危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)安全智能化管控技術(shù)進(jìn)展

朱勝杰，翟良云，袁紀(jì)武，陳 軍，慕晶霞，陳金合，石燕燕

(1.應(yīng)急管理部化學(xué)品登記中心，山東青島 266071 2.中石化安全工程研究院有限公司化學(xué)品安全控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266104)

0 前言

近年來我國(guó)石化、化工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速，危險(xiǎn)化學(xué)品(以下簡(jiǎn)稱危化品)的種類、產(chǎn)量和使用量也日益增加。?；肪哂卸竞Α⒏g、爆炸、燃燒、助燃等性質(zhì)，是對(duì)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。危化品倉(cāng)庫(kù)指專用于存儲(chǔ)?；返膱?chǎng)所，《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》(國(guó)務(wù)院令第591號(hào))第二十四條規(guī)定：危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)當(dāng)儲(chǔ)存在專用倉(cāng)庫(kù)、專用場(chǎng)地或者專用儲(chǔ)存室內(nèi)，并由專人負(fù)責(zé)管理。作為生產(chǎn)過程中的重要一環(huán)，危化品倉(cāng)庫(kù)的作用日益凸顯，然而在倉(cāng)庫(kù)數(shù)量需求大、倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)發(fā)展快速的同時(shí)其安全問題也不容忽視。近年來，?；穫}(cāng)儲(chǔ)行業(yè)發(fā)生了多起重特大事故，例如天津港“8·12”特別重大火災(zāi)爆炸事故、江蘇響水“3·21”特別重大爆炸事故等，這些事故與?；穫}(cāng)庫(kù)存在的安全管控問題不無關(guān)系。危化品倉(cāng)庫(kù)在向著現(xiàn)代化、專業(yè)化和智能化方向發(fā)展的進(jìn)程中，它的專業(yè)性、特殊性和安全性應(yīng)得到足夠的重視，解決好存在的問題方能“化危為安”。

1 危化品倉(cāng)庫(kù)存在的問題

1.1 倉(cāng)庫(kù)數(shù)量難以滿足發(fā)展需求

一直以來，危化品倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的速度跟不上我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)速度，據(jù)中國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)協(xié)會(huì)危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)分會(huì)2009年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)?；穫}(cāng)庫(kù)的市場(chǎng)缺口在20%左右，部分地區(qū)甚至達(dá)到30%以上[1]。造成?；穫}(cāng)庫(kù)短缺的原因一直未得到較好地解決，?；穫}(cāng)庫(kù)的需求缺口一直在增大，至2017年已達(dá)50%左右[2]。此外，由于危化品倉(cāng)儲(chǔ)基礎(chǔ)建設(shè)投資大、技術(shù)門檻高、安全風(fēng)險(xiǎn)大等原因，導(dǎo)致了倉(cāng)儲(chǔ)能力增長(zhǎng)一直滯后于市場(chǎng)需求，?；穫}(cāng)庫(kù)數(shù)量已遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)快速發(fā)展的步伐。

1.2 ?；反鎯?chǔ)分類不清

?；穫}(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)過程具有量大、種類多、流轉(zhuǎn)率高等特點(diǎn)，除少數(shù)專業(yè)倉(cāng)庫(kù)從事單一品種的存儲(chǔ)外, 絕大多數(shù)倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的?；贩N類多樣、性質(zhì)各異。這導(dǎo)致了倉(cāng)庫(kù)混存情況普遍存在，特別是?；穫}(cāng)儲(chǔ)經(jīng)營(yíng)企業(yè)大部分都存在著?；坊齑娴默F(xiàn)象[3]。同樣的，生產(chǎn)企業(yè)的危化品原料倉(cāng)庫(kù)也存在這些問題，并且發(fā)生過燃爆事故造成巨大損失[4]。不同?；返幕瘜W(xué)性質(zhì)、儲(chǔ)存養(yǎng)護(hù)方法、應(yīng)急處置措施等均不相同，將不同性質(zhì)的?；坊旌蟽?chǔ)存，有可能導(dǎo)致強(qiáng)烈的物理化學(xué)反應(yīng)，甚至引發(fā)爆炸事故。導(dǎo)致存儲(chǔ)分類不清的原因有多種：沒有危化品安全技術(shù)說明書或內(nèi)容不全；?；饭芾砣藛T缺少必要的專業(yè)知識(shí)；性質(zhì)不明的?；肺催M(jìn)行危險(xiǎn)性鑒定；儲(chǔ)存空間不足等。

1.3 倉(cāng)儲(chǔ)管理人員的安全意識(shí)不強(qiáng)

天津港“8·12”事故、江蘇響水“3·21”事故發(fā)生后，各地對(duì)危化品倉(cāng)儲(chǔ)安全問題的重視程度逐步提高，?；穫}(cāng)儲(chǔ)的安全性得到了一定提升，但在一些企業(yè)中仍存在安全管理人員的?；穼I(yè)知識(shí)不夠，對(duì)?；诽匦粤私獠怀浞郑痪邆湮；穫}(cāng)儲(chǔ)管理技術(shù)和實(shí)際操作技能等問題，在管理過程中不能夠很好地落實(shí)國(guó)家法律法規(guī)和企業(yè)制度要求，倉(cāng)庫(kù)安全設(shè)備設(shè)施不足，混放或超量存放的現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，增加了事故風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 信息化智能化水平偏低

?；穫}(cāng)庫(kù)的信息化、智能化水平不高主要表現(xiàn)在：一是自動(dòng)化設(shè)備設(shè)施應(yīng)用不足，機(jī)械化自動(dòng)化水平不高，人工作業(yè)和體力勞動(dòng)占比較大，難以適應(yīng)?；穫}(cāng)庫(kù)現(xiàn)代化發(fā)展的需求；二是信息化管理水平不高，相當(dāng)一部分企業(yè)還是以經(jīng)驗(yàn)管理、手工臺(tái)賬記錄為主，缺乏現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)作程序和智能化管理系統(tǒng)；三是由于投入費(fèi)用較高、改造周期長(zhǎng)、倉(cāng)庫(kù)需求旺盛等原因，降低了企業(yè)對(duì)老舊倉(cāng)庫(kù)的智能化提升改造的意愿。

1.5 應(yīng)急救援物資配備不能完全滿足要求

?；穫}(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的化學(xué)品理化性質(zhì)各異，應(yīng)急救援的方式也不相同，相應(yīng)的救援裝備物資的配備也應(yīng)不同。GB 30077—2013《危險(xiǎn)化學(xué)品單位應(yīng)急救援物資配備要求》給出了危險(xiǎn)化學(xué)品單位應(yīng)急救援物資的配備原則和配備要求，其中包含物資種類和數(shù)量等內(nèi)容，但是針對(duì)具體危化品倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的不同化學(xué)品未給出針對(duì)性的救援物資種類和數(shù)量配備要求。企業(yè)往往由于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解不同或者對(duì)?；穫}(cāng)庫(kù)混存化學(xué)品性質(zhì)了解不清等原因造成配備的應(yīng)急救援物資不能滿足救援需求。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，救援隊(duì)伍不能快速根據(jù)?；穫}(cāng)庫(kù)情況及時(shí)制定出正確的救援方案，給救援工作帶來了極大困難。

為解決?；穫}(cāng)庫(kù)存在的上述問題，需要加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)的信息化、智能化設(shè)計(jì)和建設(shè)升級(jí)，提高智能化管控水平，實(shí)現(xiàn)?；穫}(cāng)庫(kù)的長(zhǎng)久安全運(yùn)行。

2 ?；穫}(cāng)庫(kù)智能化管控技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

在危化品管控法規(guī)方面，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已建立了較為完善的?；饭芾矸ㄒ?guī)體系。歐盟在2006年建立了《關(guān)于化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)與限制的法規(guī)》(簡(jiǎn)稱REACH法規(guī))，該法規(guī)是第一部基于風(fēng)險(xiǎn)的化學(xué)品管理法規(guī),于2008年進(jìn)入正式實(shí)行階段[5]。德國(guó)TRGS 510《有害物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》給出了儲(chǔ)存危險(xiǎn)物質(zhì)的一般保護(hù)措施以及倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的額外保護(hù)措施[6]。加拿大頒布實(shí)施了《危險(xiǎn)貨物應(yīng)急指南》，進(jìn)一步提高了危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)管理的效率和水平[7]。美國(guó)設(shè)有美國(guó)職業(yè)安全健康局(OSHA)、美國(guó)化工過程安全中心(CCPS)、美國(guó)化工安全和危害調(diào)查委員會(huì)(CSB)等3大安全管理部門，是美國(guó)實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)有力的化學(xué)品安全管理的基本，化學(xué)品安全管理體系較為完整[8,9]。美國(guó)危險(xiǎn)化學(xué)品技術(shù)委員會(huì)編制的NFPA400《危險(xiǎn)物質(zhì)規(guī)范》中給出了硝酸銨固體和液體、腐蝕性固體和液體、易燃固體等?；返膫}(cāng)儲(chǔ)技術(shù)要求[10]。

在倉(cāng)庫(kù)智能化方面，Derhami Shahab研究了區(qū)塊堆垛的優(yōu)化布局設(shè)計(jì)，開發(fā)了基于模擬的優(yōu)化算法，還提出了一個(gè)封閉形式的解決方案，以優(yōu)化倉(cāng)庫(kù)布局中的過道數(shù)量[11]。Saleh Alyahya對(duì)無線射頻(RFID)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了研究，開發(fā)了一種選擇算法，最大限度地提高物料搬運(yùn)作業(yè)的效率并降低運(yùn)營(yíng)成本。該算法允許根據(jù)預(yù)定義規(guī)則對(duì)RFID跟蹤的物品進(jìn)行操作，為其中一個(gè)選定的物品分配優(yōu)先權(quán)前往指定的收集點(diǎn)[12]。Wei Zhou提出了一個(gè)基于RFID系統(tǒng)的智能倉(cāng)庫(kù)環(huán)境，不僅可以跟蹤庫(kù)存物品，還可以跟蹤貨架并且研究了倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)景下的動(dòng)力學(xué)，這使得任何類型的物品都可以在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的任一位置存放[13]。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

為了加強(qiáng)?；反鎯?chǔ)的安全管理，中國(guó)頒布了多項(xiàng)涉及?；穬?chǔ)存管理的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)[14]。這些法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范?；穬?chǔ)存企業(yè)的安全生產(chǎn)行為方面起到了積極的作用，但是也存在缺乏全行業(yè)的細(xì)化、量化的問題[15]。

在倉(cāng)庫(kù)智能化方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究成果較多，Lv QingYang針對(duì)倉(cāng)庫(kù)布局問題，分析遺傳算法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃對(duì)該問題的優(yōu)越性，并在遺傳算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合動(dòng)態(tài)規(guī)劃的思想，提出了一種倉(cāng)庫(kù)布局優(yōu)化策略[16]。曹先艷開發(fā)了“危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了?；啡霂?kù)申請(qǐng)至出庫(kù)的全過程智能化管理[17]。Ma Junhong研究了倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建了基于RFID技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，并對(duì)其軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)[18]。梁俊龍?zhí)岢隽死梦锫?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器人、無人駕駛等技術(shù)，構(gòu)建智慧倉(cāng)儲(chǔ)集成系統(tǒng)并建立智慧化倉(cāng)儲(chǔ)中心[19]。張偉杰通過硬件和軟件系統(tǒng)的結(jié)合，利用了二維碼技術(shù)、無線傳感技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)等技術(shù)對(duì)?；返膫}(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)建，提高了?；穫}(cāng)儲(chǔ)的智能性和自動(dòng)化程度[20]。

3 ?；穫}(cāng)庫(kù)智能化安全管控措施

現(xiàn)階段，隨著國(guó)內(nèi)貿(mào)易的穩(wěn)步發(fā)展以及對(duì)新冠疫情的有效控制，危化品倉(cāng)庫(kù)的需求將進(jìn)一步增長(zhǎng)，依靠傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)管理和運(yùn)作模式越來越難以及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行處理。5G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算的影響已滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域，倉(cāng)儲(chǔ)智能化領(lǐng)域也快速崛起并推動(dòng)著倉(cāng)庫(kù)管理向著自動(dòng)化、智慧化的方向發(fā)展。在此社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展背景下，對(duì)于?；穫}(cāng)庫(kù)應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)智能化管理措施，提升安全管控水平。

3.1 強(qiáng)化危化品倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)安全法規(guī)制度

我國(guó)已經(jīng)制定并實(shí)施了多項(xiàng)?；废嚓P(guān)的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，需要企業(yè)制定具體實(shí)施方案，將法律法規(guī)落實(shí)到位，建立和健全相關(guān)安全管理制度[21]。再好的法規(guī)制度也需要認(rèn)真落實(shí)和執(zhí)行方能發(fā)揮實(shí)效，從實(shí)際情況看，不少企業(yè)并沒有建立完善的?；钒踩芾碇贫?。例如，一些工貿(mào)企業(yè)的安全管理制度往往只涉及幾種自用的主要?；菲贩N，從而導(dǎo)致其安全管理制度的覆蓋范圍較小、協(xié)調(diào)性較差[22]。危化品企業(yè)應(yīng)依據(jù)國(guó)家頒布的安全法規(guī)制度落實(shí)好主體責(zé)任，建立健全?；穫}(cāng)庫(kù)管理制度體系，從而推動(dòng)企業(yè)安全發(fā)展。

3.2 完善?；反鎯?chǔ)禁配原則

不同的危化品由于理化特性不同，應(yīng)急處置的方法也截然不同，有的可以用水，但一些?；酚盟畵渚鹊扔凇盎鹕蠞灿汀保瑫?huì)引發(fā)更強(qiáng)烈的燃燒或爆炸?；诖鎯?chǔ)?；方湓瓌t，GB 15603—1995《危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存通則》附錄A給出了儲(chǔ)存配存表，GB 17914—2013《易燃易爆性商品儲(chǔ)存養(yǎng)護(hù)技術(shù)條件》等標(biāo)準(zhǔn)給出了混存性能互抵表。企業(yè)在存儲(chǔ)入庫(kù)的時(shí)候要依據(jù)禁配原則認(rèn)真分析待存儲(chǔ)的化學(xué)品性質(zhì)，進(jìn)行嚴(yán)格的分類并按照要求采取隔離、隔開、分離等存儲(chǔ)方式，避免危化品之間相互影響或者發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致事故發(fā)生。在滿足安全條件和配存禁忌的前提下，可以提升?；穫}(cāng)儲(chǔ)物流的有序周轉(zhuǎn)及精準(zhǔn)管理水平[23]。

3.3 通風(fēng)設(shè)施智能化改造

為保障?；穫}(cāng)庫(kù)安全，需合理安裝通風(fēng)設(shè)備降低空氣中可燃/有毒氣體的濃度。GBZ1—2010《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通風(fēng)的設(shè)置均有要求，一般情況下，正常通風(fēng)的換氣次數(shù)根據(jù)儲(chǔ)存的物質(zhì)確定，通常為3～6次/h，事故排風(fēng)換氣次數(shù)不小于12次/h。在信息化、智能化的背景下，對(duì)通風(fēng)換氣系統(tǒng)加以智能化設(shè)計(jì)改造，根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)調(diào)整通風(fēng)換氣頻率，特別是應(yīng)用智能局部通風(fēng)技術(shù)調(diào)節(jié)倉(cāng)庫(kù)的局部風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)“按需供風(fēng)”的功能，可以提升倉(cāng)庫(kù)的安全性。

3.4 構(gòu)建倉(cāng)庫(kù)智能監(jiān)測(cè)預(yù)警體系

危化品倉(cāng)庫(kù)的監(jiān)測(cè)設(shè)備主要包括環(huán)境溫濕度、物品溫度、空間可燃/毒性氣體濃度檢測(cè)、空間煙霧探測(cè)以及視頻監(jiān)控識(shí)別等，主要用于監(jiān)控?；穫}(cāng)庫(kù)的運(yùn)行狀況，可做到及早發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)預(yù)警報(bào)警，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。然而，從目前的危化品倉(cāng)庫(kù)監(jiān)測(cè)體系建設(shè)情況來看，多數(shù)倉(cāng)庫(kù)尚未建立起集傳感器、無線傳輸、智能識(shí)別等技術(shù)于一體的智能監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，檢測(cè)儀表多是單獨(dú)設(shè)立的，比如煙霧探測(cè)報(bào)警、氣體濃度檢測(cè)報(bào)警等，發(fā)生異常情況時(shí)各自響應(yīng)，分別報(bào)警。《“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”行動(dòng)計(jì)劃(2021—2023年)》中提出了到2023年底，要基本形成“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”快速感知、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、超前預(yù)警、聯(lián)動(dòng)處置、系統(tǒng)評(píng)估等新型能力體系。依據(jù)國(guó)家要求，構(gòu)建?；穫}(cāng)庫(kù)的智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，提升數(shù)字化管理、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同和智能化管控水平，可以實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量、更有效率的?；穫}(cāng)庫(kù)安全管理。

3.5 開發(fā)智能?；穫}(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)

近年來，隨著信息化手段越來越普及，倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的信息化水平也在持續(xù)進(jìn)步，越來越多的企業(yè)改進(jìn)了傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)管理方式，采用倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)(Warehouse Management System，WMS) 進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)管理。對(duì)于普通商品的物流倉(cāng)庫(kù)，一般只需要火災(zāi)報(bào)警即可，監(jiān)測(cè)手段簡(jiǎn)單，但是對(duì)于?；穫}(cāng)庫(kù)需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目較多，各類監(jiān)測(cè)設(shè)備的復(fù)雜程度較高?，F(xiàn)階段各子系統(tǒng)之間由于沒有形成一個(gè)有機(jī)的整體，很難對(duì)危化品倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行全面的安全管理。開發(fā)智能?；穫}(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，對(duì)氣體檢測(cè)報(bào)警、溫濕度檢測(cè)、視頻監(jiān)控、?；冯娮訕?biāo)簽等信息進(jìn)行融合管控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、信息互通，將大大提高危化品倉(cāng)庫(kù)的管控效率，降低人工出錯(cuò)率，提高倉(cāng)庫(kù)的安全性。

4 結(jié)論與展望

隨著信息化、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，?；穫}(cāng)庫(kù)各類感知技術(shù)的集成應(yīng)用也已然成為發(fā)展趨勢(shì)。例如可以通過感知技術(shù)對(duì)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以滿足?；穫}(cāng)庫(kù)對(duì)于空氣溫濕度、泄漏物質(zhì)成分等參數(shù)的要求；采用RFID技術(shù)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?；泛桶b容器的狀態(tài)，超限值及時(shí)報(bào)警；采用視頻智能識(shí)別分析技術(shù)監(jiān)控人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，在?；穫}(cāng)儲(chǔ)過程中提供安全有效的跟蹤、監(jiān)控和管理。

?；穫}(cāng)庫(kù)的未來發(fā)展，將集中在智能作業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)感知技術(shù)和人工智能算法方面。倉(cāng)庫(kù)智能化技術(shù)在卸車、堆垛、拆垛、揀選、巡檢以及出入庫(kù)等方面發(fā)揮重要作用，實(shí)現(xiàn)人機(jī)間的高效協(xié)作和精準(zhǔn)管控，使得傳統(tǒng)的?；穫}(cāng)庫(kù)邁入智能化行列，這將大大提升危化品倉(cāng)庫(kù)的安全保障水平。