淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險化學(xué)品安全運輸中的應(yīng)用

劉丹丹　劉彩霞

【摘要】 ? ?針對現(xiàn)有危險化學(xué)品運輸過程中監(jiān)管環(huán)節(jié)不協(xié)調(diào)、監(jiān)管指標(biāo)單一化、監(jiān)管信息不透明、信息獲取時效性較差及信息孤島等實際問題，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立對危險化學(xué)品運輸全過程中危險化學(xué)品本身狀態(tài)、駕駛員狀態(tài)、車輛狀態(tài)及運輸環(huán)境的實時監(jiān)控與信息共享平臺，是解決危險化學(xué)品運輸事故頻發(fā)問題的可靠方法和有力手段。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣及應(yīng)用能夠很大程度提高危險化學(xué)品運輸過程的事故預(yù)防、事故處理和事故分析的能力。促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟效益，提高政府各部門監(jiān)管的協(xié)同性和高效性。

【關(guān)鍵詞】 ? ?危險化學(xué)品 ? ?安全運輸 ? ?物聯(lián)網(wǎng) ? ?可視化管理 ? ?信息共享

Application of Internet of Things Technology in Safe Transportation of Hazardous Chemicals

LIU Dandan ? ?LIU Cai xia ?The Third Research Institute of Ministry of Public Security，Shanghai 200030，China

Abstract： Aiming at the practical problems in the transportation of hazardous chemicals， such as the uncoordinated supervision link， the single supervision index， the opacity of supervision information， the poor timeliness of information acquisition and information isolation. The reliable method and powerful means to solve the problem of frequent accidents in the transportation of hazardous chemicals is to establish a real-time monitoring and information sharing platform for the status of hazardous chemicals themselves， drivers， vehicles and transportation environment in the whole process of transportation of hazardous chemicals through the Internet of Things technology. The popularization and application of Internet of Things technology can greatly improve the ability of accident prevention， accident treatment and accident analysis in the transportation of hazardous chemicals. It will promote the economic efficiency of enterprises and improve the coordination and efficiency of supervision among government departments.

Key words： hazardous chemicals， safe transportation， Internet of Things，visual management， information sharing.

我國《危險化學(xué)品安全管理條例》規(guī)定，具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質(zhì)，對人體、設(shè)施、環(huán)境具有危害的劇毒化學(xué)品和其他化學(xué)品，統(tǒng)稱為危險化學(xué)品。我國是危險化學(xué)品生產(chǎn)和使用大國，也是危險化學(xué)品道路運輸大國。近年來，我國危險化學(xué)品道路運輸行業(yè)管理不斷規(guī)范、發(fā)展形勢持續(xù)向好，但危險化學(xué)品道路運輸事故依然時有發(fā)生，暴露出危險化學(xué)品道路運輸管理中還存在一些漏洞和問題。我國危險化學(xué)品行業(yè)有著顯著的產(chǎn)銷分離、產(chǎn)銷分布不均的情況，化工原材料產(chǎn)地相對集中在西部地區(qū)，而其輸出產(chǎn)品的銷售地和下游深加工企業(yè)又多集中在東部沿海地帶。據(jù)統(tǒng)計，全國有95%以上的危險貨物需要異地運輸[1]，危險化學(xué)品物流運輸需求旺盛。然而，我國的?；愤\輸企業(yè)良莠不齊，隨之產(chǎn)生的危險化學(xué)品運輸安全問題也日益增多，面對形勢依然嚴(yán)峻的危險化學(xué)品安全運輸管理問題，不僅需要制定完善的法律法規(guī)保障危險化學(xué)品運輸行業(yè)的發(fā)展[2]，也需要采用先進(jìn)的監(jiān)測預(yù)警手段來解決危險化學(xué)品運輸全過程、全天候、全范圍的自動化監(jiān)控等實際問題。本文基于我國危險化學(xué)品道路運輸現(xiàn)狀，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險化學(xué)品安全運輸管理方面的應(yīng)用，探討了通過監(jiān)測系統(tǒng)的建立來加強危險化學(xué)品在運輸過程中的安全管理，減少或避免發(fā)生可能導(dǎo)致人員傷亡、經(jīng)濟損失、環(huán)境污染及惡劣社會影響的重大安全事故的重要意義。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來構(gòu)成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，用戶端由原來的人擴展到了任何的物與物之間都可進(jìn)行通信以及信息的交換，以實現(xiàn)對物品的識別，跟蹤，定位和監(jiān)督管理等功能。其集成有射頻識別（RFID）技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)、無線通信技術(shù)、信息安全技術(shù)及分布式信息處理等技術(shù)。其中，射頻識別（RFID）技術(shù)是指通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對電子標(biāo)簽或射頻卡進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的，識別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種分布式自組網(wǎng)的傳感網(wǎng)絡(luò)，其綜合了傳感器、嵌入式計算、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、無線通信及分布式信息處理等技術(shù)，可實現(xiàn)任何時間、地點和環(huán)境下獲取和把握物體狀態(tài)信息。無線通信技術(shù)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)使用狀態(tài)的核心，其主要分為兩類：一類是Zigbee、WiFi、藍(lán)牙、Z-wave等短距離通信技術(shù);另一類是GPRS、GSM及衛(wèi)星通信等遠(yuǎn)距離通信技術(shù)。信息安全主要包括隱私保護(hù)、用戶認(rèn)證、不可抵賴性、數(shù)據(jù)保密性、通訊層安全、數(shù)據(jù)完整性及隨時可用性等。其中，隱私保護(hù)、用戶認(rèn)證、不可抵賴性及數(shù)據(jù)保密性主要處于物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)的應(yīng)用層，通訊層安全、數(shù)據(jù)完整性和隨時可用性主要位于傳輸層和感知層。分布式信息處理主要為由若干臺可互相通信的計算機組成的一個分布式網(wǎng)絡(luò)，每臺計算機都擁有自己的處理器和存儲設(shè)備，原先集中在單節(jié)點上的龐大計算任務(wù)被負(fù)載均衡地分派給分布式網(wǎng)絡(luò)中的計算機上并行地進(jìn)行處理。因此，物聯(lián)網(wǎng)作為計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深刻融入現(xiàn)實世界的產(chǎn)物，它能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種信息，并對其進(jìn)行處理與傳輸，將物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于危險化學(xué)品運輸?shù)膶崟r監(jiān)控管理，一方面可以確保監(jiān)控的可靠性、提高感知設(shè)備部署的靈活性，另一方面又能夠滿足危險化學(xué)品運輸長時間、持續(xù)監(jiān)控的應(yīng)用需求，有利于整個運輸管理系統(tǒng)的小型化和智能化發(fā)展，提高危險化學(xué)品運輸信息采集和處理能力，提升行業(yè)監(jiān)管水平。

二、我國危險化學(xué)品運輸中存在的問題

危險化學(xué)品由于其特殊的物理、化學(xué)性能，容易在生產(chǎn)、儲存、運輸中引起燃燒、爆炸、中毒等重大事故，存在巨大安全隱患，相對于普通貨物的運輸來說，危險化學(xué)品運輸不僅要滿足一般貨物的運輸條件，嚴(yán)防超載、超速等危及行車安全的情況發(fā)生，還要根據(jù)貨物的理化性質(zhì)，滿足特殊的運輸條件，因此，利用先進(jìn)的技術(shù)完成對整個危險化學(xué)品運輸過程中全面、及時、準(zhǔn)確、有效的信息監(jiān)管和控制是必要和迫切的，能夠及時發(fā)現(xiàn)危險源并進(jìn)行有效處理[3]。我國已制定了一系列法律法規(guī)，對運輸特殊危險化學(xué)品進(jìn)行了規(guī)范，初步形成了一套危險化學(xué)品安全運輸管理的規(guī)范體系，但對于危險化學(xué)品運輸?shù)倪^程控制、在途追蹤、貨物來源、應(yīng)急處理等方面在技術(shù)及其信息化管理上還存在著很多問題。

1、缺乏可視化管理與遠(yuǎn)程控制。危險化學(xué)品運輸過程中各環(huán)節(jié)監(jiān)管不全面、操作不規(guī)范、操作不及時、信息孤島是現(xiàn)階段我國危險化學(xué)品運輸行業(yè)管理中普遍存在的問題，不能實時掌握危險化學(xué)品運輸途中停留、運行及危險化學(xué)品本身狀態(tài)等都將引發(fā)重大安全事故。這些運輸過程中的事故占到了全年危化品事故總數(shù)的76%以上[4]。運輸事故的時間及地點的不確定性導(dǎo)致事故的影響具有迅速、難以控制的特點[5]。

2、缺乏跨區(qū)域跨行業(yè)信息共享平臺。我國大部分危險化學(xué)品運輸過程呈現(xiàn)跨區(qū)域的運輸，涉及不同地區(qū)的不同監(jiān)管及管理部門，容易出現(xiàn)監(jiān)管錯位及監(jiān)管盲區(qū)等問題，運輸途中很多地區(qū)間及部門間無法實現(xiàn)信息共享及協(xié)調(diào)聯(lián)動。數(shù)據(jù)共享性和同步性差，各部門各地區(qū)之間政策制定缺乏有效銜接[6]，導(dǎo)致現(xiàn)有的管理體系中缺乏有力的決策數(shù)據(jù)支持。同時，如果對于運輸?shù)奈ｋU化學(xué)品本身的貨源信息不共享不明確，易造成竄貨、丟貨、貨物污染以及應(yīng)急處置不及時帶來的二次事故等問題，無法真正做到有據(jù)可依。

3、缺乏對從業(yè)人員的信息化管控。危險化學(xué)品運輸過程中，不僅要對于運輸載體進(jìn)行全面的了解，還要對運輸介質(zhì)有基礎(chǔ)的了解。但目前，我國整個危險化學(xué)品運輸行業(yè)從業(yè)人員的專業(yè)技能、文化水平參差不齊，跨領(lǐng)域人才缺乏，流動性大，人工管理難度大。

4、缺乏對運輸車輛的信息化管控。目前，我國國有危險化學(xué)品道路運輸企業(yè)1.15萬家，運輸車輛30萬輛以上[7]。但我國危險化學(xué)品運輸企業(yè)良莠不齊，缺乏對運輸車輛的信息化管控，企業(yè)為了降低運輸成本對車輛運輸資質(zhì)非法掛靠、無證運輸、運輸車改裝、超載、混裝、惡性競爭以及企業(yè)管理制度不健全等情況時有發(fā)生。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險化學(xué)品安全運輸中的應(yīng)用

針對危險化學(xué)品安全運輸中存在的以上問題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠提供較好的可行方案。其中，危險化學(xué)品運輸過程缺乏可視化管理與遠(yuǎn)程控制的問題，可以通過建立基于物聯(lián)網(wǎng)的危險化學(xué)品運輸可視化與遠(yuǎn)程控制管理系統(tǒng)解決;跨區(qū)域跨行業(yè)信息共享平臺缺失問題，可以構(gòu)建基于云平臺的危險化學(xué)品運輸實時信息共享管理系統(tǒng)解決;對從業(yè)人員的信息化管控問題和運輸車輛的信息化管控問題，可以基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的危險化學(xué)品運輸車輛及駕乘人員管控進(jìn)行車輛和從業(yè)人員實時動態(tài)管理。

1、基于物聯(lián)網(wǎng)的危險化學(xué)品運輸可視化與遠(yuǎn)程控制管理?？梢暬芾碇饕侵肝ｋU化學(xué)品運輸全生命周期的狀態(tài)實時展示，主要包括對危險化學(xué)品本身的各項特性數(shù)據(jù)的展示、危險化學(xué)品運輸環(huán)境及運輸車輛所處位置的展示、運輸車輛的車況展示以及反映駕乘人員狀態(tài)的各項數(shù)據(jù)展示。目前主要利用EPC標(biāo)簽、RFID射頻識別、傳感器技術(shù)及圖像識別技術(shù)分別采集危險化學(xué)品本身狀態(tài)信息、運輸環(huán)境信息、運輸車輛狀態(tài)信息及駕乘人員狀態(tài)信息，通過閱讀器識別標(biāo)簽信息以及傳感器的信息采集并反饋確保實現(xiàn)對危險化學(xué)品運輸中個體及環(huán)境的全過程、全天候及全范圍的實時數(shù)據(jù)獲取。最終將獲取數(shù)據(jù)無線傳輸至各監(jiān)控平臺實現(xiàn)全生命周期的數(shù)據(jù)可視化展示，數(shù)據(jù)無線傳輸主要包含三個部分：第一部分是感知層與車載終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，主要通過低速和中高速短距離傳輸技術(shù)、自組織網(wǎng)技術(shù)等。第二部分是車載終端與管理平臺及云共享平臺中心應(yīng)用服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸，該部分主要利用GPRS、移動通信及衛(wèi)星通信等進(jìn)行無線報文傳輸，通過中間基站進(jìn)行轉(zhuǎn)移，第三部分為前端與系統(tǒng)后臺間的各項數(shù)據(jù)傳輸，通過分布式設(shè)計確保多級用戶可以及時查看危險化學(xué)品運輸信息。同時，當(dāng)危險化學(xué)品運輸過程中平臺收到危險化學(xué)品運輸環(huán)境溫度過高等預(yù)警及報警信息時，系統(tǒng)平臺應(yīng)能及時發(fā)送指令聯(lián)動相應(yīng)運輸車輛的溫控系統(tǒng)調(diào)整車廂溫度，當(dāng)平臺監(jiān)測到駕駛員疲勞駕駛或者駕駛過程中有打電話抽煙等違法駕駛行為時，應(yīng)自動聯(lián)動語音播報系統(tǒng)進(jìn)行提醒，同時發(fā)送告警信息至PC端及手機APP端?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程發(fā)送指令，自動控制及操作接收到的指令，可有效規(guī)避人為控制操作過程中的操作不當(dāng)和操作不及時的現(xiàn)象。

2、基于云平臺的危險化學(xué)品運輸實時信息共享管理。危險化學(xué)品安全運輸?shù)谋O(jiān)管和事故應(yīng)急處置具有跨地區(qū)跨部門的特點，各地區(qū)各部門相互間有效的信息溝通和應(yīng)急協(xié)調(diào)聯(lián)動是危險化學(xué)品運輸過程中不可或缺的環(huán)節(jié)，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算和大數(shù)據(jù)進(jìn)行算法模型的構(gòu)建，基于服務(wù)器集中-分布式組合設(shè)計結(jié)構(gòu)和互操作技術(shù)，或基于云平臺建設(shè)，通過多維度的度量值實現(xiàn)來源、類型、結(jié)構(gòu)等多種多樣的數(shù)據(jù)資源共享和查詢，建立危險化學(xué)品運輸全生命周期動態(tài)監(jiān)管信息共享平臺，及時掌握危險化學(xué)品的流向和狀態(tài)。同時，針對危險化學(xué)品運輸過程中危險化學(xué)品本身信息不透明不共享問題，主要通過在運輸?shù)奈ｋU化學(xué)品的產(chǎn)品包裝以及中型散裝容器、大型容器、可移動罐柜和罐車上加貼具有唯一ID識別碼的RFID標(biāo)簽或EPC標(biāo)簽，運輸車輛駕乘人員及安全管理人員同時佩戴寫入了所運輸?shù)奈ｋU化學(xué)品的信息及自身身份信息的電子標(biāo)簽，從而有效的解決運輸貨物來源信息共享及無法溯源等問題，保障了危險化學(xué)品運輸安全。

3、基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的危險化學(xué)品運輸車輛及駕乘人員管控。對于運輸行業(yè)而言，危險化學(xué)品運輸是危險性極高的工作，危險化學(xué)品運輸車輛相當(dāng)于一個移動“危險源”，因此，對于危險化學(xué)品運輸從業(yè)人員和運輸車輛的管控與普通運輸人員和車輛的管控相比，除了追求運輸?shù)牧魍ㄐ屎徒?jīng)濟收益之外，更應(yīng)注重其危險化學(xué)品運輸?shù)陌踩芾恚谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，將危險化學(xué)品運輸車輛的安全性能、駕駛?cè)藸顟B(tài)、安全押運員及運輸線路、時間等信息通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至云端信息共享平臺，基于大數(shù)據(jù)分析將駕乘人員、所需運輸?shù)奈ｋU化學(xué)品及運輸車輛信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定及人臉活體識別身份核驗，并將三者信息同時上傳至信息共享平臺，管理人員可動態(tài)查詢駕駛?cè)松矸菪畔?、駕駛行為信息、運輸車輛信息及貨物信息，對人車物鏈進(jìn)行統(tǒng)一的遠(yuǎn)程調(diào)度與管理，避免運輸危險化學(xué)品運輸車輛違法掛靠、運輸車輛改裝及運輸人員無證上崗等事件發(fā)生。

四、結(jié)束語

綜上所述，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險化學(xué)品安全運輸管理中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)運輸環(huán)境、危險化學(xué)品本身狀態(tài)、運輸車輛及駕乘人員的實時監(jiān)測和管理，對提高危險化學(xué)品運輸信息采集的即時性、準(zhǔn)確性及共享性，促進(jìn)危險化學(xué)品運輸行業(yè)安全性的整體提升，保障危險化學(xué)品運輸車輛駕乘人員及相關(guān)從業(yè)人員的生命安全具有重要作用。目前，部分省份已經(jīng)啟動了以上部分物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在危險化學(xué)品運輸中的應(yīng)用，相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的危險化學(xué)品安全運輸管理監(jiān)測將更加及時、準(zhǔn)確及高效。

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劉丹丹（1993.03-），女，漢族，籍貫：甘肅省天水市，工作單位：公安部第三研究所，研究實習(xí)員，主要從事非傳統(tǒng)安防領(lǐng)域產(chǎn)品檢驗評價;

劉彩霞（1975.10），女，漢族，籍貫：河南省焦作市，工作單位：公安部第三研究所，研究員，主要從事反恐防爆等非傳統(tǒng)安防及射頻識別、物聯(lián)網(wǎng)、人臉識別、虹膜識別、警用裝備等領(lǐng)域產(chǎn)品檢驗評價。

資助項目：本文受2017年度國家重點研發(fā)計劃國家質(zhì)量基礎(chǔ)的共性技術(shù)研究與應(yīng)用專項爆炸危險化學(xué)品公共安全、應(yīng)急產(chǎn)品和應(yīng)急服務(wù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究（項目編號2017YFF0207000）爆炸危險化學(xué)品探測設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)（課題編號2017YFF0207001）課題資助。