車用氣瓶管理平臺(tái)研究設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

王偉，劉瓊

（1.深圳市城市公共安全技術(shù)研究院有限公司，廣東 深圳 518000；2.廣東中化石油化工設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510700）

車用氣瓶屬于移動(dòng)高壓容器，是一種典型的承壓類特種設(shè)備，充裝介質(zhì)天然氣屬于易燃易爆氣體，一旦發(fā)生事故，將直接威脅城市安全發(fā)展。同時(shí)，由于氣瓶使用數(shù)量大、分布廣、流動(dòng)性大等特點(diǎn)，車輛非法改裝、未使用登記、未按期檢驗(yàn)、不合格氣瓶充裝、充裝檢查制度未嚴(yán)格執(zhí)行等問題一直是監(jiān)管的痛點(diǎn)及難點(diǎn)。2019年市場監(jiān)管總局辦公廳印發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)全國氣瓶質(zhì)量安全追溯體系建設(shè)的通知》，要求加快推進(jìn)氣瓶質(zhì)量安全追溯體系建設(shè)。2021 年國家市場監(jiān)管總局頒布的《氣瓶安全技術(shù)規(guī)程》，對氣瓶充裝使用、定期檢驗(yàn)環(huán)節(jié)提出了信息化管理建設(shè)的明確要求。基于現(xiàn)實(shí)監(jiān)管的需求及國家政策法規(guī)的要求，車用氣瓶充裝監(jiān)管體系建設(shè)迫在眉睫。本文以二維碼標(biāo)識(shí)及車牌識(shí)別為核心，開展管理平臺(tái)的研究設(shè)計(jì)與應(yīng)用，對未注冊登記、超期未檢、超過使用年限等不符合安全技術(shù)要求的車用氣瓶進(jìn)行加氣槍自動(dòng)鎖定、不予加氣，實(shí)現(xiàn)車用氣瓶信息驗(yàn)證聯(lián)鎖充裝及氣瓶登記、檢驗(yàn)、充裝、使用等環(huán)節(jié)管理，確保車用氣瓶來源可查、流向可追、責(zé)任可究，解決氣瓶動(dòng)態(tài)監(jiān)管的痛點(diǎn)及難點(diǎn)問題。

1 二維碼及車牌識(shí)別技術(shù)研究

追溯管理的核心是信息的記錄和鏈接，而編碼標(biāo)識(shí)技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)追溯信息采集的前提和基礎(chǔ)，目前，一維條碼、二維碼、射頻識(shí)別等編碼標(biāo)識(shí)技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域中已得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，車用氣瓶多采用無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)芯片標(biāo)簽的方式，但是，由于RFID標(biāo)簽只能用RFID 識(shí)別設(shè)備才能讀取，且RFID 識(shí)別設(shè)備無法識(shí)別加氣車輛的車牌號(hào)，無法避免加氣車輛和氣瓶不對應(yīng)等違規(guī)行為，功能受限。為避免加氣車輛及其氣瓶不對應(yīng)等違規(guī)問題的發(fā)生，方便本地加氣車輛現(xiàn)有存量氣瓶和外地加氣車輛車用氣瓶二維碼的發(fā)放工作，本文設(shè)計(jì)了車用氣瓶和二維碼“一瓶一碼”靈活綁定的方式，同時(shí)融入車牌識(shí)別功能，實(shí)現(xiàn)車用氣瓶全方位動(dòng)態(tài)靈活監(jiān)管，可對未注冊登記、超期未檢、超過使用年限、車輛和氣瓶不對應(yīng)等不符合安全技術(shù)要求的車用氣瓶進(jìn)行加氣槍自動(dòng)鎖定、不予加氣，避免違法違規(guī)充裝行為。

由管理平臺(tái)預(yù)先生成一批未綁定的二維碼，用于車用氣瓶的隨時(shí)綁定。無論是本地加氣車輛還是臨時(shí)在本地運(yùn)營的外地加氣車輛，均可通過簡單的操作掃描綁定二維碼，當(dāng)二維碼和車用氣瓶綁定后，該氣瓶具備唯一標(biāo)識(shí)。針對本地車輛，車用氣瓶首次綁定二維碼時(shí)，無須錄入信息，二維碼將直接和管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫鏈接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)綁定。針對異地車輛，車用氣瓶首次綁定二維碼時(shí)，需手動(dòng)錄入使用登記、檢驗(yàn)等信息，信息一經(jīng)錄入，將動(dòng)態(tài)入庫，后續(xù)將在本地全域通用。為了避免加氣車輛非法改裝和車用氣瓶不對應(yīng)的現(xiàn)象，本文采用車牌識(shí)別技術(shù)，通過現(xiàn)場設(shè)備對加氣車輛的車牌號(hào)進(jìn)行識(shí)別，比較加氣車輛車牌信息和加氣車輛車用氣瓶信息是否匹配，如果信息匹配將進(jìn)行下一步數(shù)據(jù)比較，如果信息無法匹配將預(yù)警并自動(dòng)鎖定加氣槍、不予加氣。

2 業(yè)務(wù)流程研究

2.1 到期提醒設(shè)計(jì)

車用氣瓶的充裝單位應(yīng)經(jīng)市場監(jiān)管部門許可，取得相應(yīng)的許可證，同時(shí)充裝單位的充裝人員也要經(jīng)過考核并取得相應(yīng)的資格證書，方可從事許可范圍內(nèi)相應(yīng)氣瓶品種和介質(zhì)的充裝活動(dòng)。為輔助日常管理，本文針對車用氣瓶檢驗(yàn)，充裝許可證、燃?xì)饨?jīng)營許可證和加氣站特種設(shè)備作業(yè)人員證書換證等進(jìn)行事前到期提醒。車用氣瓶的首次定期檢驗(yàn)日期應(yīng)當(dāng)從氣瓶使用登記日期起計(jì)算，但制造日期與使用登記日期的時(shí)間間隔不得超過1個(gè)定期檢驗(yàn)周期。不同性質(zhì)的氣瓶檢驗(yàn)日期要求也不同，如車用壓縮天然氣、氫氣鋼瓶要求每3 年檢驗(yàn)1 次，車用液化石油氣、液化二甲醚鋼瓶要求每5 年檢驗(yàn)1 次。

氣瓶和移動(dòng)式壓力容器充裝單位許可證有效期為4年，持證單位在其許可證有效期屆滿后，需要繼續(xù)從事相應(yīng)活動(dòng)的，應(yīng)當(dāng)在其許可證有效期屆滿的6 個(gè)月向發(fā)證機(jī)關(guān)提出許可證延續(xù)申請。燃?xì)饨?jīng)營許可證有效期為5 年，在燃?xì)饨?jīng)營許可證到期前30 日可進(jìn)行許可證延續(xù)申請。移動(dòng)式壓力容器充裝作業(yè)人員資格證有效期為4年，在移動(dòng)式壓力容器充裝作業(yè)人員資格證到期前一個(gè)月進(jìn)行資格證換證申請。

2.2 充裝聯(lián)鎖設(shè)計(jì)

本文基于本地車輛和異地車輛加氣過程中的實(shí)際情況，分別進(jìn)行不同的業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)。針對本地車輛，本文設(shè)計(jì)了未使用登記、氣瓶報(bào)廢使用、氣瓶超期未檢、氣瓶超過使用年限、氣瓶與車輛不對應(yīng)等違法違規(guī)情況告警。加氣車輛的車用氣瓶和二維碼綁定后，一旦加氣將通過現(xiàn)場設(shè)備識(shí)別加氣車輛的車牌和加氣車輛車用氣瓶的二維碼，掃描后自動(dòng)鏈接到管理平臺(tái)大數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行本地車輛數(shù)據(jù)比對，一旦識(shí)別到以上所述違法違規(guī)行為，管理平臺(tái)將自動(dòng)告警，同時(shí)加氣機(jī)將聯(lián)鎖鎖定加氣槍、禁止加氣。針對異地車輛，本文設(shè)計(jì)了氣瓶超期未檢、氣瓶超過使用年限等違法違規(guī)情況告警。加氣車輛的車用氣瓶和二維碼綁定后，一旦加氣將通過現(xiàn)場設(shè)備識(shí)別加氣車輛的車牌和加氣車輛車用氣瓶的二維碼，掃描后自動(dòng)鏈接到管理平臺(tái)大數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行異地車輛數(shù)據(jù)比對，一旦識(shí)別到以上所述違法違規(guī)行為，管理平臺(tái)將自動(dòng)告警，同時(shí)加氣機(jī)將聯(lián)鎖鎖定加氣槍、禁止加氣。同時(shí)，加氣站充裝人員可利用手持設(shè)備，在充裝加氣前、充裝加氣過程中和充裝加氣結(jié)束后，分別進(jìn)行壓力、溫度等檢查情況錄入，實(shí)現(xiàn)了充裝環(huán)節(jié)檢查記錄電子化，同時(shí)只對檢查合格的氣瓶進(jìn)行充裝加氣，充裝過程中一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，可立即停止充裝作業(yè)。充裝聯(lián)鎖及告警流程圖如圖1。

圖1 充裝聯(lián)鎖及告警流程圖

3 管理平臺(tái)研究

3.1 平臺(tái)架構(gòu)

根據(jù)二維碼及車牌識(shí)別技術(shù)研究和業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)研究，開發(fā)了車用氣瓶管理平臺(tái)（圖2），主要由綜合應(yīng)用系統(tǒng)、站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)和現(xiàn)場PDA 系統(tǒng)組成，綜合應(yīng)用系統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息、二維碼管理、充裝管理、信息統(tǒng)計(jì)和信息展示等模塊；站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)包括信息管理、數(shù)據(jù)庫管理、車牌登記管理和告警管理等模塊；現(xiàn)場PDA 系統(tǒng)包含二維碼綁定、外地車輛綁定、車牌識(shí)別和充裝檢查等模塊。

圖2 管理平臺(tái)功能架構(gòu)圖

（1）綜合應(yīng)用系統(tǒng)?；A(chǔ)信息模塊主要包括車用氣瓶、充裝單位、充裝人員、車主單位、本地車輛信息和異地車輛等信息。二維碼管理模塊主要根據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)二維碼生成、檢索和下載打印等管理，對于在本地已登記的車用氣瓶，可根據(jù)二維碼進(jìn)行查詢及追溯。充裝管理模塊通過制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口，接入本地各加氣站實(shí)時(shí)充裝和充裝檢查記錄，實(shí)現(xiàn)可充裝記錄的檢索查詢。信息統(tǒng)計(jì)模塊可按照日期、數(shù)量和類型等分類，實(shí)現(xiàn)對充裝信息和告警信息的多維度統(tǒng)計(jì)。信息展示模塊提供可視化展示，包括氣瓶總數(shù)、企業(yè)總數(shù)、加氣量總數(shù)、告警和預(yù)警等信息展示。

（2）站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)。信息管理模塊可實(shí)現(xiàn)加氣站移動(dòng)式壓力容器充裝單位許可證、燃?xì)饨?jīng)營許可證、主要負(fù)責(zé)人培訓(xùn)合格證書、安全管理人員安全培訓(xùn)合格證書、特種設(shè)備安全管理人員資格證書、移動(dòng)式壓力容器充裝作業(yè)人員資格證書、檢查人員、充裝人員等信息維護(hù)功能。數(shù)據(jù)庫管理模塊一方面對接綜合應(yīng)用系統(tǒng)，定時(shí)更新站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為加氣站本地充裝過程管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；一方面對接PDA 試點(diǎn)軟件，把充裝檢查、充裝記錄等相關(guān)數(shù)據(jù)入站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫并上傳至綜合應(yīng)用系統(tǒng)。車牌登記管理模塊對外地車輛進(jìn)行登記管理，登記數(shù)據(jù)站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)上傳至綜合應(yīng)用系統(tǒng)。告警管理模塊通過自動(dòng)檢索系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫信息，對未使用登記、氣瓶報(bào)廢使用、氣瓶超期未檢、氣瓶超過使用年限、氣瓶與車輛不對應(yīng)等違法違規(guī)行為進(jìn)行判斷及告警。同時(shí)發(fā)送加氣機(jī)啟動(dòng)/停止命令。

（3）現(xiàn)場PDA 系統(tǒng)。二維碼綁定模塊可實(shí)現(xiàn)對本地已經(jīng)辦理使用登記的車輛的氣瓶進(jìn)行二維碼首次綁定，通過掃描加氣車輛車牌號(hào)碼和二維碼進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)和綁定。外地車輛綁定模塊用于外地車輛登記管理。車牌識(shí)別模塊可實(shí)現(xiàn)加氣車輛車牌號(hào)識(shí)別。充裝檢查模塊可對充裝前檢查、充裝過程中檢查、充裝后檢查項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和清單式的確認(rèn)和勾選，實(shí)現(xiàn)充裝檢查電子化作業(yè)。

3.2 連接部署

綜合應(yīng)用系統(tǒng)通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心對接加氣車輛使用登記、車用氣瓶檢驗(yàn)等數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫，用于加氣車輛和車用氣瓶的信息校驗(yàn)比對，并接收站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)充裝等信息。站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)連接到綜合應(yīng)用系統(tǒng)和現(xiàn)場PDA 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步更新，實(shí)現(xiàn)加氣車輛和車用氣瓶的信息校驗(yàn)比對?，F(xiàn)場PDA系統(tǒng)將外地車輛登記、二維碼綁定和充裝檢查等信息同步到站級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)，然后上傳至綜合應(yīng)用系統(tǒng)。管理平臺(tái)連接部署圖如圖3。

圖3 管理平臺(tái)連接部署圖

4 結(jié)語

在二維碼、車牌識(shí)別技術(shù)和車用氣瓶監(jiān)管業(yè)務(wù)流程的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建車用氣瓶管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車用氣瓶信息驗(yàn)證聯(lián)鎖充裝及氣瓶登記、檢驗(yàn)、充裝、使用等環(huán)節(jié)管理，可進(jìn)一步避免未注冊登記充裝、超期未檢充裝和超過使用年限充裝等現(xiàn)象的發(fā)生。