“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下的氣瓶安全管理平臺研發(fā)*

李娟 薛慶 劉麗梅,2 李良

(1.山東特檢魯安工程技術(shù)服務(wù)有限公司 濟(jì)南 250010；2.山東特種設(shè)備檢驗檢測集團(tuán)有限公司 濟(jì)南 250010)

0 引言

氣瓶是典型的承壓類特種設(shè)備，具有規(guī)格種類繁多、分布地域廣、易燃、易爆、有毒、腐蝕等特性。氣瓶安全管理是公共安全的重要內(nèi)容，一旦發(fā)生安全事故將對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。

通過分析近年來發(fā)生的氣瓶安全事故，影響氣瓶安全管理的主要因素主要包括以下方面：一是充裝環(huán)節(jié)存在操作流程不規(guī)范、混充、錯充、過充等現(xiàn)象，同時還存在氣瓶超期不檢、違規(guī)檢驗或修理改造報廢氣瓶等問題；二是使用環(huán)節(jié)存在使用者安全意識不強(qiáng)、氣瓶安全管理實效低等問題[1]。

隨著技術(shù)的發(fā)展，氣瓶充裝、氣瓶檢驗、安全監(jiān)管等環(huán)節(jié)逐步引入了條碼、RFID等物聯(lián)網(wǎng)手段以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，構(gòu)建了實現(xiàn)氣瓶安全管理的信息化系統(tǒng)和平臺，在一定程度上提升了氣瓶安全管理的水平和效率[2-8]。此外，電梯等特種設(shè)備領(lǐng)域基于平臺化的安全管理方式也為氣瓶安全管理模式的創(chuàng)新提供了參考。

“互聯(lián)網(wǎng)+”是利用信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行深度融合、創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)的重要手段?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”理念的引入，有助于重塑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)業(yè)務(wù)模式，實現(xiàn)連接一切的發(fā)展架構(gòu)，構(gòu)建協(xié)同聯(lián)動的開放生態(tài)。目前，在移動式壓力容器安全管理方面，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式已經(jīng)在初步探索階段[9]，但目前已有應(yīng)用還存在相關(guān)應(yīng)用環(huán)節(jié)相對獨(dú)立，面向全鏈條的協(xié)同安全管理還不夠緊密。

基于上述現(xiàn)狀，研究提出基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的氣瓶安全管理全鏈條平臺化管理模式，研發(fā)氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺，實現(xiàn)利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的氣瓶制造、充裝、使用、檢驗、安全監(jiān)管、公眾等鏈條間的緊密協(xié)作和協(xié)同，同時推動氣瓶追溯體系的構(gòu)建。

1 氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”模式

1.1 現(xiàn)有模式

現(xiàn)有氣瓶安全管理模式如圖1所示。在當(dāng)前模式下，以氣瓶為管理對象，根據(jù)氣瓶安全監(jiān)管要求，氣瓶制造、充裝、使用、檢驗等各個環(huán)節(jié)按照要求，向氣瓶安全監(jiān)管部門進(jìn)行信息的報送，獲得相關(guān)的許可，氣瓶安全監(jiān)管部門主要依托氣瓶許可系統(tǒng)、氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)實現(xiàn)信息的匯聚，如：氣瓶制造環(huán)節(jié)的氣瓶制造許可、制造監(jiān)檢；氣瓶充裝環(huán)節(jié)的充裝許可、充裝安全；氣瓶使用環(huán)節(jié)的使用登記和使用安全；氣瓶檢驗環(huán)節(jié)的檢驗許可、檢驗記錄等?，F(xiàn)有模式氣瓶信息的流通具有單向性的特點，不利于氣瓶各環(huán)節(jié)的信息共享和應(yīng)用。

圖1 氣瓶安全管理現(xiàn)有模式

1.2 “互聯(lián)網(wǎng)+”模式

針對上述現(xiàn)狀，結(jié)合氣瓶安全管理的行業(yè)特點，研究提出基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的氣瓶安全管理全鏈條平臺化管理模式，如圖2所示。該模式將設(shè)備(氣瓶)、環(huán)節(jié)(制造、充裝、使用、檢驗、安全監(jiān)管/公眾/第三方服務(wù)機(jī)構(gòu))、人(充裝作業(yè)人員、安全管理人員等)相關(guān)要素納入總體管理架構(gòu)，實現(xiàn)以安全管理為核心，以便民服務(wù)、質(zhì)量追溯、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等為外延的新框架。

氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”模式集成移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)等多種先進(jìn)技術(shù)，運(yùn)用計算機(jī)/智能終端等多種支撐手段，利用智能制造系統(tǒng)、充裝控制物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、“互聯(lián)網(wǎng)+APP系統(tǒng)”、“互聯(lián)網(wǎng)+”檢驗系統(tǒng)、監(jiān)管系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)將氣瓶制造、充裝、使用、檢驗、安全監(jiān)管等環(huán)節(jié)形成鏈條式管理，對涉及的要素、信息等實現(xiàn)在氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺上聚合，以平臺為依托，面向產(chǎn)業(yè)鏈用戶提供安全管理、質(zhì)量追溯、便民服務(wù)等多種云服務(wù)。

通過該模式的運(yùn)用，改變原有氣瓶安全管理條塊狀的架構(gòu)，實現(xiàn)環(huán)環(huán)相扣、循環(huán)提升的氣瓶安全管理架構(gòu)；改變原有中心數(shù)據(jù)庫的形式，形成分布式數(shù)據(jù)庫架構(gòu)，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)互為信息來源，確保信息的完整性、完備性、可靠性；改變原來信息單向流動，實現(xiàn)信息在各個環(huán)節(jié)的共享與交換，構(gòu)建“數(shù)據(jù)驅(qū)動、各方協(xié)同”的氣瓶安全管理新格局。

圖2 氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”模式

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”氣瓶安全管理平臺研發(fā)

平臺是氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”模式實現(xiàn)的基礎(chǔ)支撐。因此，重點對平臺框架、平臺業(yè)務(wù)流程和平臺功能等進(jìn)行詳細(xì)的研究設(shè)計。

2.1 框架設(shè)計

平臺總體方案架構(gòu)如圖3所示。該方案通過感知側(cè)、物理側(cè)、數(shù)據(jù)側(cè)、業(yè)務(wù)側(cè)、平臺側(cè)的集成，實現(xiàn)氣瓶安全管理的上下聯(lián)動與協(xié)同。

圖3 平臺框架

在感知側(cè)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對氣瓶等物理對象以及氣瓶制造、充裝、檢驗、安全監(jiān)管等環(huán)節(jié)要素的感知監(jiān)測。

在物理側(cè)，依托存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全等基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施設(shè)備，為感知側(cè)的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)側(cè)的數(shù)據(jù)存儲、業(yè)務(wù)側(cè)的系統(tǒng)運(yùn)行、平臺側(cè)的云服務(wù)等提供支撐。

在數(shù)據(jù)側(cè)，構(gòu)建氣瓶數(shù)據(jù)資源庫，包括：氣瓶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、氣瓶制造數(shù)據(jù)、氣瓶充裝數(shù)據(jù)、氣瓶使用數(shù)據(jù)、氣瓶檢驗數(shù)據(jù)、氣瓶共享數(shù)據(jù)等。

在業(yè)務(wù)側(cè)，充分運(yùn)用BS軟件/CS軟件/APP/微信等各類型的軟件形式，為氣瓶制造、充裝、使用、檢驗、安全監(jiān)管等各環(huán)節(jié)提供信息服務(wù)。

在平臺側(cè)，充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云服務(wù)等技術(shù)手段，提供氣瓶的檔案管理、氣瓶充裝管控、氣瓶檢驗過程管理、氣瓶追溯、氣瓶安全監(jiān)管、氣瓶質(zhì)量分析、氣瓶安全預(yù)測預(yù)警等功能，實現(xiàn)氣瓶安全管理的集聚效益。

2.2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計

在上述總體架構(gòu)下，對平臺的系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行設(shè)計，進(jìn)一步理順氣瓶制造、充裝、使用、檢驗、安全監(jiān)管等各環(huán)節(jié)與平臺間的信息交互，各環(huán)節(jié)內(nèi)部基于平臺開展安全管理應(yīng)用的具體流程等，具體如圖4所示。

該業(yè)務(wù)流程將氣瓶使用用戶作為流程觸發(fā)的節(jié)點，使用用戶通過微信程序進(jìn)行網(wǎng)上訂氣，充裝單位收到該訂單后進(jìn)行氣瓶的充裝作用，充裝時對氣瓶是否符合充裝要求進(jìn)行檢查，如是否未使用登記氣瓶、是否超期未檢氣瓶、是否非自有產(chǎn)權(quán)氣瓶等等，充裝完成后由配送單位按照訂單配送到氣瓶使用用戶，氣瓶使用用戶在使用過程中還可掃描氣瓶上固定的二維碼/電子標(biāo)簽，查詢氣瓶信息，實時反饋氣瓶質(zhì)量情況、氣質(zhì)情況等，起到對氣瓶和氣質(zhì)的社會監(jiān)督作用。

2.3 功能設(shè)計與實現(xiàn)

結(jié)合業(yè)務(wù)流程，基于氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺總體框架，對平臺功能進(jìn)行設(shè)計實施。平臺功能結(jié)構(gòu)如圖5所示。平臺主要功能模塊包括：氣瓶充裝控制系統(tǒng)、氣瓶使用管理微信程序、數(shù)據(jù)接口、安全管理服務(wù)平臺等。

圖4 平臺業(yè)務(wù)流程

圖5 平臺功能架構(gòu)

2.3.1 氣瓶充裝控制系統(tǒng)

氣瓶充裝控制系統(tǒng)由液化石油氣瓶復(fù)合標(biāo)識(二維碼+RFID電子標(biāo)簽)、識讀設(shè)備、自動充裝控制中繼器組成，主要實現(xiàn)對液化石油氣瓶的身份標(biāo)識、充裝安全管控等功能。

氣瓶復(fù)合標(biāo)識固定在易于識讀的位置上，承載氣瓶的基本信息、檢驗信息等，實現(xiàn)氣瓶的唯一身份標(biāo)識，并為安全充裝控制的實現(xiàn)提供基礎(chǔ)標(biāo)識支持。電子標(biāo)簽表面同時印制與氣瓶電子標(biāo)簽唯一對應(yīng)的二維碼標(biāo)識，方便公眾隨時掃碼查詢氣瓶信息。

氣瓶識讀設(shè)備實現(xiàn)對氣瓶復(fù)合標(biāo)識的掃描/讀寫操作，并將所采集信息傳輸至信息管理服務(wù)平臺進(jìn)行合法性判定，并根據(jù)平臺返回的判定信息控制中繼器的動作執(zhí)行。氣瓶讀寫設(shè)備防爆等級應(yīng)至少達(dá)到ExibIIBT3Gb，識讀功能基于安卓移動終端開發(fā)完成，如圖6所示。

圖6 氣瓶識讀功能實現(xiàn)

自動充裝控制中繼器應(yīng)至少達(dá)到Ex dIIBT3Gb防爆等級，主要功能：根據(jù)讀寫設(shè)備接收到的合法性判別結(jié)果，通過串口命令或I/O控制的方式實現(xiàn)對充裝設(shè)備的充裝控制。充裝時，利用讀寫設(shè)備自動識別氣瓶射頻標(biāo)簽或二維碼，經(jīng)驗證符合條件的進(jìn)行充裝操作，無需人工干預(yù)，到量后自動停止充裝，同時上傳充裝記錄，包括充裝時間、充裝地點、充裝工人、充裝秤號、充裝量等。

2.3.2 氣瓶使用管理微信程序

氣瓶使用管理微信程序基于智能手機(jī)終端，在微信公眾號開源模式下，提供氣瓶在線訂購、氣瓶信息查詢、氣瓶及氣質(zhì)質(zhì)量投訴等功能，通過“互聯(lián)網(wǎng)+”模式將終端用戶集成、融合到氣瓶安全管理的流程中，發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”在產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展方面的作用。

程序基于微信公眾號開發(fā)平臺開發(fā)，前端采用目前主流的MUI框架， Html5等跨平臺技術(shù)，業(yè)務(wù)后臺采用ASP.Net Web API提供數(shù)據(jù)服務(wù)。支持微信支付和第三方銀行卡支付。主要功能界面如圖7所示?；谠摗盎ヂ?lián)網(wǎng)+”手段，使用氣瓶的飯店等可以實現(xiàn)線上訂購、評價、查詢、投訴等功能，實時掌握和反饋氣瓶的使用情況，從而實現(xiàn)了線下的監(jiān)督、實現(xiàn)氣瓶使用安全效益。

2.3.3 數(shù)據(jù)接口

目前，氣瓶安全監(jiān)管、制造、檢驗等環(huán)節(jié)已研發(fā)建設(shè)了氣瓶安全監(jiān)管系統(tǒng)、氣瓶制造管理系統(tǒng)、氣瓶檢驗管理系統(tǒng)等信息化系統(tǒng)。為實現(xiàn)氣瓶監(jiān)管、制造、檢驗等信息的采集與匯聚、交換與共享，研發(fā)數(shù)據(jù)接口模塊。

數(shù)據(jù)接口采用Web Service技術(shù)，通過服務(wù)組件形式按約定數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換[10]；傳輸采用JSON數(shù)據(jù)交換格式，UTF-8編碼，以氣瓶充裝系統(tǒng)接口為例說明數(shù)據(jù)接口的具體使用。此外，為確保數(shù)據(jù)接口安全，綜合采用了安全評估、訪問控制、入侵檢測、口令認(rèn)證、安全審計、防惡意代碼、DES加密等技術(shù)，見表1。

圖7 平臺“互聯(lián)網(wǎng)+”功能界面

表1 氣瓶充裝系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口示例

接口類型Web Service方式交互方向下行:由氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺到氣瓶充裝系統(tǒng):獲取氣瓶基本檔案信息、氣瓶檢驗信息等上行:由氣瓶充裝系統(tǒng)到氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺:上傳氣瓶充裝信息數(shù)據(jù)格式示例(獲取氣瓶檔案信息){"Table":[{"AppID":24594,"RegID":"瓶32魯A00001(17)","GasType":"焊接氣瓶","InnerID":"WTQP0001","OriginID":"60130001","TagID":"039C8EB4","MakeCom":"XXX有限公司","MakeDate":"2017-06-01","CheckDate":"2018-12-14","NextCheckDate":"2022-12-14","Media":"液化石油氣","RealVolume":35.5,"PublicPressure":2.1,"GasState":"在用"}]}

2.3.4 安全管理服務(wù)平臺

安全管理服務(wù)平臺技術(shù)框架如圖8所示，通過網(wǎng)絡(luò)及硬件平臺層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層、接入層進(jìn)行構(gòu)建，通過與業(yè)務(wù)系統(tǒng)、面向氣瓶安全管理全鏈條提供信息服務(wù)。

安全管理服務(wù)平臺基于B/S架構(gòu)和云服務(wù)模式研發(fā)實現(xiàn)，平臺匯聚形成氣瓶檔案信息，包括：氣瓶生產(chǎn)、登記等基本信息，記錄氣瓶發(fā)卡、充裝、配送、檢驗、掃描等動態(tài)信息，形成氣瓶全鏈條數(shù)據(jù)資源，基于數(shù)據(jù)資源對氣瓶的總體情況進(jìn)行分析、研判、預(yù)測、預(yù)警等，面向氣瓶充裝單位、使用單位、檢驗檢測機(jī)構(gòu)、安全監(jiān)督管理部門等提供技術(shù)支撐與信息服務(wù)，強(qiáng)化企業(yè)主體責(zé)任的落實，減少氣瓶安全隱患，提升氣瓶安全管理水平。

圖8 服務(wù)平臺技術(shù)架構(gòu)

3 結(jié)論

通過分析現(xiàn)有氣瓶安全管理模式存在的問題，結(jié)合氣瓶安全管理的行業(yè)特點和技術(shù)、應(yīng)用發(fā)展趨勢，提出了新的安全管理模式和支撐平臺研發(fā)。

(1)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的氣瓶安全管理新模式，突出知識、技術(shù)、信息、數(shù)據(jù)等新動能的支撐，構(gòu)建涵蓋氣瓶全鏈條、全要素的安全管理格局。

(2)研發(fā)氣瓶安全管理“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺框架、業(yè)務(wù)流程和功能架構(gòu)，以便民服務(wù)、質(zhì)量追溯、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等為外延，全面提升氣瓶行業(yè)質(zhì)量安全效益，促進(jìn)氣瓶行業(yè)安全管理向智慧化、高效化方向發(fā)展。