“互联网+”模式下的气瓶安全管理平台研发*

李娟 薛庆 刘丽梅,2 李良

(1.山东特检鲁安工程技术服务有限公司 济南 250010；2.山东特种设备检验检测集团有限公司 济南 250010)

0 引言

气瓶是典型的承压类特种设备，具有规格种类繁多、分布地域广、易燃、易爆、有毒、腐蚀等特性。气瓶安全管理是公共安全的重要内容，一旦发生安全事故将对人民群众的生命财产安全造成严重威胁。

通过分析近年来发生的气瓶安全事故，影响气瓶安全管理的主要因素主要包括以下方面：一是充装环节存在操作流程不规范、混充、错充、过充等现象，同时还存在气瓶超期不检、违规检验或修理改造报废气瓶等问题；二是使用环节存在使用者安全意识不强、气瓶安全管理实效低等问题[1]。

随着技术的发展，气瓶充装、气瓶检验、安全监管等环节逐步引入了条码、RFID等物联网手段以及大数据分析技术，构建了实现气瓶安全管理的信息化系统和平台，在一定程度上提升了气瓶安全管理的水平和效率[2-8]。此外，电梯等特种设备领域基于平台化的安全管理方式也为气瓶安全管理模式的创新提供了参考。

“互联网+”是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合、创造新的发展生态的重要手段。“互联网+”理念的引入，有助于重塑产业结构和行业业务模式，实现连接一切的发展架构，构建协同联动的开放生态。目前，在移动式压力容器安全管理方面，基于“互联网+”的模式已经在初步探索阶段[9]，但目前已有应用还存在相关应用环节相对独立，面向全链条的协同安全管理还不够紧密。

基于上述现状，研究提出基于“互联网+”的气瓶安全管理全链条平台化管理模式，研发气瓶安全管理“互联网+”平台，实现利用“互联网+”的气瓶制造、充装、使用、检验、安全监管、公众等链条间的紧密协作和协同，同时推动气瓶追溯体系的构建。

1 气瓶安全管理“互联网+”模式

1.1 现有模式

现有气瓶安全管理模式如图1所示。在当前模式下，以气瓶为管理对象，根据气瓶安全监管要求，气瓶制造、充装、使用、检验等各个环节按照要求，向气瓶安全监管部门进行信息的报送，获得相关的许可，气瓶安全监管部门主要依托气瓶许可系统、气瓶安全监管系统实现信息的汇聚，如：气瓶制造环节的气瓶制造许可、制造监检；气瓶充装环节的充装许可、充装安全；气瓶使用环节的使用登记和使用安全；气瓶检验环节的检验许可、检验记录等。现有模式气瓶信息的流通具有单向性的特点，不利于气瓶各环节的信息共享和应用。

图1 气瓶安全管理现有模式

1.2 “互联网+”模式

针对上述现状，结合气瓶安全管理的行业特点，研究提出基于“互联网+”的气瓶安全管理全链条平台化管理模式，如图2所示。该模式将设备(气瓶)、环节(制造、充装、使用、检验、安全监管/公众/第三方服务机构)、人(充装作业人员、安全管理人员等)相关要素纳入总体管理架构，实现以安全管理为核心，以便民服务、质量追溯、产业发展等为外延的新框架。

气瓶安全管理“互联网+”模式集成移动互联网、物联网、大数据、云服务等多种先进技术，运用计算机/智能终端等多种支撑手段，利用智能制造系统、充装控制物联网系统、“互联网+APP系统”、“互联网+”检验系统、监管系统等业务系统将气瓶制造、充装、使用、检验、安全监管等环节形成链条式管理，对涉及的要素、信息等实现在气瓶安全管理“互联网+”平台上聚合，以平台为依托，面向产业链用户提供安全管理、质量追溯、便民服务等多种云服务。

通过该模式的运用，改变原有气瓶安全管理条块状的架构，实现环环相扣、循环提升的气瓶安全管理架构；改变原有中心数据库的形式，形成分布式数据库架构，实现各环节互为信息来源，确保信息的完整性、完备性、可靠性；改变原来信息单向流动，实现信息在各个环节的共享与交换，构建“数据驱动、各方协同”的气瓶安全管理新格局。

图2 气瓶安全管理“互联网+”模式

2 “互联网+”气瓶安全管理平台研发

平台是气瓶安全管理“互联网+”模式实现的基础支撑。因此，重点对平台框架、平台业务流程和平台功能等进行详细的研究设计。

2.1 框架设计

平台总体方案架构如图3所示。该方案通过感知侧、物理侧、数据侧、业务侧、平台侧的集成，实现气瓶安全管理的上下联动与协同。

图3 平台框架

在感知侧，利用物联网技术实现对气瓶等物理对象以及气瓶制造、充装、检验、安全监管等环节要素的感知监测。

在物理侧，依托存储、网络、安全等基础软硬件设施设备，为感知侧的数据处理、数据侧的数据存储、业务侧的系统运行、平台侧的云服务等提供支撑。

在数据侧，构建气瓶数据资源库，包括：气瓶基础数据、气瓶制造数据、气瓶充装数据、气瓶使用数据、气瓶检验数据、气瓶共享数据等。

在业务侧，充分运用BS软件/CS软件/APP/微信等各类型的软件形式，为气瓶制造、充装、使用、检验、安全监管等各环节提供信息服务。

在平台侧，充分运用大数据、云服务等技术手段，提供气瓶的档案管理、气瓶充装管控、气瓶检验过程管理、气瓶追溯、气瓶安全监管、气瓶质量分析、气瓶安全预测预警等功能，实现气瓶安全管理的集聚效益。

2.2 业务流程设计

在上述总体架构下，对平台的系统业务流程进行设计，进一步理顺气瓶制造、充装、使用、检验、安全监管等各环节与平台间的信息交互，各环节内部基于平台开展安全管理应用的具体流程等，具体如图4所示。

该业务流程将气瓶使用用户作为流程触发的节点，使用用户通过微信程序进行网上订气，充装单位收到该订单后进行气瓶的充装作用，充装时对气瓶是否符合充装要求进行检查，如是否未使用登记气瓶、是否超期未检气瓶、是否非自有产权气瓶等等，充装完成后由配送单位按照订单配送到气瓶使用用户，气瓶使用用户在使用过程中还可扫描气瓶上固定的二维码/电子标签，查询气瓶信息，实时反馈气瓶质量情况、气质情况等，起到对气瓶和气质的社会监督作用。

2.3 功能设计与实现

结合业务流程，基于气瓶安全管理“互联网+”平台总体框架，对平台功能进行设计实施。平台功能结构如图5所示。平台主要功能模块包括：气瓶充装控制系统、气瓶使用管理微信程序、数据接口、安全管理服务平台等。

图4 平台业务流程

图5 平台功能架构

2.3.1 气瓶充装控制系统

气瓶充装控制系统由液化石油气瓶复合标识(二维码+RFID电子标签)、识读设备、自动充装控制中继器组成，主要实现对液化石油气瓶的身份标识、充装安全管控等功能。

气瓶复合标识固定在易于识读的位置上，承载气瓶的基本信息、检验信息等，实现气瓶的唯一身份标识，并为安全充装控制的实现提供基础标识支持。电子标签表面同时印制与气瓶电子标签唯一对应的二维码标识，方便公众随时扫码查询气瓶信息。

气瓶识读设备实现对气瓶复合标识的扫描/读写操作，并将所采集信息传输至信息管理服务平台进行合法性判定，并根据平台返回的判定信息控制中继器的动作执行。气瓶读写设备防爆等级应至少达到ExibIIBT3Gb，识读功能基于安卓移动终端开发完成，如图6所示。

图6 气瓶识读功能实现

自动充装控制中继器应至少达到Ex dIIBT3Gb防爆等级，主要功能：根据读写设备接收到的合法性判别结果，通过串口命令或I/O控制的方式实现对充装设备的充装控制。充装时，利用读写设备自动识别气瓶射频标签或二维码，经验证符合条件的进行充装操作，无需人工干预，到量后自动停止充装，同时上传充装记录，包括充装时间、充装地点、充装工人、充装秤号、充装量等。

2.3.2 气瓶使用管理微信程序

气瓶使用管理微信程序基于智能手机终端，在微信公众号开源模式下，提供气瓶在线订购、气瓶信息查询、气瓶及气质质量投诉等功能，通过“互联网+”模式将终端用户集成、融合到气瓶安全管理的流程中，发挥“互联网+”在产业融合发展方面的作用。

程序基于微信公众号开发平台开发，前端采用目前主流的MUI框架， Html5等跨平台技术，业务后台采用ASP.Net Web API提供数据服务。支持微信支付和第三方银行卡支付。主要功能界面如图7所示。基于该“互联网+”手段，使用气瓶的饭店等可以实现线上订购、评价、查询、投诉等功能，实时掌握和反馈气瓶的使用情况，从而实现了线下的监督、实现气瓶使用安全效益。

2.3.3 数据接口

目前，气瓶安全监管、制造、检验等环节已研发建设了气瓶安全监管系统、气瓶制造管理系统、气瓶检验管理系统等信息化系统。为实现气瓶监管、制造、检验等信息的采集与汇聚、交换与共享，研发数据接口模块。

数据接口采用Web Service技术，通过服务组件形式按约定数据格式实现数据的交换[10]；传输采用JSON数据交换格式，UTF-8编码，以气瓶充装系统接口为例说明数据接口的具体使用。此外，为确保数据接口安全，综合采用了安全评估、访问控制、入侵检测、口令认证、安全审计、防恶意代码、DES加密等技术，见表1。

图7 平台“互联网+”功能界面

表1 气瓶充装系统数据接口示例

接口类型Web Service方式交互方向下行:由气瓶安全管理“互联网+”平台到气瓶充装系统:获取气瓶基本档案信息、气瓶检验信息等上行:由气瓶充装系统到气瓶安全管理“互联网+”平台:上传气瓶充装信息数据格式示例(获取气瓶档案信息){"Table":[{"AppID":24594,"RegID":"瓶32鲁A00001(17)","GasType":"焊接气瓶","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":"液化石油气","RealVolume":35.5,"PublicPressure":2.1,"GasState":"在用"}]}

2.3.4 安全管理服务平台

安全管理服务平台技术框架如图8所示，通过网络及硬件平台层、数据层、应用支撑层、接入层进行构建，通过与业务系统、面向气瓶安全管理全链条提供信息服务。

安全管理服务平台基于B/S架构和云服务模式研发实现，平台汇聚形成气瓶档案信息，包括：气瓶生产、登记等基本信息，记录气瓶发卡、充装、配送、检验、扫描等动态信息，形成气瓶全链条数据资源，基于数据资源对气瓶的总体情况进行分析、研判、预测、预警等，面向气瓶充装单位、使用单位、检验检测机构、安全监督管理部门等提供技术支撑与信息服务，强化企业主体责任的落实，减少气瓶安全隐患，提升气瓶安全管理水平。

图8 服务平台技术架构

3 结论

通过分析现有气瓶安全管理模式存在的问题，结合气瓶安全管理的行业特点和技术、应用发展趋势，提出了新的安全管理模式和支撑平台研发。

(1)基于“互联网+”的气瓶安全管理新模式，突出知识、技术、信息、数据等新动能的支撑，构建涵盖气瓶全链条、全要素的安全管理格局。

(2)研发气瓶安全管理“互联网+”平台框架、业务流程和功能架构，以便民服务、质量追溯、产业发展等为外延，全面提升气瓶行业质量安全效益，促进气瓶行业安全管理向智慧化、高效化方向发展。