二維碼技術、多參數一體化探測節(jié)點集成的“危險化學品倉儲信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)”，實現危險化學品從入庫申請到出庫的全過程管理。

圖1 危險化學品信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)模塊

危險化學品信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)模塊及功能

危險化學品信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)共包括3個模塊：禁忌識別系統(tǒng)模塊、進出庫作業(yè)信息化系統(tǒng)模塊和環(huán)境信息監(jiān)測模塊，如圖1所示。

危險化學品禁忌識別系統(tǒng)

在危險化學品入庫之前，需要進行禁忌判別，兩種或兩種以上危險化學品儲存在一起若發(fā)生反應，會導致重大事故的發(fā)生。危險化學品之間的禁忌關系包括危險化學品的性質禁忌、滅火方法禁忌以及危險化學品與倉庫條件之間的匹配禁忌三個方面，2015年發(fā)布的《危險化學品目錄》共包含了2 828種危險化學品，對于發(fā)展日新月異、品種數量不斷增加的危險化學品品種，要完全憑借經驗去判斷和識別是否互為禁忌很困難，“入庫安全判別系統(tǒng)”就是基于上述三種禁忌建立的危險化學品禁忌智能識別系統(tǒng)，系統(tǒng)可以進行簡單的危險化學品之間的禁忌判別，也可以進行危險化學品申請入庫判定。輸入計劃入庫的危險化學品名稱，系統(tǒng)首先進行倉庫條件匹配；對匹配成功的倉庫，再進行與庫內危險化學品滅火方法禁忌判定；最后進行性質禁忌判定，對于三重判定均為“非互為禁忌”，則可以進行危險化學品的入庫申請批準及后續(xù)的庫位安排。詳見圖2入庫安全判別系統(tǒng)流程圖。

危險化學品進出庫作業(yè)信息化系統(tǒng)

圖2 危險化學品入庫安全判別系統(tǒng)

圖3 危險化學品進出庫作業(yè)信息化系統(tǒng)模塊

目前，大部分危險化學品倉儲企業(yè)采取的是傳統(tǒng)的臺賬與簿記為主的信息采集和統(tǒng)計系統(tǒng)，這不僅需要較多的人力資源，而且由于人為的因素，數據采集速度慢、準確率低，且存在容易出錯、信息反饋滯后的狀況。

自動識別技術近幾十年在全球范圍內得到了迅猛的發(fā)展，二維碼和RFID等自動識別技術已在工業(yè)、食品和日常生活用品中廣泛應用，但在危險化學品中的應用較少，尤其是倉儲管理中使用的更少。但自動識別技術具有采集的信息量大、可靠性高、糾錯能力強以及保密性好等特點，如果能將其應用到危險化學品倉儲管理中，則可以提高危險化學品倉儲管理的信息化水平，減少人工成本，提高管理效率，但目前RFID的應用存在著行業(yè)標準缺失、存在安全隱患等問題，雖然其優(yōu)點更明顯，但由于其還不夠成熟，本文只在托盤中使用RFID技術。利用RFID和二維碼技術，在托盤上粘貼RFID標簽，在托盤、貨架和危險化學品包裝上粘貼二維碼標簽，在危險化學品進庫、盤點、移庫及出庫的過程中掃描標簽的信息并即時傳輸至管理系統(tǒng)中，實現倉儲管理的即時管理。具體作業(yè)模塊見圖3所示。

碼放：掃描托盤的RFID和二維碼信息及貨物包裝上的二維碼，將托盤與貨物信息綁定，然后點擊“碼放”按鈕，將貨物運輸至倉庫內。

上架：掃描托盤、貨架的二維碼信息，將托盤與貨架信息綁定，然后點擊“上架”按鈕，將托盤放至對應的貨架上。

下架：掃描托盤、貨架的二維碼信息，點擊“下架”按鈕，將托盤與貨架信息解綁，將托盤運輸至倉庫外。

移庫：移庫是將貨物的“下架”和“上架”結合的操作過程。

盤點：將倉庫內所有庫位（包括空貨位）和托盤上的二維碼信息掃描一遍，點擊“盤點”按鈕，將此倉庫內信息上傳至系統(tǒng)，系統(tǒng)自動與原始值進行對比。

危險化學品倉儲環(huán)境信息監(jiān)測

系統(tǒng)基于模塊化的設計思路，采用集成的方式實現。系統(tǒng)組成包括信息采集處理系統(tǒng)和信息傳輸系統(tǒng)。利用甲烷氣體變送器、CO（一氧化碳）氣體變送器、溫濕度變送器及ZigBee（ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術）無線通信模塊、核心數據處理模塊和電源模塊等關鍵模組搭建危險化學品倉庫監(jiān)測系統(tǒng)的信息收集和傳輸子系統(tǒng)，采集匯聚危險化學品倉庫內的CO/CH4（一氧化碳/甲烷）濃度、溫度、濕度等信息，并送入工控機進行協(xié)議解析，并將解析后的數據通過DTU（專門用于將串口數據轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據通過無線通信網絡進行傳送的無線終端設備）發(fā)送至云平臺。

平臺實時監(jiān)測倉庫內的環(huán)境信息，一旦數據出現異常，系統(tǒng)會顯示警示信息提醒管理人員對倉庫進行巡檢并采取相應措施阻止可能的事故發(fā)生。系統(tǒng)架構件如圖4所示。

圖4 危險化學品信息監(jiān)測系統(tǒng)架構

危險化學品信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)

集成上述3種功能模塊，建立“危險化學品信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)”，該系統(tǒng)分為2個部分，貨主（需要使用倉庫）使用的“?；反鎯π畔⑸陥笙到y(tǒng)”和倉庫管理人員使用的“?；穫}儲企業(yè)管理系統(tǒng)”。

貨主申請入庫，管理人員根據禁忌系統(tǒng)進行審批。貨主根據需求填寫“?；反鎯π畔⑸陥笙到y(tǒng)”，提交后信息發(fā)送至倉庫管理人員處，由管理人員進行審核，如若審核未通過（無匹配的倉庫），則管理人員駁回貨主的入庫申請；如若審核通過（有匹配的倉庫和充足的庫位），則管理人員分配相應的倉庫和庫位，并根據入庫申請的時間制作入庫作業(yè)單；此時貨主從申報系統(tǒng)中可以看到審核通過的信息，安排發(fā)貨。如若貨主需要出貨，則同樣從申報系統(tǒng)提出申請，由倉庫管理人員進行安排。此貨物審核及庫位分配所依賴的基礎是危險化學品的禁忌識別規(guī)則。

管理人員制作進出庫作業(yè)單，現場作業(yè)信息及時反饋。如果貨物通過了入庫申請并分配好庫位，則管理人員制作入庫計劃單并打印后交給現場作業(yè)人員，現場作業(yè)人員根據計劃單操作并利用RFID和二維碼掃描器將貨物的入庫過程信息包括碼放、上架等進行掃描并實時或作業(yè)完畢后立即傳輸至系統(tǒng)，系統(tǒng)將現場作業(yè)人員的作業(yè)信息與計劃單信息核對，如果正確則顯示“操作正確”，若出現失誤，則出現警示信息，管理人員會根據警示信息指揮現場作業(yè)人員進行改正。對于移庫以及出庫操作過程與入庫過程的管理是一致的。

倉庫環(huán)境監(jiān)測信息實時反饋，預防事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的倉儲環(huán)境監(jiān)測信息只傳輸至工控機，事故發(fā)生后發(fā)出警報，管理人員對倉庫的環(huán)境信息的獲取比較滯后，無法提前采取措施預防事故的發(fā)生。該系統(tǒng)通過將孤島信息網絡化，管理人員可以隨時查看每個倉庫的環(huán)境參數及其變化趨勢，對于可能發(fā)生的事故及其原因進行判斷并采取積極的應急措施，避免事故的發(fā)生。

借助于RFID和二維碼自動識別技術，建立“危險化學品倉儲信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)”后，提高了危險化學品倉儲企業(yè)信息采集的準確性與自動化，解放了勞動力，提高了倉儲作業(yè)的工作效率；確保了信息傳遞的及時性，對于可能發(fā)生的事故能夠提前預知，避免了人員傷亡和財產損失。