危险化学品装卸运输一体化安全风险预警平台设计与研究*

路亚彬，张新晓，马良俊,，桑海泉，李月阳

(1.北京中安科创科技发展有限公司，北京 100012； 2. 中国安全生产科学研究院，北京 100012)

0 引言

化学品在国民经济发展中扮演着重要角色。随着我国经济的快速发展，化学品的需求日益强烈。化学品往往具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，本身便具有一定的危险性[1]。近年来，危险化学品安全生产事故频发，危险化学品装卸环节和运输环节事故数量呈上升趋势[2-3]，如2017年滨州“8·7”危险化学品运输爆炸事故和2017年临沂“6·5”危险化学品装卸爆炸事故等，均对群众生命财产安全和社会公共安全造成了严重威胁。由于运输车辆位置具有移动性和灵活性，在危险化学品运输环节发生安全事故的后果影响更为恶劣，并具有难预测、难控制、难评估等特点[4-5]。危险化学品装卸和运输环节的安全性和合规性是相互影响的，具有一定的耦合性。

随着互联网、物联网、人工智能、地理信息等新一代信息化技术的快速发展，其在危险化学品安全监管领域也有了诸多应用。桑海泉提出了基于GIS、GPS、GPRS和无线传感网络技术的危险化学品生产储存运输安全监控系统，并应用于大连某特种气体有限公司[6]；方来华提出了基于相关行业标准和规范的危险化学品运输车辆监控预警系统设计方案，实现了运输车辆自动监测、报警和音视频等信息的采集，并提出了异地危化品运输车辆的监控方式[7]；唐晨飞提出了基于位置服务的危险化学品车辆监控与应急联动技术，有助于提升危险化学品车辆事故信息预警性和应急处置的实效性[8]。目前的研究成果大多是聚焦于危险化学品流通过程中的某单一环节或单个设备，并没有整体考虑危险化学品装卸运输过程，不能有效解决危险化学品全流程流转过程中存在的多物态、跨地域、跨时空的安全监管问题。本文提出集危险化学品装卸与运输一体化的安全风险预警平台，可为有效解决上述问题提供参考和借鉴。

1 行业监管现状

危险化学品装卸、运输全生命周期流转过程中涉及的信息种类和来源繁多，使得危险化学品监管面临多物态、跨地域、跨时空的监管难题。另外，危险化学品监管涉及应急、质检、运输、环保、交管等多个政府监管部门，各部门之间监管信息无法互通、共享，存在严重的信息孤岛现象[9-11]。如何将危险化学品装卸运输全生命周期流通过程中关键的监管信息进行有效集成，实现危险化学品装卸运输全生命周期流转过程安全风险动态管控，不仅有利于督促企业严格落实安全生产主体责任，还有利于各政府监管部门更好履行本部门监管职责，提升危险化学品装卸运输过程本质安全水平。

2 危险化学品装卸运输安全风险因素分析

2.1 装卸环节

危险化学品装卸过程是安全事故多发环节，相关法律法规对危险化学品装卸环节做了明确要求，如《危险化学品安全管理条例》中要求危险化学品的装卸作业应当遵守安全作业标准、规程和制度，并在装卸管理人员的现场指挥或者监控下进行，另外，装卸管理员应当经交通运输主管部门考核合格，并取得从业资格。最新颁布的《JT/T 617-2018危险货物道路运输规则》[12]对装卸环节的装卸检查内容及装卸条件和作业要求做出了明确规定。

经调研发现，危险化学品现场装卸操作不规范和装卸管理人员无证上岗作业是造成装卸环节存在安全风险的主要原因，如临沂“6·5”爆炸事故是因装卸管理员操作不规范导致可燃气体泄漏，最终引发爆炸的事故。另外，调研企业过程中，了解到淄博方宇润滑油在2017年10月18日一次装卸工作中，因装卸管理人员没有做好装卸前检查，误将汽油装入运输过石脑油但没有洗净的汽油罐车，装卸过程中石脑油挥发形成压力气体，鹤管与液面接触时产生的静电最终引发了散爆事故。

2.2 运输环节

危险化学品运输环节由于运输车辆位置具有移动性和灵活性，在危险化学品运输环节发生安全事故的后果影响更为恶劣，并具有难预测、难控制、难评估等特点。载有危险品的运输车辆相当于移动的重大危险源，如何辨识该“移动重大危险源”风险因素，并采取相应的安全措施保障危化品运输过程，降低危险化学品运输风险度，是提高运输安全系数的重要课题。

经调研发现，运输介质不符、疲劳驾驶、超载、企业超资质营业等是造成运输环节存在安全风险的主要原因。如滨州“8·7”爆炸事故是因三类运输车辆装载了二类物质，在运输途中物质发生化学反应，最终导致爆炸。另外，危化品运输车辆挂靠现象十分严重。受市场利益驱使，为提高运输工作效率，运输超载和司机长途疲劳驾驶现象较为严重。

2.3 装卸运输安全风险耦合关系

在危险化学品装卸运输全生命周期流转过程中，需经历“装—运—卸”3个步骤，按步骤的类型可分为装卸和运输环节，这2个环节之间存在辩证统一关系，既是相互独立的，又是相互关联的。相互独立是指运输环节安全责任主体是运输企业，对应监管部门是运输局、公安交警等。装卸环节安全责任主体是化工企业，对应监管部门是应急管理局等。相互关联是指2个环节的安全风险因素是相互耦合的，如在装货环节没有按照相应的操作规程作业，没有做好车辆装载介质把控工作，将物料装在介质不符的运输车辆上，则直接给运输环节造成了潜在的安全隐患。故将危险化学品“装卸”和“运输”视为1个统一的闭环整体，才能从根本上解决危险化学品装卸运输全生命周期的安全风险预警问题。

3 危险化学品装卸运输一体化安全风险预警平台设计

3.1 平台概述

平台将危险化学品“装卸”和“运输”视为1个统一的闭环整体，通过相应的互联网、物联网，人工智能等信息化技术将整个过程中存在的风险点进行实时监控和预警。平台分为企业业务平台和政府监管平台，其中企业业务平台是以危险化学品运输电子运单[13]为“引线”将危险化学品装卸运输流转过程中相关的数据组合成完整的装卸运输数据链，另外通过集成相应的物联网监控设备，并融入视频分析、行为分析等相关智能算法，实现危险化学品装卸运输流转全生命周期的安全风险预警。

3.2 平台总体架构

软件整体架构主要分为页面展示层、消息处理层和分布式微服务层，平台开发框架架构采用前端和后端分离的方式，后端开发采用JAVA语言开发。其中，展示层是提供给用户浏览的web页面，消息处理层是连接页面及底层微服务的中间桥梁，也可以对外提供公共API，底层微服务层为核心业务处理层，为消息处理层提供业务处理私有API，软件总体架构如图1所示。

图1 平台总体架构Fig.1 Overall architecture of platform

3.3 平台集成设备

3.3.1 车载监控仪

车载监控仪完全按照行业标准AQ 3003—2005和AQ 3004—2005进行设计[14-15]，专门用于危险化学品运输车辆，具有防爆功能，可在具有爆炸性危险的危险化学品装卸区不断电持续作业。该设备主要具有GPS、视频监控、超速报警、驾驶行为分析、主动防碰撞等功能。

设备主要组件及现场设备安装如图2所示。其中，人脸识别摄像头提供刷脸认证登录功能。EID屏提供运单详细信息、路况及导航等相关功能。驾驶行为分析摄像头具有人体姿态行为分析，可及时发现抽烟、打电话、打瞌睡等危险行为。监控黑匣子主机集成了所有部件的物理硬件功能，另外预留了多种接口，可接入车辆已有设备的相关信息。通过车载监控仪可实时获取到危险化学品运输车辆的动态监控信息。

图2 车载监控仪组成部件及安装Fig.2 Components and installation drawings of vehicle-mounted monitoring instrument

3.3.2 智能监控视频设备

智能监控视频主要安装在危险化学品装卸区域，其设计符合爆炸性环境下视频监控相关要求，如图3所示。该设备主要包含人体姿态行为分析、安全帽分析、工作服颜色分析及人脸识别分析等功能。在相应的装卸区车位开始装卸任务时，会激活相应的智能视频监控，实现对装个装卸过程的全程监控和预警。

图3 智能监控视频安装Fig.3 Installation diagram of intelligent monitoring video

3.4 平台主要功能

风险预警平台共分5个功能模块，分别是综合预警、精准监控、危化一张图、危化应急、地理分析，如图4所示。平台设计充分体现了“一张图”和“可视化”的理念。基于地理信息系统将整个危险化学品装卸运输业务流程在一张地图上进行展示，并结合宏观安全风险态势分析和微观安全风险点监控，一旦出现违规报警信息，平台会及时进行报警信息推送。另外，设计了危化应急和地理分析模块，可为出现危险化学品安全事故后提供应急辅助决策，并可通过后台大数据分析技术充分挖掘相关有效监管信息。

图4 危险化学品装卸运输一体化安全风险预警平台主页面Fig.4 Home page diagram of integrated safety risk early warning platform for handling and transportation of hazardous chemicals

通过上述功能模块的设计，最终可实现危险化学品运输安全风险动态监控和预警、危险化学品装卸安全风险动态监控和预警、危险化学品装卸运输流转安全风险态势动态分析。

3.4.1 危险化学品运输安全风险动态监控和预警

危险化学品运输车辆在开始运输任务前需按要求填报电子运单，并以此关联上下游相关信息，组成完整的危险化学品“装卸运输数据链”，如图5所示。另外，运输车辆运输的动态信息，如车辆位置信息、车辆行驶状况信息、驾驶员行为信息、路况信息等是由车载监控仪进行实时采集，并通过4G传输至监控平台，一旦某项指标发生异常，监控平台会及时发出报警信息并推送至企业或者相关政府监管部门。

图5 装卸运输数据链示意Fig.5 Schematic diagram of handling and transportation data chain

3.4.2 危险化学品装卸安全风险动态监控和预警

危险化学品运输车辆在装卸区开始装卸时，由装卸管理员在APP上进行相应操作，完成人员信息验证、装卸区车位选择、装卸前后检查等。在选择好要进行装卸的车位后，监控平台会立即激活该车位对应的智能视频监控，并对整个装卸过程进行全程动态监控。平台一旦发现异常装卸操作行为，如装卸管理员没有按规定戴安全帽，会及时发出报警信息并推送至企业或者相关政府监管部门。

3.4.3 危险化学品装卸运输流转安全风险态势动态分析

通过大数据分析技术实现对危险化学品装卸运输全生命周期流转的安全风险态势动态分析，可实时获取危险化学品区域流入流出信息、重点区域装卸频率信息、重点监控危险化学品流通信息、重点道路危险化学品安全风险态势信息等。如公安监管部门重点关注的剧毒化学品，可分析得出在哪些区域、道路、时间流通较多，可为其重点执法、精准监管提供有效的服务信息。如图6所示为某品种危化品某时间段内的道路运输热力图。

图6 危化品道路运输热力图Fig.6 Thermodynamic diagram for road transportation of hazardous chemicals

3.5 平台运行发现和解决行业中存在的问题

该平台在淄博市推广和试运行过程中发现了该市危险化学品装卸运输监管方面存在如下安全隐患问题，并提供了有效的解决方案。

1)外地车辆监管及车辆挂靠问题

在运输企业基础数据备案过程中，发现在本地作业的外地车辆占比高达2/3，根据“属地监管”原则，本地相关监管部门只能对管辖范围内的企业行使监管职能，但往往有大量外地车辆涉及在本地危化企业的作业，故加强外地车辆装卸运输安全监管十分必要。另外，由于危化品运输企业营业需要相关的资质，存在某些个体户将车辆挂靠在有资质的运输企业，进行违法装卸运输作业。

2)危化企业装卸管理员无证上岗问题突出

《危险化学品安全管理条例》和《道路危险货物运输管理规定》中明确规定，在危险化学品装卸过程中需要有装卸管理员现场指导，并要求装卸管理员在当地运输监管部门通过参加考试取得相应的资质。但实际上危化化工企业的装卸管理员多是无证上岗。

3)驾驶员安全驾驶问题

由于驾驶危化品运输车辆对驾驶员有一定的要求，如必须取得相应的从业资质等。故经常发现无驾驶资质的驾驶员中途换人的情况。另外，驾驶过程中驾驶员存在抽烟、打瞌睡、接打电话等不安全驾驶行为。

4)装载介质不符、超载等问题

由于危化品运输的特殊性，每种罐体均是根据所运输物料的特性专门设计定制，即出厂前规定了运输物料，某些企业为了谋取更大的利润，降低车辆的“空载率”，存在“一罐多用”的情况。另外，超载、超速等问题普遍存在。

上述问题均为装卸运输行业存在的安全隐患，平台通过数据分析功能，及物联网设备，可及时有效地发现上述安全隐患，并反映到相关的政府监管部门，提高本地装卸运输行业本质安全水平。

4 结论

1)在充分分析危化品装卸运输业务特点的基础上，提出危险化学品装卸运输一体化安全预警平台的整体设计方案。

2)平台融合了互联网、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，并集成了车载设备、智能监控等多种设备，有效解决了危化品在流转过程中存在的多物态、跨地域、跨时空的难监管问题，实现了危化品“装—运—卸”全过程的安全风险预警和管理。

3)平台的设计严格依照相关法律法规、政策和国家行业标准，可有效督促企业落实安全生产主体责任，有助于政府监管部门更好的履行监管职责。

4)平台的建设可为国家危险化学品风险预警平台提供借鉴参考。同时该平台可实现与国家危险化学品监管平台和应急平台无缝对接和数据共享。

5)由于涉及政府监管部门较多，相关基础数据需要从各政府监管部门获取，目前采用的是Excel导入同步的方式。外地车辆的相关数据只能手工录入进行备案，无法保证相关数据的实时性和有效性，下一步平台推广工作中，在数据的获取方式方面需要进一步研究和优化。