一.背景

　　宁夏优势产业中，煤化工产业支撑着宁东能源重化工基地煤碳间接液化、煤基二甲醚、煤基甲醇等大型项目，还可生产出烷、氢、蜡、烃、苯等十多种副产品，将建成全国、乃至世界具有影响的煤化工基地;天然气化工产业以天然气为原料，生产甲醇、乙烯、乙炔、乙烯、醋酸、丁二醇、甲醛、聚甲醛、聚氨酯、四氢肤喃、层状硅酸钠等高附加值的化工产品形成产业优势，将建成全国最大的天然气化肥基地。已有36万吨电解铝生产能力，在建规模为16万吨。宁夏是全国最大的硅铁生产基地之一，主要有普通硅铁、高纯硅钙、硅钡、硅钡铁、硅钡铝等。宁夏电石石灰岩储量达数十亿吨，电石生产能力150多万吨，石灰氮16万吨，双氰胺8万吨，是全国最大的电石及其延伸产品生产基地之一。

　　随着这些优势产业的发展，危化品运输业已急速扩大成为一个规模庞大、设备专业性强、涉及行业广泛、从业人员众多的产业。目前行业现状普遍存在劳动密集、从业人员数量规模大、基本素质不高等特点，配送、营销等业务中车辆的在途管理存在“盲区”、“黑箱”。原有监测与监管手段主要症结是：人工测量和纸面记录;无统一数据系统支持;实时性差、监管脱节;取证困难、无法确定责任、无法进行预警、损失率大等。由于道路运输危险货物事故数量和危险不断上升，危险品经过的地区受到严重安全威胁，严重影响了社会的和谐建设，影响到政府监管部门在质量安全追溯管理上的威信。

　　国内大型城市已经对危化品监管实施了大量的措施。以上海为例，上海市通过建立危化品道路运输全球卫星定位系统(GPS)实时监控信息平台，对全市6170辆危化品运输车辆全部实行GPS监控、设立9个危化品道路运输进出沪专用道口、完善危化品道路运输应急处置机制(确定了危化品道口应急处置协作储存、运输企业名单，制定了检查处置程序，严格规范危化品车辆进出道口安全检查和应急处置工作)，并在网上登记平台上如实登记，加强重点化学品购销安全监管。初步形成了“基本信息共享、动态监控通报、联合执法同步、查处意见反馈”的联合监管格局。

　　1.2 技术概要

　　1. RFID的基本原理

　　RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。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。

　　2. TD-SCDMA的基本原理

　　TD-SCDMA是集 CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗扰能力强的移动通信技术, 它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。因此，TD- SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率，可支持速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。在最终的版本里，计划让TD―SCDMA 无线网络与INTERNET直接相连。

　　3. 北斗导航技术的基本原理

　　北斗卫星导航定位系统的基本工作原理 是“双星定位”：以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心，各以测定的卫星至用户终端的距离为半径，形成2个球面，用户终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站配有电子高程地图，提供一个以地心为球心、以球心至地球表面高度半径的非均匀球面。用数学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户的位置。由于在定位时需要用户终端向定位卫星发送定位信号，由信号到达定位卫星时间的差值计算用户位置，所以被称为“有源定位”。

　　1.3 系统简述

　　本文以危险化学品管理存在的问题以及国家出台的危险化学品管理的文件为依据，结合目前世界和国内先进的信息化技术为手段，利用先进的RFID技术、TD-SCDMA技术、北斗导航技术、网络技术、数据库技术等研发危险化学品物流管理信息平台系统。依托平台系统建设监控中心数据库，提供危险化学品从业人员信息管理解决方案、危险化学品运输业务受理信息管理解决方案、危险化学品运输过程实时监测和监控管理解决方案、危险化学品运输状态实时查询与管理解决方案，危险化学品运输应急指挥信息管理解决方案。

　　实现方式为将车载控制终端设备安装在危险化学品运输车辆上，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 3G网络将信息传输到信息平台中，通过RFID技术，配置温度、湿度等传感器，采集车内危险化学品的环境参数，通过TD-SACMD 3G网络将信息传输到信息平台中。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中，通过3G网络上传到平台系统中，如果是非法开封，则会发出报警信息。该信息平台采用基于java技术的中间件，数据库采用ORACLE数据库，完成危险化学品物流管理信息系统。

　　二 系统原则

　　2.1 参考标准

　　项目实现的质量标准类型、标准名称

　　1. 国家标准——GB/T 17544-1998《信息技术 软件包 质量要求和测试》

　　2. 行业标准——CSTCJSBZ07软件产品登记测试评分标准、CSTCJSBZ08软件产品登记测试规范

　　3. 国际标准——ISO18000-6B/6C双协议标准

　　4. 行业标准——IEEE802.15.4

　　2.2 设计原则

　　根据整个系统的目标定位和用户需求的特点，保证危化品监管的安全性和高效性同时，使系统操作简便，成本投入尽量的小，满足危化品监管的各项需求。

　　l 安全性

　　整个系统设计之初就考虑了完整的安全方案，以保证系统组成的网络安全、用户安全、应用程序和服务安全、数据安全等多个部分，从而实现整个应用系统的安全。

　　l 经济性

　　充分考虑整体方案的经济性，设备和软件的选用都价廉物美。

　　l 复用性

　　充分考虑原有的软、硬件设备的可重用性，达到保护已有技术投资的效果。

　　l 可管理性

　　针对系统架构、模块、用户的管理、系统的管理及应用系统的使用界面进行了良好的设计，从而实现可管理性与实用性相结合。

　　三 系统拓扑

　　危险货物在出发地仓库装车运输时，工作人员利用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)和车辆上由公安和运政部门联合发放的许可证上的信息(车辆车型、车牌号、载重、技术状况、所属单位和联系方式等)，并结合出发地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、危险货物的货主、运送人员等)，通过计算机网络把危险货物信息和运输专用车辆信息传送到监控中心进汇总整理。

　　运输开始后，车辆通过车载终端把自身的位置和状态(如速度、方位等)信息经TD-SCDMA 3G网络发送到移动通信服务中心。监控中心将接收到的车辆位置信息与电子地图、危险货物信息匹配，在计算机屏幕上显示车辆位置，实现对危险货物和运输车辆位置的动态跟踪和监控。另外，运输车辆上装有各种传感器与车载终端相连，对危险货物的安全状况进行实时监测。

　　在危险货物运输过程中，监控中心和危险货物运输企业可以向车载系统和驾驶人发送查询指令、远程控制指令或调度指挥指令。这些指令通过TD-SCDMA 3G网络发往车载系统和驾驶人。

　　到达目的地后，危险货物被卸下存入仓库，仓库工作人员利用扫描设备读取危险货物包装上的条形码、RFID电子标签信息和车辆上有公安和运政部门联合发放的许可证上的信息等，与监控中心数据库中的数据进行对比确认。入库确认后，系统对危险货物的实时监控结束，仅对车辆进行跟踪和调度。

　　在运输危险货物中，如发生交通事故、驾驶人违规操作、危险货物泄漏等紧急事件时，系统立刻向监控中心报警。监控中心立刻进行分类处理，迅速地将其传送给车辆所在地的公安交警部门、消防部门、急救中心、车辆维修中心等相关部门，以保障危险货物运输车辆得到快速救援。当发生重大事故时，系统将报告紧急事件救援指挥中心，由紧急事件救援指挥中心协调各部门进行紧急救援抢险服务，提供营救方案和各种疑难问题的专家咨询服务。

　　四 系统功能

　　1. 监控中心

　　监控数据中心系统采用光纤专线方式接入互联网。系统监控数据中心物理结构如下图所示。监控中心主要完成对专用车辆和危险货物的监控任务。

　　2. 危险货物运输路径选择

　　在危险货物运输前，运输企业利用监控中心软件，根据地理信息系统中的数据进行运输路线选择。生成方案经运输管理部门批准后，发送到危险货物运输车辆的车载终端。

　　3. 应急预案生成

　　系统具有生成应急预案草稿的功能。货运企业专业人员对生成的应急预案草稿进行修改补充后，保存在监控中心，并发往行政管理部门备案。

　　4. 实时监控

　　1) 远程监控

　　中心可通过多种方式远程监视车辆的运行轨迹，提供有关信息;车辆位置及状态信息的刷新频率可由用户自行选择。车辆发送给控制中心的信息内容包括：经度、纬度、速度、方向、传感器状态和报警按钮状态等。

　　2) 远程控制

　　监控中心在车辆处于报警状态时，可通过多种方式远程控制车辆的运行状态，如远程熄火、远程开、锁车门、远程设定和解除警戒等。

　　5. 电子地图显示功能

　　1) 监控中心具有多种电子地图显示功能：无级放大或缩小、动态漫游、动态标注和分层显示等;

　　2) 具有道路、单位等的查找功能;

　　3) 电子地图的范围及版本能方便地进行升级;

　　4) 通过鼠标能够方便地测量两点之间的直线或曲线距离;

　　5) 可实现多窗口显示电子地图、不同的窗口跟踪不同的车辆。

　　6. 查询功能

　　危险货物运输企业、货主个人、有关部门以及驾驶人家属通过验证有效和合法性后，在权限范围内，从监控中心数据库查询车辆信息、危险货物信息、驾驶人信息、地理信息、道路危险货物运输法规标准和历史事故信息等各种静、动态资料。

　　7. 报警功能

　　当车辆发生事故、危险货物存在潜在危险或发生其他紧急事件时，自动向监控中心报警。如系统未能自动识别，驾驶人发现突发紧急事件时，可按报警开关，向监控中心报警，车辆进入监听、监视状态。当车辆处于无人值守的防盗警戒状态时，遇任何外力震动和非法入侵，车辆向监控中心发出报警信号。当车辆处于车内有人值守状态时，遇任何威胁车辆和人身安全的内外力袭击时，驾驶人可按车内的隐蔽报警开关，向监控中心发出报警信号。

　　8. 车载终端

　　车载终端的主要功能包括：

　　1) 定时向监控中心发送车辆位置、速度等信息。

　　2) 在车辆发生紧急事件时，驾驶人按报警开关，启动终端报警，车辆处于被监控状态，直至警报解除。

　　3) 接到监控中心和车主的查询后，车载终端同监控中心或车主报告车辆当前位置。

　　4) 具有车载电话功能。

　　5) 通过与车载终端的显示屏，可向监控中心传送信息

　　6) 可接受监控中心的命令对车辆进行断油、断电、开、关车门等操作。

　　7) 具有电子锁功能，装有该设备的车辆(如厢式货车)的货厢门只有在接到监控中心的开锁命令后才能打开。

　　8) 汽车黑匣子可以记录60000~240000条信息，采用定距或定时记录方式，记录满后从第一条开始逐条覆盖。

　　9) 区域调度功能，对于一些人口密度很高的地区，危险货物运输车辆是禁入的，当车辆进入该区域时，自动向监控中心发送报警信息。

　　10) 限制行驶路线功能，当车辆偏离预设的行驶路线时，车载终端将自动向监控中心报警。

　　11) 具有时间、里程限制功能，基于某些特殊危险货物的运输要求，车辆在运行一段时间后，车载终端提示驾驶人停车休息并对车上危险货物进行检视。

　　12) 超速报警，当车辆超速时，发出超速报警信息，直至车辆速度回到设定的速度内。

　　五 系统硬件

　　产品及参数

　　1) RFID电子标签

　　RFID电子标签

　　RFID标签具有防水、防磁、耐高温、读取距离长等优势。在发生危险品事故时，不易损毁，从而为正确处理事故、抢救受伤人员赢得宝贵时间。

　　另外可集成微控制单元、传感单元、射频单元、通信单元、供电单元模块。具有实时反映危险物品所处环境的温度、压力、感光、震荡等多项功能。

　　读写距离：3-15m(根据使用的天线决定);

　　数据保持：大于10年;

　　适应速度：90km/h;

　　2) TD-SCDMA技术

　　上行速度：384Kbps;

　　下行速度：2.8Mbps;

　　3) 北斗导航技术

　　定位精度：小于30米;

　　冷启动定位捕获时间：小于35秒;

　　4) 视频监控

　　图像传输质量：14帧/秒;

　　5) 车载终端设备

　　CPU：200MHz;

　　系统总线：100MHz;

　　工作温度范围：-40～85℃。