危險化學品裝卸運輸一體化安全風險預(yù)警平臺設(shè)計與研究*

路亞彬，張新曉，馬良俊,，桑海泉，李月陽

(1.北京中安科創(chuàng)科技發(fā)展有限公司，北京 100012； 2. 中國安全生產(chǎn)科學研究院，北京 100012)

0 引言

化學品在國民經(jīng)濟發(fā)展中扮演著重要角色。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，化學品的需求日益強烈?；瘜W品往往具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質(zhì)，本身便具有一定的危險性[1]。近年來，危險化學品安全生產(chǎn)事故頻發(fā)，危險化學品裝卸環(huán)節(jié)和運輸環(huán)節(jié)事故數(shù)量呈上升趨勢[2-3]，如2017年濱州“8·7”危險化學品運輸爆炸事故和2017年臨沂“6·5”危險化學品裝卸爆炸事故等，均對群眾生命財產(chǎn)安全和社會公共安全造成了嚴重威脅。由于運輸車輛位置具有移動性和靈活性，在危險化學品運輸環(huán)節(jié)發(fā)生安全事故的后果影響更為惡劣，并具有難預(yù)測、難控制、難評估等特點[4-5]。危險化學品裝卸和運輸環(huán)節(jié)的安全性和合規(guī)性是相互影響的，具有一定的耦合性。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、地理信息等新一代信息化技術(shù)的快速發(fā)展，其在危險化學品安全監(jiān)管領(lǐng)域也有了諸多應(yīng)用。桑海泉提出了基于GIS、GPS、GPRS和無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的危險化學品生產(chǎn)儲存運輸安全監(jiān)控系統(tǒng)，并應(yīng)用于大連某特種氣體有限公司[6]；方來華提出了基于相關(guān)行業(yè)標準和規(guī)范的危險化學品運輸車輛監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計方案，實現(xiàn)了運輸車輛自動監(jiān)測、報警和音視頻等信息的采集，并提出了異地?；愤\輸車輛的監(jiān)控方式[7]；唐晨飛提出了基于位置服務(wù)的危險化學品車輛監(jiān)控與應(yīng)急聯(lián)動技術(shù)，有助于提升危險化學品車輛事故信息預(yù)警性和應(yīng)急處置的實效性[8]。目前的研究成果大多是聚焦于危險化學品流通過程中的某單一環(huán)節(jié)或單個設(shè)備，并沒有整體考慮危險化學品裝卸運輸過程，不能有效解決危險化學品全流程流轉(zhuǎn)過程中存在的多物態(tài)、跨地域、跨時空的安全監(jiān)管問題。本文提出集危險化學品裝卸與運輸一體化的安全風險預(yù)警平臺，可為有效解決上述問題提供參考和借鑒。

1 行業(yè)監(jiān)管現(xiàn)狀

危險化學品裝卸、運輸全生命周期流轉(zhuǎn)過程中涉及的信息種類和來源繁多，使得危險化學品監(jiān)管面臨多物態(tài)、跨地域、跨時空的監(jiān)管難題。另外，危險化學品監(jiān)管涉及應(yīng)急、質(zhì)檢、運輸、環(huán)保、交管等多個政府監(jiān)管部門，各部門之間監(jiān)管信息無法互通、共享，存在嚴重的信息孤島現(xiàn)象[9-11]。如何將危險化學品裝卸運輸全生命周期流通過程中關(guān)鍵的監(jiān)管信息進行有效集成，實現(xiàn)危險化學品裝卸運輸全生命周期流轉(zhuǎn)過程安全風險動態(tài)管控，不僅有利于督促企業(yè)嚴格落實安全生產(chǎn)主體責任，還有利于各政府監(jiān)管部門更好履行本部門監(jiān)管職責，提升危險化學品裝卸運輸過程本質(zhì)安全水平。

2 危險化學品裝卸運輸安全風險因素分析

2.1 裝卸環(huán)節(jié)

危險化學品裝卸過程是安全事故多發(fā)環(huán)節(jié)，相關(guān)法律法規(guī)對危險化學品裝卸環(huán)節(jié)做了明確要求，如《危險化學品安全管理條例》中要求危險化學品的裝卸作業(yè)應(yīng)當遵守安全作業(yè)標準、規(guī)程和制度，并在裝卸管理人員的現(xiàn)場指揮或者監(jiān)控下進行，另外，裝卸管理員應(yīng)當經(jīng)交通運輸主管部門考核合格，并取得從業(yè)資格。最新頒布的《JT/T 617-2018危險貨物道路運輸規(guī)則》[12]對裝卸環(huán)節(jié)的裝卸檢查內(nèi)容及裝卸條件和作業(yè)要求做出了明確規(guī)定。

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，危險化學品現(xiàn)場裝卸操作不規(guī)范和裝卸管理人員無證上崗作業(yè)是造成裝卸環(huán)節(jié)存在安全風險的主要原因，如臨沂“6·5”爆炸事故是因裝卸管理員操作不規(guī)范導(dǎo)致可燃氣體泄漏，最終引發(fā)爆炸的事故。另外，調(diào)研企業(yè)過程中，了解到淄博方宇潤滑油在2017年10月18日一次裝卸工作中，因裝卸管理人員沒有做好裝卸前檢查，誤將汽油裝入運輸過石腦油但沒有洗凈的汽油罐車，裝卸過程中石腦油揮發(fā)形成壓力氣體，鶴管與液面接觸時產(chǎn)生的靜電最終引發(fā)了散爆事故。

2.2 運輸環(huán)節(jié)

危險化學品運輸環(huán)節(jié)由于運輸車輛位置具有移動性和靈活性，在危險化學品運輸環(huán)節(jié)發(fā)生安全事故的后果影響更為惡劣，并具有難預(yù)測、難控制、難評估等特點。載有危險品的運輸車輛相當于移動的重大危險源，如何辨識該“移動重大危險源”風險因素，并采取相應(yīng)的安全措施保障?；愤\輸過程，降低危險化學品運輸風險度，是提高運輸安全系數(shù)的重要課題。

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，運輸介質(zhì)不符、疲勞駕駛、超載、企業(yè)超資質(zhì)營業(yè)等是造成運輸環(huán)節(jié)存在安全風險的主要原因。如濱州“8·7”爆炸事故是因三類運輸車輛裝載了二類物質(zhì)，在運輸途中物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，最終導(dǎo)致爆炸。另外，?；愤\輸車輛掛靠現(xiàn)象十分嚴重。受市場利益驅(qū)使，為提高運輸工作效率，運輸超載和司機長途疲勞駕駛現(xiàn)象較為嚴重。

2.3 裝卸運輸安全風險耦合關(guān)系

在危險化學品裝卸運輸全生命周期流轉(zhuǎn)過程中，需經(jīng)歷“裝—運—卸”3個步驟，按步驟的類型可分為裝卸和運輸環(huán)節(jié)，這2個環(huán)節(jié)之間存在辯證統(tǒng)一關(guān)系，既是相互獨立的，又是相互關(guān)聯(lián)的。相互獨立是指運輸環(huán)節(jié)安全責任主體是運輸企業(yè)，對應(yīng)監(jiān)管部門是運輸局、公安交警等。裝卸環(huán)節(jié)安全責任主體是化工企業(yè)，對應(yīng)監(jiān)管部門是應(yīng)急管理局等。相互關(guān)聯(lián)是指2個環(huán)節(jié)的安全風險因素是相互耦合的，如在裝貨環(huán)節(jié)沒有按照相應(yīng)的操作規(guī)程作業(yè)，沒有做好車輛裝載介質(zhì)把控工作，將物料裝在介質(zhì)不符的運輸車輛上，則直接給運輸環(huán)節(jié)造成了潛在的安全隱患。故將危險化學品“裝卸”和“運輸”視為1個統(tǒng)一的閉環(huán)整體，才能從根本上解決危險化學品裝卸運輸全生命周期的安全風險預(yù)警問題。

3 危險化學品裝卸運輸一體化安全風險預(yù)警平臺設(shè)計

3.1 平臺概述

平臺將危險化學品“裝卸”和“運輸”視為1個統(tǒng)一的閉環(huán)整體，通過相應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，人工智能等信息化技術(shù)將整個過程中存在的風險點進行實時監(jiān)控和預(yù)警。平臺分為企業(yè)業(yè)務(wù)平臺和政府監(jiān)管平臺，其中企業(yè)業(yè)務(wù)平臺是以危險化學品運輸電子運單[13]為“引線”將危險化學品裝卸運輸流轉(zhuǎn)過程中相關(guān)的數(shù)據(jù)組合成完整的裝卸運輸數(shù)據(jù)鏈，另外通過集成相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備，并融入視頻分析、行為分析等相關(guān)智能算法，實現(xiàn)危險化學品裝卸運輸流轉(zhuǎn)全生命周期的安全風險預(yù)警。

3.2 平臺總體架構(gòu)

軟件整體架構(gòu)主要分為頁面展示層、消息處理層和分布式微服務(wù)層，平臺開發(fā)框架架構(gòu)采用前端和后端分離的方式，后端開發(fā)采用JAVA語言開發(fā)。其中，展示層是提供給用戶瀏覽的web頁面，消息處理層是連接頁面及底層微服務(wù)的中間橋梁，也可以對外提供公共API，底層微服務(wù)層為核心業(yè)務(wù)處理層，為消息處理層提供業(yè)務(wù)處理私有API，軟件總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺總體架構(gòu)Fig.1 Overall architecture of platform

3.3 平臺集成設(shè)備

3.3.1 車載監(jiān)控儀

車載監(jiān)控儀完全按照行業(yè)標準AQ 3003—2005和AQ 3004—2005進行設(shè)計[14-15]，專門用于危險化學品運輸車輛，具有防爆功能，可在具有爆炸性危險的危險化學品裝卸區(qū)不斷電持續(xù)作業(yè)。該設(shè)備主要具有GPS、視頻監(jiān)控、超速報警、駕駛行為分析、主動防碰撞等功能。

設(shè)備主要組件及現(xiàn)場設(shè)備安裝如圖2所示。其中，人臉識別攝像頭提供刷臉認證登錄功能。EID屏提供運單詳細信息、路況及導(dǎo)航等相關(guān)功能。駕駛行為分析攝像頭具有人體姿態(tài)行為分析，可及時發(fā)現(xiàn)抽煙、打電話、打瞌睡等危險行為。監(jiān)控黑匣子主機集成了所有部件的物理硬件功能，另外預(yù)留了多種接口，可接入車輛已有設(shè)備的相關(guān)信息。通過車載監(jiān)控儀可實時獲取到危險化學品運輸車輛的動態(tài)監(jiān)控信息。

圖2 車載監(jiān)控儀組成部件及安裝Fig.2 Components and installation drawings of vehicle-mounted monitoring instrument

3.3.2 智能監(jiān)控視頻設(shè)備

智能監(jiān)控視頻主要安裝在危險化學品裝卸區(qū)域，其設(shè)計符合爆炸性環(huán)境下視頻監(jiān)控相關(guān)要求，如圖3所示。該設(shè)備主要包含人體姿態(tài)行為分析、安全帽分析、工作服顏色分析及人臉識別分析等功能。在相應(yīng)的裝卸區(qū)車位開始裝卸任務(wù)時，會激活相應(yīng)的智能視頻監(jiān)控，實現(xiàn)對裝個裝卸過程的全程監(jiān)控和預(yù)警。

圖3 智能監(jiān)控視頻安裝Fig.3 Installation diagram of intelligent monitoring video

3.4 平臺主要功能

風險預(yù)警平臺共分5個功能模塊，分別是綜合預(yù)警、精準監(jiān)控、?；粡垐D、?；瘧?yīng)急、地理分析，如圖4所示。平臺設(shè)計充分體現(xiàn)了“一張圖”和“可視化”的理念。基于地理信息系統(tǒng)將整個危險化學品裝卸運輸業(yè)務(wù)流程在一張地圖上進行展示，并結(jié)合宏觀安全風險態(tài)勢分析和微觀安全風險點監(jiān)控，一旦出現(xiàn)違規(guī)報警信息，平臺會及時進行報警信息推送。另外，設(shè)計了危化應(yīng)急和地理分析模塊，可為出現(xiàn)危險化學品安全事故后提供應(yīng)急輔助決策，并可通過后臺大數(shù)據(jù)分析技術(shù)充分挖掘相關(guān)有效監(jiān)管信息。

圖4 危險化學品裝卸運輸一體化安全風險預(yù)警平臺主頁面Fig.4 Home page diagram of integrated safety risk early warning platform for handling and transportation of hazardous chemicals

通過上述功能模塊的設(shè)計，最終可實現(xiàn)危險化學品運輸安全風險動態(tài)監(jiān)控和預(yù)警、危險化學品裝卸安全風險動態(tài)監(jiān)控和預(yù)警、危險化學品裝卸運輸流轉(zhuǎn)安全風險態(tài)勢動態(tài)分析。

3.4.1 危險化學品運輸安全風險動態(tài)監(jiān)控和預(yù)警

危險化學品運輸車輛在開始運輸任務(wù)前需按要求填報電子運單，并以此關(guān)聯(lián)上下游相關(guān)信息，組成完整的危險化學品“裝卸運輸數(shù)據(jù)鏈”，如圖5所示。另外，運輸車輛運輸?shù)膭討B(tài)信息，如車輛位置信息、車輛行駛狀況信息、駕駛員行為信息、路況信息等是由車載監(jiān)控儀進行實時采集，并通過4G傳輸至監(jiān)控平臺，一旦某項指標發(fā)生異常，監(jiān)控平臺會及時發(fā)出報警信息并推送至企業(yè)或者相關(guān)政府監(jiān)管部門。

圖5 裝卸運輸數(shù)據(jù)鏈示意Fig.5 Schematic diagram of handling and transportation data chain

3.4.2 危險化學品裝卸安全風險動態(tài)監(jiān)控和預(yù)警

危險化學品運輸車輛在裝卸區(qū)開始裝卸時，由裝卸管理員在APP上進行相應(yīng)操作，完成人員信息驗證、裝卸區(qū)車位選擇、裝卸前后檢查等。在選擇好要進行裝卸的車位后，監(jiān)控平臺會立即激活該車位對應(yīng)的智能視頻監(jiān)控，并對整個裝卸過程進行全程動態(tài)監(jiān)控。平臺一旦發(fā)現(xiàn)異常裝卸操作行為，如裝卸管理員沒有按規(guī)定戴安全帽，會及時發(fā)出報警信息并推送至企業(yè)或者相關(guān)政府監(jiān)管部門。

3.4.3 危險化學品裝卸運輸流轉(zhuǎn)安全風險態(tài)勢動態(tài)分析

通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實現(xiàn)對危險化學品裝卸運輸全生命周期流轉(zhuǎn)的安全風險態(tài)勢動態(tài)分析，可實時獲取危險化學品區(qū)域流入流出信息、重點區(qū)域裝卸頻率信息、重點監(jiān)控危險化學品流通信息、重點道路危險化學品安全風險態(tài)勢信息等。如公安監(jiān)管部門重點關(guān)注的劇毒化學品，可分析得出在哪些區(qū)域、道路、時間流通較多，可為其重點執(zhí)法、精準監(jiān)管提供有效的服務(wù)信息。如圖6所示為某品種危化品某時間段內(nèi)的道路運輸熱力圖。

圖6 ?；返缆愤\輸熱力圖Fig.6 Thermodynamic diagram for road transportation of hazardous chemicals

3.5 平臺運行發(fā)現(xiàn)和解決行業(yè)中存在的問題

該平臺在淄博市推廣和試運行過程中發(fā)現(xiàn)了該市危險化學品裝卸運輸監(jiān)管方面存在如下安全隱患問題，并提供了有效的解決方案。

1)外地車輛監(jiān)管及車輛掛靠問題

在運輸企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)備案過程中，發(fā)現(xiàn)在本地作業(yè)的外地車輛占比高達2/3，根據(jù)“屬地監(jiān)管”原則，本地相關(guān)監(jiān)管部門只能對管轄范圍內(nèi)的企業(yè)行使監(jiān)管職能，但往往有大量外地車輛涉及在本地?；髽I(yè)的作業(yè)，故加強外地車輛裝卸運輸安全監(jiān)管十分必要。另外，由于危化品運輸企業(yè)營業(yè)需要相關(guān)的資質(zhì)，存在某些個體戶將車輛掛靠在有資質(zhì)的運輸企業(yè)，進行違法裝卸運輸作業(yè)。

2)危化企業(yè)裝卸管理員無證上崗問題突出

《危險化學品安全管理條例》和《道路危險貨物運輸管理規(guī)定》中明確規(guī)定，在危險化學品裝卸過程中需要有裝卸管理員現(xiàn)場指導(dǎo)，并要求裝卸管理員在當?shù)剡\輸監(jiān)管部門通過參加考試取得相應(yīng)的資質(zhì)。但實際上?；て髽I(yè)的裝卸管理員多是無證上崗。

3)駕駛員安全駕駛問題

由于駕駛?；愤\輸車輛對駕駛員有一定的要求，如必須取得相應(yīng)的從業(yè)資質(zhì)等。故經(jīng)常發(fā)現(xiàn)無駕駛資質(zhì)的駕駛員中途換人的情況。另外，駕駛過程中駕駛員存在抽煙、打瞌睡、接打電話等不安全駕駛行為。

4)裝載介質(zhì)不符、超載等問題

由于危化品運輸?shù)奶厥庑?，每種罐體均是根據(jù)所運輸物料的特性專門設(shè)計定制，即出廠前規(guī)定了運輸物料，某些企業(yè)為了謀取更大的利潤，降低車輛的“空載率”，存在“一罐多用”的情況。另外，超載、超速等問題普遍存在。

上述問題均為裝卸運輸行業(yè)存在的安全隱患，平臺通過數(shù)據(jù)分析功能，及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可及時有效地發(fā)現(xiàn)上述安全隱患，并反映到相關(guān)的政府監(jiān)管部門，提高本地裝卸運輸行業(yè)本質(zhì)安全水平。

4 結(jié)論

1)在充分分析?；费b卸運輸業(yè)務(wù)特點的基礎(chǔ)上，提出危險化學品裝卸運輸一體化安全預(yù)警平臺的整體設(shè)計方案。

2)平臺融合了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，并集成了車載設(shè)備、智能監(jiān)控等多種設(shè)備，有效解決了?；吩诹鬓D(zhuǎn)過程中存在的多物態(tài)、跨地域、跨時空的難監(jiān)管問題，實現(xiàn)了危化品“裝—運—卸”全過程的安全風險預(yù)警和管理。

3)平臺的設(shè)計嚴格依照相關(guān)法律法規(guī)、政策和國家行業(yè)標準，可有效督促企業(yè)落實安全生產(chǎn)主體責任，有助于政府監(jiān)管部門更好的履行監(jiān)管職責。

4)平臺的建設(shè)可為國家危險化學品風險預(yù)警平臺提供借鑒參考。同時該平臺可實現(xiàn)與國家危險化學品監(jiān)管平臺和應(yīng)急平臺無縫對接和數(shù)據(jù)共享。

5)由于涉及政府監(jiān)管部門較多，相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要從各政府監(jiān)管部門獲取，目前采用的是Excel導(dǎo)入同步的方式。外地車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)只能手工錄入進行備案，無法保證相關(guān)數(shù)據(jù)的實時性和有效性，下一步平臺推廣工作中，在數(shù)據(jù)的獲取方式方面需要進一步研究和優(yōu)化。