车用气瓶管理平台研究设计与应用研究

2023-12-04王伟刘琼

中国设备工程 2023年22期

王伟，刘琼

（1.深圳市城市公共安全技术研究院有限公司，广东深圳 518000；2.广东中化石油化工设计有限公司，广东广州 510700）

车用气瓶属于移动高压容器，是一种典型的承压类特种设备，充装介质天然气属于易燃易爆气体，一旦发生事故，将直接威胁城市安全发展。同时，由于气瓶使用数量大、分布广、流动性大等特点，车辆非法改装、未使用登记、未按期检验、不合格气瓶充装、充装检查制度未严格执行等问题一直是监管的痛点及难点。2019年市场监管总局办公厅印发的《关于加快推进全国气瓶质量安全追溯体系建设的通知》，要求加快推进气瓶质量安全追溯体系建设。2021 年国家市场监管总局颁布的《气瓶安全技术规程》，对气瓶充装使用、定期检验环节提出了信息化管理建设的明确要求。基于现实监管的需求及国家政策法规的要求，车用气瓶充装监管体系建设迫在眉睫。本文以二维码标识及车牌识别为核心，开展管理平台的研究设计与应用，对未注册登记、超期未检、超过使用年限等不符合安全技术要求的车用气瓶进行加气枪自动锁定、不予加气，实现车用气瓶信息验证联锁充装及气瓶登记、检验、充装、使用等环节管理，确保车用气瓶来源可查、流向可追、责任可究，解决气瓶动态监管的痛点及难点问题。

1 二维码及车牌识别技术研究

追溯管理的核心是信息的记录和链接，而编码标识技术则是实现追溯信息采集的前提和基础，目前，一维条码、二维码、射频识别等编码标识技术在各行业领域中已得到了广泛的应用。近年来，车用气瓶多采用无线射频识别技术(RFID)芯片标签的方式，但是，由于RFID标签只能用RFID 识别设备才能读取，且RFID 识别设备无法识别加气车辆的车牌号，无法避免加气车辆和气瓶不对应等违规行为，功能受限。为避免加气车辆及其气瓶不对应等违规问题的发生，方便本地加气车辆现有存量气瓶和外地加气车辆车用气瓶二维码的发放工作，本文设计了车用气瓶和二维码“一瓶一码”灵活绑定的方式，同时融入车牌识别功能，实现车用气瓶全方位动态灵活监管，可对未注册登记、超期未检、超过使用年限、车辆和气瓶不对应等不符合安全技术要求的车用气瓶进行加气枪自动锁定、不予加气，避免违法违规充装行为。

由管理平台预先生成一批未绑定的二维码，用于车用气瓶的随时绑定。无论是本地加气车辆还是临时在本地运营的外地加气车辆，均可通过简单的操作扫描绑定二维码，当二维码和车用气瓶绑定后，该气瓶具备唯一标识。针对本地车辆，车用气瓶首次绑定二维码时，无须录入信息，二维码将直接和管理平台数据库链接，实现数据动态绑定。针对异地车辆，车用气瓶首次绑定二维码时，需手动录入使用登记、检验等信息，信息一经录入，将动态入库，后续将在本地全域通用。为了避免加气车辆非法改装和车用气瓶不对应的现象，本文采用车牌识别技术，通过现场设备对加气车辆的车牌号进行识别，比较加气车辆车牌信息和加气车辆车用气瓶信息是否匹配，如果信息匹配将进行下一步数据比较，如果信息无法匹配将预警并自动锁定加气枪、不予加气。

2 业务流程研究

2.1 到期提醒设计

车用气瓶的充装单位应经市场监管部门许可，取得相应的许可证，同时充装单位的充装人员也要经过考核并取得相应的资格证书，方可从事许可范围内相应气瓶品种和介质的充装活动。为辅助日常管理，本文针对车用气瓶检验，充装许可证、燃气经营许可证和加气站特种设备作业人员证书换证等进行事前到期提醒。车用气瓶的首次定期检验日期应当从气瓶使用登记日期起计算，但制造日期与使用登记日期的时间间隔不得超过1个定期检验周期。不同性质的气瓶检验日期要求也不同，如车用压缩天然气、氢气钢瓶要求每3 年检验1 次，车用液化石油气、液化二甲醚钢瓶要求每5 年检验1 次。

气瓶和移动式压力容器充装单位许可证有效期为4年，持证单位在其许可证有效期届满后，需要继续从事相应活动的，应当在其许可证有效期届满的6 个月向发证机关提出许可证延续申请。燃气经营许可证有效期为5 年，在燃气经营许可证到期前30 日可进行许可证延续申请。移动式压力容器充装作业人员资格证有效期为4年，在移动式压力容器充装作业人员资格证到期前一个月进行资格证换证申请。

2.2 充装联锁设计

本文基于本地车辆和异地车辆加气过程中的实际情况，分别进行不同的业务流程设计。针对本地车辆，本文设计了未使用登记、气瓶报废使用、气瓶超期未检、气瓶超过使用年限、气瓶与车辆不对应等违法违规情况告警。加气车辆的车用气瓶和二维码绑定后，一旦加气将通过现场设备识别加气车辆的车牌和加气车辆车用气瓶的二维码，扫描后自动链接到管理平台大数据库，进行本地车辆数据比对，一旦识别到以上所述违法违规行为，管理平台将自动告警，同时加气机将联锁锁定加气枪、禁止加气。针对异地车辆，本文设计了气瓶超期未检、气瓶超过使用年限等违法违规情况告警。加气车辆的车用气瓶和二维码绑定后，一旦加气将通过现场设备识别加气车辆的车牌和加气车辆车用气瓶的二维码，扫描后自动链接到管理平台大数据库，进行异地车辆数据比对，一旦识别到以上所述违法违规行为，管理平台将自动告警，同时加气机将联锁锁定加气枪、禁止加气。同时，加气站充装人员可利用手持设备，在充装加气前、充装加气过程中和充装加气结束后，分别进行压力、温度等检查情况录入，实现了充装环节检查记录电子化，同时只对检查合格的气瓶进行充装加气，充装过程中一旦发现异常情况，可立即停止充装作业。充装联锁及告警流程图如图1。

图1 充装联锁及告警流程图

3 管理平台研究

3.1 平台架构

根据二维码及车牌识别技术研究和业务流程设计研究，开发了车用气瓶管理平台（图2），主要由综合应用系统、站级应用系统和现场PDA 系统组成，综合应用系统包括基础信息、二维码管理、充装管理、信息统计和信息展示等模块；站级应用系统包括信息管理、数据库管理、车牌登记管理和告警管理等模块；现场PDA 系统包含二维码绑定、外地车辆绑定、车牌识别和充装检查等模块。

图2 管理平台功能架构图

（1）综合应用系统。基础信息模块主要包括车用气瓶、充装单位、充装人员、车主单位、本地车辆信息和异地车辆等信息。二维码管理模块主要根据业务设计，实现二维码生成、检索和下载打印等管理，对于在本地已登记的车用气瓶，可根据二维码进行查询及追溯。充装管理模块通过制定统一的标准接口，接入本地各加气站实时充装和充装检查记录，实现可充装记录的检索查询。信息统计模块可按照日期、数量和类型等分类，实现对充装信息和告警信息的多维度统计。信息展示模块提供可视化展示，包括气瓶总数、企业总数、加气量总数、告警和预警等信息展示。

（2）站级应用系统。信息管理模块可实现加气站移动式压力容器充装单位许可证、燃气经营许可证、主要负责人培训合格证书、安全管理人员安全培训合格证书、特种设备安全管理人员资格证书、移动式压力容器充装作业人员资格证书、检查人员、充装人员等信息维护功能。数据库管理模块一方面对接综合应用系统，定时更新站级应用系统数据库，为加气站本地充装过程管理提供数据基础；一方面对接PDA 试点软件，把充装检查、充装记录等相关数据入站级应用系统数据库并上传至综合应用系统。车牌登记管理模块对外地车辆进行登记管理，登记数据站级应用系统上传至综合应用系统。告警管理模块通过自动检索系统内数据库信息，对未使用登记、气瓶报废使用、气瓶超期未检、气瓶超过使用年限、气瓶与车辆不对应等违法违规行为进行判断及告警。同时发送加气机启动/停止命令。

（3）现场PDA 系统。二维码绑定模块可实现对本地已经办理使用登记的车辆的气瓶进行二维码首次绑定，通过扫描加气车辆车牌号码和二维码进行唯一标识和绑定。外地车辆绑定模块用于外地车辆登记管理。车牌识别模块可实现加气车辆车牌号识别。充装检查模块可对充装前检查、充装过程中检查、充装后检查项进行标准化和清单式的确认和勾选，实现充装检查电子化作业。

3.2 连接部署

综合应用系统通过统一数据中心对接加气车辆使用登记、车用气瓶检验等数据，形成数据库，用于加气车辆和车用气瓶的信息校验比对，并接收站级应用系统实时充装等信息。站级应用系统连接到综合应用系统和现场PDA 系统进行数据同步更新，实现加气车辆和车用气瓶的信息校验比对。现场PDA系统将外地车辆登记、二维码绑定和充装检查等信息同步到站级应用系统，然后上传至综合应用系统。管理平台连接部署图如图3。