基于物聯網技術的道路危險品運輸安全應急管理系統設計

曹更永，田玉瑪（浙江省交通科學研究所，浙江 杭州 310006）

CAO Geng-yong, TIAN Yu-ma (Zhejiang Scientific Research Institute of Transport,Hangzhou 310006,China)

道路運輸是危險品的主要運輸途徑之一，危險品在運輸時，存在著巨大的潛在危險性，一旦發生事故，將造成嚴重后果，給人民、社會、環境造成嚴重傷害。據統計，近幾年我國每年道路運輸危險品貨物在2億噸左右，其中劇毒氰化物就達幾十萬噸，易燃易爆油品類達1億噸。隨著貨運量的攀升，事故數量和危害也在不斷上升，給危險品所經過地區的安全帶來不可忽視的威脅。如2011年4月26日清晨，浙江麗水松陽縣一輛載有15噸液氮的槽罐車因事故發生泄漏，翻在農田里，導致4人被凍遇難，附近村莊200多人被疏散；2011年6月4日23時左右，一輛灌裝車在途經杭新景高速公路建安市境新安江高速出口時發生追尾事故，造成1人死亡，約20噸泄露的苯酚流入新安江，致使新安江及富春江流域水體受到污染。這些觸目驚心的事故使我們意識到，危險貨物事故雖然發生的概率小，但破壞程度極其嚴重。

我國已經有很多相關的法規和制度強化危險化學品運輸安全作業與管理，但缺乏現代化的技術手段，突出表現在：一是 “事前預防”缺乏有效的車輛實時跟蹤監管平臺。政府和企業對于司乘人員在車輛駕駛過程中存在超速、超載等違規行為，車輛行駛過程中不按照預定路線行駛或者違規進出目標區域以及無法及時獲取危險化學品貨物狀態信息等安全隱患難以預警；二是缺乏事故發生時刻的主動報警。政府和企業知曉危險品運輸安全事故的發生屬于被動行為，通常有沿線居民、途經人員或車主報警后方知曉，然后再組織人員前往處置，應急響應滯后貽誤危險品處置時機；三是缺乏應急管理信息服務平臺。事故發生后無法及時獲取支持應急響應的相關信息，如不知道是什么危險品，不知道存在哪些危險，不知道危險影響程度，不知道危險品如何處置與控制，而這些信息的能否及時獲取是能否有效控制事故風險的關鍵。時至今日，新技術的快速發展為道路危險品運輸全程監管與應急管理提供了可能，物聯網關鍵性的技術如感知事物的傳感器網絡技術、聯系事物的組網和互聯技術、判別事物位置的全球定位系統、思考事物的智能技術、認識事物的射頻識別技術以及提高事物性能的新材料技術逐漸成熟并可應用實踐當中。

1 物聯網技術在道路危險品運輸管理中的應用

在危險貨物運輸管理中一直存在著一個難題，就是無法異地掌握運輸車輛的運行位置，更難掌握運輸車輛內部危險貨物的狀態和變化情況。這使危險貨物的安全管理處于被動局面，無法及早地發現安全隱患并及早處理。能否及時和準確地掌握危險貨物運輸車輛的安全管理信息對于確保危險貨物運輸安全至關重要。物聯網技術可以有效地全程監控危險貨物物流過程，滿足危險貨物運輸安全管理的相關要求。危貨運輸管理中的物聯網應用主要體現在：

1.1 車輛跟蹤

危險品運輸車輛上都安裝GPS衛星定位系統，每分每秒的行使信息，都在 “掌握”之中，運輸車輛如果偏出指定路線一定距離或進入敏感區域，信息管理中心會自動報警，后方監管工作人員可以遠程控制車輛，同時信息管理中心還可以對車輛駕駛人員是否存在違規行人進行監控。此外，如果車輛一旦發生碰撞，駕駛員只要按動系統在車上設置的傳感器，信息管理中心人員將會接到手機報警，可以最快速度實施救援，并通過RFID標簽讀出所運的危險品信息，以最短的時間采取措施。這種配送方式完善地了解全部物流過程，大大降低了傳統管理流程的消耗費用，提高了工作效率。

1.2 貨物監測

運輸車輛內貨物的壓力、溫度的實時監控。危險品在運輸過程中對運輸環境有著很高的要求，一旦運輸環境發生變化，就會發生事故。而危險品一旦發生事故，往往具有災難性，損失巨大。通過物聯網技術實時了解運輸車輛裝運危險貨物的狀態，經過分析采集來的車輛內危險貨物的壓力、溫度、密度、安全附件狀態及車輛停留時間等信息，可為運輸調度部門、安全管理部門和企業等對危貨運輸安全管理提供決策依據。

1.3 運輸路線選擇

國家有相關規定，運送危險品的特殊車輛是不能靠近某些特定區域的，如學校、鬧市區等，所以危險品的運輸有運輸路線長且路況不好的情況。利用物聯網技術，危險品物流公司可以及時、準確、全面地采集運輸路線的路況信息，并根據危險品對道路和環境的要求，在運輸前制定好最佳的運輸路線，從而保障危險品的在途安全。

2 系統框架設計

基于物聯網技術的道路危險品運輸安全應急管理系統是充分利用物聯網集成技術，結合現有危險品運輸管理模式，在分析影響危險品運輸安全的因素、不同危險品事故的預案的基礎上，構筑為危險品車輛運行狀態監管、危險品監測、信息采集、預警、應急、信息發布服務提供一整套應用技術和解決方案，實現危險品遠程實時跟蹤、監測、預警報警、應急救援于一體的綜合管理平臺。該系統基本架構包括危險品運輸安全應急管理中心、車載實時監控監測系統、安全應急預案管理信息發布系統三大部分構成，并能夠對接國家物流公共信息服務平臺，如圖1所示。

2.1 道路危險品運輸安全應急管理信息中心

應急管理信息中心是系統運行的核心和中樞部分，具備數據采集、存儲、分析、信息發布、信息管理、統計、查詢，監控等功能，其主要有數據倉庫、遠程可視化監控平臺、應急值守系統組成。

數據倉庫是為滿足危貨運輸管理需要而建立的完備的信息庫，主要由危險品運輸企業信息數據庫、危險品運輸車輛數據庫、危險品運輸線路數據庫、危險品信息數據庫、應急救援管理機構與隊伍數據庫、危險品事故信息庫、專家信息庫、應急預案庫等八大類別組成，這些信息相互共享，實現信息資源最大化利用。

遠程可視化監控平臺是結合GIS、GPS技術開發適合公路監控危險品運輸車輛的顯示系統。在該顯示系統中，用戶能夠直接在地圖中看到公路中正在行駛的所有危險品運輸車輛，能夠直接進行預警或者重點關注等操作，并能調出運行車輛的所有信息，如車輛信息，危險品信息、預案信息等。

應急值守系統，是指擁有人員值守的同時，建設IP電話值守、多路傳真、短信群發等子系統，完善應急值守、應急處置功能，確保實施監控。

2.2 車載實時監控系統

車載實時監控系統是由GPS定位設備、RFID貨物狀態監測設備、攝像機、報警設備等組成的監控裝置，并通過實時通信與信息中心互動聯系，實現車輛運行狀態和危險品狀態監測功能的遠程移動系統。主要有GPS跟蹤定位、RFID危險品狀態監測、攝像報警系統組成。

GPS跟蹤定位系統是通過GPS技術、無線通信技術實現危險品車輛跟蹤定位、車輛歷史軌跡回放、車輛線路運行監管。

危險品狀態監測系統結合GPS、GIS、RFID、智能傳感等先進技術，構建RFID危險品物流系統，實現危險品狀態監測與安全報警、實時位置跟蹤、危險品物流過程信息追溯等功能。

攝像報警系統是利用攝像機、報警設備通過無線網絡連接安全應急管理中心，報警與GPS、GIS聯動，實時響應，實時傳送，確保應急管理的及時反饋。

2.3 應急預案信息發布系統

應急預案發布系統是根據車輛監測系統的反饋和報警系統的響應再由預案庫自動做出的應急預案信息發布，即能主動知曉事故應急預案管理，實現預測預警、事件影響分析、預案自動生成、信息發布、預案效果評估等功能。

3 系統功能定位

基于國家對道路安全相關法律法規，采用GPS、GPRS、GIS、計算機網絡、數據庫等技術和大系統設計思路，設計大型危險品監控預警服務系統，對運行的危險品車輛實施動態跟蹤、監控和調度管理服務，途中危險貨物監測管理、為突發事件提供接警、報警、故障排除和急救等服務，提高車輛運行的安全性和處理突發事件的能力，實現對道路危險品運輸的管理、預警、應急以及統計等功能。

（1）系統總體功能：

——危險品車輛跟蹤監管；

——危險貨物狀態監測功能；

——預警報警功能；

——應急管理服務功能。

（2）系統具體功能：

——全自動數據采集、傳輸及監控；

——實現在電子地圖上實時監控危險化學品運輸車輛，對車輛狀態異常參數、危險品異常參數和其它危險事件進行報警，并做出相應提示處理；

——基于RFID技術，實現運輸途中危險品狀態監測功能；

——自動對公路危險品行駛車輛預警（天氣、路面、事故、疲勞駕駛等情況預警）；

——對危險品進行自定義分級，如有事故發生后，自動報警，應急預案生成，提示相關處理辦法，聯系相關部門處理；

——詳細報表分析，統計事故多發地段，事故多發原因，事故多發危險品品種等。

4 系統工作原理

按照危險品運輸 “安全第一、預防為主、綜合治理”的原則，本系統工作原理是：危險品運輸車輛經主管部門批準后上路行駛，車載終端載監控系統和車載危險品監測設備處于工作狀態，遠程危險品運輸安全應急管理中心可實時觀察車輛的運行狀態，監控管理人員能夠獲得所有運行車輛的信息，如車輛基本信息、車速、方向、車輛所屬企業信息、所載危險品、途經線路，出發地、目的地，可能存在的潛在危險以及相對應的應急預案等，車載監控系統和車載危險品監測系統一旦監測到異常如駕駛員的違規行為、擅自更改線路，應急管理中心可以對駕駛員予以提示或者警告，遇到特殊路段、特殊天氣系統予以提示，中心監控人員亦可對單個車載終端，全部車載終端，或者選取指定范圍的車載終端進行信息發布。而一旦危險品運輸車輛發生交通事故，應急管理中心報警系統自動響應，并會顯示事故車輛的地點、所屬路段、車載危險品種類及相應的應急預案，可快速組織應急救援隊伍趕往現場，并進行遠程協調指揮應急處理，同時通過預警信息發布，提示通知該路段過往車輛注意安全，實現以最快的速度處置危險品事故，避免引起其他更為嚴重的事故災害。

[1]閆麗婭.道路危險品貨物運輸市場的現狀及對策[J].民營科技，2011(4):138.

[2]李卓君，吳金鐘.內蒙古公路交通應急指揮平臺研究[J].公路交通科技，2009(3):175-177.

[3]張令勇，高松.基于3G的危險品車輛在途監控預警系統的設計[J].山東理工大學學報，2010(1):71-74.