危險化學品裝卸運輸一體化安全風險預警平臺設計與研究*

路亞彬，張新曉，馬良俊,，桑海泉，李月陽

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

0 引言

化學品在國民經濟發展中扮演著重要角色。隨著我國經濟的快速發展，化學品的需求日益強烈。化學品往往具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質，本身便具有一定的危險性[1]。近年來，危險化學品安全生產事故頻發，危險化學品裝卸環節和運輸環節事故數量呈上升趨勢[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節發生安全事故的后果影響更為惡劣，并具有難預測、難控制、難評估等特點[4-5]。危險化學品裝卸和運輸環節的安全性和合規性是相互影響的，具有一定的耦合性。

隨著互聯網、物聯網、人工智能、地理信息等新一代信息化技術的快速發展，其在危險化學品安全監管領域也有了諸多應用。桑海泉提出了基于GIS、GPS、GPRS和無線傳感網絡技術的危險化學品生產儲存運輸安全監控系統，并應用于大連某特種氣體有限公司[6]；方來華提出了基于相關行業標準和規范的危險化學品運輸車輛監控預警系統設計方案，實現了運輸車輛自動監測、報警和音視頻等信息的采集，并提出了異地危化品運輸車輛的監控方式[7]；唐晨飛提出了基于位置服務的危險化學品車輛監控與應急聯動技術，有助于提升危險化學品車輛事故信息預警性和應急處置的實效性[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節或單個設備，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過程中存在的多物態、跨地域、跨時空的安全監管問題。本文提出集危險化學品裝卸與運輸一體化的安全風險預警平臺，可為有效解決上述問題提供參考和借鑒。

1 行業監管現狀

危險化學品裝卸、運輸全生命周期流轉過程中涉及的信息種類和來源繁多，使得危險化學品監管面臨多物態、跨地域、跨時空的監管難題。另外，危險化學品監管涉及應急、質檢、運輸、環保、交管等多個政府監管部門，各部門之間監管信息無法互通、共享，存在嚴重的信息孤島現象[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鍵的監管信息進行有效集成，實現危險化學品裝卸運輸全生命周期流轉過程安全風險動態管控，不僅有利于督促企業嚴格落實安全生產主體責任，還有利于各政府監管部門更好履行本部門監管職責，提升危險化學品裝卸運輸過程本質安全水平。

2 危險化學品裝卸運輸安全風險因素分析

2.1 裝卸環節

危險化學品裝卸過程是安全事故多發環節，相關法律法規對危險化學品裝卸環節做了明確要求，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應當遵守安全作業標準、規程和制度，并在裝卸管理人員的現場指揮或者監控下進行，另外，裝卸管理員應當經交通運輸主管部門考核合格，并取得從業資格。最新頒布的《JT/T 617-2018危險貨物道路運輸規則》[12]對裝卸環節的裝卸檢查內容及裝卸條件和作業要求做出了明確規定。

經調研發現，危險化學品現場裝卸操作不規范和裝卸管理人員無證上崗作業是造成裝卸環節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范導致可燃氣體泄漏，最終引發爆炸的事故。另外，調研企業過程中，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形成壓力氣體，鶴管與液面接觸時產生的靜電最終引發了散爆事故。

2.2 運輸環節

危險化學品運輸環節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節發生安全事故的后果影響更為惡劣，并具有難預測、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，并采取相應的安全措施保障危化品運輸過程，降低危險化學品運輸風險度，是提高運輸安全系數的重要課題。

經調研發現，運輸介質不符、疲勞駕駛、超載、企業超資質營業等是造成運輸環節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，在運輸途中物質發生化學反應，最終導致爆炸。另外，危化品運輸車輛掛靠現象十分嚴重。受市場利益驅使，為提高運輸工作效率，運輸超載和司機長途疲勞駕駛現象較為嚴重。

2.3 裝卸運輸安全風險耦合關系

在危險化學品裝卸運輸全生命周期流轉過程中，需經歷“裝—運—卸”3個步驟，按步驟的類型可分為裝卸和運輸環節，這2個環節之間存在辯證統一關系，既是相互獨立的，又是相互關聯的。相互獨立是指運輸環節安全責任主體是運輸企業，對應監管部門是運輸局、公安交警等。裝卸環節安全責任主體是化工企業，對應監管部門是應急管理局等。相互關聯是指2個環節的安全風險因素是相互耦合的，如在裝貨環節沒有按照相應的操作規程作業，沒有做好車輛裝載介質把控工作，將物料裝在介質不符的運輸車輛上，則直接給運輸環節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個統一的閉環整體，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警問題。

3 危險化學品裝卸運輸一體化安全風險預警平臺設計

3.1 平臺概述

平臺將危險化學品“裝卸”和“運輸”視為1個統一的閉環整體，通過相應的互聯網、物聯網，人工智能等信息化技術將整個過程中存在的風險點進行實時監控和預警。平臺分為企業業務平臺和政府監管平臺，其中企業業務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過程中相關的數據組合成完整的裝卸運輸數據鏈，另外通過集成相應的物聯網監控設備，并融入視頻分析、行為分析等相關智能算法，實現危險化學品裝卸運輸流轉全生命周期的安全風險預警。

3.2 平臺總體架構

軟件整體架構主要分為頁面展示層、消息處理層和分布式微服務層，平臺開發框架架構采用前端和后端分離的方式，后端開發采用JAVA語言開發。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的中間橋梁，也可以對外提供公共API，底層微服務層為核心業務處理層，為消息處理層提供業務處理私有API，軟件總體架構如圖1所示。

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

3.3 平臺集成設備

3.3.1 車載監控儀

車載監控儀完全按照行業標準AQ 3003—2005和AQ 3004—2005進行設計[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不斷電持續作業。該設備主要具有GPS、視頻監控、超速報警、駕駛行為分析、主動防碰撞等功能。

設備主要組件及現場設備安裝如圖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、路況及導航等相關功能。駕駛行為分析攝像頭具有人體姿態行為分析，可及時發現抽煙、打電話、打瞌睡等危險行為。監控黑匣子主機集成了所有部件的物理硬件功能，另外預留了多種接口，可接入車輛已有設備的相關信息。通過車載監控儀可實時獲取到危險化學品運輸車輛的動態監控信息。

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

3.3.2 智能監控視頻設備

智能監控視頻主要安裝在危險化學品裝卸區域，其設計符合爆炸性環境下視頻監控相關要求，如圖3所示。該設備主要包含人體姿態行為分析、安全帽分析、工作服顏色分析及人臉識別分析等功能。在相應的裝卸區車位開始裝卸任務時，會激活相應的智能視頻監控，實現對裝個裝卸過程的全程監控和預警。

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

3.4 平臺主要功能

風險預警平臺共分5個功能模塊，分別是綜合預警、精準監控、危化一張圖、危化應急、地理分析，如圖4所示。平臺設計充分體現了“一張圖”和“可視化”的理念。基于地理信息系統將整個危險化學品裝卸運輸業務流程在一張地圖上進行展示，并結合宏觀安全風險態勢分析和微觀安全風險點監控，一旦出現違規報警信息，平臺會及時進行報警信息推送。另外，設計了危化應急和地理分析模塊，可為出現危險化學品安全事故后提供應急輔助決策，并可通過后臺大數據分析技術充分挖掘相關有效監管信息。

圖4 危險化學品裝卸運輸一體化安全風險預警平臺主頁面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計，最終可實現危險化學品運輸安全風險動態監控和預警、危險化學品裝卸安全風險動態監控和預警、危險化學品裝卸運輸流轉安全風險態勢動態分析。

3.4.1 危險化學品運輸安全風險動態監控和預警

危險化學品運輸車輛在開始運輸任務前需按要求填報電子運單，并以此關聯上下游相關信息，組成完整的危險化學品“裝卸運輸數據鏈”，如圖5所示。另外，運輸車輛運輸的動態信息，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控儀進行實時采集，并通過4G傳輸至監控平臺，一旦某項指標發生異常，監控平臺會及時發出報警信息并推送至企業或者相關政府監管部門。

圖5 裝卸運輸數據鏈示意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監控和預警

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

3.4.3 危險化學品裝卸運輸流轉安全風險態勢動態分析

通過大數據分析技術實現對危險化學品裝卸運輸全生命周期流轉的安全風險態勢動態分析，可實時獲取危險化學品區域流入流出信息、重點區域裝卸頻率信息、重點監控危險化學品流通信息、重點道路危險化學品安全風險態勢信息等。如公安監管部門重點關注的劇毒化學品，可分析得出在哪些區域、道路、時間流通較多，可為其重點執法、精準監管提供有效的服務信息。如圖6所示為某品種危化品某時間段內的道路運輸熱力圖。

圖6 危化品道路運輸熱力圖Fig.6 Thermodynamic diagram for road transportation of hazardous chemicals

3.5 平臺運行發現和解決行業中存在的問題

該平臺在淄博市推廣和試運行過程中發現了該市危險化學品裝卸運輸監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)外地車輛監管及車輛掛靠問題

在運輸企業基礎數據備案過程中，發現在本地作業的外地車輛占比高達2/3，根據“屬地監管”原則，本地相關監管部門只能對管轄范圍內的企業行使監管職能，但往往有大量外地車輛涉及在本地危化企業的作業，故加強外地車輛裝卸運輸安全監管十分必要。另外，由于危化品運輸企業營業需要相關的資質，存在某些個體戶將車輛掛靠在有資質的運輸企業，進行違法裝卸運輸作業。

2)危化企業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定》中明確規定，在危險化學品裝卸過程中需要有裝卸管理員現場指導，并要求裝卸管理員在當地運輸監管部門通過參加考試取得相應的資質。但實際上危化化工企業的裝卸管理員多是無證上崗。

3)駕駛員安全駕駛問題

由于駕駛危化品運輸車輛對駕駛員有一定的要求，如必須取得相應的從業資質等。故經常發現無駕駛資質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)裝載介質不符、超載等問題

由于危化品運輸的特殊性，每種罐體均是根據所運輸物料的特性專門設計定制，即出廠前規定了運輸物料，某些企業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存在的安全隱患，平臺通過數據分析功能，及物聯網設備，可及時有效地發現上述安全隱患，并反映到相關的政府監管部門，提高本地裝卸運輸行業本質安全水平。

4 結論

1)在充分分析危化品裝卸運輸業務特點的基礎上，提出危險化學品裝卸運輸一體化安全預警平臺的整體設計方案。

2)平臺融合了互聯網、物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術，并集成了車載設備、智能監控等多種設備，有效解決了危化品在流轉過程中存在的多物態、跨地域、跨時空的難監管問題，實現了危化品“裝—運—卸”全過程的安全風險預警和管理。

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

4)平臺的建設可為國家危險化學品風險預警平臺提供借鑒參考。同時該平臺可實現與國家危險化學品監管平臺和應急平臺無縫對接和數據共享。

5)由于涉及政府監管部門較多，相關基礎數據需要從各政府監管部門獲取，目前采用的是Excel導入同步的方式。外地車輛的相關數據只能手工錄入進行備案，無法保證相關數據的實時性和有效性，下一步平臺推廣工作中，在數據的獲取方式方面需要進一步研究和優化。