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為實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)管理的安全性和智能化水平基于模塊化的設(shè)計(jì)思路建立了“危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)化學(xué)品入庫申請(qǐng)至出庫的全過程智能化管理保證危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)過程的安全

隨著我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展, 危險(xiǎn)化學(xué)品的使用量與儲(chǔ)存量日益增長(zhǎng), 但危險(xiǎn)化學(xué)品的管理水平并沒有得到長(zhǎng)足的發(fā)展。在危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理的諸多環(huán)節(jié)中, 在危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)管理環(huán)節(jié), 化學(xué)品存儲(chǔ)量大、事故波及范圍廣。主要的隱患一方面來自于危險(xiǎn)化學(xué)品的混存和儲(chǔ)存環(huán)境監(jiān)測(cè)信息獲取不及時(shí), 另一方面來自于危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)出庫及庫內(nèi)管理的信息化程度低, 倉(cāng)庫管理員對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品的進(jìn)出庫及庫內(nèi)盤點(diǎn)操作信息反饋到管理人員有一定的滯后性, 如有危險(xiǎn)化學(xué)品出入庫錯(cuò)誤或者盤點(diǎn)錯(cuò)誤, 倉(cāng)庫管理人員無法及時(shí)糾正。在科技發(fā)達(dá)的今天, 這兩方面的隱患均可以利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)結(jié)合RFID (Radio Frequency Identification技術(shù), 又稱無線射頻識(shí)別, 是一種通信技術(shù), 可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)) 與二維碼等集成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過提高危險(xiǎn)化學(xué)品的全過程管理的信息化水平來實(shí)現(xiàn)。

天津港“8·12”事故發(fā)生以后, 國(guó)務(wù)院和各地方政府紛紛出臺(tái)相關(guān)的危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)安全及信息化管理要求, 上海市政府在《上海市安全生產(chǎn)十三五規(guī)劃》中明確要求加大危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)電子標(biāo)簽、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)應(yīng)用力度, 推廣危險(xiǎn)化學(xué)品流動(dòng)流向信息監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用;并對(duì)《上海市危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理辦法》進(jìn)行了十年來的首次修改;上海市安監(jiān)局委托化工行業(yè)協(xié)會(huì)制定了《上海市危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)經(jīng)營(yíng)企業(yè)定置管理規(guī)程》 (試行) , 目的通過建立危險(xiǎn)化學(xué)品信息化管理體系, 實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品從入庫到出庫“點(diǎn)到點(diǎn)”的智能化全程監(jiān)管, 確保危險(xiǎn)化學(xué)品管理萬無一失。

本文以提高危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)管理的信息化水平為目的, 提出了利用危險(xiǎn)化學(xué)品禁忌關(guān)系系統(tǒng)、RFID和二維碼技術(shù)、多參數(shù)一體化探測(cè)節(jié)點(diǎn)集成的“危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)”, 實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品從入庫申請(qǐng)到出庫的全過程管理。

危險(xiǎn)化學(xué)品信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)共包括3個(gè)模塊:禁忌識(shí)別系統(tǒng)模塊、進(jìn)出庫作業(yè)信息化系統(tǒng)模塊和環(huán)境信息監(jiān)測(cè)模塊, 如圖1所示。

在危險(xiǎn)化學(xué)品入庫之前, 需要進(jìn)行禁忌判別, 兩種或兩種以上危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存在一起若發(fā)生反應(yīng), 會(huì)導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。危險(xiǎn)化學(xué)品之間的禁忌關(guān)系包括危險(xiǎn)化學(xué)品的性質(zhì)禁忌、滅火方法禁忌以及危險(xiǎn)化學(xué)品與倉(cāng)庫條件之間的匹配禁忌三個(gè)方面, 2015年發(fā)布的《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》共包含了2 828種危險(xiǎn)化學(xué)品, 對(duì)于發(fā)展日新月異、品種數(shù)量不斷增加的危險(xiǎn)化學(xué)品品種, 要完全憑借經(jīng)驗(yàn)去判斷和識(shí)別是否互為禁忌很困難, “入庫安全判別系統(tǒng)”就是基于上述三種禁忌建立的危險(xiǎn)化學(xué)品禁忌智能識(shí)別系統(tǒng), 系統(tǒng)可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的危險(xiǎn)化學(xué)品之間的禁忌判別, 也可以進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品申請(qǐng)入庫判定。輸入計(jì)劃入庫的危險(xiǎn)化學(xué)品名稱, 系統(tǒng)首先進(jìn)行倉(cāng)庫條件匹配;對(duì)匹配成功的倉(cāng)庫, 再進(jìn)行與庫內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品滅火方法禁忌判定;最后進(jìn)行性質(zhì)禁忌判定, 對(duì)于三重判定均為“非互為禁忌”, 則可以進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品的入庫申請(qǐng)批準(zhǔn)及后續(xù)的庫位安排。詳見圖2入庫安全判別系統(tǒng)流程圖。

圖1 危險(xiǎn)化學(xué)品信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)模塊  下載原圖

目前, 大部分危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)采取的是傳統(tǒng)的臺(tái)賬與簿記為主的信息采集和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng), 這不僅需要較多的人力資源, 而且由于人為的因素, 數(shù)據(jù)采集速度慢、準(zhǔn)確率低, 且存在容易出錯(cuò)、信息反饋滯后的狀況。

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)近幾十年在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展, 二維碼和RFID等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)已在工業(yè)、食品和日常生活用品中廣泛應(yīng)用, 但在危險(xiǎn)化學(xué)品中的應(yīng)用較少, 尤其是倉(cāng)儲(chǔ)管理中使用的更少。但自動(dòng)識(shí)別技術(shù)具有采集的信息量大、可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)以及保密性好等特點(diǎn), 如果能將其應(yīng)用到危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)管理中, 則可以提高危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)管理的信息化水平, 減少人工成本, 提高管理效率, 但目前RFID的應(yīng)用存在著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失、存在安全隱患等問題, 雖然其優(yōu)點(diǎn)更明顯, 但由于其還不夠成熟, 本文只在托盤中使用RFID技術(shù)。利用RFID和二維碼技術(shù), 在托盤上粘貼RFID標(biāo)簽, 在托盤、貨架和危險(xiǎn)化學(xué)品包裝上粘貼二維碼標(biāo)簽, 在危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)庫、盤點(diǎn)、移庫及出庫的過程中掃描標(biāo)簽的信息并即時(shí)傳輸至管理系統(tǒng)中, 實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)管理的即時(shí)管理。具體作業(yè)模塊見圖3所示。

圖2 危險(xiǎn)化學(xué)品入庫安全判別系統(tǒng)  下載原圖

碼放:掃描托盤的RFID和二維碼信息及貨物包裝上的二維碼, 將托盤與貨物信息綁定, 然后點(diǎn)擊“碼放”按鈕, 將貨物運(yùn)輸至倉(cāng)庫內(nèi)。

上架:掃描托盤、貨架的二維碼信息, 將托盤與貨架信息綁定, 然后點(diǎn)擊“上架”按鈕, 將托盤放至對(duì)應(yīng)的貨架上。

下架:掃描托盤、貨架的二維碼信息, 點(diǎn)擊“下架”按鈕, 將托盤與貨架信息解綁, 將托盤運(yùn)輸至倉(cāng)庫外。

移庫:移庫是將貨物的“下架”和“上架”結(jié)合的操作過程。

盤點(diǎn):將倉(cāng)庫內(nèi)所有庫位 (包括空貨位) 和托盤上的二維碼信息掃描一遍, 點(diǎn)擊“盤點(diǎn)”按鈕, 將此倉(cāng)庫內(nèi)信息上傳至系統(tǒng), 系統(tǒng)自動(dòng)與原始值進(jìn)行對(duì)比。

圖3 危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)出庫作業(yè)信息化系統(tǒng)模塊  下載原圖

系統(tǒng)基于模塊化的設(shè)計(jì)思路, 采用集成的方式實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)組成包括信息采集處理系統(tǒng)和信息傳輸系統(tǒng)。利用甲烷氣體變送器、CO (一氧化碳) 氣體變送器、溫濕度變送器及Zig Bee (Zig Bee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)) 無線通信模塊、核心數(shù)據(jù)處理模塊和電源模塊等關(guān)鍵模組搭建危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)庫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息收集和傳輸子系統(tǒng), 采集匯聚危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)庫內(nèi)的CO/CH4 (一氧化碳/甲烷) 濃度、溫度、濕度等信息, 并送入工控機(jī)進(jìn)行協(xié)議解析, 并將解析后的數(shù)據(jù)通過DTU (專門用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)或?qū)P數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的無線終端設(shè)備) 發(fā)送至云平臺(tái)。

圖4 危險(xiǎn)化學(xué)品信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)  下載原圖

平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫內(nèi)的環(huán)境信息, 一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常, 系統(tǒng)會(huì)顯示警示信息提醒管理人員對(duì)倉(cāng)庫進(jìn)行巡檢并采取相應(yīng)措施阻止可能的事故發(fā)生。系統(tǒng)架構(gòu)件如圖4所示。

集成上述3種功能模塊, 建立“危險(xiǎn)化學(xué)品信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)”, 該系統(tǒng)分為2個(gè)部分, 貨主 (需要使用倉(cāng)庫) 使用的“?；反鎯?chǔ)信息申報(bào)系統(tǒng)”和倉(cāng)庫管理人員使用的“危化品倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)管理系統(tǒng)”。

貨主申請(qǐng)入庫, 管理人員根據(jù)禁忌系統(tǒng)進(jìn)行審批。貨主根據(jù)需求填寫“?；反鎯?chǔ)信息申報(bào)系統(tǒng)”, 提交后信息發(fā)送至倉(cāng)庫管理人員處, 由管理人員進(jìn)行審核, 如若審核未通過 (無匹配的倉(cāng)庫) , 則管理人員駁回貨主的入庫申請(qǐng);如若審核通過 (有匹配的倉(cāng)庫和充足的庫位) , 則管理人員分配相應(yīng)的倉(cāng)庫和庫位, 并根據(jù)入庫申請(qǐng)的時(shí)間制作入庫作業(yè)單;此時(shí)貨主從申報(bào)系統(tǒng)中可以看到審核通過的信息, 安排發(fā)貨。如若貨主需要出貨, 則同樣從申報(bào)系統(tǒng)提出申請(qǐng), 由倉(cāng)庫管理人員進(jìn)行安排。此貨物審核及庫位分配所依賴的基礎(chǔ)是危險(xiǎn)化學(xué)品的禁忌識(shí)別規(guī)則。

管理人員制作進(jìn)出庫作業(yè)單, 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)信息及時(shí)反饋。如果貨物通過了入庫申請(qǐng)并分配好庫位, 則管理人員制作入庫計(jì)劃單并打印后交給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員, 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員根據(jù)計(jì)劃單操作并利用RFID和二維碼掃描器將貨物的入庫過程信息包括碼放、上架等進(jìn)行掃描并實(shí)時(shí)或作業(yè)完畢后立即傳輸至系統(tǒng), 系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的作業(yè)信息與計(jì)劃單信息核對(duì), 如果正確則顯示“操作正確”, 若出現(xiàn)失誤, 則出現(xiàn)警示信息, 管理人員會(huì)根據(jù)警示信息指揮現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行改正。對(duì)于移庫以及出庫操作過程與入庫過程的管理是一致的。

倉(cāng)庫環(huán)境監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)反饋, 預(yù)防事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息只傳輸至工控機(jī), 事故發(fā)生后發(fā)出警報(bào), 管理人員對(duì)倉(cāng)庫的環(huán)境信息的獲取比較滯后, 無法提前采取措施預(yù)防事故的發(fā)生。該系統(tǒng)通過將孤島信息網(wǎng)絡(luò)化, 管理人員可以隨時(shí)查看每個(gè)倉(cāng)庫的環(huán)境參數(shù)及其變化趨勢(shì), 對(duì)于可能發(fā)生的事故及其原因進(jìn)行判斷并采取積極的應(yīng)急措施, 避免事故的發(fā)生。

借助于RFID和二維碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù), 建立“危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)”后, 提高了危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)信息采集的準(zhǔn)確性與自動(dòng)化, 解放了勞動(dòng)力, 提高了倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的工作效率;確保了信息傳遞的及時(shí)性, 對(duì)于可能發(fā)生的事故能夠提前預(yù)知, 避免了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。