特种设备信息化管理系统的架构设计

邱梦华

（福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350000）

特种设备信息化管理系统的架构设计

邱梦华

（福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350000）

本文针对国内特种设备信息化发展现状与需求，结合物联网、大数据、地理信息等新技术，提出了特种设备信息化管理系统架构，可提高特种设备安全监管效率，增强特种设备信息的透明度。

特种设备；信息化；物联网；大数据；架构设计

特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场(厂)内专用机动车辆这八大类设备。随着特种设备数量不断增加，电梯、游乐设施、锅炉等设备更是直接影响着日常生活及生命财产安全，其安全性已经引高度重视。在《关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》总体要求中已经明确指出要开展特种设备和危险品追溯体系建设，而该建设离不开特种设备信息化的支撑。

特种设备信息化是指特种设备安全监管生命周期内的工作内容的信息技术应用，使得所有与特种设备有关的工作内容可通过信息数据进行保存、分析。我国特种设备信息化发展起步虽不算晚，但在整体的基础建设实施建设和信息化应用层次方面都较发达国家要低，在重视程度和信息化投入方面也有较大的差距。近年来，质监总局加大推广特种设备信息化的进程，建立了特种设备行政审批系统，大部分省市均开发部署了省市两级特种设备监察系统、特种设备检验管理系统，有效提高监察工作，但是还是存在综合管理程度不高、数据接口不统一、缺乏系统化等问题。本文拟采用物联网、大数据分析、地理信息系统等技术搭建特种设备信息化管理系统的架构,进一步适应并满足监察、检验业务模式的快速化变革需求，推进转变信息化管理建设方式，使特种设备信息化建设从局部规划和设计向全局规划和顶层设计转变。

1 系统相关技术概述

1.1 物联网应用

物联网技术是在互联网、通信网的基础上，利用传感器、二维码等技术，实现物品信息传递、交换和通信的新技术。该技术目前在农畜产品追溯、药品追溯、智慧城市、道路管理、灾害监测等多个领域都有广泛的应用。特种设备和危险品追溯体系建设离不开物联网技术。《“十二五”特种设备科技发展规划》将“特种设备物联网关键技术研究与工程示范应用”列为一项重大科技项目。

1.2 大数据

随着互联网的广泛应用，全球数据呈爆炸式增长，如何有效分析和应用这些数据成为热点。自2008年9月 “Big Data”出现，大数据分析与挖掘的研究成果就被广泛应用于物联网、舆情分析、电子商务、健康医疗、生物技术和金融等各个领域，但在特种设备检验检测及安全管理的应用属于空白。特种设备信息包括设备的基本信息、检验信息、使用单位和维保单位等的单位信息，随着设备数量的增加和时间的推移，数据正在不断的累加，采用大数据分析这些数据，可以更好的分析设备基本状况、检验状况及单位情况。

1.3 地理信息

地理信息系统（GIS）是一个以地理信息数据为基础，对地理空间的数据进行显示、操作、模拟和分析的系统。该系统最大的特点是将空间数据和属性数据结合，可对地理空间业务进行决策分析、结合业务属性数据进行动态预测等，对相关业务系统起到辅助和支撑的作用。

2 架构设计

本文提出基于“一个中心，两个安全，三个规范，五大应用”的特种设备信息化管理系统架构。其中，“一个中心”是指以监管、检验业务平台为基础的特种设备数据中心；“两个安全”指数据安全和网络安全，保障数据中心的稳定运行；“三个规范”指信息化管理规范、信息平台开发、维护和使用规范、公共数据接口规范，通过三个规范约束数据中心的数据完整性和准确性；“五大应用”指大数据应用、物联网应用、移动终端应用、地理信息应用及公众服务应用，依托数据中心重点开展实施，一方面应用数据提供数据服务，另一方面汇聚数据构建更加完整的数据中心。

2.1 特种设备数据中心

数据中心主要就是数据的采集、存储和传输。特种设备信息化相关数据主要包括在监察机构中的施工告知、设备使用登记、生产单位资质许可、作业人员许可等信息和在检验机构中的设备详细信息、单位（使用、安装、维保、制造等）基本信息、检验信息、收费信息等。 建立基于B/S的动态web综合性动态监管平台、检验平台及辅助平台（生产单位的网上报检平台、仪器管理平台等），实现设备从出厂到允许正常使用的各个流程都电子化。将每个平台的数据以统一、标准的格式存储到数据库，便于不同平台之间创建数据接口，实现数据传输。目前大部分省市均开发部署了省市两级特种设备监察系统、特种设备检验管理系统，并在两平台之间实现了基本数据交换，为全国性的特种设备信息化建设和数据共享夯实了基础。

2.2 两个安全

数据中心建立后，信息安全成为重中之重。信息安全是一个综合的解决方案，包括物理安全、通信安全、辐射安全、计算机安全、网络安全等。常见的攻击类型分为四大类：针对用户的攻击、针对应用程序的攻击、针对计算机的攻击和针对网络的攻击。为保证信息安全，除正常的防护措施外，必须加强数据安全和网络安全。

具体方案设计如下。

（1）监管、检验平台开发时应用Web服务器加密等技术，防止网页篡改；单位用户登录采用数字证书CA方式登录，完成身份认证。

（2）部署配置相应的网络安全设备，应用防火墙技术和VPN技术等技术，实现内外网分离，同时安装入侵检测系统与入侵防御系统，实时监测及防御。

（3）定期通过第三方信息安全技术咨询公司对现有信息平台进行系统安全漏洞检测，按照结果不断提高平台的信息安全保护。

2.3 三个规范

信息化管理规范：根据监察机构和检验机构办事流程，建立监察、检验、辅助平台的管理规范。该规范确定每一个办事流程及期间有关的数据。

信息平台开发、维护和使用规范：开发者和维护者在平台开发过程中的规范和使用者在使用过程中的规范。

公共数据接口规范：特种设备检验检测数据归集与交换工作所需要的术语和定义、基础数据元、数据归集与数据交换的方式。该规范适用于各省市特种设备验机构、监察机构之间的数据归集与交换工作。

2.4 五大应用

移动终端。建立基于便携式终端检验设备的现场检验信息管理软件，实现随时随地处理工作，实时访问与更新信息等功能，提高工作效率，且配备更加方便快捷。

地理信息应用。建设基于第三方地图的特种设备地理信息动态展示系统，通过第三方地图的API接口方式，结合便携式终端设备的GPS坐标点采集功能，可以实现特种设备的地理信息展示，通过地理信息系统，实现邻近设备相关信息的分析、查询和统计，同时，将系统应用在便携式终端设备中，可以进一步提高检验人员工作效率。

大数据分析应用。充分运用监管平台、检验平台及信息资源共享平台沉淀的各类数据，运用基于数据挖掘算法的大数据分析方法，结合特种设备行业特点，逐步建立一套相对准确的能够对特种设备安全预警进行分析的系统，初步实现故障诊断预判，故障预警分析等功能，作为一种安全预警辅助分析的手段。

物联网应用。将物联网技术应用在特种设备信息化管理系统中，实现特种设备的生产、使用、维保、检测等关键信息的记录、统计、分析、公示等功能，逐步形成电梯物联网监控系统，完成自动报检和自动分析统计功能，实现动态监管。

公众服务应用。在建设完成数据接口标准及搭建了特种设备信息大平台以后，逐步推进建设对社会公众开放的服务平台，通过搭建微平台、微服务及手机网站等方式绑定手机用户，提高社会公众对特种设备的认知度和参与度。

3 结语

特种设备安全关系到了国民经济的健康发展，特种设备安全监管工作的成效又直接决定了特种设备的安全运行状况。随着特种设备大幅度增长，从事特种设备安全管理的相关人员数量较少，通过信息化提高工作效率和加强特种设备安全管理已成为重点。特种设备信息化是服务特种设备安全监管业务需求、支撑安全监管业务发展的有力手段。基于本文提出的架构建设特种设备信息化管理系统，将极大提升特种设备安全监管的工作效能和准确性，并能通过数据分析、挖掘为行政决策提供参考，实现与安监、交通、能源等政府部门的信息服务共享，提升我国特种设备安全生产监管的监测、决策、预警、执法、协同方面的业务能力。

[1]特种设备信息化工作管理规则(TSG Z0002-2009) [S].国家质量监督检验检疫总局，2009.

[2] 梁吉业,冯晨娇,宋鹏.大数据相关分析综述[J].计算机学报,2016,39(1):1～18.

[3] 王乐天.基于GIS的城市供水信息系统的设计与实现[D].上海:华东理工大学,2017.

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