本发明涉及运输领域，特别是涉及一种罐式集装箱的公路运输预警方法及系统。
背景技术
移动式承压类特种设备是一种重要的工业原料和民用燃料的储运装备，常用于储运天然气、氢气、氮气、氧气和液化石油气等燃料或原料。罐式集装箱是一种移动式承压特种装备，利用现有的集装箱码头即可实现海上和陆上的联合运输，大大节约了运输和处理成本。罐式集装箱内的介质在低温下储存，内外传热温差大，在运输过程中，由于运输造成的车体的振动也会增加罐体内介质的内能从而导致低温介质的蒸发。很多情况下，罐式集装箱运输的天然气、化石燃料都属于易燃易爆气体，在运输过程中，罐内的介质一旦泄露，遇明火后很容易造成火灾，甚至爆炸。但是现有技术中仍然缺乏对这一类移动式承压特种设备在运输过程中的风险预警方法和装置的研究。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种罐式集装箱的公路运输预警方法及系统，能够对车辆状态和罐箱内的货物状态进行实时的监测以及风险预测，进而，更好的对风险进行防范。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种罐式集装箱的公路运输预警方法，所述方法包括：
采集行驶过程中车辆的运输参数、货物的运输参数以及车辆的基本参数、货物的基本参数；
获取风险模型；
将采集的参数信息输入风险模型，确定存在的各风险的风险值；
获取各风险对应的安全阈值，所述安全阈值为通过理论分析、数值分析和试验研究制定的安全阈值；
根据各风险的风险值以及安全阈值，确定各风险的风险等级；
将各风险的风险等级传输至驾驶端、移动终端以及监管部门。
可选的，所述车辆的运输参数包括车辆的运行速度、拖车的倾角、前车距离、拖车的横向和纵向加速度，所述货物的运输参数包括载货量、罐箱内温度、罐箱内压力和罐箱的真空度，所述车辆的基本参数包括拖车的使用时长、寿命年限以及检修信息，货物的基本参数包括罐箱内货物的类别、使用时长、寿命年限及检修信息。
可选的，所述采集行驶过程中的车辆的运输参数、货物的运输参数以及车辆的基本参数、货物的基本参数，具体包括：
采用速度传感器采集车辆主轴的转速，根据转速计算车辆的运行速度；
采用倾角传感器采集拖车的倾角；
采用距离传感器测量车辆与前方车辆的距离；
采用三轴加速度传感器采集车辆的横向加速度、纵向加速度和垂向加速度；
采用液位传感器采集罐箱的载货量；
采用压力传感器采集罐箱的压力；
采用温度传感器采集罐箱的温度；
采用真空度测量仪采集罐箱保温层的真空度；
采集拖车的使用时长、寿命年限、检修信息以及罐箱内货物的类别、使用时长、寿命年限和检修信息。
可选的，所述速度传感器安装在车辆的主轴上，所述倾角传感器和所述三轴加速度传感器均安装在拖车架的中心位置，所述距离传感器安装在车头前方，所述液位传感器、压力传感器和温度传感器均安装在罐箱内部，车辆的基本参数为根据车辆说明书以及检修记录手动输入的参数，所述货物的基本参数为根据运输货物的属性手动输入的参数。
可选的，所述将预测结果传输至驾驶端、移动终端以及监管部门，具体包括：
将车辆的速度、车辆的倾角、前车距离的风险等级实时发送至驾驶端；
将罐箱载货量、罐箱压力、罐箱温度、罐箱砰击压力和罐箱真空度的风险等级实时发送至驾驶端和监管部门，所述罐箱砰击压力为根据横向加速度和纵向加速度计算出的罐箱壁所受的砰击压力；
将车辆基本参数或货物基本参数的风险等级发送至监管部门。
本发明还提供了一种罐式集装箱的公路运输预警系统，所述系统包括：数据采集模块、数据处理模块、专家系统模块和信息传输模块；所述数据采集模块用于采集行驶过程中车辆的运输参数、货物的运输参数以及车辆的基本参数、货物的基本参数；所述专家系统模块用于根据理论分析、数值分析和试验研究制定各参数的安全阈值以及风险模型；所述数据处理模块用于根据采集的参数、风险模型以及安全阈值生成预警信息；所述信息传输模块用于将所述预警信息传输至驾驶端或监管部门。
可选的，所述车辆的运输参数包括车辆的运行速度、拖车的倾角、前车距离、拖车的横向和纵向加速度，所述货物的运输参数包括载货量、罐箱内温度、罐箱内压力和罐箱的真空度，所述车辆的基本参数包括拖车的使用时长、寿命年限以及检修信息，货物的基本参数包括罐箱内货物的类别、使用时长、寿命年限及检修信息。
可选的，所述系统还包括速度传感器、倾角传感器、距离传感器、三轴加速度传感器、液位传感器、压力传感器、温度传感器，所述速度传感器安装在车辆的主轴上，所述倾角传感器和所述三轴加速度传感器均安装在拖车架的中心位置，所述距离传感器安装在车头前方，所述液位传感器、压力传感器和温度传感器均安装在罐箱内部。
可选的，所述数据处理模块包括数据储存模块、预警指标模块和预警模型模块，所述数据储存模块用于储存各参数信息、风险模型和安全阈值；所述预警指标模块包括车辆安全指标、货物安全指标和监管安全指标三个一级指标；所述车辆安全指标包括行车速度、前车距离和拖车倾角三个二级指标；货物安全指标包括载货量、罐箱压力、罐箱温度、罐箱砰击压力和罐箱真空度五个二级指标；监管安全指标包括拖车使用时长、拖车寿命年限、拖车检修信息、罐箱使用时长、罐箱寿命年限、罐箱检修信息和罐箱货物类别七个二级指标；所述预警模型模块中集成了采集模块中采集到的各参数与各二级指标之间的风险模型，所述预警模型模块用于提取数据储存模块中的各参数，经风险模型的计算，得到各二级指标的数值，并将数值与专家系统模块中的安全阈值进行比较，确定存在的风险。
可选的，信息传输模块用于将车辆安全指标中二级指标的安全等级传输至驾驶端，将货物安全指标中二级指标的安全等级传输至驾驶端及监管部门，将监管安全指标中二级指标的安全等级传输至监管部门。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的罐式集装箱的公路运输预警方法及系统，兼顾了车辆和罐箱的安全，实时监测车辆和罐箱的状态，通过监测参数预测当前运输环境下车辆和货物的可能发生的风险，并对风险进行等级划分。将风险等级直接发送给司机，可以使司机根据风险等级采取响应的措施，避免危险发生，同时数据发送到相关的监管部门，使监管部门实时掌握当前运行的安全状态，如果发生危险能第一时间启动应急预案，响应速度快，减小灾害发生产生的危害，紧急救援部门可以根据监管部门提供的货物基本信息，确定更有效的救援措施。而且，专家系统中包括了多种风险的预警模型，可以对超速、侧翻、安全制动距离、罐箱货物泄露、罐箱保温层失效、罐箱结构破损和车辆、货物的基本信息等多种风险进行预警，是一个综合的系统，涵盖了运输过程中的各方面因素，不是对单一风险进行预警，提升了运输安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例罐式集装箱的公路运输预警方法流程图；
图2为本发明实施例罐式集装箱的公路运输预警系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种罐式集装箱的公路运输预警方法及系统，能够对车辆状态和罐箱内的货物状态进行实时的监测以及风险预测，进而，更好的对风险进行防范。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例罐式集装箱的公路运输预警方法流程图，如图1所示，本发明提供的罐式集装箱的公路运输预警方法具体包括以下步骤：
步骤101：采集行驶过程中车辆的运输参数、货物的运输参数以及车辆的基本参数、货物的基本参数；所述车辆的运输参数包括车辆的运行速度、拖车的倾角、前车距离、拖车的横向和纵向加速度，所述货物的运输参数包括载货量、罐箱内温度、罐箱内压力和罐箱的真空度，所述车辆的基本参数包括拖车的使用时长、寿命年限以及检修信息，货物的基本参数包括罐箱内货物的类别、使用时长、寿命年限及检修信息。
步骤102：获取风险模型；
步骤103：将采集的参数信息输入风险模型，确定存在的各风险的风险值；
步骤104：获取各风险对应的安全阈值，所述安全阈值为通过理论分析、数值分析和试验研究制定的安全阈值；
步骤105：根据各风险的风险值以及安全阈值，确定各风险的风险等级；风险等级根据安全阈值制定；
步骤106：将各风险的风险等级传输至驾驶端、移动终端以及监管部门。
其中，步骤101，具体包括：
采用速度传感器采集车辆主轴的转速，根据转速计算车辆的运行速度；
采用倾角传感器采集拖车的倾角；
采用距离传感器测量车辆与前方车辆的距离；测量距离不小于200米；
采用三轴加速度传感器采集车辆的横向加速度、纵向加速度和垂向加速度；车体宽度方向对应横向加速度，车体长度方向对应纵向加速度、垂直于车架方向对应垂向加速度；
采用液位传感器采集罐箱的载货量；
采用压力传感器采集罐箱的压力；
采用温度传感器采集罐箱的温度；
采用真空度测量仪采集罐箱保温层的真空度；
采集拖车的使用时长、寿命年限、检修信息以及罐箱内货物的类别、使用时长、寿命年限和检修信息。
上述仪器中，速度传感器、倾角传感器、距离传感器、三轴加速度传感器、液位传感器、压力传感器、温度传感器对数据进行实时测量，真空度为在货物开始运输和停止运输时，采用真空度测量仪手动测量的数值，测量的数据通过数据线将数据传输到数据处理模块中。
所述速度传感器安装在车辆的主轴上，所述倾角传感器和所述三轴加速度传感器均安装在拖车架的中心位置，所述距离传感器安装在车头前方，所述液位传感器、压力传感器和温度传感器均安装在罐箱内部，车辆的基本参数为根据车辆说明书以及检修记录手动输入的参数，所述货物的基本参数为根据运输货物的属性手动输入的参数。
步骤106具体包括：
将超过安全阈值的车辆的速度、车辆的倾角、前车距离以及风险等级实时发送至驾驶端；
将罐箱载货量、罐箱压力、罐箱温度、罐箱砰击压力和罐箱真空度的风险等级实时发送至驾驶端和监管部门，所述罐箱砰击压力为根据横向加速度和纵向加速度计算出的罐箱壁所受的砰击压力；
将车辆基本参数或货物基本参数的风险等级发送至监管部门。
本发明提供的罐式集装箱的公路运输预警方法，兼顾了车辆和罐箱的安全，实时监测车辆和罐箱的状态，通过监测参数预测当前运输环境下车辆和货物的可能发生的风险，并对风险进行等级划分。将风险等级直接发送给司机，可以使司机根据风险等级采取响应的措施，避免危险发生，同时数据发送到相关的监管部门，使监管部门实时掌握当前运行的安全状态，如果发生危险能第一时间启动应急预案，响应速度快，减小灾害发生产生的危害，紧急救援部门可以根据监管部门提供的货物基本信息，确定更有效的救援措施。而且，专家系统中包括了多种风险的预警模型，可以对超速、侧翻、安全制动距离、罐箱货物泄露、罐箱保温层失效、罐箱结构破损和车辆、货物的基本信息等多种风险进行预警，是一个综合的系统，涵盖了运输过程中的各方面因素，不是对单一风险进行预警，提升了运输安全性能。
本发明还提供了一种罐式集装箱的公路运输预警系统，图2为本发明实施例罐式集装箱的公路运输预警系统结构示意图，如图2所示，本发明提供的罐式集装箱的公路运输预警系统包括：数据采集模块201、数据处理模块202、专家系统模块203和信息传输模块204；所述数据采集模201块用于采集行驶过程中车辆的运输参数、货物的运输参数以及车辆的基本参数、货物的基本参数；所述专家系统模块203用于根据理论分析、数值分析和试验研究制定各参数的安全阈值以及风险模型；所述数据处理模块202用于根据采集的参数、风险模型以及安全阈值生成预警信息；所述信息传输模204块用于将所述预警信息传输至驾驶端或监管部门。
所述车辆的运输参数包括车辆的运行速度、拖车的倾角、前车距离、拖车的横向和纵向加速度，所述货物的运输参数包括载货量、罐箱内温度、罐箱内压力和罐箱的真空度，所述车辆的基本参数包括拖车的使用时长、寿命年限以及检修信息，货物的基本参数包括罐箱内货物的类别、使用时长、寿命年限及检修信息。
所述系统还包括速度传感器、倾角传感器、距离传感器、三轴加速度传感器、液位传感器、压力传感器、温度传感器，所述速度传感器安装在车辆的主轴上，所述倾角传感器和所述三轴加速度传感器均安装在拖车架的中心位置，所述距离传感器安装在车头前方，所述液位传感器、压力传感器和温度传感器均安装在罐箱内部。
所述数据处理模块202包括数据储存模块、预警指标模块和预警模型模块，所述数据储存模块用于储存各参数信息、风险模型和安全阈值；所述预警指标模块包括车辆安全指标、货物安全指标和监管安全指标三个一级指标；所述车辆安全指标包括行车速度、前车距离和拖车倾角三个二级指标；货物安全指标包括载货量、罐箱压力、罐箱温度、罐箱砰击压力和罐箱真空度五个二级指标；监管安全指标包括拖车使用时长、拖车寿命年限、拖车检修信息、罐箱使用时长、罐箱寿命年限、罐箱检修信息和罐箱货物类别七个二级指标；所述预警模型模块中集成了采集模块中采集到的各参数与各二级指标之间的风险模型，所述预警模型模块用于提取数据储存模块中的各参数，经风险模型的计算，得到各二级指标的数值，并将数值与专家系统模块中的安全阈值进行比较，确定存在的风险。
预警模型模块内集成了采集模块中采集到的各数据与各二级指标之间的数学模型，通过提取数据储存模块中的各数据，经预警模型的计算，可以计算当前运输过程中各二级指标的数值，再将数值与专家系统模块中的数据进行比对。采集模块中各数据与各二级指标中对应的关系为：行车速度对应的风险为超速、行车速度和前车距离对应的风险为安全制动距离不足、拖车倾角和载货量对应的风险为拖车侧翻；罐箱压力和罐箱温度对应罐箱泄露；罐箱砰击压力对应罐箱的结构破坏；罐箱真空度对应罐箱保温层失效；拖车使用时长、拖车寿命年限和拖车检修信息对应拖车运行安全；罐箱使用时长、罐箱寿命年限、罐箱检修信息和罐箱货物类别对应罐箱使用安全。
专家系统模块203主要是通过前期的理论分析、数值分析和试验研究制定了不同参数的安全阈值，将多参数的公路预警模型阈值在数据库中，形成一个完整的专家系统。数据处理模块处理后的数据通过和专家系统模块中的数据和模型进行对比，将对比后的结果输入到风险预警模块中。
风险预警模块主要是通过数据处理模块和专家系统模块中的数据经过对比分析后，按照等级提出预警。预警分为5级，分别为安全、比较安全、比较危险、危险和紧急处置。针对不同的预警级别分别设置对应的应急策略。
信息传输模块204用于将车辆安全指标中二级指标的安全等级传输至驾驶端，将货物安全指标中二级指标的安全等级传输至驾驶端及监管部门，将监管安全指标中二级指标的安全等级传输至监管部门。
本发明提供的罐式集装箱的公路运输预警系统，兼顾了车辆和罐箱的安全，实时监测车辆和罐箱的状态，通过监测参数预测当前运输环境下车辆和货物的可能发生的风险，并对风险进行等级划分。将风险等级直接发送给司机，可以使司机根据风险等级采取响应的措施，避免危险发生，同时数据发送到相关的监管部门，使监管部门实时掌握当前运行的安全状态，如果发生危险能第一时间启动应急预案，响应速度快，减小灾害发生产生的危害，紧急救援部门可以根据监管部门提供的货物基本信息，确定更有效的救援措施。而且，专家系统中包括了多种风险的预警模型，可以对超速、侧翻、安全制动距离、罐箱货物泄露、罐箱保温层失效、罐箱结构破损和车辆、货物的基本信息等多种风险进行预警，是一个综合的系统，涵盖了运输过程中的各方面因素，不是对单一风险进行预警，提升了运输安全性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。