基于RFID的化工装置承压设备的使用和检验一体化管理探索

童壮根 朱剑峰 朱旭晨 宋勐翔

(1.上海市特种设备监督检验技术研究院；2.华东理工大学信息科学与工程学院)

基于RFID的化工装置承压设备的使用和检验一体化管理探索

童壮根1朱剑峰2朱旭晨1宋勐翔2

(1.上海市特种设备监督检验技术研究院；2.华东理工大学信息科学与工程学院)

针对目前化工企业承压特种设备资料分散、企业的使用管理和检验机构的定期检验互动少、检验前审查资料费时等现象，分析了承压特种设备信息特点，提出采用RFID技术结合信息化平台进行承压特种设备使用和检验一体化管理，并搭建平台进行试应用。

RFID技术 承压特种设备 信息化平台 使用检验一体化 无纸化检验

承压特种设备(如压力容器、压力管道)普遍应用于各类化工装置，其运行环境大多高温高压，介质有毒有害且易燃易爆，如果设备使用管理不当，易发生泄漏、火灾及爆炸等危害大、破坏力强的事故，因此各国都要求对这类设备进行相应的管理[1，2]。目前，我国对特种设备的生产、经营和使用，实施分类的、全过程的安全监督管理[3]。全过程持续时间长，涉及的企业数量多、地理位置分散，前后环节的信息相互关联，而每一环节的决策又要以相关环节的信息为支撑。因此，全过程各环节的信息获取对特种设备的相关决策而言十分重要。一直以来，此类设备的资料流转以纸质文档为主，各个环节虽然不断地建设各自的信息管理系统，不断丰富系统功能，但在现场与资料实时更新、各环节间信息的互动和共享上仍有很多不足。从而造成空间上分散的各环节在信息上也形成孤岛，某些信息重复摘录降低了工作效率，某些信息则因为文档遗失而缺失，这些都不利于充分获取设备信息，不利于开展安全管理[4，5]。

承压特种设备整个生命周期内各环节的结果都会影响其使用安全性，因此整个过程的安全管理都不可忽视。使用环节是特种设备安全管理的重点，据统计，特种设备的事故80%发生在使用环节[6]。在特种设备的使用环节，涉及到使用单位的使用管理和检验机构的定期检验，目前的使用管理和定期检验在相互协作共同促进设备的安全使用上还有待提高。充分利用好信息化手段，使使用管理给定期检验提供设备的历史状况，以提高检验的有效性和针对性，同时定期检验又能更好地为使用管理“把好脉”并提供指导，两者相互促进，共同提高特种设备的使用安全性。

近年来，随着物联网技术的发展，自动识别技术被广泛应用于各类溯源场景，尤其是RFID技术的发展，更是在很多方面取得了显著成效[7]。笔者基于RFID技术，搭建使用和检验的一体化管理平台，以实现压力容器和压力管道相关信息的共享、现场设备快速识别及相关记录快速更新等功能。

1 系统架构和相关功能模块的设计

1.1系统架构设计

整个承压特种设备管理系统(图1)架构分为后台网站管理系统和前端手持器应用端两部分，前者实现对企业、人员、设备信息、相关文件及权限等各类数据的全面管理，后者实现生产、使用及检验等环节现场信息的采集、存储及上传等功能。网站管理系统可以通过手机、平板及电脑等终端进行访问。其中使用环节关注的信息包括与设备生产阶段相关的固有信息和使用中产生的动态信息，前者在设备生命周期内基本不变，后者将随使用情况而发生变化。在设备的不同环节，通过设备代码这个唯一编号或者RFID标签直接识别并读写设备相关信息。

图1 承压特种设备管理系统架构

1.2网站管理系统的功能设计

根据网站管理系统的功能需求设计该管理系统的功能结构图(图2)，该系统从使用单位落实企业安全主体责任的角度出发，将影响设备安全使用的企业制度、人员及设备等信息进行同平台管理，将定期检验作为重要环节融入使用管理中，不同角色人员通过权限设置在同平台上进行特定操作。

图2 承压特种设备管理系统功能结构框图

1.3手持器应用端的功能设计

手持器应用端通过RFID标签来读取和写入相关信息，实现设备生产、使用及检验等环节现场信息的采集、存储及上传等功能，是检验人员、巡检人员进行检验检测和日常维护巡查的记录工具。根据压力容器和压力管道的各类检验和企业月度检查的具体流程和内容，设计如图3所示的手持器应用端的系统功能结构。考虑到某些设备现场信号微弱或信号被屏蔽等情况，手持器端要保证在这些环境下仍能保证数据的完整性和记录的连续性，在软件设计时要求该系统具备离线数据存储和在线数据同步的功能。

图3 RFID手持器端功能模块划分

2 平台试应用

应用以上平台对某企业的一套小型装置压力容器和部分压力管道进行设备管理和检验巡检工作。首先建立基础数据库，通过上传企业特种设备相关管理制度、人员信息和设备信息完善基础数据库，对于有现成数据的，通过一定格式的Excel表格导入系统。随后对设备信息与RFID标签进行关联。

RFID标签的选择很大程度上决定着RFID系统的可操作性、使用寿命等性能。综合考虑环境、读取距离、供电方式及固定封装等因素，选择的RFID标签参数如下：

工作频率 900MHz

RFID协议 GEN2/ISO18000-6C

读取距离 2～5m

环境影响 防水、抗金属

EPC内存 96bits

扩展内存 512bits

供电方式 无源

该标签为定制版挂式，可以通过铆钉、粘贴及铅封等方式附着于对应的压力容器和压力管道上，悬挂位置视现场情况而定。考虑到该标签所附着的压力容器和压力管道大部分为金属材料，所以所选标签为防水、防油的抗金属标签[8，9]。

同时，考虑到大部分压力容器、压力管道现场的防爆要求，本项目在选择RFID读写器时包含iData 95W普通移动手持终端和具有Ex-ib-IIC-T4-Gb防爆功能的T50移动手持终端[9，10]。为了实现本系统RFID标签特有的读写操作，对该设备进行二次开发，将手持器本身的读写函数进行封装，针对不同环节的具体操作要求，根据规范和企业的制度与记录格式，将原本纸质的记录表做到手持机软件中，实现不同的信息输入输出界面和数据传输手段。

日常管理中，企业通过网站平台进行特种设备相关信息维护，相关企业人员可以通过该平台了解企业的最新管理制度、人员持证情况和掌握设备的资料信息；同时日常巡检人员通过手持器，到现场通过读取RFID标签，了解设备的背景信息，然后通过手持器里预先设置的记录格式输入现场实际检查结果(图4)。在检验过程中，检验人员通过开放的权限访问网站，查询企业和待检设备的相关信息，全面了解企业管理情况和设备历史状况，使制定的检验方案更有针对性，部分查询页面如图5所示。现场检验时通过手持器的不同功能界面实现现场记录的录入，部分界面如图6所示。如果现场不具备联网条件，则可以在去现场前有网络的环境下将待查设备的信息读取到手持器暂存，现场记录也是离线存储于手持器，在有网络的环境下上传到后台系统。需要时，后台系统根据编好的记录格式生成相应检验记录。

图4 企业和设备部分信息查询界面

图5 检验前查询信息部分界面

图6 手持器端部分操作界面

3 结束语

通过建立使用管理和检验一体化平台，实现承压特种设备的多方信息快速获取，有利于相关人员快速、全面掌握设备的历史信息，有效汇集企业、检验机构及维保单位等多方力量共同做好承压特种设备的安全工作。通过引入RFID技术，实现在现场及时读取设备信息，在现场通过手持终端根据按不同业务要求开发的记录模块记录检查情况，数据上传后由网页系统生成相关报表，促进了检验、巡检的无纸化发展。

[1] 张响光.中外特种设备管理中的安全监察及立法比较[J].科技创业月刊,2009,22(4):124～125.

[2] 陈钢,谢铁军,宋继红,等.国内外特种设备标准法规综论[M].北京:中国标准出版社,2007.

[3] 全国人民代表大会常务委员会.中华人民共和国特种设备安全法[M].北京:中国法制出版社,2013.

[4] 孙新华.特种设备定期检验及安全管理问题分析[J].科技传播,2012,(17):93,102.

[5] 李付平.特种设备安全管理存在的问题及对策[J].电力安全技术,2014,16(10):58～61.

[6] 罗云.特种设备风险管理:RBS的理论、方法与应用[M].北京：中国质检出版社,2013:9～11.

[7] 何明峰.浅谈自动识别技术发展及其应用[J].科技展望,2017,27(2):107～109.

[8] 单承赣,单玉峰,姚磊.射频识别(RFID)技术与应用[M].北京:电子工业出版社,2008.

[9] Domdouzis K,Kumar B,Anumba C.Radio-Frequency Identification(RFID)Applications:A Brief Introduction[J].Advanced Engineering Informatics,2007,21(4):350～355.

[10] 徐建平.工业防爆技术与产品认证体系[J].化工自动化及仪表,2007,34(4):1～8.

TheIntegratedManagementofPressureEquipmentApplicationandInspectioninChemicalPlantBasedonRFID

TONG Zhuang-gen1, ZHU Jian-feng2, ZHU Xu-chen1, SONG Meng-xiang2

(1.ShanghaiInstituteofSpecialEquipmentInspectionandTechnicalResearch;2.CollegeofInformationScienceandEngineering,EastChinaUniversityofScienceandTechnology)

Considering the equipment documents decentralized, lack of periodic contact between the equipment consumers and their inspection offices as well as time-costing of the document-examining before the inspection, the information characteristics of special pressure equipment were analyzed to propose the concept of having RFID technology combined with informatization platform to apply and inspect these special pressure equipment.

RFID technology, special pressure equipment,informatization platform,integrated management of application and inspection, paperless inspection

国家质检总局科技计划项目(2014QK143)。

童壮根(1983-)，工程师，从事压力容器、压力管道的检验工作，tzg25t@163.com。

TH865

A

1000-3932(2017)11-1039-04

2017-05-16，

2017-09-07)

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