基于rfid技術的工業氣體氣瓶安全與流轉零售管理系統建議方案
項目的背景和必要性
項目的背景
隨著工業迅速發展，工業氣體近年來在我國不斷增加，但目前在工業氣體零售／批發市場，存在諸多問題，工業氣體是易燃、易爆、有毒氣體，工業氣瓶的合理使用及管理關系到生命和財產的安全，處理不當將造成無可挽回的生命和財產的重大損失，瓶裝工業氣市場的資產與安全問題已經引起國家相關部門重視。
為了規范瓶裝市場，我國推出了一系列治理措施。如：鋼瓶歸入工業氣體企業托管，統一檢驗；提高經營準入門檻，杜絕無照經營；嚴格工作流管理、加強安全管理等等。這些措施無疑為規范市場帶來了諸多好處，但是人為因素仍在管理中占的比例較大。
如何采用高科技手段，加強市場的安全管理、市場供應管理、降低運營成本，使企業的各項措施能夠得到真正有效的執行，加強管理力度，是急需重點解決的問題。
工業氣瓶流轉過程中存在的主要問題
長期以來，由于氣瓶管理不善資產流失、配送體系落后效率低下、管理成本過高、產權主體多元化難以管理、企業內部工作流程漏洞非法牟利、黑氣橫行等成為瓶裝液化石油氣市場的突出問題。
具體為安全與防偽問題、財產流失問題與管理問題：
一、安全與防偽問題：
1.?????? 目前氣瓶充裝行業普遍存在氣瓶數量不明，安全狀態不明，產權信息不明等諸多問題，氣瓶在社會上大流轉，難以落實安全責任，造成很大的安全隱患。
2.?????? 定期安全檢驗無法落實，或者氣瓶使用者不按照安全要求使用氣瓶或違法改裝、翻新氣瓶，造成市場上未經正常檢驗的氣瓶大量使用，其中部分可能已經有不同程度的損壞，并無法識別及驗證，存在嚴重的安全隱患。
3.?????? 一些單位和個人未經許可擅自充裝或者擅自在氣瓶之間倒氣、串氣，一些取得許可的氣瓶充裝單位違章操作，造成氣瓶過量充裝或錯裝，導致氣瓶事故大量發生。
二、財產流失與無法追溯問題：
1.??? 工業氣充裝單位內部氣瓶數量不明，并且內部氣瓶與外部氣瓶很難區分，容易造成自有財產的流失。
三、管理效率與成本問題：
1.??? 氣瓶進出沖裝站、檢測站、換氣站無法實現動態管理，庫存狀態、產銷狀態不能實時控制和查詢。
2.??? 氣瓶在企業內部各作業環節間的流轉難以進行嚴格的控制，可能出現超過使用年限或已判定報廢的氣瓶進入充裝和流通環節。
3.??? 氣瓶在企業內部、外部流轉過程的歷史記錄無法查詢，在需要時無法確定導致問題的根本原因，事故隱患不能及時發現，可能產生更嚴重的后果。
4. 雖然已有企業已經部分使用了現代化管理手段，但在信息化應用與現實需求的接合存在差距。
方案實現目標
? 對出入沖裝站、換氣站的氣瓶進行動態統計及管理，工業氣體公司可隨時了解氣體的生產銷售狀況
? 對工業氣體公司內部氣瓶進行統計及認證，防止混淆或丟失，可對庫存氣瓶及備件進行動態統計、分析
? 可限制沒有通過安全檢驗的氣瓶流通，保證人民生命財產安全。
? 可對工業氣體公司內部日常工作，如危險源巡查、值班人員到崗到位情況進行確認及管理
技術方案
項目的技術基礎
rfid（radio frequency id）就是“射頻識別”技術，它是一種非接觸式的自動識別技術。其基本原理是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性，實現對靜止的或移動中的待識別物品的自動識別，獲取其相關的數據，供后臺系統鑒別、統計、處理等。目前rfid 使用的頻率跨越低頻（lf）、高頻（hf）、超高頻（uhf）、微波等多個頻段。
rfid是一項易于操控、簡單實用、靈活的應用技術，其所具備的獨特優越性是條碼、磁卡、ic卡等其他識別技術無法企及的。它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準；讀取可在移動過程完成；支持同時讀取、分布式數據收集；存儲信息更改自如；可自由工作在各種惡劣環境下；可進行高度的數據集成。另外，由于該技術很難被仿冒，使rfid具備了極高的安全防護能力。該技術無需人工接觸、無需光學可視、無需人工干預即可完成信息輸入和處理，操作快捷方便。
rfid技術已趨成熟并在全球范圍內得到了相當廣泛的應用。典型的應用領域包括：鐵路車號自動識別管理；車輛道路交通自動收費管理；貯氣容器的自動識別管理；旅客航空行包的自動識別、分揀、轉運管理等等；生產線產品加工過程自動控制（主要應用在大型工廠的自動化流水作業線上）以及物流、倉儲的自動化管理等等。
rfid產品種類豐富，成本不斷降低，規模應用行業擴大。rfid技術在國外的發展較早也較快。在歐美、日本目前均有較多成熟且先進的rfid系統。我國在rfid技術的研究方面也發展很快，市場培育已初步開花結果。
rfid技術相對成熟，應用基礎好，采用rfid技術的工業氣氣瓶與零售安全管理系統與傳統的管理方式更安全、防偽、設備更易追蹤不易流失、運營更高效、管理更透明可視的特點，部分應用已被發達國家采用。
項目的總體設計思想
氣瓶與零售安全管理系統以采用先進的rfid技術實現氣瓶的充裝和流轉過程的全范圍管理為基本目標，在氣體公司所屬的每個鋼瓶上通過專用的方式固定安裝特殊形狀的標識該氣瓶終身身份標識的電子標簽，本系統所涵蓋范圍不但包括氣瓶在進出灌裝站、換氣站、配送環節的管理，而且對氣瓶在充裝、檢測過程中各工序的狀態和行為加以控制，確保氣瓶流轉安全、消除事故隱患、維護企業職工的人身及財產安全，防止不法用戶非法牟利。
另外，通過門戶技術與已有的監控系統進行應用整合。
由于應用了中間件技術，管理系統和設備之間達到了無關性，本系統可容易地將rfid電子標簽更換為條碼，并且所選設備同時支持rfid標簽和條碼的識別。
建設的主要內容
1．安全標準、檢測標準、應用標準制定
2．一個數據管理中心（平臺系統）
3．rfid中間件系統開發
4．各業務節點及終端系統的部署和信息采集系統
5．與已有的視頻監控系統進行應用整合。
技術方案概述
rfid安全標識
工業氣瓶的標識
與工業氣瓶的身份標識電子標簽唯一對應的為一組與氣瓶密切相關的數據信息。標簽安裝時可靈活安裝，以便檢測時取下與重新安裝，標簽中數據通過加密進行存儲，所以重新安裝的標簽能保證為系統的標簽。
企業相關操作人員通過系統軟件可以建檔、編輯和維護該信息，所有參與氣瓶充裝和流轉的操作及管理人員均可根據其權限通過標簽讀寫設備或管理軟件查詢到部分或全部信息。
用戶的標識與管理
系統中所有用戶配發有可讀寫電子標簽用戶卡作為身份識別和交易依據。所有用戶要進行交易首先到企業辦理相關手續，領取證卡并充值。配送人員送氣上門，通過標簽手持讀寫設備對用戶卡進行確認與扣除相應金額，并將瓶號與之對應；或在工業氣站用戶憑卡領、還氣瓶，讀寫設備自動判斷用戶卡是否合法、卡上可領氣瓶數是否滿足要求。在滿足條件時，設備自動修改卡內相關信息，同時交易數據即時上報中央管理系統。
作業操作人員的識別與管理
參與系統作業的操作人員可以分為以下幾類：
1．工業氣站收發管理人員
2．灌裝站進站管理人員
3．氣瓶檢驗人員
4．氣瓶充裝人員
5．氣瓶入出庫管理人員
6．設備巡檢人員
7．系統信息管理人員
8．決策或企業管理人員
9．系統管理和維護人員
對1到6類人員，系統為每位員工配發一張唯一的用戶卡,在其進行作業操作時系統自動判斷其合法性及權限，控制其操作。在其每一操作完成后，讀寫設備將其進行身份代碼與所進行的操作信息一并上報系統中央管理系統。從而達到對所有人員的操作都可以實時跟蹤和檢查。對于第7到9類用戶，系統直接通過用戶名與用戶口令的方式核對身份和權限。
流程分析
氣瓶充裝和流轉作業過程介紹
在用戶還瓶時，手持設備確定該氣瓶是否為合法氣瓶。在無異常條件下，修改氣瓶當前流轉狀態為“在氣站”。然后將其送到充氣站。充氣站負責進站的操作人員利用手持設備對收到氣瓶進行進站登記。如果發現氣瓶存在問題，手持設備將通過文字和聲音的方式開始報警，提請操作人員將氣瓶送入瓶檢程序。在操作人員確認后，自動將鋼瓶設為待檢狀態。此外，如果進站操作人員根據實際判斷認為有必要對鋼瓶進行檢驗，也可以通過手持設備完成送檢工作，鋼瓶也將改為待檢狀態。如鋼瓶進入待檢狀態，在其檢驗結果登記完成并結論為合格之前，氣瓶被系統鎖定。如在除瓶檢外的任意環節發現該鋼瓶，手持設備都將報警，要求操作人員對其進行處理。瓶檢合格和不需要瓶檢的氣瓶可以進入充裝環節。為安全起見，操作人員在充裝前再次用手持設備進行檢查登記，以剔除由于前面作業疏忽誤入該工序的鋼瓶。在充裝完成后，操作人員用手持設備登記充裝結果，如發現問題將報警，在充裝重量不滿足規定誤差要求時需將其送回充裝工序。充裝完成的鋼瓶隨后送到指定倉庫，倉庫管理人員用手持設備進行入庫登記。在氣瓶送往工業氣站前進行出庫登記。然后在用戶提供合法用戶卡并且可領氣瓶數量滿足條件時用戶可以領出氣瓶，手持設備負責用戶身份的判定和發瓶登記。
用戶換氣流程
??????? 統一更換印制rfid電子標簽或條碼的工業氣供應證，并做好登記注冊，以便工業氣公司隨時掌握用戶的使用情況。
??????? 用戶工業氣供應證中包括帶有rfid電子標簽或條碼標識的換氣票據，換氣時掃描一張，并由工業氣站工作人員回收管理，為與工業氣公司報帳提供依據。
??????? 用戶換氣時，供應站員工首先用手持設備對供應證的rfid電子標簽或條碼進行掃描，確認用戶身份。
??????? 對用戶帶來的空瓶進行掃描，動態添加到數據庫中，記錄空瓶入庫情況，然后進行換氣。
??????? 用戶換好的工業氣經過掃描后，也動態添加到庫中，以便數據庫對每天的出庫情況有一個記錄。
??????? 如果一個換氣憑證換氣間隔時間少于設定的天數，系統會自動提示，并發出報警信息，通知工作人員拒絕為其換氣；同時也避免了工業氣站的工作人員徇私舞弊的現象。
檢測過程流程
檢測站主要有焚燒、測壓、測漏、拋丸、上漆等環節，焚燒爐的高溫將導致標簽的損壞，為了保證氣瓶信息的唯一性，焚燒前氣瓶標簽取下，在標簽和氣瓶上各附上一鐵夾標識，這樣整個信息鏈就連接起來，氣瓶的標簽重新安裝，無論怎樣保證了氣瓶信息的唯一性，避免了安全隱患。
設備的巡檢流程
通過在重要的設備上安裝專用的電子標簽，可以實現設備巡檢管理，督促設備維護人員定期檢查，系統自動記錄其檢查行為，如發現設備維護人員有失職行為，系統即時通知相關管理人員。
系統功能簡介
從功能角度講，該系統可實現以下功能：
1．本系統有1個數據管理中心主要為產銷存數據、安全生產與檢測、供應鏈數據的處理，以及各業務系統的管理，并可對不合法用戶和設備進行報警。利用portal技術將rfid系統與原有的視頻監控系統整合。實現統一展示。
2．對出入灌裝站、換氣站的氣瓶進行動態統計及管理，手持設備在專用軟件的支持下與工業氣體公司工業氣瓶安全管理系統的服務器實時通信，操作人員可以根據其權限獲取當前氣瓶的若干基本信息，當氣瓶存在各種問題時手持設備會通過聲音和文字的方式發出報警，提請操作人員進行必要的處理。同時工業氣瓶物流安全管理系統的服務器管理軟件自動修改氣瓶的狀態，同時登記相關的信息。如氣瓶進出站時間，操作人員和氣瓶去向等基本信息。
3．灌裝廠（氣體充裝站）管理
從換氣站來的氣瓶進行清洗，通過部署在清洗線的rfid讀寫設備讀出氣瓶上的標簽中相關信息，提交生產管理系統，進入氣體灌裝環節；在灌裝前進行瓶檢，如有問題，進入檢測環節，如正常，通過檢測后進入灌裝線；灌裝后利用rfid設備也要進行相應的檢測，灌裝過程所有的信息均提交生產線管理系統，由生產線管理系統進行相應處理，節約了勞動力與時間。
對氣瓶在氣站內流轉過程進行嚴格的工序跟蹤管理，提供充前管理、充后管理、瓶檢管理、入出庫管理等基本管理過程。對氣瓶流經各環節的動態信息實時登記和進行嚴格的判斷，防止不合格氣瓶進入充裝環節、充裝不合格氣瓶入庫等違反正常流轉安全要求的行為。
4．灌裝廠倉儲管理
入庫的氣瓶有制造商生產的新瓶與用戶退回的待沖裝瓶均有唯一電子標簽標識其身份，并寫有相應信息，通過部署在入口處的rfid讀寫設備讀取入庫氣瓶數量，并判斷氣瓶是否為合法氣瓶。合法氣瓶將進入灌裝生產線。如果發現氣瓶存在問題，送入瓶檢程序，自動將鋼瓶設為待檢狀態，氣瓶被系統鎖定。
充裝完成的鋼瓶隨后送到倉庫，部署在生產線上的rfid設備進行入庫登記。出庫時利用rfid設備讀取裝車數量，并寫入相應信息（如配送信息），進行裝車，自動將鋼瓶設為出庫狀態。
5．配送氣瓶流轉管理
主要為配送站和換氣站的管理，隨著門店銷售方式逐步邊為大規模配送方式，以及服務的深入，此環節將來將更多的為送氣上門。
在用戶還瓶時，rfid設備可確定該氣瓶是否為合法氣瓶。在無異常條件下，修改氣瓶當前流轉狀態為“在換氣站”。然后將其送到充氣站。如果發現氣瓶存在問題，設備開始報警，提請操作人員將氣瓶送入瓶檢程序。在操作人員確認后，自動將鋼瓶設為待檢狀態。此外，如果進站操作人員根據實際判斷認為有必要對鋼瓶進行檢驗，也可以通過手持設備完成送檢工作，鋼瓶也將改為待檢狀態。如鋼瓶進入待檢狀態，在其檢驗結果登記完成并結論為合格之前，氣瓶被系統鎖定。如在除瓶檢外的任意環節發現該鋼瓶，讀寫設備都將報警，要求操作人員對其進行處理。瓶檢合格和不需要瓶檢的氣瓶可以進入充裝環節。通過桌面讀寫設備判斷用戶提供是否合法用戶卡并且可領氣瓶數量滿足條件時用戶可以領出氣瓶。氣瓶的進出都將通過部署在出、入口處通過讀寫設備處理，并進行數據采集。
如送氣上門，到達用戶處，配送人員利用rfid手持設備對氣瓶標簽進行操作，并更改信息。如用戶已使用了電子標簽證件，配送員可直接用手持設備對用戶卡扣款，數據將通過無線方式提交到數據中心，如條件不具備，配送員可回到配送站或換氣站后，將手持設備中的數據通過電腦上傳數據中心。
6．檢測站管理
檢測站主要有焚燒、測壓、測漏、拋丸、上漆等環節，焚燒爐的高溫將導致標簽的損壞，在此環節重要的是為了保證氣瓶信息的唯一性，在此環節可通過信息鏈的關聯對氣瓶進行標簽重新安裝。
7．設備巡檢
通過在重要的設備上安裝專用的電子標簽，可以實現設備巡檢管理，督促設備維護人員定期檢查，系統自動記錄其檢查行為，如發現設備維護人員有失職行為，系統即時通知相關管理人員。
8．用戶卡管理
通過非接觸式卡進行換氣客戶的管理。同時提供發卡，充值，換卡等配套功能。
9．操作員管理
通過非接觸式卡進行操作人員的身份識別，對人員及其作業行為進行詳細記錄。在發生問題時可保持完全的可追溯性，以落實安全責任到人。
10．系統根據實際需要提供各種報表輸出功能，可快速輸出氣瓶出門單、入庫單、質量檢驗通知單、報廢通知單等必要的單據。
11．系統提供完善的組合查詢功能，操作人員可根據各種條件從海量的數據中快速檢索所關心的數據信息和歷史記錄。
portal應用整合
portal 企業門戶產品解決企業在internet 的環境下，將企業的各種應用系統、數據資源和互聯網資源統一集成到一個信息管理平臺之上的問題，并且能夠根據每個用戶使用特點和角色的不同，形成個性化的應用界面。
portal是一個基于web的系統，它能夠向分布在各處的用戶提供商業信息，幫助用戶管理、組織和查詢與企業和部門相關的信息。內部和外部用戶只需要使用瀏覽器就可以得到自己需要的數據、分析報表及業務決策支持信息。
portal為企業提供了一個單一的訪問企業各種信息資源的入口，將企業的應用、人員、信息與流程有機地結合起來。
因此，多部門協作，整合獨立分散的信息系統，使企業各系統間協同工作起來，形成一個完整的有效率的整體是portal企業門戶提供的服務。
通過門戶技術，將氣瓶安全管理與視頻監控管理結合在一起，實現統一的平臺管理。
數據通信傳輸網絡方案
工業氣公司供應流程包括灌裝、出入庫、運輸、銷售流通、檢測等主要環節，嚴格執行工作流程，通過局域網網絡設備將以上各節點聯結到數據管理中心；如配送站或換氣站距離數據中心較遠的環節，通過adsl/isdn以專網或vpn與數據中心進行數據交換；利用無線技術將配送終端手持設備采集的數據發送到數據管理中心，實現過程控制，加強工業氣供應的管理力度，可同時對各環節的安全隱患進行巡檢，將安全檢查結果隨時上報。
數據中心系統內部數據庫服務器、通信服務器和各管理終端間的通信完全借助于企業現有計算機網絡。
擴展備選功能
充裝重量采集與控制模塊：通過該模塊可以直接檢測氣瓶的充裝重量并自動控制充裝過程。對于完全未實現自動控制的企業，可以提供全套的充裝控制解決方案并與安全管理系統無縫集成。對于已有一定自動化基礎的企業則可以提供接口解決方案，保證兩系統信息動態交換。一般情況下，該模塊需要根據用戶實際工位和現場條件定制。
小結
由于氣瓶有了電子標簽，保證了氣瓶信息的唯一性，加強液化石油氣鋼瓶的安全與防偽監察，落實鋼瓶建檔、定點充裝、定期檢驗。
通過各個環節的控制，通過氣瓶狀態信息的時實采集，達到了氣瓶的狀態與流向的追蹤，避免了財產的流失。
通過在各環節，尤其灌裝、倉儲、配送rfid的部署，提高了效率。
