危险品物流全程实时监控管理方案设计

危险品物流全程实时监控管理方案设计

摘要：近几年，随着我国化工产业的高速增长，危险品生产和物流急剧增加，由此带来的危险品运输事故日益增多，危险品物流也越来越受到人们的关注。然而，大部分危险品物流的运作只是沿用甚至直接套用普通货物的物流操作，导致危险品事故频发，这对人们的生命安全、财产安全以及社会的稳定性都有着巨大的影响。

目前，我国的危险品物流全程实时流监控管理的发展才刚刚起步，发展水平落后于普通货物物流，存在着众多的风险和安全隐患。本文针对危险品运输、存储现有的问题，提出了以现代信息技术（包括条形码技术、RFID技术、GPS技术、网络技术等）为技术支撑的危险品物流全程实时监控管理的基本构架。采用对比分析、定性分析、实验研究等方法，对危险品物流业务流程进行分析和研究，利用现代信息技术能提高危险品物流监控管理的效率，能有效的防止危险品事故的发生，降低危险品事故的发生率，提高了危险品物流企业的工作效率。

关键词：危险品物流；现代信息技术；实时监控

I

Real-time monitoring of dangerous goods logistics management

solutions throughout the design

Abstract: In recent years, with the rapid growth of China's chemical industry, production and logistics of dangerous goods increased dramatically. Resulting in an increasing number of dangerous goods transportation accidents, people put more and more attention on dangerous goods logistics. However, the operation of the most dangerous goods logistics just follow even directly apply general cargo logistics operations, which cause more and more dangerous goods incidents. The impact occurred on the safety of people's life and property and stability of the society.

Currently, the development of the real-time monitoring of dangerous goods logistics management has just begun. The level of development behind the general cargo logistics, there are numerous risks and safety hazards. For the existing problems of dangerous goods transport and storage, proposed the basic framework of modern information technology(including barcode technology, RFID technology, GPS technology, GIS technology, network technology and so on) as the technical support of the entire real-time monitoring of dangerous goods logistics management. Using comparative analysis, qualitative analysis, experimental research methods to analysis the dangerous goods logistics business process. The use of modern information technology can improve the monitoring of dangerous goods logistics management efficiency, it can prevent the occurrence of dangerous goods incidents, reduce the incidence of dangerous goods incidents and improve the efficiency of logistics enterprises dangerous goods.

Keywords: dangerous goods logistics; modern information technology; real-time monitoring

II

目 录

中文摘要 ................................................................................................................................... I 英文摘要 ................................................................................................................................. II 第1章 绪论 ............................................................................................................................ 1 1.1 研究背景及意义 ............................................................................................................ 1 1.1.1 研究背景 .................................................................................................................. 1 1.1.2 研究意义 .................................................................................................................. 1 1.2 危险品物流监控管理的国内外相关研究现状 ............................................................ 2 1.2.1 国内相关研究现状 .................................................................................................. 2 1.2.2 国外相关研究现状 .................................................................................................. 2 1.3 研究范围及主要内容 .................................................................................................... 3 1.3.1 研究范围 .................................................................................................................. 3 1.3.2 研究的主要内容 ...................................................................................................... 3 1.4 本章小结 ........................................................................................................................ 4 第2章 危险品的危险特性分析和运输安全要求 ................................................................ 5 2.1 危险品的危险特性分析 ................................................................................................ 5 2.1.1 火灾爆炸危险性 ...................................................................................................... 5 2.1.2 人体健康危险性 ...................................................................................................... 7 2.1.3 反应危险性 .............................................................................................................. 7 2.2 危险品运输的安全要求 ................................................................................................ 8 2.3 本章小结 ........................................................................................................................ 8 第3章 危险品物流监控管理相关技术介绍 ........................................................................ 9 3.1 GPS定位技术 ................................................................................................................ 9 3.1.1 GPS系统定位原理和特点 ....................................................................................... 9 3.1.2 GPS系统主要特点 ................................................................................................... 9 3.2 GPRS介绍 ...................................................................................................................... 9 3.3 其它相关无线通信技术 .............................................................................................. 10 3.3.1 GSM通信网络 ........................................................................................................ 10 3.3.2 通讯方式的选择 .................................................................................................... 11 3.4 RFID无线射频识别技术 ............................................................................................ 12 3.4.1 RFID技术的实现原理 ........................................................................................... 12 3.4.2 RFID性能特点 ....................................................................................................... 13

3.5 GIS技术 ....................................................................................................................... 14 3.6 本章小结 ..................................................................................................................... 15 第4章 M民爆公司案例分析 ............................................................................................. 16 4.1 M民爆公司背景介绍 ................................................................................................. 16 4.2 公司物品危险性分析和发生事故的一般特征 ......................................................... 16 4.2.1 炸药、雷管、索类特性 ........................................................................................ 17 4.2.2 发生事故的一般特征 ............................................................................................ 17 4.2.3 危险品存储过程的危险性分析 ............................................................................ 17 4.2.4 危险品运输过程的危险性分析 ............................................................................ 18 4.3 公司危险品监控管理方案 ......................................................................................... 18 4.3.1 各重大危险源安全监控系统及防范措施 ............................................................ 18 4.3.2 公司的装备设施 .................................................................................................... 18 4.3.3 公司监控设备的信息化程度 ................................................................................ 18 4.4 本章小结 ..................................................................................................................... 19 第5章 危险品物流全程实时监控管理方案设计 .............................................................. 20 5.1 危险品物流业务流程 ................................................................................................. 20 5.2 方案总体构思 ............................................................................................................. 21 5.3 危险品物流全程实时监控管理方案的详细设计 ..................................................... 23 5.3.1 危险品监控中心系统 ............................................................................................ 23 5.3.2 危险品存储监控系统 ............................................................................................ 24 5.3.3 危险品运输监控系统 ............................................................................................ 25 5.4 方案实施及其保障措施 ............................................................................................. 27 5.5 本章小结 ..................................................................................................................... 28 第6章 总结和展望 .............................................................................................................. 29 6.1 总结 ............................................................................................................................. 29 6.2 展望 ............................................................................................................................. 29 致谢 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献 ................................................................................................................................ 31

1 绪论

1.1 研究背景及意义 1.1.1 研究背景

随着我国工业化进程的加快，尤其在核能源工业、化学工业和石油工业的迅速发展，使得危险品物流量急剧增加。目前，我国国内危险品物流运输在水路、公路、航空等方面限制较多，基础设施和管理机构还不够完善，所以国内主要采用的危险品物流运输方式是公路运输。据不完全统计，这几年我国每年通过道路运输的危险品已经超过3亿吨，其中危险品运输占年货运总量的30%以上，并呈上升趋势。

危险品运输品类繁多，性质各异，按照危险货物的危险性，《危险货物分类与品名编号》(GB6944-2005)将危险品分为9类共22项。每一项中又包含具体的危险货物，《危险货物品名表》(GB12268-2005)中在册的已达2763个品名。危险货物作为一种特殊品类，在道路运输中具有很大的危险性，容易造成人员伤亡和财产损失。如2005年3月29日发生在京沪高速公路上的液氯泄漏事故，驾驶员和押运员在报案后逃匿，延误抢险疏散时机，造成28人死亡，2万多亩土地受污染，直接经济损失2901万元。2007年3月19日，一辆运送柴油的油罐车在途经包茂（包头至茂名）高速铜川段时突然着火，车辆前部被完全烧毁，事故导致数千辆车被堵3小时之久。

1.1.2 研究意义

危险品物流的运输特点包括：（1）品类繁多，性质各异，危险性高,（2）对车辆、设施和人员的专业性要求较高,（3）涉及行业较多，多部门共同管理,（4）经营主题复杂,（5）风险成本较高。这些特点也决定了危险品物流的监控管理是一项十分复杂的系统工程。

正因为危险品物流运输的潜在威胁性，我国的相关部门以及各级地方政府均制定了很多关于危险品物流方面的法律文件来规范危险品物流市场，以保证有效地预防危险品运输事故的发生，以及对潜在的危险品运输事故做到及时预警，让人们能够及时排除隐患，做到最大限度地降低危险品运输事故发生的概率，同时使我国的危险品运输市场规范有序。

因此，设计危险品物流全程实时监控管理方案对我国危险品物流行业的发展有着

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重要的作用。该方案可以提高危险品物流的信息化和智能化程度，降低危险品运输存储的风险。

1.2 危险品物流监控管理的国内外相关研究现状

近年来，我国品存储和运输的过程中发生了多起事故，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，并对周边环境带来了巨大的污染。目前危险品物流监控系统的价格十分昂贵，很多企业虽然认识到危险品物流监控的重要性，但是出于经济利益的考虑还未采用危险品物流监控系统。国外物流企业在实施危险品物流活动中，对危险货物的包装、运输、仓储及配送等方面使用了许多先进技术，严格规范包装技术，规定装备行车记录仪、GPS等技术装备。选择不同路线使风险最小化，为危险品物流的安全性提供技术支持和保障。

1.2.1 国内相关研究现状

危险品货物的危险性主要取决于危险货物本身的理化性质以及外界环境条件，当它们受到一定的外界条件(碰撞、摩擦、热、火、水)影响或性质互不相容物质的混装以及通风不良、积热不散、包装破损等，往往会造成严重的事故。因此要对危险品的状态进行实时监测。根据危险品的自身性质需要考虑以下几个因素：首先温度、湿度的变化对大部分危险品的性质和危险性都会产生影响，而一些液体和气体危险物品的泄露可以导致燃烧、爆炸和人体中毒等事故，而且这些事故在危险品运输过程中也最为常见。所以将温度、压力、烟雾以及可燃性气体和液体(如酒精、硫化物)的浓度等作为必要的监控参数。此外，危险品货物运输企业的管理者需要随时了解危险品运输车辆所在位置及车辆的运行速度，而在一些没有GPS信号的情况下，就需要使用辅助测量的方式获得相关信息。一旦运输车辆发生事故，管理者需要知道车辆的状态以便判断车辆所载危险品是否会发生泄露，以便采取必要的防范措施[9]。

1.2.2 国外相关研究现状

国外的危险品物流企业利用像RFID、GSM和GPS无线通信通信技术的帮忙来解决物流管理中出现的问题。这项研究包括货物的交货状态，车辆位置追踪、货物超载等环环相扣的系统，并且能找去错位的货物。这个集成系统包括RFID和GPS技术，它能对货物的数量和车辆进行跟踪[24]。

开发各种车载监控预警装置是危险品运输安全监控的基础，经过多年的努力，目前发达国家开发的各种车载安全辅助驾驶装置日益完善，已进入实用化研究阶段。如日本的ASV（Advanced Safety Vehicle）、Smart Way和AHS（Advanced cruise-Assist Highway Systems）项目，美国的IVI（Intelligent Vehicle Initiative），VII

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（Vehicle-Infrastructure Integration）和CVHAS（cooperative Vehicle-Highway Automation Systems）项目，主要研究内容包括：重型卡车（车辆侧翻警告及控制、驾驶员睡意提醒、电子控制制动系统等），特殊车辆（偏离车道预防系统），交叉路口碰撞预防（信号警告、左转路线建议、侧向间距建议）等。美国华瑞公司（RAE）有针对液化石油气、液化天然气等易燃易爆气体的传感器及检测装置，法国天泰雷兹有撞击加速度检测装置，L. Harvey，G. S. veoles and J. Watson等学者先后研究设计出一套自动测试系统，它能够在纯净空气中、单一气体中、混合气体中对气体传感器进行测试，同时也考虑到了环境温度、湿度对其性能参数的影响等，这些技术的发展为提高车载监控能力提供了科技支持[17]。

1.3 研究范围及主要内容 1.3.1 研究范围

在城市的发展过程中，危险品物流越来越受到普通市民的关注。设计一个信息化、智能化的危险品物流全程实时监控管理方案是很有必要的。对现有的危险品监控系统进行分析总结，根据相关的研究调查所收集到的相关材料，结合案例分析的情况，综合相关技术的优点，用GPS定位技术、RFID技术、GIS技术、GPRS技术等现代信息技术设计出一个更现代化的监控系统的方案。危险品物流监控是一个十分复杂的系统，重点是危险品的存储和运输。

1.3.2 研究的主要内容

本文的方案设计主要是针对危险品中的第一类爆炸品的监控管理，系统地研究危险品物流全程实时监控管理的现行方案，分析在危险品物流监控管理中运用的相关技术总结和分析危险品物流企业监控管理系统中存在的问题和产生这些问题的原因。对收集到的数据进行调查和分析，提出对危险品物流监控管理的改进方法。利用GIS技术、RFID技术、GPS技术、GPRS技术等现代信息技术，设计出一个完善的危险品物流全程实时监控管理方案。

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表1.1 按照GB6944-2005将危险品分为9类

类别 项别 1.1 有整体爆炸危险的物质和物品 [20]

1.2 有迸射危险，但无整体爆炸危险的物质和物品 1.3 有燃烧危险并有局部爆炸危险或局部迸射危险或两种危险都1 爆炸品 有，但无整体爆炸危险的物质和物品 1.4 不呈现重大危险的物质和物品 1.5 有整体爆炸危险的非不敏感物质 1.6 无整体爆炸的极端不敏感物品 2.1 易燃气体 2 气体 2.2 非易燃气体 2.3 毒性气体 3 易燃液体 易燃固体，易于自然的物4 质，遇水放出易燃气体的物质 5 6 氧化性物质和有机过氧化物 毒性物质和感染性物质 3.1 一级易燃液体 3.2 二级易燃液体 4.1 易燃固体 4.2 易于自然的物质 4.3 遇水放出易燃气体的物质 5.1 氧化性物质 5.2 有机过氧化物 6.1 毒性物质 6.2 感染性物质 7.1 低比活度放射性物质（LSA） 7.2 表面污染物（SCO） 7 放射性物质 7.3 裂变物质 7.4 特殊形式的放射性物质 7.5 其它形式的放射性物质 8 9 腐蚀性物质 杂项

危险品是指：凡受到摩擦、撞击、搬动、接触火源、日光曝晒、温度变化或遇到性能有抵触的其他物品等因素的作用，能够发生燃烧、爆炸、中毒等人身伤害或财产损失事故的物品，统称易燃、易爆、有毒危险品。中国国家标准“危险货物分类和品名编号”(GB6944-2005)，从运输角度对危险货物下的定义是：具有爆炸、易燃、毒害、感染、腐蚀、放射性等危险特性，在运输、储存、生产、经营、使用和处置中，容易造成人身伤亡、财产损毁或环境污染面需要特别防护的物质和物品定义为危险货物。

1.4 本章小结

本章主要介绍危险品物流全程实时监控管理方案设计的背景和意义，以及国内外在危险品物流监控管理方面的相关研究现状。

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2 危险品的危险特性分析和运输安全要求

2.1 危险品的危险特性分析

为了能对各类危险货物的危害特性进行比较，以正确区别并采取相应的防范措施和应急预案，对危险货物按其危险性能分类。一般分为三种危险性：火灾爆炸危险性、人体健康危险性、反应危险性。

2.1.1 火灾爆炸危险性

根据物品在不同温度、压力下对燃烧的敏感性对其危险性进行分类。对气体以爆炸极限或燃烧范围衡量。其危险程度可表示为：

X2?X1H?X1 （2.1）

式中：H——程度；X1——下限；X2——上限；X2﹣X1——范围。

在危险货物分类中所列物质，X112％。故采用爆炸下限X1<10％的占92％或燃烧X2﹣X1>12％为衡量易燃气体的标准，亦即易燃气体的危险度H>1。

对易燃液体，由于其挥发性，挥发后与空气形成可燃性混合物，当混合物浓度达到一定比例时，遇到火种就可能燃烧或爆炸，因此采用闪点作为易燃液体的标准。当液体受热沸腾时，其液面附近的蒸汽浓度和蒸汽压力都较大，易于空气形成爆炸混合物。沸点低的液体容易气化。联合国以35\的沸点与相应的闪点作易燃液体标准。

以爆炸品为例，爆炸品的爆炸是化学爆炸，衡量其危险性的参数指标有三个： （1）热敏感度：表示爆炸品在外界热能作用下，发生爆炸反应的难易程度，以“爆发点”表示，是指物质在一定延滞期内发生爆炸的最低温度，延滞期是指从开始对炸药加热到其发生爆炸所需的时间。以爆发点低于350℃(延滞期5秒)为标准。

（2）撞击感度：指爆炸品在机械冲击下发生爆炸的难易程度，以间二硝基苯为参考，l0kg落锤、25cm落高、爆发率2％以上为标准。

（3）爆速：指爆炸波沿炸药传播出去的速度。以炸药爆速3000m/s为标准。

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表2.1 火灾危险性有关参数

物品类别 危险性参数 爆炸下限X1 易燃气体 燃烧范围X2－X1 危险度H 闪点（闭杯） 易燃液体 其中：低闪点 中闪点 高闪点 固体 易燃固体 自然固体 遇湿易燃品 燃点 熔点 燃点 受潮遇水反应 遇酸、受热、受潮或接触有机物、还原剂 热敏感度 爆发点 延滞时间 爆炸品 撞击感度 落锤 落高 爆发率 爆速 标准 ＜10% ＞12% ＞1 ≤61℃ ＜﹣18℃ ﹣18℃≥T＜23℃ 23℃≥T≤61℃ ＜400℃ 用闪点标准 ＜200℃ 剧烈、实验测定 分解放出原子氧和热量，引起燃烧或形成爆炸性混合物 ＜350℃ 5s 10㎏ 25㎝ 2% ＞3000m/s 氧化剂和有机过氧化剂

“爆炸\是爆炸品的首要特性。对机械力、点、热、磁场很敏感。受到摩擦、撞击、振动或遇到明火、高热、静电感应或与氧化剂、还原性物质如硫、磷、金属粉末接触都有发生燃烧、爆炸的危险。确定货物是否容易爆炸，以及万一爆炸后将产生的破坏效应是运输中最重要的两个问题。只要满足热敏感度、冲击敏感度和爆速三个参数中任何一个，即可确定货物为爆炸品。

爆炸性物质的特性：

（1）敏感度。炸药在外界条件的影响下，发生爆炸反应的难易程度称为敏感度。敏感度越高，所需要的起爆能越小，因而也就越易发生燃烧或爆炸。在保管、储运和使用时要充分了解炸药的敏感度，以防发生事故，保证安全。

（2）安定性。炸药有长期储存中，保持其物理、化学性质不变的能力称为安定性。炸药容易变质的，其安定性不好，在保存中特别要小心。雷汞遇浓硫酸会发生猛烈的分解爆炸。TNT受日光照射，会使敏感度增高，容易发生爆炸。硝铵炸药易吸潮而变质，爆炸能力降低。

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（3）殉爆性。爆炸性物质有一种特殊的性质。当一个炸药包爆炸时，能引起另一个位于一定距离处的炸药包也发生爆炸，这就是殉爆性。在保管炸药时要保持一定距离，以免发生殉爆。

2.1.2 人体健康危险性

对人体健康造成危险的危险品主要有毒物品和感染性物品及放射性物品： （1）有毒物质和感染性物质。有毒物质是指进入人肌肤后，累计达一定的量，能与液体和组织发生生物化学作用或生物物理变化，扰乱或破坏肌体的正常生理功能，引起暂时性或持久性的病理状态，甚至危及生命的物质。感染性物质系指含有治病的微生物，能引起病态，甚至死亡的物质。

一般而言毒物在水中的溶解度越大其毒性也越大；毒物的粒径愈小，愈易引起中毒；毒物易溶于脂肪，则易渗过皮肤引起中毒；毒物沸点越低，越易引起中毒。

毒物的毒性按LD50或LC50的大小分为五级：剧毒、高毒、中毒、低毒和微毒。如图2.1所示的有毒物品的危险性标准及相应等级指标

表2.2 有毒物品的危险性标准及相应等级指标

包装等级 口摄入 LD50（mg/kg） ≤5 皮肤摄入 LD50（mg/kg） ≤40 光雾吸入 LD50（mg/kg） ≤0.5 Ⅰ Ⅱ ＞5且≤50 ＞40且≤200 ＞0.5且≤2 Ⅲ 固体＞50且≤500 液体＞50且≤2000 ＞200且≤1000 ＞2且≤10

（2）放射性物质。放射性物质指其能够自原子核产生射线和中子的物质。当人体收到放射性辐射时，不同辐射类型、照射条件和摄入方式，将产生不同的生物效应，损害人体健康。

2.1.3 反应危险性

反应危险性即化学活动性，主要从与水的反应性(禁水性)和自身反应性两方面考虑。遇湿易燃物品，如碱金属和电石，在受潮遇水后立即发生剧烈化学反应，同时放出大量易燃、易爆气体和热量，能引起猛烈燃烧和爆炸。易燃固体燃点低，对热、撞

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击、摩擦敏感，易被外部火源点燃，燃烧迅速，并可能散发出有毒烟雾或有毒气体。有些物品遇水分解，放出有毒或易燃气体。大部分易自燃物品与水反应剧烈，同时放出易燃气体和热量，引起燃烧。

2.2 危险品运输的安全要求

由于危险品危险性质各不相同，要求必须合理安排运输以保证安全。以运输爆炸品为例，简单介绍几点运输要求。

（1）运输的车、船必须符合国家有关运输规则的安全要求。

（2）货物包装应牢固、严密。性质相抵触的爆炸品不准混在同一车厢、船舱内。装载爆炸品的车厢、船舱内，不准同时载运旅客和其它易燃、易爆物品。

（3）爆炸品应当在远离城市中心区和人烟稠密地区的车站、码头装卸。 （4）装卸爆炸品，应当尽量在白天进行，要有专人负责组织和指导安全操作。装卸人员必须懂得装卸爆炸品的安全知识。装卸现场，应当设置警戒岗哨，禁止无关人员进入。

（5）在公路上运输爆炸品时，车辆必须限速行驶，前后车辆应当保持避免引起殉爆的距离。

（6）运输爆炸品在中途停歇时，要远离建筑设施和人烟稠密的地方，并有专人看管，严禁在爆炸品运输车辆附近吸烟和用火。

为了保证运输过程中的安全，国家对易燃、易爆、有毒危险品的包装和配装也有严格要求。以上只是列举了部分相关的安全要求。详细内容可以参考国家的相关规定，如《道路危险货物运输管理规定》（中华人民共和国交通部令2005年第9号）、《道路运输危险货物车辆标志》（JT618-2004）等。

2.3 本章小结

本章主要介绍了危险品的主要危害特性，根据危险品的运输特点而制定的运输安全要求，这为后面的相关监控管理技术的选择提供了一定的依据。

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3 危险品物流监控管理相关技术介绍

3.1 GPS定位技术

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

3.1.1 GPS系统定位原理和特点

GPS系统采用高轨测距体制，以观测站至GPS卫星之间的距离作为基本观测量。为了获得距离观测量，主要采用两种方法:一是测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间，即伪距测量；一是测量具有载波多普勒频移的GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差，即载波相位测量。采用伪距观测量定位速度最快，而采用载波相位观测量定位精度最高。通过对4颗或4颗以上的卫星同时进行伪距或相位的测量即可推算出接收机的三维位置。

3.1.2 GPS系统主要特点

（1）全球地面连续覆盖。由于GPS卫星数目较多且分布合理，所以在地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时导航与定位的需要。

（2）功能多、精度高。GPS可为各类用户连续地提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息。

（3）实时定位速度快。目前GPS接收机的一次定位和测速工作在一秒甚至更少的时间内便可完成，这对高动态用户来讲尤其重要。

（4）抗干扰性能好、保密性强。由于GPS系统采用了伪码扩频技术，因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。

3.2 GPRS介绍

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称，它突破了GSM

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网络只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。

GPRS是一种以全球手机系统(GSM)为基础的数据传输技术，可说是GSM的延续，并且能完成现有的一些服务，例如：蜂窝电话电路交换(circuit-switched)连接和短消息服务(SMS)。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。

GPRS的另一个特点，就是其传输速率可提升至56甚至114KbPs。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。

GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点，如GGSN(Gateway GPRS Supporting Node，网关GPRS支持节点)和SGSN(Serving GSN，服务GPRS支持节点)。

SMS-GSMCSMS-NANMSCSM-SCMSC/VLRHLRTEMTBSSSGSNGGSNPDMTESGSNGGSN其他PLMN网络EIR

图3.1 GPRS网络结构图

3.3 其它相关无线通信技术 3.3.1 GSM通信网络

GSM(Global System for Mobile Communication)属于第二代数字移动通信系统，大约在20世纪80年代初期起源于欧洲，是为了解决当时模拟通信存在的问题而制定的一个新的通信标准。GSM提供的业务可分为两大类：基本通信业务和补充业务。基本

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通信业务由在网络中接入的位置不同又可分为电信业务和承载业务。GSM移动通信网能提供6类电信业务，包括：话音传输、短消息业务、消息处理系统接入、可视图接入、智能用户电报传递和传真。

GSM的短消息业务为车辆监控系统提供了很好的数据传输手段。短消息业务是由短消息服务中心(SMSC)来完成的，短消息服务中心被认为是在功能上与GSM网完全分离的外部实体，它相连到移动交换中心(MSC)，通过基站与移动台通信，如图3.1所示。

MSC：移动交换中心GWMSC：短消息业务网关MSCIWMSC：短消息业务互通MSCHLRHLR：原地位置寄存器VLR：访问位置寄存器SMSCGW/1WMSCMSCBSS基站子系统MS移动台短消息服务中心VLR

图3.2 短消息服务的系统结构

3.3.2 通讯方式的选择

监控系统的通信链路连接着移动端和监控端，是整个系统的重要组成部分。采用哪种通信方式直接影响到监控系统的容量、监控范围等。下面对当前的各种通信方式逐一比较：

（1）固定频率的通讯方式：系统一旦设定完毕，各个用户仅能利用自己的信道进行数据的传输。用这种方法组建的车辆监控系统具有容量小、覆盖范围小等缺点，但对容量不大的系统来说还是较为实用的；

（2）集群通信系统的通信方式：系统具有响应速度快，通信较灵活的优点，但是它要用户自己要建设专用的通信网，因而覆盖范围较小，异地漫游较困难。若要扩大覆盖范围，必须加大投资，多建基站，建网投资费用以及建网后的维护费用都很高。这种系统不易推广，适合一些特殊部门的车辆跟踪监控；

（3）卫星通信系统的通信方式：卫星通信具有远距离、覆盖面广的优点，所以利用这种通信方式作为车辆或轮船的监控系统的数据传输方式能够覆盖全国乃至全球的范围。但是这种系统的车辆监控定位终端的价格比较高，通信费用也比较高，在相对比较小的范围的车辆监控系统是不合适的。只有地面通讯网或专网覆盖不到的海洋、

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高山、沙漠、森林区域，这种方案才是理想的服务方式；

（4）GSM网的通信方式：系统利用GSM系统的短消息来进行数据的传输通信，具有覆盖范围大(几乎是全国范围的)，通信费用低的优点；但是它的系统响应速度有时受移动网络的影响，会出现一定的传输延时。数据传输速率被限制在9.6kbPs，且每条短信息的长度被限制在160个字符；

（5）GPRS的通信方式：GPRS是GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术(2.5G)，在目前来说是比较先进的移动数据通信方式。跟其他数据通信方式相比，它具有覆盖范围广、传输速率高、接入时间短、永远在线和按流量计费等优点。GPRS特别适用于频繁传送小数据量的应用和非频繁传送大量数据。所以非常适合作为车辆监控系统的数据传输方式。

目前，车辆监控系统中移动端和监控端之间的通信方式，采用的比较多的集群通信系统和GSM蜂窝移动通信系统，随着通信技术的发展，一些新技术便可作为移动端和监控端之间的通信方式。本文所设计的危险品物流监控系统，其特点是覆盖范围广、监控容量大，所以分析比较决定选用GPRS作为监控系统的通信方式。

3.4 RFID无线射频识别技术

射频识别即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125k~134.2K）、高频（13.56Mhz）、超高频，微波等技术。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。

3.4.1 RFID技术的实现原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

一套完整的RFID系统， 是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份组成，其工作原理是Reader发射一个特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。

如图3.4所示。应答器也即电子标签是RFID系统的信息载体，目前电子标签大多是由祸合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。阅读器根据使用的结构和技

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术不同可以是读或读/写装置，是RFID信息读写控制和处理中心。阅读器通常由祸合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器(Reader)是读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式，如图3.5所示。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换。在实际应用中，可进一步通过Fthernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。

阅读器数据接口单元控制模块收发模块耦合模块时序应答器能量电脑图3.3 RFID系统的基本组成

图3.4 各种RFID阅读器

依次为：手持式阅读器；内置天线的移动RFID阅读器；Intermec IFS固定式RFID阅读器

3.4.2 RFID性能特点

（1）快速扫描。RFID阅读器可同时辨识读取数个RFID标签。

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（2）体积小型化、形状多样化。RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。

（3）抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。

（4）可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。

（5）穿透性和无屏障阅读。在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。

（6）数据的记忆容量大。一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数Mega Bytes。随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。

（7）安全性。由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。

RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。

3.5 GIS技术

地理信息系统（Geographic Information System简称GIS）是融合计算机图形和数据库于一体，用来存储和处理空间信息的高新技术，它将地理信息位置和相关属性信息有机地结合起来，根据用户的需要将空间信息及其属性信息准确真实、图文并茂地展现给用户，满足人们对空间信息的要求，借助其独有的空间分析功能和可视化表达功能，可以对各行业进行辅助决策，除此之外，GIS技术还能够帮助人们将电子表格和数据库中无法体现数据之间的模式和发展趋势以图形的方式清晰直观地表现出来，并进行空间可视化分析，实现数据可视化管理、地理信息分析以及与相关业务工作应用有机集成，从而满足人们多元化的要求。

GIS是近些年来迅速发展起来的一门新兴技术。它作为制图学、计算机技术、地理、遥感、统计、测绘、通讯、规划和管理学科交叉运用的产物，广泛地运用在各个领域。在本系统中，GIS引擎主要用于在计算机系统中对地图的显示和管理以及车辆、兴趣点（简称“POI”）和路线检测点受控地理相关目标的信息管理。

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3.6 本章小结

本章主要介绍在危险品物流监控中运用比较广泛的一些技术，同时也介绍了其他的一些监控通讯技术，通过比较分析，选用GPS、GPRS、RFID和GIS等技术作为本文方案设计的主要技术支撑。

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4 M民爆公司案例分析

4.1 M民爆公司背景介绍

M民爆公司是一家国有独资公司，由当地人民政府授权国有资产监督管理委员会（以下简称县国资委）履行出资人职责。

公司属于交通运输企业，公司主营民用品爆破器材产品（凭许可证核定事项从事经营），这属于危险品中的第一类——爆炸品；兼营建材、化工产品、机电产品。公司现有在岗员工60人，其中，驾驶员10人，押运员8人，其他应持证上岗人员20人。公司设有专门的安全生产监督管理部门，专职安全管理干部2人、巡查人员5人。

现有炸药库3座，框架结构，建筑面积440㎡；雷管库2座，框架结构，建筑面积150㎡；工业索类库1座，框架结构，建筑面积30㎡。炸药库存储工业炸药95T,雷管库存储工业雷管85万发，工业索类火工品库存储工业索类9万m。炸药库、雷管库、工业索类火工品库危险等级均为1.1级。

M民爆公司总经理分管安全副经理办公室业务科安全科配送科仓库

图4.1 公司危险品监控管理的主要部门

4.2 公司物品危险性分析和发生事故的一般特征

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技术和GIS技术实现对危险品运输过程的动态监控、实时跟踪、事故报警、应急处理等功能。车载终端放置在车辆等运输设备上，它实时通过GPRS无线通信将车辆速度、地理信息、货物状态、物质收发信息等传输给监控中心，监控中心获取车载终端数据，并通过GIS服务器的处理，使数据直观地显示在监控中心的电子地图上。监控中心可以预先设定好危险品的运输路线，并可判断车载终端是否按预定路线、时间完成运输与货物收发。仓库的存储系统获取相应的数据，完成物品资料数据的更新、存储登记，并判断是否有错等。

在危险品出入库或运送到达目的地时，要进行装卸搬运作业，这是一定要在符合条件的场所进行，比如灯光、消防设施、场地、道路等；运输车辆要停在露天，参与装卸的工作人员要注意做好防护，要穿着专业的防护服装。在装卸搬运时：

（1）应有专人在场监督，严禁烟火和携带发火物品； （2）应设置警卫，禁止无关人员在场； （3）禁止爆破器材与其它货物混装；

（4）雷管箱内的空隙部分，应用泡沫塑料凳柔软材料塞满；

（5）操作要规范，应轻拿轻放，不可以出现摩擦、碰撞、抛掷等问题； （6）爆破器材的装载高度不得超过车厢边缘，雷管或硝化甘油炸药的装载高度不得超过2层；

（7）在物品的包装上，应覆盖一层篷布，防止货物被雨淋湿； （8）遇雷雨或暴风雨时，禁止装卸爆破器材；

（9）所有物品都要捆扎得坚固。如果是性质不一样的危险品，要注意不可以装在同一辆车上，比如炸药与雷管不可以装在一起。

5.4 方案实施及其保障措施

方案的实施要结合企业的自身情况，以此来确定实施的过程。以本文的M民爆公司为例，该公司建立了的安全生产管理制度、安全生产责任奖惩制度、危货押运员安全操作规程和重大危险源总预案等相关管理制度和预案。运输车辆上都装有GPS，并配备GPS监控人员。但在仓库的环境控制、危险品状态参数的收集和实时通讯方面还做得不够，所以在方案的实施过程中应结合这些情况。

在仓库监控管理方面，应建立一个较完善的仓库管理系统，改善危险品仓库中环境控制部分，安装相应的温度、湿度、烟雾、静电等传感器和保护装置，实时采集仓库中相关参数，并传输到仓库管理的数据库中。同时，结合RFID技术，提高危险品出入库的核查效率。整合仓库的视频监控和巡查管理，使之成为一个相互联系整体。

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在危险品运输监控管理方面，应制定更加详细的物品装卸操作规程，在所有的运输车辆上安装车载终端，培训相关的工作人员，使他们学会使用相关的设施设备。

在危险品监控中心建设方面，应该结合现有的监控管理方案，整合GPS、GPRS、GIS等现代信息技术，建立一个信息化的监控平台，使之与存储、运输的监控管理系统相配合。

在方案实施的保障措施方面：

（1）加强安全监督管理，落实责任主体。建立健全爆炸物品安全管理制度，配备专业人员，完善安全操作规程和安全岗位责任制度，制定安全防范措施和事故应急预案。加强对工作人员的安全教育培训，确保责任落实到人，制度措施落实到实处。

（2）加强对资源的整合，对不符合安全生产条件的仓库或运输车辆进行整改或淘汰。

（3）加强源头管理，严格各项措施。加强对爆炸物品的日常管理工作，建立严格的爆炸物品领取、清退、保管制度，做到物品专人保管、专人领取，严防丢失被盗和非法买卖。库房内存储的爆炸物品数量不得超过设计容量，性质相抵触的爆炸物品必须分库存储，库房内严禁存放其它物品。爆炸物品存储管理人员应由经过专业技术的人员担任。严禁无关人员进入库区。严禁在库区吸烟、用火和把其他容易引起燃烧、爆炸的物品带入仓库。发现爆炸物品丢失、被盗，必须及时报告所在地公安机关。

（4）完善预案，加强演练，做好各项应急准备和应对工作。要进一步修订完善应急预案。针对各种可能的突发风险，进一步完善、细化各类应急预案，确保预案的针对性、科学性和有效性。要积极组织开展应急演练，针对处置各类爆炸品和重要设施引发突发事件和重要设施遭受破坏开展应急演练。要强化应急物质储备，建立健全应急救援指挥机构和应急救援队伍，建立完善响应程序和应急处置机制。要主动加强与当地公安等有关部门的联系，主动协调配合，建立合作机制，提高工作联动和应急处置能力，一旦发生突发事件，做到迅速、有力、有序、有效应对。

5.5 本章小结

本章主要是根据案例分析来设计一个更完善的危险品物流全程实时监控管理方案，结合M民爆公司的监控管理现状，利用像RFID、GPS、GPRS、GIS等现代信息技术，对危险品的仓储和运输进行实时的监控，能够及时地监测和预防危险品事故的发生。

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6 总结和展望

6.1 总结

危险品物流全程实时监控管理设计方案是一个集卫星定位技术、GIS地理信息技术、传感技术、计算机网络技术和无线通信技术为一体的综合设计方案。方案有危险品存储监控系统、危险品运输监控系统和危险品监控中心组成。危险品存储监控系统完成危险品信息的存储和保管，危险品运输监控系统主要利用车载终端完成车辆的定位、轨迹存储和信息发送，监控中心完成与其他两个监控系统的信息交互和数据存储。本文的研究工作及总结如下：

（1）介绍了国内外危险品物流监控管理的研究现状和发展趋势，简要介绍了危险品物流的相关概念和危险品运输的特点。

（2）在对危险品的危险特性分析的基础上，对以爆炸品为主的危险品进行了较详细的危险特性和运输安全要求分析。

（3）通过对现有的监控技术进行资料收集和比较分析，选用GPS、GPRS、GIS、RFID等现代信息技术作为本方案的技术支持。

（4）通过案例分析的情况，结合选用的GPS、GPRS、GIS、RFID等现代信息技术，设计出了方案的总体构成，并对方案中的三个子系统的组成模块进行了比较详细的设计。设计了运输车辆的车载终端组成模块。

本文在相关理论研究的基础上，对危险品物流全程实时监控管理方案的整体结构进行了研究和设计。设计了危险品物流的监控中心、危险品的存储和运输监控管理的主要组成模块。

6.2 展望

由于时间的仓促和实验手段的不足，在这个设计的方案中还有很多需要改进的地方，主要有一下几个方面。

（1）传感器技术的相关研究。本文没有涉及传感器技术的具体内容的研究，而危险品和车辆的状态的获得，需要大量不同类别的传感器的支持。

（2）缺少相关实验数据的支撑，一些实验数据没有进行系统的分析和研究，没有

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进行实际的操作。

（3）方案中的硬件系统，没有进行比较仔细的研究分析，只是列出了相关组成模块。

随着国家对危险品车辆的愈加重视，危险品物流监控管理的系统将会更多的被运用。未来的危险品物流监控管理系统将会更加智能化，监控更加有效。在监控平台上，随着无线网络的普及和技术的革新，监控平台上可以了解到危险品车辆上更多的信息，通过大量的信息融合，采用智能算法，更加准确的判断车辆是否处于安全状态，同时在车辆上可以安装接收设备，可以把监控指挥台的指令发给驾驶员，可以让驾驶员在第一时间内采取有效的措施，这样可以更加提高车辆运行过程中的安全性。而同时，随着无线网络的快速发展，新技术的推出，实时监控能够更加有力。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/r713.html