基于物联网和北斗导航技术的危化品物流管理系统设计

引 言

随着现代石油和化工行业的快速发展，危险化学品的运输量不断增加，危化品运输过程中发生的安全事故数量也不断攀升。根据国家安监总局和消防总局的有关统计数据，在我国近几年发生的危化品安全事故中，有超过 77% 的事故发生在危化品运输阶段，有 9% 的安全事故发生在危化品存储阶段。由此可见，危化品安全管理中风险最高的一个环节即危化品物流。我国危化品物流管理目前存在如下问题 ：

(1) 政府监管力量不足，对危化品运输企业资质审查不严格，挂靠车辆屡禁不止 ；

(2) 危化品物流管理信息传输实时性差，稽查难度较大 ；

(3) 科技管理手段相互独立，信息孤岛现象严重 ；

(4) 危化品运输企业缺乏成熟的管理模式，运输路线不合理，安全意识较差。

针对我国危险化学品物流管理现状，依据国家出台的危险化学品管理相关政策文件，本文结合目前世界和国内先进的信息化技术手段，利用物联网、北斗导航、TD-SACMD 4G 等技术提出一种危化品物流管理信息系统的设计方法。

1 系统设计原理

基于物联网和北斗导航技术的危化品物流管理系统主要实现如下三大功能 ：

(1) 车载终端的数据采集与传输 ；

(2) 监控中心的实时监测与调度管理 ；

(3) 数据中心的安全与备份。

车载终端设备安装在危化品运输车辆上， 该设备通过北斗导航定位技术采集运输车辆的运行路线，通过 TD- SACMD 4G 网络将信息传输到信息平台，通过 RFID 技术配置温度、湿度等传感器，采集车内危化品的环境参数，通过TD-SACMD 4G 网络将信息传输到信息平台。运输车辆的车门铅封采用基于 RFID 技术的电子铅封，只有接收到合法的授权信息才能开封，并能将开封的信息通过无线方式传送到车载终端，通过 4G 网络上传到平台系统，若是非法开封， 则会发出报警信息。该信息平台采用基于 Java 技术的中间件与 Oracle 数据库构建危化品物流管理信息系统，系统结构如图 1 所示。

2 系统技术框架

2.1 车载终端

车载终端的输入数据为北斗卫星采集信号、温湿度传感器采集信号、烟雾传感器采集信号、光传感器采集信号、电子锁启封和封锁信号、紧急报警按键触发信号和三路视频监控信号，以及来自监控中心的报警和命令信号。车载终端的输出数据为传输至数据中心的卫星定位信号、危化品环境参数信号、电子锁信号、紧急呼救信号、超速报警信号。输出信号都由通信控制中心经身份认证直接存入数据中心服务器，还可配备 4G 手机实现与监控中心的语音和短信交互传输。

2.2 通信中心

通信中心是沟通车载终端与数据中心和监控中心的纽带，负责监控和传输车载终端发往数据中心的原始数据，负责监控和传输车载终端与监控中心的数据交互，负责维护车载终端通信参数及通信协议。

2.3 数据中心

数据中心既是所有数据和服务的储存仓库，也是沟通车载终端和监控中心的桥梁。其输入数据有下述四大来源 ：

(1) 来自车载终端的数据。如卫星定位信号、危化品环境参数信号、电子锁信号、紧急呼救信号，视频监控信号。

(2) 来自货物仓库的数据。包括危险货物在出发地仓库装车运输时，工作人员利用手持扫描设备自动读取危险货物包装上的条形码、RFID 电子标签信息（如危险货物名称、编号等），车辆上有公安和运政部门联合发放的许可证信息（车辆车型、车牌号、载重等）和仓库管理中心数据库中的其他信息（如危险货物运单编号、危险货物数量等），请求与物流监控管理系统数据库中的数据进行对比确认。

(3) 来自监控中心的数据。对存储于数据中心的原始数据或加工过的原始数据的查询请求，如对车辆位置、行车轨迹、车辆状态、货物状态、报警信号（车辆超速、超时等）、紧急呼救事件及其处置情况、车辆信息等的查询请求 ；通过公文流转向上级部门提交的危化品运输路线方案、应急处置预备方案的存储与查询 ；对监控中心处理日志的储存与备份。

(4) 自行输入的数据。含用户信息、电子地图信息、危化品运输交通法规信息，危化品紧急事件分类处置相关信息。

其输出数据为提供给监控中心的视频监控信号、车辆实时位置信号、车辆实时状态、货物实时状态、报警信号（车辆超速、超时、超限、传感器参数超界等）、紧急呼救信号， 满足查询需要的行车轨迹、地理信息、车辆信息、货物信息等。

2.4 监控中心

监控中心的输入数据为来自数据中心的视频监控信号、卫星定位信号（车辆超速、超时、超限、传感器参数超界等）、报警信号、电子锁信号、紧急呼救信号、电子地图信息等， 以及来自车载终端的语音、短信等交互数据。监控中心的输 出信号包括三部分 ：上传至车载终端的车辆超速、超时、超限等报警信号。其中报警信号除车辆超速不必上传车载终外，其余全部传至车载终端，以提醒司机注意 ；指挥命令既要上传至车载终端，也要作为操作日志在数据中心留有记录 ； 对于驾驶人员违规操作、危险货物泄漏、交通事故等紧急事 件，监控中心应根据不同的情况立刻进行分类处理，迅速向 不同的人员和部门提供报警信息。使报警信息能够及时准确 地传送给司乘人员、运输管理部门、货主、车辆所在地的公 安交警、消防等部门，以确保危险货物及运输车辆得到及时处置和快速救援，同时向数据中心发出查询请求信号。

3 系统数据流分析

系统总体数据流图如图 2 所示。系统的主要业务流程是车载终端采集 GPS/ 北斗卫星定位数据、传感器采集车载货物环境参数、电子锁状态参数以及紧急事故报警开关状态参数，通过通信控制中心将车载终端采集到的数据实时传输给数据中心，数据中心将原始数据处理后存入数据库，将接收到的报警信息及时传递给监控中心 ；对于非报警信号，则在接收到监控中心的查询请求后将数据发送给监控中心。监控软件将数据与 Web 网页上的电子地图匹配，使终端用户能够清楚、直观地掌握移动目标的动态位置信息，从而达到对移动目标的监控，并根据实际工作需要进行调度，也可对移动目标的历史轨迹进行查询。监控中心可通过手机或短信方式直接向被监控车辆发送调度命令和报警信号。

                                                                                                                                                                  图 2 基于物联网和北斗导航技术的危化品物流管理系统总体数据流图

4 结 语

基于物联网和北斗导航技术的危化品物流管理系统可通过安装在运输车辆上的车载终端实时采集车辆位置、电子锁启封和封锁、车内货物环境参数等信息，并将车辆位置信息、电子锁异常、车内货物环境参数异常以及车辆紧急报警存入数据中心进行分类处理 ；通过监控中心信息管理平台可以实时跟踪监控车辆和货物的运行状态，查询车辆的历史运行轨迹。系统通过对“危险化学品运输”在从业人员、车辆状况、装运条件等环节进行信息化管理水平提升，有效实现了危险化学品流向跟踪、状态监控、来源追溯等监管目的，规范危险化学品的管理。同时，实现危险化学品领域的跨部门联动与监管，提高政府部门应急信息处理和资源调度能力。