安全閥校驗(yàn)數(shù)字化技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)開發(fā)

盧俊文，劉景新，馬成

（河北省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)研究院唐山分院，河北 唐山 063000）

1 安全閥校驗(yàn)的現(xiàn)狀

安全閥校驗(yàn)有在線校驗(yàn)與離線校驗(yàn)2 種方式，但由于在線校驗(yàn)存在成本高、操作難度大等多方面原因，故一直是以離線校驗(yàn)方式為主。離線校驗(yàn)雖然需要將安全閥從設(shè)備上拆下，但它不僅能對(duì)各種不同大小、不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的安全閥進(jìn)行整定壓力調(diào)校和密封性能試驗(yàn)，而且能對(duì)安全閥進(jìn)行解體維修，所以絕大多數(shù)安全閥仍然采用離線校驗(yàn)的方式進(jìn)行校驗(yàn)。

安全閥校驗(yàn)總體上由兩大部分工作構(gòu)成，即：操作環(huán)節(jié)工作與管理體系環(huán)節(jié)工作。前者是指在校驗(yàn)臺(tái)上對(duì)安全閥整定壓力進(jìn)行調(diào)校和密封性能試驗(yàn)，對(duì)使用過的舊閥進(jìn)行解體維修；后者包括：校驗(yàn)受理、填寫校驗(yàn)原始記錄、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表（臺(tái)賬）、刻印懸掛校驗(yàn)合格證銘牌、鉛封、發(fā)放校驗(yàn)報(bào)告及文件歸檔等。

整定（開啟）壓力調(diào)校是安全閥校驗(yàn)中最重要的一項(xiàng)內(nèi)容，目的是將安全閥整定壓力調(diào)整到規(guī)定的范圍內(nèi)，整定壓力的調(diào)整與測(cè)試所用的設(shè)備叫安全閥校驗(yàn)臺(tái)。整定壓力的測(cè)試可以采用兩種方式進(jìn)行：一種是采用機(jī)械指針式壓力表，安全閥校驗(yàn)臺(tái)均配備多種不同量程0.4級(jí)精密壓力表；另外一種是采用數(shù)字化測(cè)量方法，采用壓力變送器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，電腦控制單片機(jī)或PLC 采集電信號(hào)，再經(jīng)過放大和A/D 轉(zhuǎn)換變成數(shù)字（壓力）信號(hào)顯示在屏幕上。

用機(jī)械指針式壓力表作為唯一的測(cè)量儀表的弊端是顯而易見的（撇開肉眼從不斷變動(dòng)的指針上讀取壓力數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差不談）：首先，由于壓力表不具備自動(dòng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)的功能，測(cè)試數(shù)據(jù)只能事后由校驗(yàn)員填寫到校驗(yàn)原始記錄與校驗(yàn)報(bào)告中去，數(shù)據(jù)的真實(shí)性與準(zhǔn)確度基本取決于校驗(yàn)人員的責(zé)任心和自覺性，這導(dǎo)致測(cè)試過程中的原始數(shù)據(jù)無法查詢、測(cè)試過程無法追溯。很多檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的安全閥原始記錄中的測(cè)試數(shù)據(jù)都是標(biāo)準(zhǔn)值（不存在任何誤差），其真實(shí)性與可靠性是存在疑問的。這不僅使監(jiān)管流于形式，且對(duì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的客觀性與公正性也將產(chǎn)生不利影響。

2 安全閥校驗(yàn)、密封性能試驗(yàn)數(shù)字化測(cè)試系統(tǒng)

2.1 安全閥校驗(yàn)數(shù)字化測(cè)試系統(tǒng)

安全閥校驗(yàn)數(shù)字化測(cè)試系統(tǒng)不是將校驗(yàn)臺(tái)上的壓力表替代掉，而是提供一種既能自動(dòng)測(cè)定安全閥開啟壓力與密封性能、又能將測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集和保存的先進(jìn)測(cè)試手段，壓力表仍然作為輔助測(cè)量手段予以保留。與壓力表不同，數(shù)字化測(cè)試系統(tǒng)是通過壓力變送器、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、測(cè)控軟件及電腦等將壓力（流量）等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過放大處理后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，上位機(jī)軟件按照指定的方法（如：拐點(diǎn)法）判定得到測(cè)試結(jié)果（如：整定壓力)，最后將采集到的實(shí)時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)（壓力）與結(jié)果在顯示屏上顯示、并自動(dòng)記錄到數(shù)據(jù)庫中。因此，其測(cè)試精度與可靠性不僅與系統(tǒng)硬件技術(shù)性能指標(biāo)有關(guān)，還與上位機(jī)軟件有關(guān)。

雖然該系統(tǒng)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的難度并不大，但要使其同時(shí)具備測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、人機(jī)功能佳等功能，則需要對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行深入的理論研究與試驗(yàn)驗(yàn)證，然后將這個(gè)經(jīng)過試驗(yàn)論證的技術(shù)方案轉(zhuǎn)化成技術(shù)規(guī)范并嚴(yán)格執(zhí)行，才能最終確保數(shù)字化測(cè)試設(shè)備的先進(jìn)性與可靠性。

該系統(tǒng)包含：基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與處理器、0-20mA 輸出壓力傳感器、高精度電子流量計(jì)、激光打標(biāo)機(jī)、觸摸屏等硬件及測(cè)控軟件構(gòu)成。其中，數(shù)據(jù)采集與處理器自主研發(fā)，信號(hào)輸入接口不少于6 個(gè)，數(shù)據(jù)采集速率不低于每秒100 次，自動(dòng)測(cè)定和記錄安全閥開啟壓力、安全閥瞬時(shí)泄漏率與每分鐘泄漏量，測(cè)試精度不低于千分之五。

2.2 安全閥校驗(yàn)密封性試驗(yàn)數(shù)字化測(cè)試系統(tǒng)

現(xiàn)行國家規(guī)范《安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，推薦了安全閥密封試驗(yàn)裝置，規(guī)定了密封試驗(yàn)壓力及3 種不同公稱通徑的安全閥保壓時(shí)間、合格標(biāo)準(zhǔn)，保壓時(shí)間內(nèi)排出的氣體每分鐘所產(chǎn)生的氣泡數(shù)小于規(guī)定的數(shù)值即為合格。

本課題設(shè)計(jì)了一種即輕便又能快速裝拆、且具有泄漏顯示功能的“堵板”，為數(shù)字流量傳感器的測(cè)量提供保證。以提高安全閥密封性能試驗(yàn)的效率、保證測(cè)試結(jié)果的正確率。

首先，通過實(shí)驗(yàn)研究氣體體積流量在30ml/min 范圍內(nèi)（安全閥允許的最大泄漏率）變化時(shí)氣泡體積（ml/個(gè)）與集漏管內(nèi)徑、流量、流速之間的關(guān)系，對(duì)“氣泡法”的測(cè)量誤差范圍進(jìn)行測(cè)算。然后，以高精度的小微流量傳感器為核心，開發(fā)安全閥校驗(yàn)密封性能試驗(yàn)數(shù)字化測(cè)試儀器，同步測(cè)定安全閥泄漏率與氣泡數(shù)，自動(dòng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)與整定壓力數(shù)字化測(cè)試系統(tǒng)的整合。成功地解決了全封閉式安全閥密封性能的數(shù)字化測(cè)試問題。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的安全閥校驗(yàn)智能管理系統(tǒng)

3.1 安全閥網(wǎng)上約檢與信息化管理系統(tǒng)

該軟件采用JAVA 語言編寫B(tài)-S 軟件、SQL Server 數(shù)據(jù)庫，以二維碼進(jìn)行身份驗(yàn)證與快速獲取信息通道，使安全閥使用單位、安全閥校驗(yàn)機(jī)構(gòu)、安全閥制造單位與特種設(shè)備檢驗(yàn)監(jiān)督管理部門之間能快速高效地實(shí)現(xiàn)信息交換與信息查詢。

對(duì)于安全閥使用單位，通過該平臺(tái)可以建立起本企業(yè)的安全閥臺(tái)賬；安全閥到期要送檢前，可直接登錄進(jìn)行網(wǎng)上約檢、生成約檢號(hào)和約檢單。安全閥送檢時(shí)不再需要填寫任何表格，同時(shí)，還可以及時(shí)地獲悉安全閥的校驗(yàn)進(jìn)度、校驗(yàn)是否合格、報(bào)告是否生成、校驗(yàn)收費(fèi)明細(xì)等信息，預(yù)覽和下載校驗(yàn)報(bào)告，網(wǎng)上約檢過的安全閥信息自動(dòng)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，下次到期未檢時(shí)將自動(dòng)提示預(yù)警。

對(duì)于安全閥校驗(yàn)機(jī)構(gòu)，網(wǎng)上約檢過的安全閥送檢時(shí)可以直接通過約檢號(hào)導(dǎo)入全部信息、自動(dòng)生成校驗(yàn)任務(wù)單，并將檢驗(yàn)任務(wù)派送到智能型校驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行校驗(yàn)，效率大幅提高。同時(shí)，也可以用它查看將要送檢的安全閥的情況，或協(xié)助檢驗(yàn)接待處完成送檢安全閥的信息錄入工作。

對(duì)于承壓設(shè)備監(jiān)督管理部門，通過該平臺(tái)可以獲取各個(gè)轄區(qū)內(nèi)安全閥的數(shù)量、分布、報(bào)檢、收費(fèi)以及安全閥校驗(yàn)等方面的準(zhǔn)確信息，預(yù)覽和下載校驗(yàn)原始記錄與校驗(yàn)報(bào)告。

3.2 安全閥校驗(yàn)專用二維碼與手機(jī)APP 系統(tǒng)

開發(fā)“安卓”與“蘋果”2 種手機(jī)系統(tǒng)的手機(jī)APP，用于掃描二維碼進(jìn)行身份認(rèn)證與信息查詢與交換。

該系統(tǒng)由“安全閥終身二維碼標(biāo)識(shí)”、“安全閥校驗(yàn)體系文檔（校驗(yàn)委托單、校驗(yàn)報(bào)告等）二維碼”、“安全閥校驗(yàn)合格證銘牌二維碼”、“安卓”與“蘋果”系統(tǒng)手機(jī)APP 等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)的功能有：通過掃描約檢單或校驗(yàn)委托單上的二維碼，可以快速獲取安全閥的校驗(yàn)進(jìn)度、校驗(yàn)是否合格、報(bào)告是否生成、校驗(yàn)收費(fèi)明細(xì)等信息；掃描合格證銘牌與安全閥閥體上的二維碼能獲取安全閥自身以及校驗(yàn)情況的信息、預(yù)覽校驗(yàn)報(bào)告，使得安裝時(shí)不再發(fā)生裝錯(cuò)位置的情況，校驗(yàn)單位通過掃描二維碼即可將安全閥信息直接導(dǎo)入；掃描安全閥安裝位置處二維碼，可以快速獲悉應(yīng)該安裝的安全閥選型、比對(duì)已經(jīng)安裝的安全閥是否匹配。

該平臺(tái)顯示的信息以及電子版校驗(yàn)報(bào)告信息全部來自于“安全閥智能校驗(yàn)專用數(shù)據(jù)庫”，信息完全真實(shí)可靠，將徹底杜絕信息虛假、報(bào)告與銘牌造被假冒的可能。

3.3 安全閥校驗(yàn)管理端與測(cè)試端軟件

采用VB 編寫的B-S 軟件，用于完成安全閥校驗(yàn)機(jī)構(gòu)的校驗(yàn)受理、收費(fèi)與文檔管理、校驗(yàn)歷史追溯等工作，自動(dòng)記錄校驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)、維修情況與校驗(yàn)結(jié)論等。

首先，研究使用經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證的、具有“密碼驗(yàn)證功能的電子圖章”，使安全閥使用單位通過網(wǎng)上信息管理平臺(tái)下載的“電子版報(bào)告”具備法律效率。

其次，建立安全閥校驗(yàn)機(jī)構(gòu)的文檔電子化存檔系統(tǒng)，并建立相關(guān)的管理規(guī)范。另外，研究與原有OA 系統(tǒng)設(shè)備庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的方法，并提出確保數(shù)據(jù)安全的有效措施。

3.4 二維碼合格證銘牌的打印

選用“光纖激光打標(biāo)機(jī)”，刻印“二維碼合格證銘牌”，并與系統(tǒng)進(jìn)行整合聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)銘牌自動(dòng)連續(xù)刻印。

安全閥的整定壓力及密封試驗(yàn)測(cè)試結(jié)束后，合格的安全閥要打鉛封標(biāo)記并掛上校驗(yàn)銘牌。本系統(tǒng)引進(jìn)“光纖激光打標(biāo)機(jī)”自動(dòng)打印技術(shù)，合格的安全閥形成“校驗(yàn)名牌”文件，“光纖激光打標(biāo)機(jī)”讀入該文件，自動(dòng)打印校驗(yàn)名牌，有效地提高了校驗(yàn)名牌的打印效率。

4 結(jié)語

隨著國家對(duì)特種設(shè)備安全管理的不斷加強(qiáng)，如何對(duì)安全閥校驗(yàn)工作實(shí)施有效的監(jiān)管、保證安全閥校驗(yàn)的工作質(zhì)量也成為了一個(gè)迫切需要解決的課題。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息的傳輸與共享變得快捷通暢，以網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件、二維碼、智能手機(jī)以及手機(jī)客戶端作為平臺(tái)和載體，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的安全閥校驗(yàn)管理體系進(jìn)行升級(jí)改造,通過完善并普及安全閥校驗(yàn)數(shù)字化測(cè)試技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)的信息管理體系，將是解決安全閥有效監(jiān)管問題的唯一途徑。

雖然數(shù)字化測(cè)試技術(shù)比采用壓力表更加先進(jìn)、工作效率也更高，但我國現(xiàn)行的法規(guī)和國家標(biāo)準(zhǔn)中均還未接納數(shù)字化測(cè)試方法。鑒于安全閥數(shù)字化測(cè)試技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)許多檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)投入使用，相關(guān)的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)顯然已經(jīng)滯后，亟待進(jìn)行修改完善，以便推動(dòng)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的普及與安全閥校驗(yàn)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。