推进特种设备物联网技术

黄晓虎

近年来，我国网络和电子工业及自动化技术发展迅速，很多产业化高新科技应用基本与世界保持同步，尤其是特种设备行业的电梯、起重机械等机电类设备制造业，已经拥有世界一流制造和控制技术。物联网是特种设备安全与节能监管信息化技术发展的必然趋势。

“特种设备物联网”（简称“特联网”）建设是特种设备安全监管信息化工作的新制高点，一个运行稳定、安全、有效的“特联网”必将大幅降低特种设备事故风险，减少特种设备事故造成的灾害，使特种设备成为现代社会生产生活的得力帮手，彻底解决经济发展和行政管理资源之间越发突出的矛盾，节省大量应付突发事故的人力物力，使城市更加安全高效。

“特联网”关键技术

应用方向和前景

虽然现代特种设备的日常运行与控制大多已不同程度地采用了自控制技术，但因其并未按照安全与节能监管的需求进行设计和制造，尚不具备设备运行安全与节能监管方面的特殊和技术能力。这些必须另行提升的技术能力，需要采用专门的技术装置，以最大程度地减少人为因素干扰并快速进行自动故障判断、危险预估和预警。有些特种设备的极危险部件，都应当得到自动系统的有效监控。这些专门的基于物联网技术的网络化、自动化控制系统，成为特种设备安全运行的第三方保障。

物联网技术，也可为现代特种设备技术检验提供帮助，如：科研机构正在研发的埋地压力容器剩余寿命连续监测系统，就可以代替常规检验手段，及时精确地侦测压力容器的剩余使用寿命;应用于电梯和起重机械的第三方监控物联网应用，可随时侦测设备故障和危险，为检验和维护保养提供帮助;采用移动物联网技术，还可以实现移动压力容器充装与运输过程的全运程监管，为技术检验提供连续可追溯的设备运行过程信息，使检验更方便和精确;锅炉等特种设备的节能监测，早就开始采用现代传感器、通信和自动化控制技术，物联网技术的出现，为该类设备的低成本和高效率网络化远程集约监控，进而实现设备群能耗与效率平衡控制提供了更为可行的应用方向。

“特联网”建设的关键技术方法

承压类特种设备（包括锅炉和固定压力容器装置）

承压类特种设备（包括锅炉和固定压力容器装置）的物联网应用，可突出第三方故障预警：通过在重大危险类承压设备原有的自动化运行控制系统中，加装基于物联网技术的第三方运行状态监示系统，可有效压缩承压类特种设备应急响应时间，落实应急体制各方责任，优化设备的运行状态。

移动压力容器（汽车罐车）

移动压力容器（汽车罐车）的物联网应用，可突出充装环节控制和运输过程监管：通过在充装站加装第三方门禁、充装管理系统，或者在车辆上加装司乘控制、罐车状态监示与卫星跟踪装置，可实现对移动压力容器的全运程监管，有效规范危险物质运输环节;有效抑制由道路运输事故引发的移动压力容器火灾和罐体泄漏引发的次生环境灾害。该系统可基于我国自主研发的北斗卫星系统，更加安全可靠。

气瓶电子标签技术

在全国多个城市实践多年的气瓶电子标签技术，虽然也是有效的“特联网”应用技术，但在具体实践中已经出现诸如标签丢失和破损更新量巨大等问题。推广受到技术本身的制约，极有必要采用抗破损性更强，更适用于民用液化石油气钢瓶使用环境的强附着技术加以补充。目前，国家质检总局委托中国特检协会研制的CRID气瓶标识技术，已经兼具防伪、抗焚烧、打磨等超强环境适应能力，可与原有的电子标签复用，达成最佳管理效果。

危险工业原料管道

北京、上海、南京、沈阳等大型城市，都是我国比较早实现近代化和现代化的城市，工业发展历史悠久，城市埋地管网纵横交错，尤其上海、南京、沈阳等城市，重、轻化工业发达，这几个城市用于化工生产的危险工业原料管道总公里数累加起来几乎占全国工业管道的近1/3。另外，近年房地产业发达，大量原有工业用地逐步成为房地产开发项目，有些废弃的地下管网图纸资料遗失，有些则更是未经处置就已经被覆盖在楼宇和道路甚至地铁隧道下，成为潜在危险源，为安全监管和事故预防工作带来一定困难。

为解决这一问题，有必要研究采用目前国际上最为先进的3D地表雷达进行常规和施工前探测，并开始建立全国性的埋地工业管道动态图形数据库;已经探明的管道，可比照南京、广州等城市做法，建设具有物联网管理功能的埋地管道电子识别标志网，保障建设施工安全和城市运行安全。

机电一体化特种设备

目前我国机电一体化特种设备的“疑似”物联网建设不乏案例，但大多是由传统传感器技术和通信技术“攒”接而成，没有抓住机电一体化设备故障与事故的普遍和关键成因，有些所谓的物联网技术更只是重复了设备本身自有的控制能力，只是机械地通过网络实现了第三方监示，对机电类设备最易出现问题的机械结构失效和崩溃鲜有应对措施。

机械结构失效和损毁是造成重大灾难性事故的罪魁祸首，一个关键部位的地脚螺钉或连接螺栓被拉断，就可导致整个滚梯支撑系统失稳。在此状态下，这些设备自带的安全装置既不可能侦测出故障，更不可能发出预警。针对此类事故，科研机构已经研发出一种基于远距离RFID技术（无线射频识别技术）的低成本金属结构件（可控制螺栓、拉撑、支撑和铰链等结构）监控标签，以及基于物联网技术的全天候监控系统，目前已经在江苏和北京等地进行系统试验。

“特联网”建设的组织原则

因“特联网”建设涉及特种设备本体的技术改造，质检总局应组织专家与法律界，认真研究并明确其法律关系，在立法上做足功课。

要特别明确，物联网建设是特种设备信息化建设的组成部分，是信息化建设的技术手段和覆盖范围的延伸;全国必须在国家质检总局领导下，统一规划、统一数据标准、统一工作平台和规范技术设备。

根据我国不同地域的经济发展程度，尤其物联网建设需要巨大资金和高素质人才支持的现实考虑，建议优先在网络资源和资金充裕的北、东、南沿海和西南地区，建设多个物联网技术发展和示范中心，起到技术辐射和产业带动作用。

“特联网”技术应用的“门槛”和“退出”机制十分重要。应用于特种设备安全的物联网技术，必须获得权威机构的评定，这个权威机构可以比照鉴定评审机构设置和运作方法，要具备特种设备安全评价资质，以及对各种涉及特种设备安全物联网应用技术进行权威试验与验证的技术能力，并要承担相应的法律责任。

（本文由中国特种设备安全与节能促进会推荐）

编辑   韩 颖endprint