基于二維碼技術(shù)的氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)研究

陳賀明， 趙國(guó)敏

（1.河南廣播電視大學(xué)； 2.河南省標(biāo)準(zhǔn)化研究院， 鄭州450000）

一、引言

氣瓶是貯運(yùn)永久氣體、液化氣體和溶解氣體的一次性或可重復(fù)充氣的移動(dòng)式的壓力容器。它盛裝的氣體可能會(huì)是有毒、有害、易燃、易爆的，有一定的檢驗(yàn)周期和使用壽命，不能永久使用。 2000年，國(guó)家質(zhì)檢總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局頒布?xì)馄堪踩O(jiān)察規(guī)程（2000年版）提出：氣瓶粘貼警示標(biāo)簽。 2004年，國(guó)家質(zhì)檢總局《關(guān)于印發(fā)<氣瓶普查整治工作驗(yàn)收抽查辦法>［質(zhì)檢特設(shè)函（2004）7 號(hào)］的通知》明確提出：逐步推廣氣瓶電子標(biāo)簽，實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)管。 2011年3月，國(guó)家質(zhì)檢總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局發(fā)布?xì)馄堪踩O(jiān)察規(guī)程（2011年版）征求意見(jiàn)稿明確提出：氣瓶設(shè)計(jì)、制造、充裝、使用單位和檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)等， 應(yīng)當(dāng)按照特種設(shè)備信息管理的有關(guān)規(guī)定，及時(shí)將所要求的數(shù)據(jù)輸入特種設(shè)備信息化管理系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的氣瓶監(jiān)管依靠人工或者氣瓶管理信息系統(tǒng)，但是近年來(lái)氣瓶爆炸事故時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致安全管理難度增加，衍生出大量的安全隱患，對(duì)和諧社會(huì)的建立以及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。 尤其是，近十年以來(lái)隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的提出，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)程和油價(jià)不斷的上漲， 出租車(chē)行業(yè)引入氣瓶存儲(chǔ)天然氣替代汽油能源， 社會(huì)上氣瓶的數(shù)量不斷增加，氣瓶的流動(dòng)性更強(qiáng)?，F(xiàn)有傳統(tǒng)的人工化和簡(jiǎn)單氣瓶信息管理系統(tǒng)等方式無(wú)法滿(mǎn)足氣瓶安全監(jiān)管的需要，社會(huì)各界對(duì)氣瓶安全監(jiān)管提出迫切需求。

本文以此為切入點(diǎn)進(jìn)行基于二維碼技術(shù)的氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)研究，將二維碼技術(shù)引入到氣瓶安全監(jiān)管，利用二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣瓶進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤管理和控制，這對(duì)當(dāng)前氣瓶安全監(jiān)管具有重要而現(xiàn)實(shí)的意義。

二、二維碼的碼制選擇

二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形來(lái)記錄信息的應(yīng)用技術(shù)， 在代碼編制上利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息， 通過(guò)圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。

與傳統(tǒng)一維碼相比，二維碼具有顯著優(yōu)點(diǎn)：（1）成本低，制作簡(jiǎn)單。 二維碼是一種圖形數(shù)據(jù)文件，和傳統(tǒng)的電磁信息載體不同，它對(duì)介質(zhì)沒(méi)有嚴(yán)格的要求，可以印制在任何打印材料（普通紙張、不干膠、卡片等）上。 氣瓶安全監(jiān)管中面對(duì)社會(huì)龐大的氣瓶存量，安全監(jiān)管成本也是必須要考慮的重要因素，成本過(guò)高，會(huì)極大減弱氣瓶使用者參與氣瓶安全監(jiān)管過(guò)程的積極性。 （2）編碼范圍廣，信息容量大。 二維碼可以將文字、照片、指紋、簽字等進(jìn)行編碼， 一個(gè)二維碼可容納多達(dá)1850個(gè)大寫(xiě)字母或2710個(gè)數(shù)字或1108個(gè)字節(jié)（大約500個(gè)漢字），比一維條碼信息容量約高幾十倍。 氣瓶信息復(fù)雜，使用二維碼能確保完整記錄所有需要監(jiān)控的信息，并為以后管理預(yù)留足夠的信息存儲(chǔ)能力。 而且這些復(fù)雜信息的處理不需要后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，氣瓶信息隨氣瓶流動(dòng)，適應(yīng)氣瓶安全監(jiān)管流動(dòng)性的需求。（3）糾錯(cuò)能力強(qiáng)。二維碼在形成過(guò)程中加入了在無(wú)損、錯(cuò)位條件下的替代運(yùn)算，使得二維碼具有錯(cuò)誤校驗(yàn)和錯(cuò)誤糾正的能力。 從理論上說(shuō)，二維碼在被損壞50%的情況下，仍然可以把正確的信息還原。 氣瓶安全監(jiān)管中經(jīng)常會(huì)遇到破損的氣瓶，即便其相應(yīng)的二維碼標(biāo)簽受損，仍可讀取受損氣瓶信息以便進(jìn)行追溯管理，這對(duì)氣瓶安全管理具有重要意義。

二維碼的碼制有PDF417 碼、Datamatrix 碼、QR Code、Code 49、Code 16K、Code one 等。目前在實(shí)際應(yīng)用中QR Code 居多，在食品安全追溯、物流業(yè)、生產(chǎn)制造業(yè)、交通、安防、票證等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

QR Code 與其他碼制具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1） 超高速識(shí)讀：識(shí)讀QRCode 碼時(shí)，整個(gè)QRCode 碼符號(hào)中信息的讀取是通過(guò)QRCode 碼符號(hào)的位置探測(cè)圖形， 用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，信息識(shí)讀過(guò)程所需時(shí)間很短。 （2）全方位識(shí)讀：讀取QRCode 碼從360 度任何一個(gè)角度識(shí)別， 均能無(wú)損識(shí)讀，氣瓶安裝使用所處的環(huán)境復(fù)雜，能全方位識(shí)讀將大大提高氣瓶安全監(jiān)管的靈活性和效率。 （3）QRCode 能夠有效地表示中國(guó)漢字、日本文字。由于QRCode 碼用特定的數(shù)據(jù)壓縮模式表示中國(guó)漢字和日本文字，它僅用13bit可表示一個(gè)漢字，而四一七條碼、Data Martix 等二維碼沒(méi)有特定的漢字表示模式， 因此僅用字節(jié)表示模式來(lái)表示漢字，在用字節(jié)模式表示漢字時(shí)，需用16bit（二個(gè)字節(jié)）表示一個(gè)漢字， 因此QRCode 碼比其他的二維條碼表示漢字的效率提高了20%。 針對(duì)我國(guó)氣瓶信息均為漢字記錄，使用QRCode 碼大大提高了漢字存儲(chǔ)能力，并且讀取時(shí)氣瓶監(jiān)管一線人員直接閱讀漢字， 將極大提高氣瓶安全監(jiān)管信息識(shí)別的準(zhǔn)確性。 因此， 本文選擇采用二維碼QRCode 碼制存儲(chǔ)氣瓶安全管理所需的各種信息。

三、基于二維碼技術(shù)的氣瓶安全監(jiān)管解決方案

利用二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣瓶進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤管理和控制。 在每個(gè)氣瓶上粘貼一個(gè)二維碼，賦予氣瓶一個(gè)唯一的“電子身份證”，實(shí)現(xiàn)氣瓶的一瓶一證、一瓶一檔的動(dòng)態(tài)跟蹤管理，建立一套科學(xué)、合理的氣瓶安全管理體系。

1.氣瓶二維碼標(biāo)簽固化的信息。

注冊(cè)登記號(hào)、出廠編號(hào)、產(chǎn)權(quán)單位、殼裝介質(zhì)、充裝壓力、容積（重量）、制造年月、使用期限等。注冊(cè)登記證號(hào)碼為氣瓶產(chǎn)權(quán)擁有者所在地的登記機(jī)關(guān)在簽發(fā)氣瓶使用登記證時(shí)編制，對(duì)于粘貼標(biāo)簽后的氣瓶，標(biāo)簽內(nèi)部存儲(chǔ)的注冊(cè)登記號(hào)應(yīng)與登記機(jī)關(guān)編制的登記號(hào)一致。出廠編號(hào)為氣瓶出廠時(shí)由氣瓶制造單位雕刻在瓶體上用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)本廠生產(chǎn)氣瓶的數(shù)字組合。 產(chǎn)權(quán)單位為記錄氣瓶產(chǎn)權(quán)擁有者。

2.建立氣瓶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)。

包括氣瓶的注冊(cè)登記號(hào)、出廠編號(hào)、產(chǎn)權(quán)單位、殼裝介質(zhì)、充裝壓力、容積（重量）、制造年月、使用期限、檢驗(yàn)單位名稱(chēng)、檢驗(yàn)時(shí)間、檢驗(yàn)結(jié)果、充裝次數(shù)、充裝企業(yè)名稱(chēng)、充裝許可證號(hào)、充裝時(shí)間、充裝重量、充裝操作員、銷(xiāo)售單位名稱(chēng)、送氣員等數(shù)據(jù)信息。

3.氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程。

氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程涵蓋氣瓶的整個(gè)生命周期。首先，氣瓶在出廠使用時(shí)，到監(jiān)管部門(mén)備案，把氣瓶原始信息錄入到系統(tǒng)中；到送檢日期，在檢驗(yàn)單位對(duì)氣瓶的檢驗(yàn)信息記錄到系統(tǒng)中； 在每次充裝時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 充裝前使用手持無(wú)線二維碼掃描器對(duì)氣瓶進(jìn)行充前檢查，充裝后進(jìn)行記錄；最終到達(dá)使用年限或檢驗(yàn)不合格，對(duì)氣瓶進(jìn)行報(bào)廢處理。

氣瓶的生命周期如下圖所示：

4.氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)功能。

氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)功能包括：

（1）充裝判定：每次充裝前，利用手持器掃描氣瓶二維碼標(biāo)簽，判定氣瓶是否超期未檢、是否達(dá)到使用年限、是否可以充裝。

（2）充裝記錄：記錄充裝單位、充裝時(shí)間等信息，使每次充裝具有可追溯性。

（3）檢驗(yàn)提醒：在氣瓶達(dá)到送檢日期前3個(gè)月內(nèi)提示客戶(hù)應(yīng)檢驗(yàn)以及檢驗(yàn)單位等信息。

（4）充裝記錄實(shí)時(shí)監(jiān)控：每個(gè)充裝站的充裝記錄可以實(shí)時(shí)查看，動(dòng)態(tài)監(jiān)管。

（5）重復(fù)加氣預(yù)警：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的最小充氣時(shí)間間隔，對(duì)異常的充裝行為，向氣瓶監(jiān)管部門(mén)發(fā)出預(yù)警。

（6）氣瓶信息統(tǒng)計(jì)匯總：生成報(bào)表，統(tǒng)計(jì)各充裝站充裝總量、檢驗(yàn)站檢驗(yàn)總量等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為決策提供依據(jù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文研究的基于二維碼技術(shù)的氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)， 借助二維碼技術(shù)這個(gè)載體實(shí)現(xiàn)對(duì)氣瓶進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤管理和控制， 本文根據(jù)氣瓶安全管理實(shí)際需求確定使用QR Code 二維碼制記錄氣瓶信息，列出必需的氣瓶固化信息方案，提出數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建索引；結(jié)合氣瓶管理實(shí)踐，細(xì)化氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，明確氣瓶安全管理的六大功能模塊。

通過(guò)研究， 本文提出一套完整的氣瓶安全監(jiān)管解決方案。該方案通過(guò)信息化的技術(shù)，結(jié)合二維碼對(duì)氣瓶進(jìn)行監(jiān)管，替代手工記錄的作業(yè)方式，大大提高了監(jiān)管的效率和準(zhǔn)確性，加強(qiáng)和改進(jìn)了氣瓶安全管理，使廢舊氣瓶無(wú)處藏身，避免了非法氣瓶在社會(huì)中的流通，拆除流通中的“定時(shí)炸彈”，這對(duì)國(guó)家和人民的財(cái)產(chǎn)和生命安全具有重要和現(xiàn)實(shí)的意義。

當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展， 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中的二維碼與手機(jī)的結(jié)合，將二維碼引入到人們生活各個(gè)層面，如何在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)支持下， 進(jìn)行氣瓶安全二維碼監(jiān)管將是我們下一步的研究目標(biāo)和方向。

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