淺析物聯網技術在危險化學品安全運輸中的應用

劉丹丹　劉彩霞

【摘要】 ? ?針對現有危險化學品運輸過程中監管環節不協調、監管指標單一化、監管信息不透明、信息獲取時效性較差及信息孤島等實際問題，依托物聯網技術建立對危險化學品運輸全過程中危險化學品本身狀態、駕駛員狀態、車輛狀態及運輸環境的實時監控與信息共享平臺，是解決危險化學品運輸事故頻發問題的可靠方法和有力手段。物聯網技術的推廣及應用能夠很大程度提高危險化學品運輸過程的事故預防、事故處理和事故分析的能力。促進企業經濟效益，提高政府各部門監管的協同性和高效性。

【關鍵詞】 ? ?危險化學品 ? ?安全運輸 ? ?物聯網 ? ?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《危險化學品安全管理條例》規定，具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質，對人體、設施、環境具有危害的劇毒化學品和其他化學品，統稱為危險化學品。我國是危險化學品生產和使用大國，也是危險化學品道路運輸大國。近年來，我國危險化學品道路運輸行業管理不斷規范、發展形勢持續向好，但危險化學品道路運輸事故依然時有發生，暴露出危險化學品道路運輸管理中還存在一些漏洞和問題。我國危險化學品行業有著顯著的產銷分離、產銷分布不均的情況，化工原材料產地相對集中在西部地區，而其輸出產品的銷售地和下游深加工企業又多集中在東部沿海地帶。據統計，全國有95%以上的危險貨物需要異地運輸[1]，危險化學品物流運輸需求旺盛。然而，我國的危化品運輸企業良莠不齊，隨之產生的危險化學品運輸安全問題也日益增多，面對形勢依然嚴峻的危險化學品安全運輸管理問題，不僅需要制定完善的法律法規保障危險化學品運輸行業的發展[2]，也需要采用先進的監測預警手段來解決危險化學品運輸全過程、全天候、全范圍的自動化監控等實際問題。本文基于我國危險化學品道路運輸現狀，結合物聯網及其關鍵技術的發展，分析了物聯網技術在危險化學品安全運輸管理方面的應用，探討了通過監測系統的建立來加強危險化學品在運輸過程中的安全管理，減少或避免發生可能導致人員傷亡、經濟損失、環境污染及惡劣社會影響的重大安全事故的重要意義。

一、物聯網技術概述

物聯網是在計算機互聯網的基礎上將各種信息傳感設備與互聯網結合起來構成的一個巨大網絡，用戶端由原來的人擴展到了任何的物與物之間都可進行通信以及信息的交換，以實現對物品的識別，跟蹤，定位和監督管理等功能。其集成有射頻識別（RFID）技術、無線傳感器網絡（WSN）技術、無線通信技術、信息安全技術及分布式信息處理等技術。其中，射頻識別（RFID）技術是指通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信，利用無線射頻方式對電子標簽或射頻卡進行讀寫，從而達到識別目標和數據交換的目的，識別工作無需人工干預，可工作于各種惡劣環境。無線傳感器網絡技術是一種分布式自組網的傳感網絡，其綜合了傳感器、嵌入式計算、現代網絡、無線通信及分布式信息處理等技術，可實現任何時間、地點和環境下獲取和把握物體狀態信息。無線通信技術是實現物聯網系統使用狀態的核心，其主要分為兩類：一類是Zigbee、WiFi、藍牙、Z-wave等短距離通信技術;另一類是GPRS、GSM及衛星通信等遠距離通信技術。信息安全主要包括隱私保護、用戶認證、不可抵賴性、數據保密性、通訊層安全、數據完整性及隨時可用性等。其中，隱私保護、用戶認證、不可抵賴性及數據保密性主要處于物聯網三層架構的應用層，通訊層安全、數據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絡，每臺計算機都擁有自己的處理器和存儲設備，原先集中在單節點上的龐大計算任務被負載均衡地分派給分布式網絡中的計算機上并行地進行處理。因此，物聯網作為計算機技術和網絡技術深刻融入現實世界的產物，它能夠協作地實時監測、感知和采集各種信息，并對其進行處理與傳輸，將物聯網及其關鍵技術應用于危險化學品運輸的實時監控管理，一方面可以確保監控的可靠性、提高感知設備部署的靈活性，另一方面又能夠滿足危險化學品運輸長時間、持續監控的應用需求，有利于整個運輸管理系統的小型化和智能化發展，提高危險化學品運輸信息采集和處理能力，提升行業監管水平。

二、我國危險化學品運輸中存在的問題

危險化學品由于其特殊的物理、化學性能，容易在生產、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，危險化學品運輸不僅要滿足一般貨物的運輸條件，嚴防超載、超速等危及行車安全的情況發生，還要根據貨物的理化性質，滿足特殊的運輸條件，因此，利用先進的技術完成對整個危險化學品運輸過程中全面、及時、準確、有效的信息監管和控制是必要和迫切的，能夠及時發現危險源并進行有效處理[3]。我國已制定了一系列法律法規，對運輸特殊危險化學品進行了規范，初步形成了一套危險化學品安全運輸管理的規范體系，但對于危險化學品運輸的過程控制、在途追蹤、貨物來源、應急處理等方面在技術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程控制。危險化學品運輸過程中各環節監管不全面、操作不規范、操作不及時、信息孤島是現階段我國危險化學品運輸行業管理中普遍存在的問題，不能實時掌握危險化學品運輸途中停留、運行及危險化學品本身狀態等都將引發重大安全事故。這些運輸過程中的事故占到了全年危化品事故總數的76%以上[4]。運輸事故的時間及地點的不確定性導致事故的影響具有迅速、難以控制的特點[5]。

2、缺乏跨區域跨行業信息共享平臺。我國大部分危險化學品運輸過程呈現跨區域的運輸，涉及不同地區的不同監管及管理部門，容易出現監管錯位及監管盲區等問題，運輸途中很多地區間及部門間無法實現信息共享及協調聯動。數據共享性和同步性差，各部門各地區之間政策制定缺乏有效銜接[6]，導致現有的管理體系中缺乏有力的決策數據支持。同時，如果對于運輸的危險化學品本身的貨源信息不共享不明確，易造成竄貨、丟貨、貨物污染以及應急處置不及時帶來的二次事故等問題，無法真正做到有據可依。

3、缺乏對從業人員的信息化管控。危險化學品運輸過程中，不僅要對于運輸載體進行全面的了解，還要對運輸介質有基礎的了解。但目前，我國整個危險化學品運輸行業從業人員的專業技能、文化水平參差不齊，跨領域人才缺乏，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，我國國有危險化學品道路運輸企業1.15萬家，運輸車輛30萬輛以上[7]。但我國危險化學品運輸企業良莠不齊，缺乏對運輸車輛的信息化管控，企業為了降低運輸成本對車輛運輸資質非法掛靠、無證運輸、運輸車改裝、超載、混裝、惡性競爭以及企業管理制度不健全等情況時有發生。

三、物聯網技術在危險化學品安全運輸中的應用

針對危險化學品安全運輸中存在的以上問題，物聯網技術能夠提供較好的可行方案。其中，危險化學品運輸過程缺乏可視化管理與遠程控制的問題，可以通過建立基于物聯網的危險化學品運輸可視化與遠程控制管理系統解決;跨區域跨行業信息共享平臺缺失問題，可以構建基于云平臺的危險化學品運輸實時信息共享管理系統解決;對從業人員的信息化管控問題和運輸車輛的信息化管控問題，可以基于遠程監控的危險化學品運輸車輛及駕乘人員管控進行車輛和從業人員實時動態管理。

1、基于物聯網的危險化學品運輸可視化與遠程控制管理。可視化管理主要是指危險化學品運輸全生命周期的狀態實時展示，主要包括對危險化學品本身的各項特性數據的展示、危險化學品運輸環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的各項數據展示。目前主要利用EPC標簽、RFID射頻識別、傳感器技術及圖像識別技術分別采集危險化學品本身狀態信息、運輸環境信息、運輸車輛狀態信息及駕乘人員狀態信息，通過閱讀器識別標簽信息以及傳感器的信息采集并反饋確保實現對危險化學品運輸中個體及環境的全過程、全天候及全范圍的實時數據獲取。最終將獲取數據無線傳輸至各監控平臺實現全生命周期的數據可視化展示，數據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據傳輸，主要通過低速和中高速短距離傳輸技術、自組織網技術等。第二部分是車載終端與管理平臺及云共享平臺中心應用服務器之間的數據傳輸，該部分主要利用GPRS、移動通信及衛星通信等進行無線報文傳輸，通過中間基站進行轉移，第三部分為前端與系統后臺間的各項數據傳輸，通過分布式設計確保多級用戶可以及時查看危險化學品運輸信息。同時，當危險化學品運輸過程中平臺收到危險化學品運輸環境溫度過高等預警及報警信息時，系統平臺應能及時發送指令聯動相應運輸車輛的溫控系統調整車廂溫度，當平臺監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，應自動聯動語音播報系統進行提醒，同時發送告警信息至PC端及手機APP端。基于物聯網技術遠程發送指令，自動控制及操作接收到的指令，可有效規避人為控制操作過程中的操作不當和操作不及時的現象。

2、基于云平臺的危險化學品運輸實時信息共享管理。危險化學品安全運輸的監管和事故應急處置具有跨地區跨部門的特點，各地區各部門相互間有效的信息溝通和應急協調聯動是危險化學品運輸過程中不可或缺的環節，依托物聯網技術、云計算和大數據進行算法模型的構建，基于服務器集中-分布式組合設計結構和互操作技術，或基于云平臺建設，通過多維度的度量值實現來源、類型、結構等多種多樣的數據資源共享和查詢，建立危險化學品運輸全生命周期動態監管信息共享平臺，及時掌握危險化學品的流向和狀態。同時，針對危險化學品運輸過程中危險化學品本身信息不透明不共享問題，主要通過在運輸的危險化學品的產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標簽或EPC標簽，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的危險化學品的信息及自身身份信息的電子標簽，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，保障了危險化學品運輸安全。

3、基于遠程監控的危險化學品運輸車輛及駕乘人員管控。對于運輸行業而言，危險化學品運輸是危險性極高的工作，危險化學品運輸車輛相當于一個移動“危險源”，因此，對于危險化學品運輸從業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，除了追求運輸的流通效率和經濟收益之外，更應注重其危險化學品運輸的安全管理，基于物聯網技術，將危險化學品運輸車輛的安全性能、駕駛人狀態、安全押運員及運輸線路、時間等信息通過無線網絡上傳至云端信息共享平臺，基于大數據分析將駕乘人員、所需運輸的危險化學品及運輸車輛信息進行關聯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，管理人員可動態查詢駕駛人身份信息、駕駛行為信息、運輸車輛信息及貨物信息，對人車物鏈進行統一的遠程調度與管理，避免運輸危險化學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生。

四、結束語

綜上所述，通過物聯網技術在危險化學品安全運輸管理中的應用，能夠實現運輸環境、危險化學品本身狀態、運輸車輛及駕乘人員的實時監測和管理，對提高危險化學品運輸信息采集的即時性、準確性及共享性，促進危險化學品運輸行業安全性的整體提升，保障危險化學品運輸車輛駕乘人員及相關從業人員的生命安全具有重要作用。目前，部分省份已經啟動了以上部分物聯網技術在危險化學品運輸中的應用，相信隨著物聯網技術的不斷發展和完善，基于物聯網技術的危險化學品安全運輸管理監測將更加及時、準確及高效。

參考文獻

[1]徐亞華.深刻認識危險貨物道路運輸安全管理的重要意義[EB/OL].https：//www.sohu.com/a/357091335_120214189，2019-11-28.

[2]毛偉成.危化品運輸車輛在線監測管理系統研究[D].四川：西南交通大學，2019.

[3]尹璐琳.基于物聯網的危險化學品安全管理的探討[J].軟件，2016，37（5）：1-2.

[4]張學文.基于大數據的危化品運輸綜合信息監控平臺設計與實現[D].廣東：廣東工業大學，2020.

[5]陳文杰，張冠華.基于物聯網技術的危化品運輸監控與管理平臺[J].計算機應用與軟件，2016，33（1）：45-46.

[6]杜軼波.基于RFID與WSN的危化品物流智能監測與應用研究[D].四川：西南交通大學，2015.

[7]章柯.危化品運輸四大難題待解 如何拆除30萬顆“移動的炸彈”[EB/OL].http：//finance.china.com.cn/industry/20200616/5297372.shtml，2020-06-16.

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，研究實習員，主要從事非傳統安防領域產品檢驗評價;

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安防及射頻識別、物聯網、人臉識別、虹膜識別、警用裝備等領域產品檢驗評價。

資助項目：本文受2017年度國家重點研發計劃國家質量基礎的共性技術研究與應用專項爆炸危險化學品公共安全、應急產品和應急服務技術標準研究（項目編號2017YFF0207000）爆炸危險化學品探測設備關鍵技術及標準（課題編號2017YFF0207001）課題資助。