基于RFID的化工裝置承壓設備的使用和檢驗一體化管理探索

童壯根 朱劍峰 朱旭晨 宋勐翔

(1.上海市特種設備監督檢驗技術研究院；2.華東理工大學信息科學與工程學院)

基于RFID的化工裝置承壓設備的使用和檢驗一體化管理探索

童壯根1朱劍峰2朱旭晨1宋勐翔2

(1.上海市特種設備監督檢驗技術研究院；2.華東理工大學信息科學與工程學院)

針對目前化工企業承壓特種設備資料分散、企業的使用管理和檢驗機構的定期檢驗互動少、檢驗前審查資料費時等現象，分析了承壓特種設備信息特點，提出采用RFID技術結合信息化平臺進行承壓特種設備使用和檢驗一體化管理，并搭建平臺進行試應用。

RFID技術 承壓特種設備 信息化平臺 使用檢驗一體化 無紙化檢驗

承壓特種設備(如壓力容器、壓力管道)普遍應用于各類化工裝置，其運行環境大多高溫高壓，介質有毒有害且易燃易爆，如果設備使用管理不當，易發生泄漏、火災及爆炸等危害大、破壞力強的事故，因此各國都要求對這類設備進行相應的管理[1，2]。目前，我國對特種設備的生產、經營和使用，實施分類的、全過程的安全監督管理[3]。全過程持續時間長，涉及的企業數量多、地理位置分散，前后環節的信息相互關聯，而每一環節的決策又要以相關環節的信息為支撐。因此，全過程各環節的信息獲取對特種設備的相關決策而言十分重要。一直以來，此類設備的資料流轉以紙質文檔為主，各個環節雖然不斷地建設各自的信息管理系統，不斷豐富系統功能，但在現場與資料實時更新、各環節間信息的互動和共享上仍有很多不足。從而造成空間上分散的各環節在信息上也形成孤島，某些信息重復摘錄降低了工作效率，某些信息則因為文檔遺失而缺失，這些都不利于充分獲取設備信息，不利于開展安全管理[4，5]。

承壓特種設備整個生命周期內各環節的結果都會影響其使用安全性，因此整個過程的安全管理都不可忽視。使用環節是特種設備安全管理的重點，據統計，特種設備的事故80%發生在使用環節[6]。在特種設備的使用環節，涉及到使用單位的使用管理和檢驗機構的定期檢驗，目前的使用管理和定期檢驗在相互協作共同促進設備的安全使用上還有待提高。充分利用好信息化手段，使使用管理給定期檢驗提供設備的歷史狀況，以提高檢驗的有效性和針對性，同時定期檢驗又能更好地為使用管理“把好脈”并提供指導，兩者相互促進，共同提高特種設備的使用安全性。

近年來，隨著物聯網技術的發展，自動識別技術被廣泛應用于各類溯源場景，尤其是RFID技術的發展，更是在很多方面取得了顯著成效[7]。筆者基于RFID技術，搭建使用和檢驗的一體化管理平臺，以實現壓力容器和壓力管道相關信息的共享、現場設備快速識別及相關記錄快速更新等功能。

1 系統架構和相關功能模塊的設計

1.1系統架構設計

整個承壓特種設備管理系統(圖1)架構分為后臺網站管理系統和前端手持器應用端兩部分，前者實現對企業、人員、設備信息、相關文件及權限等各類數據的全面管理，后者實現生產、使用及檢驗等環節現場信息的采集、存儲及上傳等功能。網站管理系統可以通過手機、平板及電腦等終端進行訪問。其中使用環節關注的信息包括與設備生產階段相關的固有信息和使用中產生的動態信息，前者在設備生命周期內基本不變，后者將隨使用情況而發生變化。在設備的不同環節，通過設備代碼這個唯一編號或者RFID標簽直接識別并讀寫設備相關信息。

圖1 承壓特種設備管理系統架構

1.2網站管理系統的功能設計

根據網站管理系統的功能需求設計該管理系統的功能結構圖(圖2)，該系統從使用單位落實企業安全主體責任的角度出發，將影響設備安全使用的企業制度、人員及設備等信息進行同平臺管理，將定期檢驗作為重要環節融入使用管理中，不同角色人員通過權限設置在同平臺上進行特定操作。

圖2 承壓特種設備管理系統功能結構框圖

1.3手持器應用端的功能設計

手持器應用端通過RFID標簽來讀取和寫入相關信息，實現設備生產、使用及檢驗等環節現場信息的采集、存儲及上傳等功能，是檢驗人員、巡檢人員進行檢驗檢測和日常維護巡查的記錄工具。根據壓力容器和壓力管道的各類檢驗和企業月度檢查的具體流程和內容，設計如圖3所示的手持器應用端的系統功能結構。考慮到某些設備現場信號微弱或信號被屏蔽等情況，手持器端要保證在這些環境下仍能保證數據的完整性和記錄的連續性，在軟件設計時要求該系統具備離線數據存儲和在線數據同步的功能。

圖3 RFID手持器端功能模塊劃分

2 平臺試應用

應用以上平臺對某企業的一套小型裝置壓力容器和部分壓力管道進行設備管理和檢驗巡檢工作。首先建立基礎數據庫，通過上傳企業特種設備相關管理制度、人員信息和設備信息完善基礎數據庫，對于有現成數據的，通過一定格式的Excel表格導入系統。隨后對設備信息與RFID標簽進行關聯。

RFID標簽的選擇很大程度上決定著RFID系統的可操作性、使用壽命等性能。綜合考慮環境、讀取距離、供電方式及固定封裝等因素，選擇的RFID標簽參數如下：

工作頻率 900MHz

RFID協議 GEN2/ISO18000-6C

讀取距離 2～5m

環境影響 防水、抗金屬

EPC內存 96bits

擴展內存 512bits

供電方式 無源

該標簽為定制版掛式，可以通過鉚釘、粘貼及鉛封等方式附著于對應的壓力容器和壓力管道上，懸掛位置視現場情況而定。考慮到該標簽所附著的壓力容器和壓力管道大部分為金屬材料，所以所選標簽為防水、防油的抗金屬標簽[8，9]。

同時，考慮到大部分壓力容器、壓力管道現場的防爆要求，本項目在選擇RFID讀寫器時包含iData 95W普通移動手持終端和具有Ex-ib-IIC-T4-Gb防爆功能的T50移動手持終端[9，10]。為了實現本系統RFID標簽特有的讀寫操作，對該設備進行二次開發，將手持器本身的讀寫函數進行封裝，針對不同環節的具體操作要求，根據規范和企業的制度與記錄格式，將原本紙質的記錄表做到手持機軟件中，實現不同的信息輸入輸出界面和數據傳輸手段。

日常管理中，企業通過網站平臺進行特種設備相關信息維護，相關企業人員可以通過該平臺了解企業的最新管理制度、人員持證情況和掌握設備的資料信息；同時日常巡檢人員通過手持器，到現場通過讀取RFID標簽，了解設備的背景信息，然后通過手持器里預先設置的記錄格式輸入現場實際檢查結果(圖4)。在檢驗過程中，檢驗人員通過開放的權限訪問網站，查詢企業和待檢設備的相關信息，全面了解企業管理情況和設備歷史狀況，使制定的檢驗方案更有針對性，部分查詢頁面如圖5所示。現場檢驗時通過手持器的不同功能界面實現現場記錄的錄入，部分界面如圖6所示。如果現場不具備聯網條件，則可以在去現場前有網絡的環境下將待查設備的信息讀取到手持器暫存，現場記錄也是離線存儲于手持器，在有網絡的環境下上傳到后臺系統。需要時，后臺系統根據編好的記錄格式生成相應檢驗記錄。

圖4 企業和設備部分信息查詢界面

圖5 檢驗前查詢信息部分界面

圖6 手持器端部分操作界面

3 結束語

通過建立使用管理和檢驗一體化平臺，實現承壓特種設備的多方信息快速獲取，有利于相關人員快速、全面掌握設備的歷史信息，有效匯集企業、檢驗機構及維保單位等多方力量共同做好承壓特種設備的安全工作。通過引入RFID技術，實現在現場及時讀取設備信息，在現場通過手持終端根據按不同業務要求開發的記錄模塊記錄檢查情況，數據上傳后由網頁系統生成相關報表，促進了檢驗、巡檢的無紙化發展。

[1] 張響光.中外特種設備管理中的安全監察及立法比較[J].科技創業月刊,2009,22(4):124～125.

[2] 陳鋼,謝鐵軍,宋繼紅,等.國內外特種設備標準法規綜論[M].北京:中國標準出版社,2007.

[3] 全國人民代表大會常務委員會.中華人民共和國特種設備安全法[M].北京:中國法制出版社,2013.

[4] 孫新華.特種設備定期檢驗及安全管理問題分析[J].科技傳播,2012,(17):93,102.

[5] 李付平.特種設備安全管理存在的問題及對策[J].電力安全技術,2014,16(10):58～61.

[6] 羅云.特種設備風險管理:RBS的理論、方法與應用[M].北京：中國質檢出版社,2013:9～11.

[7] 何明峰.淺談自動識別技術發展及其應用[J].科技展望,2017,27(2):107～109.

[8] 單承贛,單玉峰,姚磊.射頻識別(RFID)技術與應用[M].北京:電子工業出版社,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.工業防爆技術與產品認證體系[J].化工自動化及儀表,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

國家質檢總局科技計劃項目(2014QK143)。

童壯根(1983-)，工程師，從事壓力容器、壓力管道的檢驗工作，tzg25t@163.com。

TH865

A

1000-3932(2017)11-1039-04

2017-05-16，

2017-09-07)

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