安全閥校驗數字化技術與物聯網管理系統開發

盧俊文，劉景新，馬成

（河北省特種設備監督檢驗研究院唐山分院，河北 唐山 063000）

1 安全閥校驗的現狀

安全閥校驗有在線校驗與離線校驗2 種方式，但由于在線校驗存在成本高、操作難度大等多方面原因，故一直是以離線校驗方式為主。離線校驗雖然需要將安全閥從設備上拆下，但它不僅能對各種不同大小、不同結構形態的安全閥進行整定壓力調校和密封性能試驗，而且能對安全閥進行解體維修，所以絕大多數安全閥仍然采用離線校驗的方式進行校驗。

安全閥校驗總體上由兩大部分工作構成，即：操作環節工作與管理體系環節工作。前者是指在校驗臺上對安全閥整定壓力進行調校和密封性能試驗，對使用過的舊閥進行解體維修；后者包括：校驗受理、填寫校驗原始記錄、收費、統計報表（臺賬）、刻印懸掛校驗合格證銘牌、鉛封、發放校驗報告及文件歸檔等。

整定（開啟）壓力調校是安全閥校驗中最重要的一項內容，目的是將安全閥整定壓力調整到規定的范圍內，整定壓力的調整與測試所用的設備叫安全閥校驗臺。整定壓力的測試可以采用兩種方式進行：一種是采用機械指針式壓力表，安全閥校驗臺均配備多種不同量程0.4級精密壓力表；另外一種是采用數字化測量方法，采用壓力變送器將壓力信號轉換成電信號輸出，電腦控制單片機或PLC 采集電信號，再經過放大和A/D 轉換變成數字（壓力）信號顯示在屏幕上。

用機械指針式壓力表作為唯一的測量儀表的弊端是顯而易見的（撇開肉眼從不斷變動的指針上讀取壓力數據產生的誤差不談）：首先，由于壓力表不具備自動記錄測試數據的功能，測試數據只能事后由校驗員填寫到校驗原始記錄與校驗報告中去，數據的真實性與準確度基本取決于校驗人員的責任心和自覺性，這導致測試過程中的原始數據無法查詢、測試過程無法追溯。很多檢驗機構的安全閥原始記錄中的測試數據都是標準值（不存在任何誤差），其真實性與可靠性是存在疑問的。這不僅使監管流于形式，且對檢測機構的客觀性與公正性也將產生不利影響。

2 安全閥校驗、密封性能試驗數字化測試系統

2.1 安全閥校驗數字化測試系統

安全閥校驗數字化測試系統不是將校驗臺上的壓力表替代掉，而是提供一種既能自動測定安全閥開啟壓力與密封性能、又能將測試數據進行自動采集和保存的先進測試手段，壓力表仍然作為輔助測量手段予以保留。與壓力表不同，數字化測試系統是通過壓力變送器、數據采集與處理模塊、測控軟件及電腦等將壓力（流量）等轉換成電信號，電信號經過放大處理后再轉換成數字信號，上位機軟件按照指定的方法（如：拐點法）判定得到測試結果（如：整定壓力)，最后將采集到的實時測試數據（壓力）與結果在顯示屏上顯示、并自動記錄到數據庫中。因此，其測試精度與可靠性不僅與系統硬件技術性能指標有關，還與上位機軟件有關。

雖然該系統在技術上實現的難度并不大，但要使其同時具備測量精度高、穩定性好、人機功能佳等功能，則需要對技術方案進行深入的理論研究與試驗驗證，然后將這個經過試驗論證的技術方案轉化成技術規范并嚴格執行，才能最終確保數字化測試設備的先進性與可靠性。

該系統包含：基于單片機的數據采集與處理器、0-20mA 輸出壓力傳感器、高精度電子流量計、激光打標機、觸摸屏等硬件及測控軟件構成。其中，數據采集與處理器自主研發，信號輸入接口不少于6 個，數據采集速率不低于每秒100 次，自動測定和記錄安全閥開啟壓力、安全閥瞬時泄漏率與每分鐘泄漏量，測試精度不低于千分之五。

2.2 安全閥校驗密封性試驗數字化測試系統

現行國家規范《安全閥安全技術監察規程》，推薦了安全閥密封試驗裝置，規定了密封試驗壓力及3 種不同公稱通徑的安全閥保壓時間、合格標準，保壓時間內排出的氣體每分鐘所產生的氣泡數小于規定的數值即為合格。

本課題設計了一種即輕便又能快速裝拆、且具有泄漏顯示功能的“堵板”，為數字流量傳感器的測量提供保證。以提高安全閥密封性能試驗的效率、保證測試結果的正確率。

首先，通過實驗研究氣體體積流量在30ml/min 范圍內（安全閥允許的最大泄漏率）變化時氣泡體積（ml/個）與集漏管內徑、流量、流速之間的關系，對“氣泡法”的測量誤差范圍進行測算。然后，以高精度的小微流量傳感器為核心，開發安全閥校驗密封性能試驗數字化測試儀器，同步測定安全閥泄漏率與氣泡數，自動記錄測試數據，并實現與整定壓力數字化測試系統的整合。成功地解決了全封閉式安全閥密封性能的數字化測試問題。

3 基于物聯網平臺的安全閥校驗智能管理系統

3.1 安全閥網上約檢與信息化管理系統

該軟件采用JAVA 語言編寫B-S 軟件、SQL Server 數據庫，以二維碼進行身份驗證與快速獲取信息通道，使安全閥使用單位、安全閥校驗機構、安全閥制造單位與特種設備檢驗監督管理部門之間能快速高效地實現信息交換與信息查詢。

對于安全閥使用單位，通過該平臺可以建立起本企業的安全閥臺賬；安全閥到期要送檢前，可直接登錄進行網上約檢、生成約檢號和約檢單。安全閥送檢時不再需要填寫任何表格，同時，還可以及時地獲悉安全閥的校驗進度、校驗是否合格、報告是否生成、校驗收費明細等信息，預覽和下載校驗報告，網上約檢過的安全閥信息自動進入數據庫，下次到期未檢時將自動提示預警。

對于安全閥校驗機構，網上約檢過的安全閥送檢時可以直接通過約檢號導入全部信息、自動生成校驗任務單，并將檢驗任務派送到智能型校驗臺上進行校驗，效率大幅提高。同時，也可以用它查看將要送檢的安全閥的情況，或協助檢驗接待處完成送檢安全閥的信息錄入工作。

對于承壓設備監督管理部門，通過該平臺可以獲取各個轄區內安全閥的數量、分布、報檢、收費以及安全閥校驗等方面的準確信息，預覽和下載校驗原始記錄與校驗報告。

3.2 安全閥校驗專用二維碼與手機APP 系統

開發“安卓”與“蘋果”2 種手機系統的手機APP，用于掃描二維碼進行身份認證與信息查詢與交換。

該系統由“安全閥終身二維碼標識”、“安全閥校驗體系文檔（校驗委托單、校驗報告等）二維碼”、“安全閥校驗合格證銘牌二維碼”、“安卓”與“蘋果”系統手機APP 等構成，實現的功能有：通過掃描約檢單或校驗委托單上的二維碼，可以快速獲取安全閥的校驗進度、校驗是否合格、報告是否生成、校驗收費明細等信息；掃描合格證銘牌與安全閥閥體上的二維碼能獲取安全閥自身以及校驗情況的信息、預覽校驗報告，使得安裝時不再發生裝錯位置的情況，校驗單位通過掃描二維碼即可將安全閥信息直接導入；掃描安全閥安裝位置處二維碼，可以快速獲悉應該安裝的安全閥選型、比對已經安裝的安全閥是否匹配。

該平臺顯示的信息以及電子版校驗報告信息全部來自于“安全閥智能校驗專用數據庫”，信息完全真實可靠，將徹底杜絕信息虛假、報告與銘牌造被假冒的可能。

3.3 安全閥校驗管理端與測試端軟件

采用VB 編寫的B-S 軟件，用于完成安全閥校驗機構的校驗受理、收費與文檔管理、校驗歷史追溯等工作，自動記錄校驗測試的數據、維修情況與校驗結論等。

首先，研究使用經第三方機構認證的、具有“密碼驗證功能的電子圖章”，使安全閥使用單位通過網上信息管理平臺下載的“電子版報告”具備法律效率。

其次，建立安全閥校驗機構的文檔電子化存檔系統，并建立相關的管理規范。另外，研究與原有OA 系統設備庫進行數據交互的方法，并提出確保數據安全的有效措施。

3.4 二維碼合格證銘牌的打印

選用“光纖激光打標機”，刻印“二維碼合格證銘牌”，并與系統進行整合聯動，實現銘牌自動連續刻印。

安全閥的整定壓力及密封試驗測試結束后，合格的安全閥要打鉛封標記并掛上校驗銘牌。本系統引進“光纖激光打標機”自動打印技術，合格的安全閥形成“校驗名牌”文件，“光纖激光打標機”讀入該文件，自動打印校驗名牌，有效地提高了校驗名牌的打印效率。

4 結語

隨著國家對特種設備安全管理的不斷加強，如何對安全閥校驗工作實施有效的監管、保證安全閥校驗的工作質量也成為了一個迫切需要解決的課題。隨著計算機網絡與通訊技術的迅猛發展，信息的傳輸與共享變得快捷通暢，以網絡、數據庫、應用軟件、二維碼、智能手機以及手機客戶端作為平臺和載體，采用物聯網技術對現有的安全閥校驗管理體系進行升級改造,通過完善并普及安全閥校驗數字化測試技術和基于網絡與大數據平臺的信息管理體系，將是解決安全閥有效監管問題的唯一途徑。

雖然數字化測試技術比采用壓力表更加先進、工作效率也更高，但我國現行的法規和國家標準中均還未接納數字化測試方法。鑒于安全閥數字化測試技術已經在國內許多檢驗機構投入使用，相關的法規與標準顯然已經滯后，亟待進行修改完善，以便推動先進科學技術的普及與安全閥校驗行業的技術進步。