车载气瓶电子标签标识及其安全监管信息服务系统解决方案

一、前言

我国是仅次于美国的世界危险化学品生产和应用大国，目前，全国包括石油液化气、天然气在内，拥有各类危险化学品气瓶达一亿多个，其中拥有充装液化石油气和天然气的车载气瓶，遍布出租车、公共汽车、线路车和私家车。

按照国家质监总局《气瓶安全监察规定》第二十七项要求，充装单位应在气瓶上采用永久性标识来对产权气瓶建档，由于气瓶原始钢印号目前存在编码规则不统一、编码有重复等情况，因此2004年国家质量监督检验检疫总局下发《关于气瓶普查整治工作抽查办法的通知》，要求逐步推广气瓶使用电子标签标识；2005年8月17日，国家质量监督检验总局、国家安全生产监督管理总局和国家环境保护总局联合颁发的《关于发展危险化学品气瓶安全专项检查整治工作的通知》中，明确要求各充装单位切实落实各项安全管理制度，采用电子标签等信息化手段对气瓶实施安全管理。

二、    解决方案

本项目的建设在总体技术上将分解成二个部分。第一是系统平台的建设部分；第二是电子标签、读写器和应用系统的实施部分。

2.1 项目建设目标

本项目主要建设目标是：

1、针对气瓶行业对电子标签、读写设备选型，完成车载气瓶电子标签标识。

2、建设面向政府和社会安全监管部门的车载气瓶安全监管系统平台。

3、为车载气瓶充装企业、检验机构提供给与电子标签的安全生产管理系统。

4、为实现车载气瓶电子标签标识管理提供技术保证。

2.2 项目内容

本项目紧密结合气瓶安全监管信息服务系统建设需要，主要项目内容包括：

1、根据车载气瓶行业特点，确定电子标签、读写器的选型；

2、车载气瓶安全监管信息服务平台建设，包括：数据中心平台、信息服务平台、电子标签签发子平台、气瓶充装、检验数据采集与交换子平台的建设；

3、应用系统实施。环绕系统平台和各子平台的建设，组织相关应用软件布置实施。

2.3 技术特点与工艺路线

2.3.1 气瓶电子标签特点

车载气瓶电子标签产品特性包括防金属屏蔽材料和防频点漂移材料的选型、防转移粘贴和合金ABS材料外壳封装形式等。

谐振频率： 13.80MHz±0.2MHz；

工作场强：不低于1.5A/m；

感应距离：不小于4cm；

读写次数 ≥10,000次

工作温度：-20℃— +80℃；

储存温度：-40℃— +120℃。

2.3.2 读写器产品特点

本项目采用符合在危险场合中使用的防爆型电子标签读写器，支持ISO/IEC15693通信协议，内含SAM卡模块，采用折叠型天线，可方便在气瓶瓶体表面狭小空间内操作。

工作频率 13.56MHz±7KHz；

工作场强 1.5A/m——7.5A/m；

防爆性能 符合ExibⅡCT4。

无线电干扰 符合GB9254 A级干扰极限要求；

辐射干扰 符合GB/T17626.4 要求。

工作温度 -20℃—+80℃；

工作电压 3.6VDC—4.2VD； 

工作电流 ＜150mA； 

单键寿命 ＞5万次；

读写次数 ＞1万次；

读写速度 ＜1秒；

有效工作时间 ＞8小时； 

待机时间 ＞24小时。

2.3.3 气瓶安全监管信息服务平台建设

基于电子标签的车载气瓶安全监管服务平台建设的主要内容是：气瓶安全监管数据中心建设、信息服务平台建设、电子标签签发子平台建设、数据采集子平台建设、数据传输网络构架及硬件环境的建设。

气瓶安全监管信息服务平台总体框架如下图：

2.3.4 气瓶安全监管应用系统实施

气瓶安全监管应用系统从系统结构上可以分为气瓶安全监管信息数据中心管理系统，标签签发管理系统，数据采集管理系统，气瓶监管信息服务系统四个分系统以及数据交换服务支撑系统五个部分。从下面的结构描述图上可以了解这五个部分在整个系统中所承担的角色和相互间的关系。 

2.3.4.1 数据中心管理系统

建立气瓶监管信息数据库，为气瓶监管信息面向社会公众查询和监管部门管理提供信息。气瓶监管信息数据库的数据元按照气瓶安全监管应用系统建设要求和气瓶安全监管的业务要求将包含气瓶基本档案数据，气瓶充装信息数据，气瓶检验信息数据，气瓶配送流转信息数据等安全监管信息内容。

2.3.4.2 数据交换服务支撑系统

数据交换服务支撑系统承担将各个充装、检验环节的信息采集系统采集的数据上传至数据中心系统。数据交换服务支撑系统是整个信息系统信息交换和信息共享的支撑系统。

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2.3.4.3 标签签发管理系统

根据标签签发的业务流程模式，方案将电子标签签发系统分为电子标签初始化和电子标签发行两个子系统。

电子标签初始化包括芯片初始化和标签后封装产品表面的印刷两个过程。

在标签芯片初始化处理过程中，系统完成气瓶基本信息和气瓶合法行认证信息向芯片内的写入。

标签产品表面印刷，完成在标签表面印制使用企业名称缩写、气瓶使用登记代码组成的可视信息。

2.3.4.4 数据采集管理系统

数据采集系统是分布于各个车载气瓶充装及气瓶检验机构的信息管理系统，数据采集系统的功能是采集气瓶业务信息。

数据采集系统布置在企业内需要对气瓶进行管理监督的各个环节，为满足不同企业、不同种类车载气瓶的数据采集和不同类型企业的生产流程，数据采集系统建设满足以下条件：

有极强的适应能力来处理各种车载气瓶应用以及各种业务流程的组件。

能够以安全、可靠、快速的配置和部署实现跨应用、部门、区域的数据和业务流程的连接。

支持增加新的服务以满足发展的需要。

数据采集系统根据应用单位的业务类型分为两个分系统，即充装企业系统及检验机构系统。各分系统由两部分组成，其中包含嵌入式业务应用和后台管理系统。系统结构图如下所示。

嵌入式业务应用是在电子标签读写终端的开发环境下二次开发完成，研制的内容主要是针对各项业务，比如充装、检验等，按照管理部门对气瓶的安全管理要求，予以开发完成。

后台管理系统是对各类气瓶建立档案，并对其身份、质量、检验记录实施全面管理，建立完整的充装、检验记录，实现各个环节的全过程控制。

采用RFID中间件构建数据采集服务

采用成熟的中间件技术，利用其高性能的设计属性，使得系统的高性能在底层基础技术环节得到充分的保障；同时RFID中间件提供的一致的调用接口和面向服务式的系统设计要求，使得系统的建设在技术框架上的一致的，这也使得应用层面的实现的质量得到保障；两者结合，为系统提供高性能运行能力。数据采集构架如下图： 

采用RFID中间件，可以屏蔽不同RFID硬件上的差异，使得系统的建设在RFID硬件上的选择可以多样化；可以屏蔽不同数据库的差异；可以屏蔽RFID数据访问接口的差异。RFID中间件的引入，可以适应不同企业应用环境上的差异，适应不同规模企业不同网络环境上的差异，提供灵活部署的能力（集中式，分布式，脱机/联机方式等）；可以适应不同气瓶管理规模的要求，提供多样化的接口标准，方便与现有系统的对接。

2.3.4.5 车载气瓶自动充装切断系统改造

自动充装切断设备的通讯采用PROFIBUS总线或串口方式，与此对应电子标签读写设备也采用PROFIBUS总线或串口方式。在加气站的加气机安装电子标签读写模块，电源由仪表箱内提供，为直流24V。

电子标签读写模块通过PROFIBUS总线模块连到加气机总线或通过串口方式通讯，由后台系统接受数据后再转成标准格式，经处理完成再传回充装仪表显示。传输的通讯协议由PROFIBUS模块自带，通讯格式应符合帧头、长度、命令、校验和结束帧等格式。电子标签模块需要传送的数据有标签UID、气瓶号等信息。电子标签模块外壳做到密闭、牢固、抗酸碱，外带指示灯和蜂鸣器。

2.3.4.6 信息服务系统

信息服务系统包括政府监管服务系统和企业与社会公众服务系统。

1）政府监管服务系统

车载气瓶登记审核系统

监管查询系统

统计分析系统

2）企业与社会公众服务系统

建立气瓶公共信息服务网站，向相关企业和社会公众开放车载气瓶来源、气瓶各项安全指标、充装和检验等相关信息的查询，实现政府气瓶监管工作的公开和高效管理。主要实现的功能包括：气瓶使用登记信息查询、气瓶充装流转信息查询、气瓶检验信息查询。

三、    项目风险分析、经济效益及社会效益分析

3.1 项目风险分析

技术风险

本项目采用成熟产品已不存在新品开发，技术风险较小。

生产风险

本项目采用当前成熟产品，由产品供方确保生产质量，故而生产风险也很小。

资金风险

高科技产品相对利润率较高，在开始项目推广过程中，只考虑优质客户，保证资金可及时回收，所以周转资金需求量不大，因而风险并不大。

市场风险

本项目具有良好的市场前景，市场风险很小。

3.2 经济效益和社会效益分析

1.社会效益：系统的应用给定每个车载气瓶一个唯一身份号码，利用电子标签的身份识别和自动识别功能，对气瓶检验、充装等信息实行计算机管理，实现气瓶安全状态、物理位置等全程监控，以此遏制伪劣气瓶流入市场，保证危险化学品充装、检验和使用安全，提高安全监管能力和应急处理能力。

2.经济效益：车载气瓶通过采用电子标签标识，包括电子标签、读写设备、应用软件和服务平台建设的投入，就有可能为RFID产业带来广阔市场，应用与市场前景看好。

3.带动产业发展：该系统的相应的技术，可在其他类型气瓶、危险化学品、特种设备、公共安全设施等领域的安全监管中推广应用，为RFID产业带来巨大市场。