基于RFID技术的工业气体气瓶安全解决方案

基于rfid技术的工业气体气瓶安全与流转零售管理系统建议方案一、项目的背景随着工业迅速发展，工业气体近年来在我国不断增加，但目前在工业气体零售和批发市场，存在诸多问题。工业气体是易燃、易爆、有毒气体，工业气瓶的合理使用及管理关系到生命和财产的安全。处理不当将造成无可挽回的生命和财产的重大损失，瓶装工业气市场的资产与安全问题已经引起国家相关部门重视。为了规范瓶装市场，我国推出了一系列治理措施。如：钢瓶归入工业气体企业托管，统一检验；提高经营准入门槛，杜绝无照经营；严格工作流管理、加强安全管理等等。这些措施无疑为规范市场带来了诸多好处，但是人为因素仍在管理中占的比例较大。如何采用高科技手段，加强市场的安全管理、市场供应管理、降低运营成本，使企业的各项措施能够得到真正有效的执行，加强管理力度，是急需重点解决的问题。二、工业气瓶流转过程中存在的主要问题长期以来，由于气瓶管理不善、资产流失、配送体系落后、效率低下、管理成本过高、产权主体多元化难以管理、企业内部工作流程漏洞非法牟利、黑气横行等成为瓶装液化石油气市场的突出问题。具体为安全与防伪问题、财产流失问题与管理问题：一）安全与防伪问题：1.目前气瓶充装行业普遍存在气瓶数量不明，安全状态不明，产权信息不明等诸多问题，气瓶在社会上大流转，难以落实安全责任，造成很大的安全隐患。2.定期安全检验无法落实，或者气瓶使用者不按照安全要求使用气瓶或违法改装、翻新气瓶，造成市场上未经正常检验的气瓶大量使用，其中部分可能已经有不同程度的损坏，并无法识别及验证，存在严重的安全隐患。3.一些单位和个人未经许可擅自充装或者擅自在气瓶之间倒气、串气，一些取得许可的气瓶充装单位违章操作，造成气瓶过量充装或错装，导致气瓶事故大量发生。二）财产流失与无法追溯问题：1.工业气充装单位内部气瓶数量不明，并且内部气瓶与外部气瓶很难区分，容易造成自有财产的流失。三）管理效率与成本问题：1.气瓶进出冲装站、检测站、换气站无法实现动态管理，库存状态、产销状态不能实时控制和查询。2.气瓶在企业内部各作业环节间的流转难以进行严格的控制，可能出现超过使用年限或已判定报废的气瓶进入充装和流通环节。3.气瓶在企业内部、外部流转过程的历史记录无法查询，在需要时无法确定导致问题的根本原因，事故隐患不能及时发现，可能产生更严重的后果。4.虽然已有企业已经部分使用了现代化管理手段，但在信息化应用与现实需求的接合存在差距。三、方案实现目标1.对出入冲装站、换气站的气瓶进行动态统计及管理，工业气体公司可随时了解气体的生产销售状况。2.对工业气体公司内部气瓶进行统计及认证，防止混淆或丢失，可对库存气瓶及备件进行动态统计、分析。3.可限制没有通过安全检验的气瓶流通，保证人民生命财产安全。4.可对工业气体公司内部日常工作，如危险源巡查、值班人员到岗到位情况进行确认及管理。四、项目的技术基础RFID（RadioFrequencyID）就是“射频识别”技术，它是一种非接触式的自动识别技术。其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的待识别物品的自动识别，获取其相关的数据，供后台系统鉴别、统计、处理等。目前RFID使用的频率跨越低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波等多个频段。RFID是一项易于操控、简单实用、灵活的应用技术，其所具备的独特优越性是条码、磁卡、IC卡等其他识别技术无法企及的。它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；读取可在移动过程完成；支持同时读取、分布式数据收集；存储信息更改自如；可自由工作在各种恶劣环境下；可进行高度的数据集成。另外，由于该技术很难被仿冒，使RFID具备了极高的安全防护能力。该技术无需人工接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，操作快捷方便。RFID技术已趋成熟并在全球范围内得到了相当广泛的应用。典型的应用领域包括：铁路车号自动识别管理；车辆道路交通自动收费管理；贮气容器的自动识别管理；旅客航空行包的自动识别、分拣、转运管理等等；生产线产品加工过程自动控制（主要应用在大型工厂的自动化流水作业线上）以及物流、仓储的自动化管理等等。RFID产品种类丰富，成本不断降低，规模应用行业扩大。RFID技术在国外的发展较早也较快。在欧美、日本目前均有较多成熟且先进的RFID系统。我国在RFID技术的研究方面也发展很快，市场培育已初步开花结果。RFID技术相对成熟，应用基础好，采用RFID技术的工业气气瓶与零售安全管理系统与传统的管理方式更安全、防伪、设备更易追踪不易流失、运营更高效、管理更透明可视的特点，部分应用已被发达国家采用。五、项目的总体设计思想气瓶与零售安全管理系统以采用先进的RFID技术实现气瓶的充装和流转过程的全范围管理为基本目标，在气体公司所属的每个钢瓶上通过专用的方式固定安装特殊形状的UHF（900Mhz）频段的终身身份标识的电子标签，本系统所涵盖范围不但包括气瓶在进出灌装站、换气站、配送环节的管理，而且对气瓶在充装、检测过程中各工序的状态和行为加以控制，确保气瓶流转安全、消除事故隐患、维护企业职工的人身及财产安全，防止不法用户非法牟利。另外，通过门户技术与已有的监控系统进行应用整合。由于应用了中间件技术，管理系统和设备之间达到了互联，本系统可容易地将RFID电子标签更换为条码，并且所选设备同时支持RFID标签和条码的识别。建设的主要内容：1．安全标准、检测标准、应用标准制定2．一个数据管理中心（平台系统）3．RFID中间件系统开发4．各业务节点及终端系统的部署和信息采集系统5．与已有的视频监控系统进行应用整合。六、RFID安全标识一）工业气瓶的标识与工业气瓶的身份标识电子标签唯一对应的为一组与气瓶密切相关的数据信息。标签安装时可灵活安装，以便检测时取下与重新安装，标签中数据通过加密进行存储，所以重新安装的标签能保证为系统的标签。企业相关操作人员通过系统软件可以建档、编辑和维护该信息，所有参与气瓶充装和流转的操作及管理人员均可根据其权限通过标签读写设备或管理软件查询到部分或全部信息。二）用户的标识与管理系统中所有用户配发有可读写电子标签用户卡作为身份识别和交易依据。所有用户要进行交易首先到企业办理相关手续，领取证卡并充值。配送人员送气上门，通过标签手持读写设备对用户卡进行确认与扣除相应金额，并将瓶号与之对应；或在工业气站用户凭卡领、还气瓶，读写设备自动判断用户卡是否合法、卡上可领气瓶数是否满足要求。在满足条件时，设备自动修改卡内相关信息，同时交易数据即时上报中央管理系统。三）作业操作人员的识别与管理参与系统作业的操作人员可以分为以下几类：1．工业气站收发管理人员2．灌装站进站管理人员3．气瓶检验人员4．气瓶充装人员5．气瓶入出库管理人员6．设备巡检人员7．系统信息管理人员8．决策或企业管理人员9．系统管理和维护人员对1到6类人员，系统为每位员工配发一张唯一的用户卡,在其进行作业操作时系统自动判断其合法性及权限，控制其操作。在其每一操作完成后，读写设备将其进行身份代码与所进行的操作信息一并上报系统中央管理系统。从而达到对所有人员的操作都可以实时跟踪和检查。对于第7到9类用户，系统直接通过用户名与用户口令的方式核对身份和权限。RFID工业气瓶安全管理系统的总体结构七、气瓶充装和流转作业过程介绍气瓶安全管理系统管理下的气瓶充装和流转过程示意图如下图所示。气瓶安全管理系统气瓶充装和流转过程示意图在用户还瓶时，手持设备确定该气瓶是否为合法气瓶。在无异常条件下，修改气瓶当前流转状态为“在气站”。然后将其送到充气站。充气站负责进站的操作人员利用手持设备对收到气瓶进行进站登记。如果发现气瓶存在问题，手持设备将通过文字和声音的方式开始报警，提请操作人员将气瓶送入瓶检程序。在操作人员确认后，自动将钢瓶设为待检状态。此外，如果进站操作人员根据实际判断认为有必要对钢瓶进行检验，也可以通过手持设备完成送检工作，钢瓶也将改为待检状态。如钢瓶进入待检状态，在其检验结果登记完成并结论为合格之前，气瓶被系统锁定。如在除瓶检外的任意环节发现该钢瓶，手持设备都将报警，要求操作人员对其进行处理。瓶检合格和不需要瓶检的气瓶可以进入充装环节。为安全起见，操作人员在充装前再次用手持设备进行检查登记，以剔除由于前面作业疏忽误入该工序的钢瓶。在充装完成后，操作人员用手持设备登记充装结果，如发现问题将报警，在充装重量不满足规定误差要求时需将其送回充装工序。充装完成的钢瓶随后送到指定仓库，仓库管理人员用手持设备进行入库登记。在气瓶送往工业气站前进行出库登记。然后在用户提供合法用户卡并且可领气瓶数量满足条件时用户可以领出气瓶，手持设备负责用户身份的判定和发瓶登记。一)用户换气流程统一更换印制RFID电子标签或条码的工业气供应证，并做好登记注册，以便工业气公司随时掌握用户的使用情况。用户工业气供应证中包括带有RFID电子标签或条码标识的换气票据，换气时扫描一张，并由工业气站工作人员回收管理，为与工业气公司报帐提供依据。用户换气时，供应站员工首先用手持设备对供应证的RFID电子标签或条码进行扫描，确认用户身份。对用户带来的空瓶进行扫描，动态添加到数据库中，记录空瓶入库情况，然后进行换气。用户换好的工业气经过扫描后，也动态添加到库中，以便数据库对每天的出库情况有一个记录。如果一个换气凭证换气间隔时间少于设定的天数，系统会自动提示，并发出报警信息，通知工作人员拒绝为其换气；同时也避免了工业气站的工作人员徇私舞弊的现象。二）检测过程流程检测站主要有焚烧、测压、测漏、抛丸、上漆等环节，焚烧炉的高温将导致标签的损坏，为了保证气瓶信息的唯一性，焚烧前气瓶标签取下，在标签和气瓶上各附上一铁夹标识，这样整个信息链就连接起来，气瓶的标签重新安装，无论怎样保证了气瓶信息的唯一性，避免了安全隐患。三）设备的巡检流程通过在重要的设备上安装专用的电子标签，可以实现设备巡检管理，督促设备维护人员定期检查，系统自动记录其检查行为，如发现设备维护人员有失职行为，系统即时通知相关管理人员。四）从功能角度讲，该系统可实现以下功能：1．本系统有1个数据管理中心主要为产销存数据、安全生产与检测、供应链数据的处理，以及各业务系统的管理，并可对不合法用户和设备进行报警。利用Portal技术将RFID系统与原有的视频监控系统整合。实现统一展示。2．对出入灌装站、换气站的气瓶进行动态统计及管理，手持设备在专用软件的支持下与工业气体公司工业气瓶安全管理系统的服务器实时通信，操作人员可以根据其权限获取当前气瓶的若干基本信息，当气瓶存在各种问题时手持设备会通过声音和文字的方式发出报警，提请操作人员进行必要的处理。同时工业气瓶物流安全管理系统的服务器管理软件自动修改气瓶的状态，同时登记相关的信息。如气瓶进出站时间，操作人员和气瓶去向等基本信息。3．灌装厂（气体充装站）管理从换气站来的气瓶进行清洗，通过部署在清洗线的RFID读写设备读出气瓶上的标签中相关信息，提交生产管理系统，进入气体灌装环节；在灌装前进行瓶检，如有问题，进入检测环节，如正常，通过检测后进入灌装线；灌装后利用RFID设备也要进行相应的检测，灌装过程所有的信息均提交生产线管理系统，由生产线管理系统进行相应处理，节约了劳动力与时间。对气瓶在气站内流转过程进行严格的工序跟踪管理，提供充前管理、充后管理、瓶检管理、入出库管理等基本管理过程。对气瓶流经各环节的动态信息实时登记和进行严格的判断，防止不合格气瓶进入充装环节、充装不合格气瓶入库等违反正常流转安全要求的行为。4．灌装厂仓储管理入库的气瓶有制造商生产的新瓶与用户退回的待冲装瓶均有唯一电子标签标识其身份，并写有相应信息，通过部署在入口处的RFID读写设备读取入库气瓶数量，并判断气瓶是否为合法气瓶。合法气瓶将进入灌装生产线。如果发现气瓶存在问题，送入瓶检程序，自动将钢瓶设为待检状态，气瓶被系统锁定。充装完成的钢瓶随后送到仓库，部署在生产线上的RFID设备进行入库登记。出库时利用RFID设备读取装车数量，并写入相应信息（如配送信息），进行