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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4.2.1 炸药、雷管、索类特性

国内常见的工业炸药主要有：铵油炸药、膨化硝铵炸药、改性硝铵炸药、乳化炸药（含粉状乳化）、煤乳炸药，粉状炸药由于一般具有较高的机械感度、火焰感度和热感度；在密闭、高温等环境下，极易分解，若通风条件不好时，有可能自然或爆炸。乳化炸药是一种新型含水炸药，与前述炸药相比，它是一种相对较安全、环保型炸药。但近几年乳化炸药生产过程中发生的多起爆炸事故，引起了人们对乳化炸药安全性能的高度重视。乳化炸药在密闭状态下，遇到强热高温时极易引起爆炸。

雷管由猛炸药、起爆药、延期元件、引火元件组成。雷管中的起爆药是以很小的激发能就可被引起燃烧，并迅速转为爆轰，引爆雷管底部的猛炸药，从而对外界作功。引起雷管意外事故的意外激发能主要来源有：摩擦、撞击、雷电、静电、杂散电流（导爆管雷管具有较好的抗杂散电流的能力，注：索类导爆管每米药量按照12mg）等。

工业索类火工品主要是导火索、导爆索、导爆管等。这些主要是引火元件，遇到强热高温时极易燃烧，若通风不好，在潮湿环境下极易使这些索类失效。

4.2.2 发生事故的一般特征

（1）火灾。炸药成品、废品、索类，因受热分解自燃或因撞击摩擦、明火等原因被点燃，形成火灾。如扑救及时（手工扑救）、数量较少，且处于分散、敞开状态，一般不会爆炸。只要应急措施正确、有力，一般均能奏效。

（2）火灾引起爆炸。炸药成品、废品、索类突然起火，但未立即爆炸，而是经过短暂的由弱到强的燃烧，最终爆炸。应急指挥人员一定要准确把握这一\短暂\时间，实施有效的灭火、救助、疏散措施。但是，必须高度注视火场变化，应在大火无法扑灭，爆炸、倒塌即将发生之前，果断下令迅速撤离现场所有人员。这是防止救火中群死群伤的关键环节。

（3）爆炸引起殉爆和火灾。雷管、炸药成品、废品、索类突然爆炸、引起周围爆炸物殉爆，继而引起火灾。这类事故最易造成群死群伤。

（4）急性中毒。民爆产品受热后分解及燃烧（或爆炸）的产物中均含有大量氮的氧化物和一氧化碳等有毒气体，能造成人员中毒。

4.2.3 危险品存储过程的危险性分析

炸药库和雷管库可能发生爆炸事故的诱发因素： （1）工作人员在搬运、装卸过程中操作失误； （2）没有按规定存放物品，违反同库存放的原则；

（3）仓库里出现明火或遭受雷击，有静电、射频、电气火花产生； （4）库区外围山林失火蔓延至库区内；

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（5）其他原因。

4.2.4 危险品运输过程的危险性分析

危险品运输过程中可能发生的火灾、爆炸事故的原因： （1）运输车辆不符合规定或车辆出现故障；

（2）车箱内危险品堆码不符合规定因颠簸产生摩擦、碰撞导致事故； （3）运输过程中，驾驶员操作失误、违章驾驶、路况不良及恶劣天气； （4）外来明火或意外撞车、翻车。

4.3 公司危险品监控管理方案

4.3.1 各重大危险源安全监控系统及防范措施

安全监控网络：公司总仓库区均设有防盗监控和电子围栏监控系统，在控制室可随时观察各危险区域的情况；设有自动报警装置，当有异常情况发生时能自动报警。

防范措施：公司安全责任制、安全管理制度等从管理上对事故进行防范，各种事故的防范措施，具体可依照公司安全管理资料汇编。

4.3.2 公司的装备设施

公司车辆技术等级符合行业标准规范，车辆各种证件有效，并落实车辆技术管理制度，按规定对车辆进行定期维护与检测，符合国家标准规定的使用年限。

严格执行车辆强制报废制度，加强临近报废车辆的技术监管，安全生产设施符合有关规定并保证齐全、完好。

各种通信工具以及辅助设施符合国家相关标准，制订有相应的管理制度，并有《设备设施管理手册》。

公司采用定期计划和日常维护相结合的方式，加强对设备设施的维护保养，并对相关记录的填写、归档和保存做了更进一步的规范要求。

设备操作人员在操作设备前对设备进行全面检查，填写检查卡；安保部和技术信息部实行不定时的联合抽查，公司每月开展一次安全检查。

公司将安全防护设备的计划检修纳入机械设备同时进行，与设备一起同时编制维修计划，同时安排定期检查、维护、保养，同时进行维修。公司还规定：安全设施不得随意拆除、挪用或弃置不用，因维修拆除的，维修完毕后立即复原。

4.3.3 公司监控设备的信息化程度

公司制定并落实了车辆GPS安装使用规定，所用营运车辆全部安装GPS，建立了公司GPS监控、信息中心及客运公司GPS监控室，及时向上级监控平台传输数据，并保证数据真实、准确。公司配备了GPS监控员，建立监控值班制度，对营运车辆24

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小时实时监控，并接受上级监控平台的监管。

4.4 本章小结

M民爆公司在危险品监控管理方面制定了比较完善的管理制度，明确了危险品物流中各个部门相关职责，对相关运输和仓储人员制定了比较详细的操作规范。对各类危险品制定了详细的存储和运输条件。在运输车辆上安装了GPS和视频监控，在存储仓库和停车场设有安保人员、门卫、视频监控和相关安全警示标志。在公司的管理中心有专门的监控管理人员，能及时地获取危险品在运输和存储过程中的信息。但在监控管理的技术方面还不够信息化、智能化。危险品出库、入库的信息识别都需要人工来完成，相关的出入库信息还需要靠手写来完成，这不仅降低了工作效率，而且也增加了人为工作失误发生的机率。该公司没有引进像RFID等比较先进的识别技术，来对危险品的出入库进行管理，公司也没有建立一个比较完善的监控管理网络，危货运输人员需要通过电话与监控中心的管理人员取得联系，而不是利用像车载终端这样的科学技术集成化较高的设备与监控中心进行实时的联系。所以危险品物流不仅需要完善的管理制度，还需要信息化、智能化程度比较高的监控管理系统。

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5 危险品物流全程实时监控管理方案设计

5.1 危险品物流业务流程

危险品自生产起，即被赋予了唯一的产品身份信息，成为该危险品的永久标签，并将该危险品的生产日期、有效期、种类、特性、存储条件、运输条件、使用及销毁条件等信息存入RFID标签卡中。当危险品需储存在仓库中时，通过RFID读卡器，快速读取危险品信息，进行分区存储，并调节仓库的环境，使之适应物品的储存条件。危险品的入库、出库都需要登记，并对进出仓库人员进行身份识别、权限判定、行为记录，并对危险品流向进行登记，防止危险品遗失。危险品的运输过程实时监控，确保在运危险品的安全性，防止危险品运输事故的发生。

结合危险品物流的自身特点和物流业运作的一般原则，危险品物流需具有安全性、信息化、智能化和严格科学的管理等特点。不同于一般物流侧重于效率和效益，危险品物流首先考虑的是安全性。信息化和智能化逐渐成为物流管理的重点，以网络技术搭建的信息平台允许管理人员对整条供应链进行全程监控，实时保证供应链的顺畅和物品的安全。物流运作的各个部门需要更好的协作与配合，供应链需处于严格科学的管理之下，确保危险品物流进程在保障安全性的前提下有条不紊的进行。如图5.1。

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危险品生产、登记、贴标签危险品入库、出库登记，人员权限核对，仓储环境控制危险品运输人员、车辆登记危险品使用及销毁，标签回收

图5.1 危险品物流业务流程

5.2 方案总体构思

方案设计主要以M公司的案例为背景，该公司主营业务是民用品爆破器材产品，包括炸药、雷管和工业索类，在危险品分类中属于第一类爆炸品。一些工业炸药在密闭、高温等环境下，极易分解，若通风条件不好时，有可能自然或爆炸。有的在密闭状态下，遇到强热高温时极易引起爆炸。而引起雷管意外事故的意外激发能主要来源有：摩擦、撞击、雷电、静电、杂散电流。工业索类火工品主要是要避免遇热遇高温，保持存放的环境干燥通风。因此该公司的危险品事故一般发生在物品的运输、储存、装卸、搬运等过程中。根据该公司的危险品存储和运输的条件，在方案设计时，应结合这些民用爆破器材的特性，设计出一个更完善的危险品物流全程实时监控管理方案，提高危险品运输存储的安全性和稳定性，保障人民的财产安全，避免资源浪费。同时，提高该公司危险品物流整个监控系统的工作效率，保证系统的稳定性和正确性，减少企业的管理成本。利用RFID、GPS、GPRS、GIS等技术建立的危险品物流全程实时监控管理系统，它通过RFID技术实现危险品的识别、接触人员身份识别及权限判别等；应用GPS系统、GPRS网络技术平台，实现危险品转移和存储信息的实时发送和接收、危险品运输车辆的全程实时监控管理的功能；运用GIS系统实现可视化监控管理功能。该系统包括三个子系统，分别是危险品监控中心系统、危险品存储监控系统和运输监控系统，如图5.2

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危险品物流全程实时监控管理系统危险品存储监控系统危险品监控中心系统危险品运输监控系统 图5.2 危险品物流监控系统的组成

危险品监控中心是整个系统的核心，它不但负责各平台的管理控制，还要对所接收到的数据进行调查分析，它可以很方便的查看系统运行状况。包括通讯服务模块、GPS服务模块、GIS服务模块、数据库服务模块、视频监控服务模块、客户服务模块等部分，负责与运输、存储监控系统的信息交流，提供GIS人机界面，满足监控、报警、调度等管理需求。 危险品存储监控系统是对危险品的存储过程进行监控管理，在危险品的包装上贴有一个RFID标签，这个RFID标签包含危险品的各种信息，包括生产厂家、生产日期、名称、危险品类别等。确保每件入库的危险品信息都能被RFID阅读器获知，这些信息都会保存到数据库中，并通过网络传输到监控中心的系统中。 危险品运输监控系统是对危险品的运输过程进行监控管理，主要通过车载终端来完成。车载终端包括车辆的RFID标签、GPS模块、GPRS模块、监测终端等部分，终端接收GPS定位信号、车辆状态检测信息和车载危险品信息，通过GPRS与监控中心进行双向数据传输，同时响应监控中心的控制指令对终端设备进行控制和监测。 危险品存储监控系统英特网危险品监控中心GPRS危险品运输监控系统图5.3 系统之间的联系 22

整个监控系统的工作原理是：危险品从进入仓库起就别贴上了专有的条形码标签，危险品的各种信息都存储在这个标签中，当危险品需存储在仓库中时，通过RFID读卡器，快速读取危险品信息，进行分区存储，并控制存储的环境条件。危险品的入库、出库都需要登记，并对进出仓库人员进行身份识别、权限判定、行为记录，并对危险品流向进行登记，防止危险品遗失。当危险品通过运输车辆进行运输时，危险品运输车辆上的车载移动终端一方面，接收GPS定位信号；另一方面，接收安装在危险品运输车辆上的传感器信号（如：温度、压力、湿度等反映物品状态的关键参数）。通过GPRS网络将这些数据按照一定的协议格式（TCP格式或UDP格式）传输到监控中心的具有固定IP地址的监控服务器上，监控服务器上的相关软件对数据进行解析和分析后再将结果存储在服务器端的数据库中，同时将相关客户的物流信息公布在公司官网的客户端，客户可以登录官网了解自己货物的物流信息。

5.3 危险品物流全程实时监控管理方案的详细设计 5.3.1 危险品监控中心系统

危险品监控中心主要由通讯服务模块、数据库服务模块、GIS服务模块、视频监控服务模块、GPS服务模块和客户服务模块等组成。监控中心系统网络结构如图5.4。

监控中心GIS服务模块通讯服务模块客户服务模块公司官网GPS服务模块数据库服务模块视频监控模块客户危险品存储监控系统危险品运输监控系统 图5.4 监控中心系统网络结构

通信服务模块是监控中心与工作人员进行实时通讯的保障，能让监控中心发出的

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信息能及时准确的传达到各个部门和人员，同时也保证了监控中心与其他工作单位的双向通信。数据库服务模块是系统数据库的存储载体，包括危险品的信息、人员信息、车辆信息、仓库信息等各种信息。GIS服务模块和GPS服务模块能使监控中心的电子地图可以实现各类信息的显示，把运输车辆的运货信息、运行路线、货物的安全状态、车载终端的安全状况等信息直观地显示给工作人员。视频监控模块主要是用于危险品存储仓库的安全管理，对仓库周边环境、人员状况、重点货物等情况进行实时的监控。客户服务模块主要是面向客户服务的，客户可以登录公司的官网了解相关的物流信息。

5.3.2 危险品存储监控系统

危险品存储仓库的监控系统主要由视频监控、环境控制、门禁系统、物料终端和巡查模块组成，实现对仓库环境的实时监控，防止由危险品引发的安全风险和物品遗失风险。系统结构如图5.3。

入库RFID阅读器库内监控管理RFID阅读器出库烟雾传感器温度传感器气体浓度传感器环境控制器视频监控器RFID读卡器杂散电流综合测试装置传感器模块湿度控制模块温度控制模块报警模块巡更门禁物料终端红外入侵传感器湿度传感器抽湿机静电保护传感器变频空调烟雾报警门控设备非法入侵报警 图5.5 危险品存储监控系统结构

危险品的信息在入库时，通过RFID阅读器，就录入到仓库的数据库中。根据物品的相关特性进行分区存储。然后仓库里的监控设施再对这些存储的物品进行监控管理。

视频监控设备可以形成视频监控、存储、回放功能，提高了仓库的监控能力及可追溯性，防止了危险品的非法外流，提高了仓库的安全等级。可以完成图像的实时显示，也可以硬盘录像机的形式保存录像，将图像数据保存到数据中心，可供以后调阅回放等。

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针对不同的危险品不同储藏要求，需将仓库环境温度、湿度、气压控制在给定的范围内，同时做好危险品的静电、杂散电流和防雷的保护。因为该公司地处西南地区，有时候会出现雷雨天气，所以每个仓库都装有避雷装置。又因为该公司主营业务是民用品爆破器材产品，包括炸药、雷管和工业索类，所以在每个仓库里都安装有温度、湿度、气压、烟雾等传感器，有良好的通风设施。根据一些产品的特性，还要在仓库里安装静电和杂散电流的保护装置。仓库内的各种传感器会将采集到的温度、湿度、气压等参数在经过处理后上传到监控中心，实现对危险品存储的实时监控。

仓库环境控制模块主要由传感器模块、湿度控制模块、温度控制模块及报警模块和控制器组成，完成现场数据的采集与控制，各功能模块可以进行信息交互。温度传感器、湿度传感器、气体浓度检测传感器、静电保护传感器和杂散电流综合测试装置实时采集仓储场所的温度、湿度、气体浓度、烟雾浓度、静电信号和杂散电流信号，传给传感器模块；温度控制模块控制变频空调；报警模块实现烟雾报警、门控设备和入侵报警等功能。

门禁模块采用基于RFID技术的TCP/IP方式的门禁系统架构，增强了系统的实时性和可靠性。门禁控制模块可实现对门禁人员电子标签信息的管理及权限分配：可记录进入人员的信息以备后续查找使用；可通过后台数据库分析查找卡片信息，判断权限，若是有权卡片，输出开锁命令给门控设备；若是无权卡片，可产生报警信息(如黑卡)或拒绝服务。门禁系统在实时监控状态下出现异常情况 自动报警，并提示报警内容；在非法人员进入的时候，提示身份验证失败，响应报警铃提示。

物料终端控堆放在库房门口，RFID阅读器在危险品出入库时自动读取物资信息，再通过网络将物资信息传递至管理系统。系统可高效地办理出入库工作，清楚地了解物料的出入仓库的情况，并对仓库数据实时更新；可在数据库中体现各种危险品在销售中的比例，同时避免由于人为原因而造成的时间浪费以及他人非法取用危险品，保证了危险品的安全。通过安全追溯系统，可以了解到危险品的生产时间、生产厂商、有效期限等信息。

为了加强危险品的仓库管理，避免人员非法盗用危险品，减少危险品的非法使用对社会造成的危害，需加强对仓库巡逻员的管理。

5.3.3 危险品运输监控系统

危险品运输监控系统主要由车载终端、GPRS网络、GPS定位三大部分组成。运输监控系统结构如图5.5，车载终端总体结构如图5.6。

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GPS定位GPRS网络出库装卸上车运输车辆装卸下车目的地车载终端 图5.6 运输监控系统的结构

GPS模块GPRS模块蜂鸣器通话装置电源报警装置视频监控模块车载终端控制系统车门信号静电保护装置防盗器车辆行驶状态信号：车辆的速度轮胎气压制动系统转向系统喇叭情况其他电气设备等车钥匙信号熄火断油控制器危险品传感器信号：温度传感器湿度传感器气体传感器压力传感器等车厢门锁警笛

图5.7 车载终端总体结构

车载终端利用RFID的信息识别和发送技术、GPS的定位技术、GPRS的移动通信

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