为实现危险化学品仓储管理的安全性和智能化水平基于模块化的设计思路建立了“危险化学品仓储信息监测与预警系统”实现了危险化学品入库申请至出库的全过程智能化管理保证危险化学品仓储过程的安全

随着我国化工产业的飞速发展, 危险化学品的使用量与储存量日益增长, 但危险化学品的管理水平并没有得到长足的发展。在危险化学品安全管理的诸多环节中, 在危险化学品仓储管理环节, 化学品存储量大、事故波及范围广。主要的隐患一方面来自于危险化学品的混存和储存环境监测信息获取不及时, 另一方面来自于危险化学品进出库及库内管理的信息化程度低, 仓库管理员对危险化学品的进出库及库内盘点操作信息反馈到管理人员有一定的滞后性, 如有危险化学品出入库错误或者盘点错误, 仓库管理人员无法及时纠正。在科技发达的今天, 这两方面的隐患均可以利用计算机信息技术结合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) 与二维码等集成物联网系统通过提高危险化学品的全过程管理的信息化水平来实现。

天津港“8·12”事故发生以后, 国务院和各地方政府纷纷出台相关的危险化学品仓储安全及信息化管理要求, 上海市政府在《上海市安全生产十三五规划》中明确要求加大危险化学品行业电子标签、物联网等新技术应用力度, 推广危险化学品流动流向信息监控系统运用;并对《上海市危险化学品安全管理办法》进行了十年来的首次修改;上海市安监局委托化工行业协会制定了《上海市危险化学品仓储经营企业定置管理规程》 (试行) , 目的通过建立危险化学品信息化管理体系, 实现危险化学品从入库到出库“点到点”的智能化全程监管, 确保危险化学品管理万无一失。

本文以提高危险化学品仓储管理的信息化水平为目的, 提出了利用危险化学品禁忌关系系统、RFID和二维码技术、多参数一体化探测节点集成的“危险化学品仓储信息监测与预警系统”, 实现危险化学品从入库申请到出库的全过程管理。

危险化学品信息监测与预警系统共包括3个模块:禁忌识别系统模块、进出库作业信息化系统模块和环境信息监测模块, 如图1所示。

在危险化学品入库之前, 需要进行禁忌判别, 两种或两种以上危险化学品储存在一起若发生反应, 会导致重大事故的发生。危险化学品之间的禁忌关系包括危险化学品的性质禁忌、灭火方法禁忌以及危险化学品与仓库条件之间的匹配禁忌三个方面, 2015年发布的《危险化学品目录》共包含了2 828种危险化学品, 对于发展日新月异、品种数量不断增加的危险化学品品种, 要完全凭借经验去判断和识别是否互为禁忌很困难, “入库安全判别系统”就是基于上述三种禁忌建立的危险化学品禁忌智能识别系统, 系统可以进行简单的危险化学品之间的禁忌判别, 也可以进行危险化学品申请入库判定。输入计划入库的危险化学品名称, 系统首先进行仓库条件匹配;对匹配成功的仓库, 再进行与库内危险化学品灭火方法禁忌判定;最后进行性质禁忌判定, 对于三重判定均为“非互为禁忌”, 则可以进行危险化学品的入库申请批准及后续的库位安排。详见图2入库安全判别系统流程图。

图1 危险化学品信息监测与预警系统模块  下载原图

目前, 大部分危险化学品仓储企业采取的是传统的台账与簿记为主的信息采集和统计系统, 这不仅需要较多的人力资源, 而且由于人为的因素, 数据采集速度慢、准确率低, 且存在容易出错、信息反馈滞后的状况。

自动识别技术近几十年在全球范围内得到了迅猛的发展, 二维码和RFID等自动识别技术已在工业、食品和日常生活用品中广泛应用, 但在危险化学品中的应用较少, 尤其是仓储管理中使用的更少。但自动识别技术具有采集的信息量大、可靠性高、纠错能力强以及保密性好等特点, 如果能将其应用到危险化学品仓储管理中, 则可以提高危险化学品仓储管理的信息化水平, 减少人工成本, 提高管理效率, 但目前RFID的应用存在着行业标准缺失、存在安全隐患等问题, 虽然其优点更明显, 但由于其还不够成熟, 本文只在托盘中使用RFID技术。利用RFID和二维码技术, 在托盘上粘贴RFID标签, 在托盘、货架和危险化学品包装上粘贴二维码标签, 在危险化学品进库、盘点、移库及出库的过程中扫描标签的信息并即时传输至管理系统中, 实现仓储管理的即时管理。具体作业模块见图3所示。

图2 危险化学品入库安全判别系统  下载原图

码放:扫描托盘的RFID和二维码信息及货物包装上的二维码, 将托盘与货物信息绑定, 然后点击“码放”按钮, 将货物运输至仓库内。

上架:扫描托盘、货架的二维码信息, 将托盘与货架信息绑定, 然后点击“上架”按钮, 将托盘放至对应的货架上。

下架:扫描托盘、货架的二维码信息, 点击“下架”按钮, 将托盘与货架信息解绑, 将托盘运输至仓库外。

移库:移库是将货物的“下架”和“上架”结合的操作过程。

盘点:将仓库内所有库位 (包括空货位) 和托盘上的二维码信息扫描一遍, 点击“盘点”按钮, 将此仓库内信息上传至系统, 系统自动与原始值进行对比。

图3 危险化学品进出库作业信息化系统模块  下载原图

系统基于模块化的设计思路, 采用集成的方式实现。系统组成包括信息采集处理系统和信息传输系统。利用甲烷气体变送器、CO (一氧化碳) 气体变送器、温湿度变送器及Zig Bee (Zig Bee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术) 无线通信模块、核心数据处理模块和电源模块等关键模组搭建危险化学品仓库监测系统的信息收集和传输子系统, 采集汇聚危险化学品仓库内的CO/CH4 (一氧化碳/甲烷) 浓度、温度、湿度等信息, 并送入工控机进行协议解析, 并将解析后的数据通过DTU (专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备) 发送至云平台。

图4 危险化学品信息监测系统架构  下载原图

平台实时监测仓库内的环境信息, 一旦数据出现异常, 系统会显示警示信息提醒管理人员对仓库进行巡检并采取相应措施阻止可能的事故发生。系统架构件如图4所示。

集成上述3种功能模块, 建立“危险化学品信息监测与预警系统”, 该系统分为2个部分, 货主 (需要使用仓库) 使用的“危化品存储信息申报系统”和仓库管理人员使用的“危化品仓储企业管理系统”。

货主申请入库, 管理人员根据禁忌系统进行审批。货主根据需求填写“危化品存储信息申报系统”, 提交后信息发送至仓库管理人员处, 由管理人员进行审核, 如若审核未通过 (无匹配的仓库) , 则管理人员驳回货主的入库申请;如若审核通过 (有匹配的仓库和充足的库位) , 则管理人员分配相应的仓库和库位, 并根据入库申请的时间制作入库作业单;此时货主从申报系统中可以看到审核通过的信息, 安排发货。如若货主需要出货, 则同样从申报系统提出申请, 由仓库管理人员进行安排。此货物审核及库位分配所依赖的基础是危险化学品的禁忌识别规则。

管理人员制作进出库作业单, 现场作业信息及时反馈。如果货物通过了入库申请并分配好库位, 则管理人员制作入库计划单并打印后交给现场作业人员, 现场作业人员根据计划单操作并利用RFID和二维码扫描器将货物的入库过程信息包括码放、上架等进行扫描并实时或作业完毕后立即传输至系统, 系统将现场作业人员的作业信息与计划单信息核对, 如果正确则显示“操作正确”, 若出现失误, 则出现警示信息, 管理人员会根据警示信息指挥现场作业人员进行改正。对于移库以及出库操作过程与入库过程的管理是一致的。

仓库环境监测信息实时反馈, 预防事故的发生。传统的仓储环境监测信息只传输至工控机, 事故发生后发出警报, 管理人员对仓库的环境信息的获取比较滞后, 无法提前采取措施预防事故的发生。该系统通过将孤岛信息网络化, 管理人员可以随时查看每个仓库的环境参数及其变化趋势, 对于可能发生的事故及其原因进行判断并采取积极的应急措施, 避免事故的发生。

借助于RFID和二维码自动识别技术, 建立“危险化学品仓储信息监测与预警系统”后, 提高了危险化学品仓储企业信息采集的准确性与自动化, 解放了劳动力, 提高了仓储作业的工作效率;确保了信息传递的及时性, 对于可能发生的事故能够提前预知, 避免了人员伤亡和财产损失。