物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在LPG灌裝產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用前景探討

□于彥雷 張 鵬 劉雪源 王 馨

LPG灌裝行業(yè)涉及的液化石油氣為易燃易爆氣體，近年來(lái)安全事故頻發(fā)，受到政府的高度關(guān)注，并制定了一系列政策法規(guī)，保障居民用氣安全。其中重點(diǎn)提到，要提高監(jiān)管信息化水平，要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)，推動(dòng)管理手段、管理模式、管理理念創(chuàng)新，加強(qiáng)智慧燃?xì)夤芾砥脚_(tái)建設(shè)。目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在LPG灌裝行業(yè)的應(yīng)用研究尚不完善，討論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在LPG灌裝行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景，有利于推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在液化石油氣灌裝行業(yè)的推廣應(yīng)用，促進(jìn)行業(yè)安全健康運(yùn)行。

一、LPG灌裝行業(yè)的信息化監(jiān)管要求

液化石油氣灌裝行業(yè)具有易燃易爆性，一旦發(fā)生安全事故，將會(huì)對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定和人民的生命安全造成巨大威脅。LPG灌裝行業(yè)傳統(tǒng)的監(jiān)管模式主要靠管理手段，靠人工的方式進(jìn)行記錄和管理。存在管理效率低、瞞報(bào)或不報(bào)、難以監(jiān)管等問(wèn)題。

2021年3月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門(mén)提出關(guān)于加強(qiáng)瓶裝液化石油氣安全管理的指導(dǎo)意見(jiàn)，明確了到2022年年底瓶裝液化石油氣安全專(zhuān)項(xiàng)整治的工作目標(biāo)，并提出了在LPG三級(jí)站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)方面推廣使用先進(jìn)技術(shù)和提高監(jiān)管信息化水平的要求。

其中提到：各地要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)，推動(dòng)管理手段、管理模式、管理理念創(chuàng)新，加強(qiáng)智慧燃?xì)夤芾砥脚_(tái)建設(shè)，有條件的地區(qū)與城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺(tái)深度融合。組織實(shí)施燃?xì)庠O(shè)施智能化建設(shè)和改造，進(jìn)一步提高設(shè)施運(yùn)行效率和安全性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)漏損、運(yùn)行安全等及時(shí)預(yù)警和應(yīng)急處置。整合燃?xì)夤芾?、市?chǎng)監(jiān)管等部門(mén)以及瓶裝液化石油氣經(jīng)營(yíng)企業(yè)等市場(chǎng)主體的信息資源，實(shí)現(xiàn)瓶裝液化石油氣行業(yè)的整體智能高效監(jiān)管。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理

(一)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過(guò)各種信息采集設(shè)備(包括傳感器、射頻識(shí)別設(shè)備等)，讀取物體的狀態(tài)信息，通過(guò)電磁波等方式將信息進(jìn)行傳遞，然后利用云計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理判斷，并進(jìn)行智能處置的技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的感知、識(shí)別和控制，并實(shí)現(xiàn)物與物的交互。

圖1 編程處理器

(二)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本特征。一是整體感知。可以利用射頻識(shí)別、傳感器等感知設(shè)備讀取物體的狀態(tài)信息。二是可靠傳輸。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等方式，將物體的信息進(jìn)行傳輸，以便進(jìn)行信息分享。三是智能處理。利用云計(jì)算能力等對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理判斷，并進(jìn)行智能處置。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在LPG灌裝行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域

(一)液化石油氣智能灌裝環(huán)節(jié)。液化石油氣灌裝站是液化石油氣灌裝的集中場(chǎng)所。通常，氣站有儲(chǔ)罐區(qū)和灌裝區(qū)。國(guó)內(nèi)大部分氣站會(huì)在灌裝區(qū)配備幾臺(tái)電子自動(dòng)灌裝秤用于LPG灌裝。灌裝秤可以設(shè)定凈重充裝和總重充裝模式進(jìn)行自動(dòng)充裝，充裝數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)信息化記錄。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)的液化石油氣灌裝行業(yè)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充裝過(guò)程，但也存在著一些缺陷：一是無(wú)法進(jìn)行安全監(jiān)管。按照國(guó)家相關(guān)法規(guī)，氣站在對(duì)鋼瓶進(jìn)行充裝前，應(yīng)對(duì)鋼瓶進(jìn)行安全檢驗(yàn)。檢驗(yàn)內(nèi)容包括外觀檢查、是否超期使用、是否泄漏等，而在實(shí)際操作過(guò)程中，由于充裝量較大，人工無(wú)法很快地完成相關(guān)檢查，可能造成違規(guī)充裝等問(wèn)題。另外，由于鋼瓶無(wú)法識(shí)別，也無(wú)法對(duì)鋼瓶充裝數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)記錄。二是政府無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管。政府無(wú)法獲取氣站充裝的鋼瓶信息，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程安全過(guò)程監(jiān)管。

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)讓物體“說(shuō)話”，并實(shí)現(xiàn)物物交互。具體來(lái)說(shuō)，在液化石油氣灌裝環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程如下：第一，實(shí)現(xiàn)鋼瓶身份標(biāo)識(shí)。首先給每個(gè)鋼瓶唯一的身份標(biāo)識(shí)，并將每個(gè)鋼瓶的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)。關(guān)聯(lián)信息包括鋼瓶檢驗(yàn)日期、流轉(zhuǎn)使用環(huán)節(jié)等。這樣鋼瓶就具備了唯一性，便于在各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管。實(shí)現(xiàn)的方式目前有給鋼瓶印制二維碼標(biāo)簽和配置RFID芯片等形式。第二，灌裝環(huán)節(jié)進(jìn)行信息驗(yàn)證。在灌裝前，利用識(shí)別設(shè)備對(duì)鋼瓶進(jìn)行身份識(shí)別，并關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)中鋼瓶的信息，判斷鋼瓶狀態(tài)是否符合相關(guān)法規(guī)的安全充裝條件。另外可以配置可燃?xì)怏w泄漏等傳感器等對(duì)鋼瓶進(jìn)行安全檢測(cè)。識(shí)別的方式包括二維碼掃碼和RFID射頻識(shí)別等方式。第三，進(jìn)行相關(guān)處置。如果符合驗(yàn)證條件，則進(jìn)行下一步的灌裝，并將相關(guān)檢測(cè)信息及灌裝數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)和上傳政府監(jiān)管系統(tǒng)。如果不符合安全條件，則拒絕充裝，并將相關(guān)檢測(cè)信息及灌裝數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)和上傳政府監(jiān)管系統(tǒng)。

圖2 液化石油氣電子灌裝秤

通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以通過(guò)與設(shè)備的快速信息交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)LPG灌裝環(huán)節(jié)的主動(dòng)安全監(jiān)管，提高灌裝環(huán)節(jié)的安全性和自動(dòng)化水平。目前國(guó)內(nèi)已有部分企業(yè)在進(jìn)行相關(guān)的研究，開(kāi)發(fā)了鋼瓶二維碼系統(tǒng)和鋼瓶智能角閥(帶RFID芯片)等。

(二)液化石油氣配送環(huán)節(jié)。鋼瓶在氣站完成灌裝后便進(jìn)入了流轉(zhuǎn)配送環(huán)節(jié)。液化石油氣作為易燃易爆品，鋼瓶的流轉(zhuǎn)運(yùn)輸過(guò)程同樣是行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)，鋼瓶到哪個(gè)位置了，什么時(shí)間節(jié)點(diǎn)到哪個(gè)門(mén)店，什么時(shí)間節(jié)點(diǎn)到哪個(gè)用戶手中了，這些都是需要監(jiān)管的環(huán)節(jié)。在近年來(lái)各地區(qū)新頒布的燃?xì)夤芾項(xiàng)l例中，很多都明確要求瓶裝液化石油氣需實(shí)名制購(gòu)買(mǎi)。而當(dāng)前的模式是較難實(shí)現(xiàn)LPG配送過(guò)程監(jiān)管的。

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以通過(guò)GPS信息交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼瓶流轉(zhuǎn)過(guò)程的記錄。另外，借助云服務(wù)強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以對(duì)零售配送路徑進(jìn)行優(yōu)化，降低配送成本。實(shí)現(xiàn)方式可以有以下幾種方式：一是給鋼瓶?；愤\(yùn)輸車(chē)配備GPS等定位裝置，實(shí)時(shí)記錄鋼瓶位置。二是給每一個(gè)鋼瓶配置RFID芯片。通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)位置節(jié)點(diǎn)的通過(guò)記錄。如鋼瓶在進(jìn)出氣站、門(mén)店的過(guò)程中，由設(shè)備自動(dòng)通過(guò)射頻技術(shù)記錄鋼瓶流轉(zhuǎn)信息。三是通過(guò)二維碼掃描設(shè)備記錄。通過(guò)二維碼掃描設(shè)備記錄鋼瓶位置節(jié)點(diǎn)信息，并與用戶身份綁定。

通過(guò)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以幫助政府和氣站實(shí)時(shí)掌握氣瓶流轉(zhuǎn)配送信息，提高過(guò)程安全監(jiān)管水平。

(三)液化石油氣鋼瓶全生命周期信息化管理。鋼瓶是液化石油氣的載體，液化石油氣灌裝行業(yè)的過(guò)程其實(shí)都是圍繞鋼瓶進(jìn)行的。因此，要提高LPG灌裝行業(yè)的管理水平，就要提高鋼瓶的管理水平。目前很多地區(qū)都提出了鋼瓶全生命周期的信息化管理要求。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以較好地實(shí)現(xiàn)鋼瓶全生命周期的信息化管理。主要組成內(nèi)容包括：鋼瓶身份標(biāo)識(shí)、識(shí)別設(shè)備、配套數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建設(shè)和操作管理系統(tǒng)。

1.鋼瓶身份標(biāo)識(shí)。目前包括鋼品標(biāo)識(shí)二維碼和FRID芯片等技術(shù)。

2.識(shí)別設(shè)備。包括二維碼掃描槍(或終端手持設(shè)備)、FRID射頻讀取器等。

3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。對(duì)識(shí)別設(shè)備形成的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理。

4.操作管理系統(tǒng)?？筛鶕?jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)等信息，對(duì)全過(guò)程的操作進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程安全監(jiān)管。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在LPG灌裝行業(yè)的應(yīng)用前景

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)讓物體“說(shuō)話”，實(shí)現(xiàn)與物的交互。這是虛擬世界與物理世界交互的關(guān)鍵?？梢源蟠筇岣吲c設(shè)備信息傳遞的自動(dòng)化和高效化，促進(jìn)整個(gè)操作過(guò)程的智能化、自動(dòng)化和安全化。

隨著國(guó)家和行業(yè)對(duì)液化石油氣灌裝行業(yè)安全運(yùn)行水平和服務(wù)水平的關(guān)注，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由于所具有的物物交互優(yōu)點(diǎn)，必將在LPG灌裝行業(yè)發(fā)揮更大作用。未來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將圍繞瓶裝液化石油氣從運(yùn)輸、充裝到使用的各環(huán)節(jié)進(jìn)行信息監(jiān)管，提高鋼瓶全生命周期的安全管理水平，促進(jìn)液化石油氣灌裝行業(yè)向更智能化、便捷化、安全可靠化發(fā)展。

五、結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)由于可以實(shí)現(xiàn)物與物的交互，在液化石油氣灌裝行業(yè)的運(yùn)輸、灌裝、配送等環(huán)節(jié)都可以發(fā)揮較大作用，較好地滿足政府監(jiān)管以及企業(yè)高效智能運(yùn)營(yíng)的需要。未來(lái)，隨著行業(yè)整合監(jiān)管力度的加大，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種有效的手段，必將得到推廣并促進(jìn)行業(yè)的安全智能健康發(fā)展。