应用传感和网络技术实现危化品运输的只能与安全

来源:用户上传      作者: 本刊编辑部

　　危险化学品运输的安全一直是困扰业界和政府的大问题。随着我国工业化进程的加快，能源和化工原料的运输量急剧增加，其运输的安全形势非常严峻，各种恶性事故频频发生，造成了巨大的经济损失和恶劣的社会影响。
　　2006年4月17日，国务院安全生产委员会办公室发布《关于近期危险化学品事故情况的通报》，总结了危险化学品发生事故的主要原因及其造成危害和存在的主要问题，包括：运输车辆严重超载，车辆和槽罐质量状况差；从业人员缺乏必要的安全常识，违规驾驶；承运单位无资质，违规运输；生产、充装企业违规违章；道路运输安全监管不严，路面控制措施不利；发生事故时不能及时有效地获取信息；在发生事故时，人为延迟或因特殊情况无法及时获得事故位置信息；不能及时得到运送货物的详细情况；救援措施不得力。
　　
　　目前，无论是美国的《危险化学品事故预防条例》、欧盟的《萨维索指令||》，还是我国的《危险化学品安全管理条例》，都是从管理的角度对危险品的生产、存储、运输和使用进行规范，还没有从技术的手段来解决危化品运输的安全问题。针对此情况，国家安全生产监督总局、交通部、公安部联合提出了“科技兴安”的指导方针，希望利用先进的科技手段，减少事故的发生，在发生事故时提高救援处理的效率。然而，到目前为止国内外还没有实现对危化品本身的状态、泄漏状态、罐体状态、车辆状态进行全方位监测与跟踪的系统。基于此，我们开发了“基于卫星定位与先进传感技术的危化品运输监测与跟踪网络化系统”，通过传感和网络通信技术实现危化品运输的智能与安全。
　　
　　系统功能
　　
　　基于“卫星定位与先进传感技术的危化品运输监测与跟踪网络化系统”将先进的MEMS传感技术与卫星定位和远程网络通信技术相结合，实现危险化学品运输的智能安全与可视透明化，其主要功能如下：
　　
　　1 实现运输容器的数字化
　　当前行业应用的危化品运输罐式集装箱和槽罐车基本都是通过传统的压力和液位传感器将其压力和液位的模拟量值传递到模拟量表盘上。要了解某一罐式集装箱的压力和液位时必须通过肉眼直接观察表盘。司机在运输途中出于安全的需要，要密切观察罐式集装箱内部的压力和液位值，以确保没有泄露和压力增高而可能引起的罐体爆炸等。目前这种通过肉眼观察表盘来了解罐式集装箱内部压力和液位的方式，其缺点一是信号不准确，另外由于表盘附在罐体上，司机在运输过程中要观察压力值必须转头方可观察到表盘值，增加了运输的危险性。
　　本系统中通过压力和液位MEMS传感器，将压力和液位变送为电信号，并通过信号处理模块对传感器输出的电信号进行处理，将压力和液位的模拟量变送到数字量，并传输给显示终端。这样，实现了罐式集装箱状态检测的数字化，其特点是这些经过变送的数字量信号，可以传输给本地的显示终端或司机驾驶室的显示终端，司机可以在驾驶室表盘位置观察到车后罐式集装箱的状态。除对运输介质的压力、液位进行数字式探测外，还可对部分介质的温度进行探测。同时，这些数字量信号将通过公共通讯网络如GMS/GPRS将罐式集装箱的状态远程传输到监控中心，从而实现对罐式集装箱的远程跟踪与监控。
　　
　　2 实现介质泄露的实时探测与远程监测
　　运输介质有无泄露，发生泄露时泄露的是何种介质，泄露程度如何都是需要关注的。行业经常发生危化品泄露后司机逃逸的现象，救援人员不清楚具体泄露的是何种介质、危害程度如何、如何处理等。这就是国家安全生产监督总局指出的“发生事故时不能及时有效地获取信息，不能及时得到运送货物的详细情况而造成救援措施不得力”。
　　本系统的危化品泄露探测器采用MEMS气体传感器，可以准确实时探测危化品泄露的全面情况，包括介质品类、泄露的是何种气体、泄露等级和危险程度、泄露的具体时间和地点等，从而使发生事故处理时能够采取有效直接的应对措施。
　　
　　3 实现运输载体的智能化
　　运输车辆和罐体有无危险?监控中心如何进行应对和预防?如何对运输车辆进行监管?该系统中的加速度和空间姿态传感器实现对运输载体监测，远程监控中心通过传感器上传的数据来判断车辆有无撞车、倾覆等危险事件发生。在此类危险事件发生时，即使没有危化品泄露，也要采取紧急应对和处理措施。
　　
　　4 实现运输货物的安全化
　　危化品，特别是汽油、煤油、航空燃油等非有毒介质的防盗是个严重的问题。如今集装箱运输中货物安全(偷盗、掉包)事件在全球各个国家和地区几乎天天都有发生，其中大部分发生在集装箱载体上。全世界每年因为集装箱货物被盗等造成的直接经济损失在200~500亿美元，间接经济损失在2000亿美元以上。据统计，公路运输的不安全因素已经导致全球一年至少损失900亿到1500亿美元。在国内，集装箱货物被盗的事件也屡有报道。
　　本系统开发的腔体开关探测器采用接近开关实时检测的原理，内部集成微型探测传感器、低功耗的微处理器和短距离无线发射模块。针对罐箱与槽罐车偷盗点的不同，设计分别适用于罐箱的腔门开关探测器和槽罐车的阀门开关探测器的结构和探测电路。当阀件开关时，安装在罐箱和槽罐车的开关探测器内的微处理器会探测到门的开关状态，并将开关状态以有线或短距离无线的方式发送给运输载体检测终端的中央处理器，并发送给本地和远程监控终端，实现了对运输过程中货物运输安全的有效监管。
　　
　　
　　5 实现物流信息的可视透明化
　　“在发生事故时，人为延迟或因特殊情况无法及时获得事故位置信息”，也是危化品运输造成损失的一个原因。2006年6月23日，国家安全生产监督管理总局、公安部、交通部联合发布《关于加强危险化学品道路运输安全管理的紧急通知》的安监总危化[2006]119号文件。文件要求危险化学品运输车辆安装的GPS要符合《危险化学品汽车运输安全监控终端》(AQ3004-2005)要求。已安装的不符合要求的GPS，要加快改造进程，达到联网监控的要求。
　　本系统中采用符合AQ3004-2005标准的车载GPS定位系统，实现对危化品运输载体的准确定位，并通过手机网络和卫星通信网络将位置信息实时传输到监控中心，实现对运输车辆的运输路线、历史轨迹、行驶速度的实时跟踪和事后监管。
　　本系统实现了所运介质、装载容器和运输车辆的相关监测信息的实时传输，实现危化品在运输过程中的物理量(压力、液位、温度等)、机械量(碰撞、倾覆、刹车等)、化学量(成分、泄漏、等级等)等主要参数的本地监测与跟踪。并结合GPSIGSMIGPRS网络、USSD、卫星网络和Internet等通讯技术，通过危化品运输远程监控中心，实现危化品运输全过程的远程监测与跟踪，确保危化品运输安全、可靠、高效、环保，实现供应链信息透明化，为资产管理和运输物流提供实时信息流平台，大大提高企业效率与行业效益。
　　
　　系统架构与技术指标
　　
　　“基于卫星定位与先进传感技术的危化品运输监测与跟踪网络化系统”能够确保一旦危化品运输容器、车辆、船舶等发生危化品泄露事件，可以实时探测到泄露的全面情况，包括介质品类、泄露等级、泄露地点、泄露时间等。同时，可以对运载介质和运输载体进行监测，包括介质温度、压力、液位，运输载体速度、加速度、空间姿态以及环境温湿度等，来实现对危化品运输过程中的介质状态、运输工具碰撞、倾覆、超速等的状态监测。
　　另外，随着国际上反恐要求和措施的不断提升和加强，要求尽快实现对危化品的运输全程实时监测，通过在各罐口加装开关探测传感器，判别运输途中货物运输的安全，防止被盗，避免和预防恶意攻击等恐怖事件。通过配置GPS/GPRS系统、卫星通讯系统，实现危化品在运输全过程中的全程监测与跟踪。在确保货物运输安全、可靠、高效、环保的同时，也实现了供应链信息透明化，为资产管理和现代物流提供了实时信息流基础。
　　这套系统确保了危险化学品道路运输的安全，通过技术途径实现危化品运输全程探测、监测与跟踪，通过本地报警和远程实时报警，配套以紧急事件应急处理机制，从而减少和避免事故的发生，避免和降低事故危害。
　　
　　(本项目得到国家高技术研究发展计划[863计划]重点项目“面向安全监测与跟踪的网络化微系统”课题“危化品监测与跟踪网络化系统集成及产业化应用技术”支持)

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-548353.htm