中小學(xué)危險化學(xué)品儲存室智能化管理探索

摘 要 中小學(xué)危險化學(xué)品儲存室智能化管理是指借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，對危險化學(xué)品儲存室的日常管理進行規(guī)范，實現(xiàn)全方位24小時不間斷監(jiān)管，實時自動采集和上傳入庫、領(lǐng)用、借還等各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)與視頻等，并進行智能化數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題通過系統(tǒng)及時報警，實現(xiàn)危險化學(xué)品的全流程、全周期可視化和智能化管理，以減輕人工負荷，提高學(xué)校對危險化學(xué)品的信息化管理水平，保障校園安全和師生健康。主要就重慶西藏中學(xué)校的智能化危險化學(xué)品儲存室建設(shè)案例進行分析和總結(jié)，供其他學(xué)校參考借鑒。

關(guān)鍵詞 中小學(xué)；實驗室；危險化學(xué)品儲存室；智能化管理；危險化學(xué)品監(jiān)管系統(tǒng)

中圖分類號：G482 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）17-0-04

0 引言

近年來，學(xué)校實驗室屢屢發(fā)生因危險化學(xué)品管理不到位或違規(guī)使用而造成的安全事故，危及校園安全和師生健康，社會負面影響較大。2016年5月下發(fā)的《教育部辦公廳關(guān)于集中開展教育系統(tǒng)危險化學(xué)品安全專項整治的通知》明確要求：全面排查治理學(xué)校危險化學(xué)品安全隱患和安全管理工作的薄弱環(huán)節(jié)，降低危險化學(xué)品采購、儲存、使用、處置等環(huán)節(jié)安全風(fēng)險，堅決杜絕學(xué)校危險化學(xué)sVQbDDXoiI2bC59WvhDfig==品事故，確保師生人身財產(chǎn)安全，維護校園和諧穩(wěn)定[1]。

2020年2月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于全面加強危險化學(xué)品安全生產(chǎn)工作的意見》，明確要求：各單位要綜合利用電子標簽、大數(shù)據(jù)、人工智能等高新技術(shù)，對生產(chǎn)、貯存、運輸、使用、經(jīng)營、廢棄處置等各環(huán)節(jié)進行全過程信息化管理和監(jiān)控，實現(xiàn)危險化學(xué)品來源可循、去向可溯、狀態(tài)可控[2]。

為深入貫徹落實國家對學(xué)校危險化學(xué)品安全管理提出的各項要求，重慶市于2021年6月制定下發(fā)《重慶市中小學(xué)實驗室危險化學(xué)品安全管理規(guī)范（試行）的通知》，對全市中小學(xué)的危險化學(xué)品管理從組織機構(gòu)和制度建設(shè)，以及采購、庫存、使用、應(yīng)急管理等多方面作出明確要求，進一步明確全市各區(qū)縣學(xué)校要建立中小學(xué)危險化學(xué)品全生命周期安全監(jiān)管信息共享與追溯機制，學(xué)校應(yīng)使用物聯(lián)網(wǎng)、人臉（指紋/IC卡）識別、智能傳感等新技術(shù)實現(xiàn)對危險化學(xué)品的精細化管理，實現(xiàn)危險化學(xué)品采購、儲存、使用、廢棄處置等各環(huán)節(jié)的信息化管理和在線智能監(jiān)管。

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、傳感技術(shù)等新技術(shù)的普及應(yīng)用，以及重慶市中小學(xué)實驗教學(xué)設(shè)備市級、區(qū)級、學(xué)校三級管理平臺的搭建，為全市各中小學(xué)危險化學(xué)品儲存室的智能化管理提供了技術(shù)支撐和實現(xiàn)可能。本文以重慶西藏中學(xué)校為例探索中小學(xué)危險化學(xué)品儲存室智能化管理。

1 存在的問題

在傳統(tǒng)的危險化學(xué)品儲存室管理模式下，由于學(xué)校危險化學(xué)品管理員的專業(yè)知識、工作態(tài)度等因素影響，危險化學(xué)品在領(lǐng)取、存儲、廢棄處理等環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)較大的安全漏洞。為避免安全事故，重慶西藏中學(xué)校通過對危險化學(xué)品的管理各環(huán)節(jié)進行全面排查和梳理，發(fā)現(xiàn)一些問題和安全隱患。

1）學(xué)校管理員由于缺乏專業(yè)知識和經(jīng)驗，在危險化學(xué)品存放和管理方面有不規(guī)范現(xiàn)象，存在一定的安全隱患。危險化學(xué)品使用管理要求的“雙人雙鎖”監(jiān)管執(zhí)行有困難。

2）對危險化學(xué)品的入庫和領(lǐng)用、歸還等完全靠人工登記，工作負荷大，不能做到入庫、領(lǐng)用和歸還重量的精準計量。紙質(zhì)登記可能存在品種和數(shù)量的誤登、漏登情況，無法實現(xiàn)對危險化學(xué)品全環(huán)節(jié)的實時精準管理。

3）現(xiàn)有的危險化學(xué)品儲存柜是傳統(tǒng)的儲存柜，存在柜體老化、腐蝕情況，也不具備防火、防爆等功能，柜體沒有溫控和通風(fēng)功能，存在一定安全隱患。

4）現(xiàn)有的危險化學(xué)品儲存室設(shè)施設(shè)備對溫度、濕度、VOC（volatile organic compounds，揮發(fā)性有機化合物）等數(shù)據(jù)不能自動感知，造成室內(nèi)溫度無法自動調(diào)節(jié)，室內(nèi)有害污染物不能通過自動通風(fēng)調(diào)節(jié)清除，室內(nèi)有濃重的刺激性異味。特別是重慶夏天超過40℃的情況非常普遍，對易燃易爆危險化學(xué)品儲存來說是極大的安全隱患。

5）學(xué)校每學(xué)期對危險化學(xué)品的清查全靠人工逐一清點登記，費時費力，臺賬數(shù)據(jù)滯后，無法及時統(tǒng)計危險化學(xué)品過期情況，使用信息難溯源。平時對危險化學(xué)品儲存室的例行安全巡查也要耗費大量人力。

2 建設(shè)預(yù)期

學(xué)校建設(shè)的智能危險化學(xué)品儲存室要充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，要搭建好危險化學(xué)品監(jiān)管系統(tǒng)，能對危險化學(xué)品儲存室進行24小時的全天候?qū)崟r在線監(jiān)管，具備自動采集入庫、借還等數(shù)據(jù)并進行大數(shù)據(jù)分析，出現(xiàn)問題及時預(yù)警等功能。

2.1 存放環(huán)境聯(lián)網(wǎng)智控

通過信息化升級改造，實現(xiàn)危險化學(xué)品儲存室智能化管理，通過Wi-Fi或有線網(wǎng)絡(luò)連入云端管理平臺后，即可實現(xiàn)對學(xué)校危險化學(xué)品儲存室及儲存柜的溫度、濕度、VOC等自動感知，自動通風(fēng)調(diào)節(jié)，現(xiàn)場聲光預(yù)警、App遠程示警。

2.2 用戶權(quán)限在線集控

學(xué)校管理員登錄云端管理平臺，可以對本校部署的危險化學(xué)品儲存室門禁和智能柜裝置遠程設(shè)置用戶及角色權(quán)限。

2.3 雙人雙鎖，智能可靠

學(xué)校管理員和教師用戶在儲存室門口液晶屏和儲存柜的智控臺上，可以選用人臉、指紋、IC卡等不同方式進行身份和權(quán)限驗證，智能開鎖。同時配備機械開鎖功能以預(yù)防臨時停電。

2.4 行為采集，實時精準

引入智能控制終端（物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備），通過人臉識別控制權(quán)限，危險化學(xué)品一瓶一碼追蹤，自動稱量、記錄臺賬等，建立使用人員和危險化學(xué)品各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)連接。對開柜人信息、存取危險化學(xué)品名稱和重量等信息自動感知，并實時上報管理平臺。

2.5 智能分析，實時快捷

區(qū)縣及學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)與管理人員可以通過云端管理平臺對危險化學(xué)品的申購、審批、入庫、領(lǐng)用、歸還、廢棄處置等各環(huán)節(jié)進行全程信息化管理、數(shù)據(jù)智能分析，自動生成各類所需求報表。

2.6 引入?yún)^(qū)塊鏈，保證真實性

利用區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)不可篡改性，保證各環(huán)節(jié)采集數(shù)據(jù)的真實性，也方便各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的查詢和追溯。

3 建設(shè)路徑

為全面提升學(xué)校危險化學(xué)品安全管控水平，解決學(xué)校危險化學(xué)品管理面臨的突出問題，實現(xiàn)預(yù)期目標，重慶市沙坪壩區(qū)教育技術(shù)裝備中心和重慶西藏中學(xué)校聯(lián)合企業(yè)開展研究，根據(jù)國家和市級對危險化學(xué)品的相關(guān)管理規(guī)定，制定相關(guān)建設(shè)路徑：通過對門禁、儲存柜、通風(fēng)、消防、溫控等設(shè)施設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)升級改造，建設(shè)配套的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對危險化學(xué)品儲存室的智能化管理。學(xué)校危險化學(xué)品監(jiān)管系統(tǒng)能實現(xiàn)危險化學(xué)品管理相關(guān)過程（如入庫、使用、借還、廢棄處置等過程）數(shù)據(jù)和視頻等的自動采集、實時上報、綜合統(tǒng)計分析等，保障危險化學(xué)品管理全環(huán)節(jié)、全生命周期數(shù)據(jù)的真實性，避免人為失誤，并對違規(guī)使用、超期存儲、超量存儲等異常事件數(shù)據(jù)自動采集、實時示警。該系統(tǒng)主要包括信息采集分析、安全保障、智能柜管控等子系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)接入沙坪壩區(qū)中小學(xué)教學(xué)設(shè)備管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)管理。

3.1 信息采集分析系統(tǒng)

3.1.1 信息溯源模塊

該系統(tǒng)需支持瀏覽器訪問、云端接入、共享應(yīng)用。學(xué)校實驗室主管部門和實驗管理員可以登錄該平臺對危險化學(xué)品采購、儲存、使用、廢棄物處置各環(huán)節(jié)開展全過程信息化在線管理，確保學(xué)校危險化學(xué)品的來源可循、去向可溯、狀態(tài)可控。

3.1.2 儲存信息采集模塊

對學(xué)校危險化學(xué)品儲存室場所進行智能化升級改造，主要是在儲存室加裝門禁系統(tǒng)，門口安裝觸摸式平板電腦，用帶有多種傳感器的智能柜取代現(xiàn)有的鐵皮柜、水泥櫥等存儲設(shè)備。該智能柜通過網(wǎng)絡(luò)接入學(xué)校的危險化學(xué)品監(jiān)管系統(tǒng)后聯(lián)網(wǎng)運行，在線管理。所有危險化學(xué)品在入柜前粘貼RFID標簽，利用智能柜配備的多種傳感器，自動監(jiān)測存放環(huán)境的溫度、濕度、VOC等數(shù)值，利用人臉識別功能，對使用教師身份及存取行為自動感知，對存取危險化學(xué)品名稱和重量自動采集、實時上報，存取過程中電子臺賬自動生成，危險化學(xué)品庫存實時可知[3］。

3.1.3 智能分析模塊

依托危險化學(xué)品信息溯源、信息采集等功能模塊采集到的數(shù)據(jù)，進行綜合分析，對違規(guī)使用、超期存儲、超量存儲、超時未還等異常行為進行風(fēng)險預(yù)判，實時預(yù)警，并定期生成學(xué)校危險化學(xué)品入庫、使用等數(shù)據(jù)情況報告和安全管理分析報告，為學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)及上級主管部門例行巡查、安全督查提供智能化應(yīng)用支持，方便學(xué)校及上級主管部門科學(xué)有序地開展危險化學(xué)品管理和應(yīng)急處置工作。

3.2 安全保障系統(tǒng)

3.2.1 門禁監(jiān)測系統(tǒng)

1）在保管室門外的墻壁上，設(shè)置有門禁監(jiān)測系統(tǒng)。管理員每天例行安全巡查無需進門，通過該系統(tǒng)就可以直接觀察室內(nèi)危險化學(xué)品柜、滅火器、通風(fēng)管網(wǎng)、排風(fēng)扇等設(shè)備運行狀態(tài)，以及室內(nèi)溫度、濕度、VOC濃度。

2）管理員每天進行安全巡檢時，按管理要求在規(guī)定時間、規(guī)定位置、規(guī)定要求完成數(shù)據(jù)采集。只要在該門禁監(jiān)測系統(tǒng)上刷IC卡，就可以自動進行“巡查”登記，并在該門禁監(jiān)測系統(tǒng)中直接瀏覽所有巡檢登記。

3）需要進入庫房時，用戶可以采用人臉、指紋、IC卡、密碼等任意一種身份識別方式，雙人雙控，智能開啟庫房門鎖。如遇學(xué)校停電，管理員也可以使用機械鑰匙打開房門。

3.2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

室內(nèi)設(shè)置了四臺超高清AI攝像機，能提供24小時不間斷視頻監(jiān)控。攝像機自動記錄開啟危險化學(xué)品儲存室和儲存柜的視頻信息，以及危險化學(xué)品入庫、取用、歸還等視頻信息，并保存半年以上。

3.2.3 煙火及非法入侵報警系統(tǒng)

帶AI功能攝像機與聲光報警器、移動App聯(lián)動，當室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或有人非法入侵時，通過視頻分析技術(shù)觸發(fā)警報系統(tǒng)。

3.2.4 消防應(yīng)急滅火系統(tǒng)

危險化學(xué)品儲存室內(nèi)設(shè)置有四個懸掛式超細干粉滅火器。當室內(nèi)溫度達到68℃時，滅火器裝置將從滅火器內(nèi)自動噴灑出高濃度超細干粉，快速隔絕氧氣實現(xiàn)自動滅火。滅火范圍能實現(xiàn)對室內(nèi)八個危險化學(xué)品柜的全覆蓋。儲存室門口還配置有微型消防應(yīng)急器材柜，配備了消防服、反光背心、防毒面罩、滅火毯、消防腰斧、手提式滅火器等消防器材，方便管理人員應(yīng)急使用。

3.2.5 溫濕度和VOC氣體感知系統(tǒng)

危險化學(xué)品儲存室內(nèi)設(shè)置有空氣環(huán)境感知裝置和自動排風(fēng)扇系統(tǒng)。當室內(nèi)空氣中的溫度、濕度、有害氣體濃度達到一定閾值時，嵌入墻上的排風(fēng)扇系統(tǒng)就會自動運行抽風(fēng)。當室內(nèi)空氣中的溫度、濕度、VOC有害氣體濃度達到危險閾值時，室內(nèi)和室外的報警系統(tǒng)自動啟動，并以聲音和閃光燈報警。

3.3 智能柜管控系統(tǒng)

3.3.1 智能危險化學(xué)品柜

根據(jù)學(xué)校危險化學(xué)品的品種、數(shù)量，該儲存室共配置八個不同用途的智能柜，按照易制爆、易制毒、易燃、腐蝕性、毒害品不同危險屬性分類分柜存放。在柜內(nèi)加裝物聯(lián)網(wǎng)裝置，進一步實現(xiàn)對存放危險化學(xué)品的實時跟蹤、精準定位，具體功能如下。

1）跟蹤定位。非人工錄入危險化學(xué)品存放位置，利用粘貼到危險化學(xué)品瓶上的電子標簽和柜體內(nèi)部的傳感裝置，對柜內(nèi)存取危險化學(xué)品實時自動感知、實時跟蹤定位，能精準到存放的某柜、某層的具體位置，也能通過系統(tǒng)方便查找某個品種儲存的具體柜、層，同時減少因翻找而引起傾倒泄漏事故的發(fā)生。

2）通過柜體內(nèi)部的多種傳感器對溫度、濕度、VOC等數(shù)據(jù)自動感知，超限自動通風(fēng)調(diào)節(jié)、智能示警。

3）采用人臉、指紋、IC卡、云賬戶等不同身份識別方式實現(xiàn)雙人雙控，實現(xiàn)危險化學(xué)品儲存室的鐵門和儲存柜門的智能開鎖，達到危險化學(xué)品雙人領(lǐng)用、雙人開鎖的管理要求。

4）易制爆危險化學(xué)品柜采用黃色柜體和外掛式數(shù)據(jù)采集臺，確保柜存危險化學(xué)品遠離電源，預(yù)防產(chǎn)生火花引發(fā)事故。易制毒危險化學(xué)品柜則采用藍色柜體和內(nèi)置式數(shù)據(jù)采集臺，配備一個具有電子標簽識別功能的智能秤，方便存取時的數(shù)據(jù)采集。對管理員入庫、領(lǐng)用、借還等存取危險化學(xué)品行為數(shù)據(jù)伴隨式全自動感知、智能采集、實時上報。稱量范圍：0～2 000 g。稱量精度0.01 g。存取稱重危險化學(xué)品的過程配有語音系統(tǒng)實時播報[4]。

3.3.2 智能柜管理系統(tǒng)

每臺智能柜都裝有獨立的管理系統(tǒng)，并通過網(wǎng)絡(luò)接入學(xué)校的平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動上報，主要功能如下。

1）在每個智能柜的顯示屏上可以查看柜體內(nèi)部的溫度、濕度、有害氣體濃度，以及柜內(nèi)存放危險化學(xué)品的名稱、數(shù)量、位置，待還危險化學(xué)品，開柜記錄等信息。

2）當柜體內(nèi)部的溫度、濕度或有害氣體濃度達到設(shè)定的黃色區(qū)間時，柜體內(nèi)部的排風(fēng)系統(tǒng)就會自動啟動，通過柜體管網(wǎng)系統(tǒng)向室外定向排風(fēng)調(diào)節(jié)。

3）當柜體內(nèi)部的溫度或有害氣體濃度達到設(shè)定的紅色區(qū)時，系統(tǒng)一邊排風(fēng)調(diào)節(jié)一邊進行聲光報警，實驗管理員也可以通過手機App即時接收報警信息。

3.3.3 電子鎖控系統(tǒng)

基于對危險化學(xué)品的安全雙人雙鎖管控要求，智能柜必須兩人同時到場進行身份認證且均通過驗證后才能打開柜門。電子鎖控系統(tǒng)主要功能如下。

1）儲存室鐵門開啟。用戶身份認證時需通過門口的觸摸式平板電腦，選用人臉、IC卡、指紋等任意一種方式進行身份和權(quán)限在線驗證、智能識別、智能開鎖。

2）智能柜開啟。嚴格按照雙人雙鎖管理制度，必須兩人同時到場才能開啟柜門鎖。

3）儲存室鐵門和智能柜都提供了雙芯雙鑰匙應(yīng)急機械鎖，保障在停電狀況下仍然可以安全、正常開柜存取。

3.3.4 存取信息采集系統(tǒng)

1）在取用或放入危險化學(xué)品時，只要用戶把藥瓶放到稱重臺上，系統(tǒng)就能對用戶存取危險化學(xué)品的名稱和重量等信息智能采集、實時上報。

2）當關(guān)閉柜門后，系統(tǒng)會立即將該用戶的取用行為信息實時上報學(xué)校的危險化學(xué)品監(jiān)管系統(tǒng)，同時自動生成危險化學(xué)品存取記錄列表。

3）禁忌危險化學(xué)品錯誤存放提醒。危險化學(xué)品必須按照危險屬性存放到不同的專屬柜中。通過預(yù)先錄入危險化學(xué)品存儲禁忌數(shù)據(jù)庫，當相互能產(chǎn)生危險反應(yīng)的危險化學(xué)品存放到同一個柜子時，系統(tǒng)會即時發(fā)出語音示警，避免意外情況發(fā)生。

4 結(jié)束語

重慶西藏中學(xué)校的智能危險化學(xué)品存儲室于2023年底建成。通過一段時間的運行，該智能存儲室徹底解決了該學(xué)校危險化學(xué)品儲存室長期存在的刺激氣味難以清除問題，可對危險化學(xué)品的種類、存取數(shù)量、存取人、存取時間等電子臺賬自動統(tǒng)計，可以隨時查詢并打印清單，實現(xiàn)對危險化學(xué)品儲存的全環(huán)節(jié)全周期閉環(huán)式動態(tài)監(jiān)測、風(fēng)險預(yù)判、安全示警、溯源追蹤的智能化管理預(yù)期目標，實現(xiàn)對危險化學(xué)品儲存室可視化、智能化監(jiān)管，大大減輕學(xué)校安全壓力和管理員的工作負荷，有力保障學(xué)校實驗教學(xué)工作的正常開展，提升學(xué)校危險化學(xué)品的信息管理水平，也為全市中小學(xué)危險化學(xué)品儲存室的智能化管理作出有益探索。教育裝備的智能化管理是發(fā)展的必然趨勢，將從傳統(tǒng)的粗放式管理走向數(shù)字化、智能化管理，以智能化裝備和大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化裝備管理流程、提升管理效率，構(gòu)建智能分析決策體系，為學(xué)校實驗教學(xué)正常開展、校園安全和師生健康保駕護航。

5 參考文獻

[1] 教育部辦公廳關(guān)于集中開展教育系統(tǒng)危險化學(xué)品安全專項整治的通知[A/OL].（2016-06-01）[2023-11-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A03/s3013/201606/t20160601_247313.html.

[2] 中共中央辦公廳 國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于全面加強危險化學(xué)品安全生產(chǎn)工作的意見》[EB/OL].（2020-02-26）[2023-11-24].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5492485.htm.

[3] 趙雪彬，李松，陳渝，等.中小學(xué)實驗教學(xué)設(shè)備的數(shù)字化管理策略探究[J].中國教育技術(shù)裝備，2024（7）：33-35.

[4］ 朱茂林，丁昭蘭.中小學(xué)實驗室?；返闹悄芑芾韀J].實驗教學(xué)與儀器，2022，39（3）：73-74，80.

作者簡介：趙雪彬，重慶市教育信息技術(shù)與裝備中心條件裝備部副主任，高級實驗師；劉娟，通信作者，重慶市教育信息技術(shù)與裝備中心辦公室副主任，中級教師；徐偉，工程師。