专利名称：气瓶安全充装监控及信息处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气瓶监控管理系统，特别是一种气瓶安全充装监控及信息处理系统。
背景技术：
某些特殊气体是人类重要的能源资源，根据其用途可分为工业用气体和民用气体。 工业用气体包括氢、氧、氯、氮、乙炔等气体；民用气体包括液化石油气、天然气、液 化天然气、压缩天然气、瓦斯气、煤气等气体，只要合理利用就能造福于人类，但是如 果忽略了上述易燃易爆和有毒有害危险介质的包装容器——气瓶(含金属气瓶、金属内 胆缠绕气瓶、塑料内胆缠绕气瓶)的安全，使用充装不当，监控不力，将会给社会的安 定和谐以及人民群众的生命财产安全造成重大的危害和损失。某些气体对气瓶存在不同程度的腐蚀作用(如压縮天然气中的硫化氢对金属有强腐 蚀作用，被腐蚀的气瓶在充装时易发生爆炸和燃烧)，而且气瓶的充装次数也会对气瓶 使用的材料产生疲劳影响。气瓶在我国的法定允许使用寿命较长，气瓶在实际使用过程 中在各个使用和充装单位之间频繁的往复流通(如液化石油气瓶，主要用于家庭和餐饮 行业)，有的气瓶的使用环境比较恶劣，需要经受风霜雨雪、酸碱盐雾的侵蚀、夏季烈 日的暴晒和冬季严寒的冰冻，以及运输搬运过程中易受的震动和撞击，容易出现各种损 伤和早期老化。随着我国经济的快速增长和全球性的油价飞涨，汽车油改气数量的与日俱增，市场 对各类气瓶需求量快速增长，气瓶出现供不应求的局面。部分气体充装站为了片面追求 经济效益，忽视气瓶安全法规，为漏检、超期服役、外地报废气瓶等各种不合格气瓶充 气。部分医用氧气瓶、民用液化石油、煤气、工业用氢气、氯气、氮气、瓦斯气等气瓶 也存在着已过安全期或保质期继续使用的隐患。由于加气站、压縮天然气(CNG)汽车 改装厂和少数用户受利益驱使，漠视安全，没有或不愿主动淘汰不合格气瓶，特别是加 气站，不易杜绝人为因素对气瓶安全使用的干扰。部份CNG汽车改装厂也基于上述原 因为用户违规安装各类不合格气瓶。加之气瓶具有流动性强、管理分散、使用危险性大 的特点，因此必须对其进行定期检测、限期报废、限制充装次数和控制充装，否则遍布
于城乡各地，使用在各个行业的千万只气瓶将有可能成为无数个移动或固定炸弹。关于 上述气瓶爆炸的案例经常见诸报端、电视，特别是发生在CNG汽车车载气瓶和餐饮火 锅店液化石油气瓶的爆炸，其情形惨不忍睹。人民的生命财产安全处于一种令人担忧的 状况之中。多年来人们都在积极探索，寻找一套行之有效的管理办法，但到目前为止，我国还 没有形成一整套对气瓶充装进行监控的行之有效的办法。人们想到了利用自动识别技术 来鉴别不合格气瓶。自动识别技术是20世纪70年代发展起来的集光、电、机、计算机等技术为一体的、 快速准确的数据自动采集、储存、自动输入、计算机实行处理数据的高新技术。无线射频识别技术(RFID)是应用射频识别器发射的射频信号对记录各种参数的电 子标签进行读写，在如同纸薄的电子标签内嵌入了可编程的芯片、存储器、IC回路和发 射天线，通过一定的频率在一定距离内对电子标签的内容进行储存和读取操作，能准确 的同时识别多个目标，并通过射频识别器发射的电磁波为识别电子标签提供能量。通过 气瓶监管部门设定的密钥和芯片制造商提供的密钥，经过特定的加密算法后生成一个绝 对唯一的识别码，以保证每个电子标签的唯一性。当电子标签进入射频识别器的扫描范 围时，射频识别器的电磁波激活电子标签，并与电子标签进行数据交互，整个识别工作 无需人工干预。射频识别技术具有防水、防磁、耐高温、读取距离大、数据可加密、存 储数据容量更大、存储数据更改自如等优点。条码识别技术是一种快速、适时、准确收集、储存、处理信息的高新技术，其核心 是利用光电扫描器识别条码符号，并快速准确地将信息录入到计算机进行数据处理，以 达到自动化管理的目的。条码是一组按特定规律排列的条、空及对应字符、表示一定信 息的符号。 发明内容本发明目的是利用自动身份识别技术，开发一种全自动的计算机智能化管理系统， 对气瓶这种关乎民生安全的特种设备实行充装监控管理，及早发现和排除人为干扰隐 患，从根本上杜绝不合格气瓶充装及流通使用，为气瓶监管部门实现对气瓶等特种设备 的微观监控和动态跟踪管理提供全面的高科技的技术支持。本发明是一种气瓶安全充装监控及信息处理系统，由电子标签或条码标签、身份识 别器、加气机智能控制器构成。电子标签或条码标签安装在气瓶上，身份识别器与加气 机智能控制器相连，加气机智能控制器安装在加气机加气开关的控制路径上。 为了在区域内实现全局监控，本发明的加气机控制的信息输出端可与计算机通讯网 络信息输入端相连，建立监控系统。整个系统通过通讯网络与气瓶数据中心连通,随时可 以通过自己的计算机从数据中心取得相关数据。本发明的工作原理是在每个气瓶上安装一枚身份标签(电子标签或条码标签)，在 各加气机内加装智能控制器，并由气瓶监管部门铅封，通过身份识别器对气瓶身份标签 进行无线射频识别(针对电子标签)或光电扫描识别(针对条码标签)。身份识别器读 取气瓶的身份标签，并将其读取的信息传送到加气机智能控制器，智能控制器根据气瓶 身份识别数据进行处理，并判定气瓶是否合格，决定是否允许加气机对其加气。是，则 加气开关开启，加气机可以给气瓶加气；否则加气机不能加气。在此基础上，本系统还 可以通过计算机通讯网络将气瓶的有关信息反馈到数据中心进行数据处理，由气瓶监管 部门进行动态监管，以维护气瓶使用的安全。本系统与已有技术的区别在于它不仅能够识别气瓶的合格与否，而且通过智能控制器可控制加气机加气开关的开启，并排除人为因素的干扰，使不合格气瓶不能加气， 从而保证不合格气瓶由于无法加气而被淘汰。本发明提供的系统因为至始至终实行全程智能控制，因此管理成本低。这样的科学 管理能够从根本上杜绝人为因素对气瓶安全使用的干扰。在此基础上实施对各种气瓶的 高效安全的监控，在保证气瓶安全使用上发挥积极的作用。本发明所说的气瓶包括氢气瓶、氧气瓶、氯气瓶、氮气瓶、乙炔气瓶、液化石油气瓶、甲醇气瓶、乙醇气瓶、二甲醚气瓶、CNG车载天然气瓶压縮天然气瓶、液化天然气瓶、煤气瓶和瓦斯气瓶。
图1是将射频识别技术应用于气瓶种类之一的CNG车载气瓶的工作原理示意图 图2是图1的电路结构框图 图3是CPU电路4是非接触电子标签识别芯片电路5是通讯模块电路6是天线等效、开关、电源电路7是安全模块电路8是条码身份识别电路原理示意9是条码身份识别控制系统电路图 具体实施方式
实施例1本实施例是将射频识别技术应用于CNG车载气瓶上的案例，如图1所示。系统由 电子标签、射频识别器、加气机智能控制器构成。电子标签安装在气瓶上。用射频识别 器扫描电子标签，通过读取气瓶身份标识并将其读取的信息传送到加气机智能控制器， 智能控制器输出控制信号来控制加气机电磁阀的开启，由判定结果决定加气机是否给 CNG车载气瓶加气。安全监控充装气瓶的基本工作到此即完成。为了在某一地区全局 掌握和控制车载气瓶安全加气，加气机智能控制器可将识别信息再传送给计算机，由计 算机处理后通过通讯网络传送到气瓶监控数据中心，数据中心将此信息记录在案，并将 不合格气瓶信息传送给气瓶监管部门予以处理。实际操作上，CNG车载气瓶可在定期检验时由气瓶监管部门指定的气瓶检测站 对其安装已写入气瓶生产厂家、出厂日期、规定使用年限、允许充装次数、使用单位 或个人用户名，年检是否合格以及其它相关信息的电子标签，并且之后CNG车载气 瓶在每次加气时其电子标签内的允许充装次数将逐次递减，直至归零，成为不合格气 瓶而无法加气。图2是图1的电路原理框图。图3-图7为图1的电路图。由图可知，电子标签识 别电路即射频识别电路由CPU、非接触电子标签识别芯片、通信模块、安全模块和天 线构成。CPU采用8032，是非接触电子标签识别模块的核心，负责处理天线区域内 内标签的探测和读写、与其它设备或平台的通讯。其P0-P27均为输出端，将其中任意 一输出端与控制加气机电磁阀的电源相连。身份识别合格，由CPU发出指令，电磁 阀开启，加气机可充气；反之，不能给气瓶加气。非接触电子标签读取芯片采用 MCM200，主要负责完成与非接触电子标签通讯的各种机制，同时根据输入的振荡信 号产生供工作使用的射频信号。通信模块由RS232、 74HC02和ANT三部分组成，主 要完成与外界系统的数据交互，以便产生各种应用，可以是RS232、 RS485、以太网 通讯或其它。天线由天线等效电路、天线电源和天线开关组成，主要将非接触电子标 签识别芯片产生的射频信号辐射到周围空间，以便产生非接触电子标签所需要的能量 和信号。安全模块由加密解密模块330、 二个与非门74HC02及外围电路构成，负责 在安全级别较高的场合对数据安全进行维护。本实施例是一个由计算机处理的监管系 统。在没有条件的偏远地区，利用射频识别器和气瓶上的电子标签，也可以达到控制 加气机的目的，决定加气与否，从而保证气瓶充装安全。
电子标签经过初始化处理，对每个气瓶给出一个唯一身份标识。身份识别器是一 个手持设备，其内部安装有经过授权的解密芯片，只有安装了该解密芯片的身份识别器才能读取到经过相同手段处理过的身份标签的数据。在电路图中，只有天线电路安 装在射频识别器中，其余电路均安装在被铅封的加气机中。当带有电子标签的气瓶被送到加气站加气时，加气站操作人员将该身份识别器对 准安装在气瓶上的身份标签时，身份识别器通过发射天线发送一定频率的射频信号， 位于该射频信号发射区域的电子标签会产生感应电流，获得能量而被激活，将自身数 据等信息通过其内置的发送天线发送出去；身份识别器接收到从标签发射出来的载波 信号后对其进行解调和解码，然后将该信息传送到加气机智能控制器进行相关处理； 加气机智能控制器根据逻辑运算判断标签的合法性，针对不同的设置发出相应的控制 指令，决定是否允许给气瓶加气。若身份识别器采集的信息经判断显示该气瓶有关信 息为合格，则智能控制器将输出控制信号，自动恢复加气机的加气功能气瓶可以加气； 反之，该气瓶无法加气，并且身份识别器的识别信息将通过通讯网络被同步传送到数 据中心，数据中心经计算核实后实时就近通知有计算机通讯网络和气瓶信息数据中心 管辖权的气瓶监管部门，及时采取相应措施，如立即挡获并封存该气瓶，确保具有安 全隐患的气瓶被全数回收报废。通过这样的技术手段和执法手段相结合来维护社会安 全，从而实现对气瓶的安全监控。对于CNG车载气瓶，可在定期检验时由气瓶监管部门或其授权的气瓶检验单位， 根据实际情况把相关信息写入电子标签加密芯片中，以此来实现对CNG气瓶的安全监 控。实施例2图8是条码身份识别电路原理示意图。该系统由光电扫描器、放大整形电路、翻码 接口电路和加气机智能控制系统构成。当光电扫描器光源发出的光经发射透镜后照射到 黑白相间的条码上时，反射光经反射聚焦后照射到光电转换器上，于是光电转换器接收 到与白条、黑条相应的的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整 形电路。放大后的电信号仍然是一个模拟电信号。为了避免由条码标签中的疵点和污点 导致错误信号，在放大整形电路后需加一整形电路，把模拟信号转换数字电信号，以便 计算机系统能准确判读。图9中，翻码接口电路CPU采用AT89C51,其17、 18脚上并接了一个CPU参考 时钟。放大整形电路采用RESPACK4。条码标签可以采用印刷、喷涂的办法取得，使其
附着在气瓶上。当光电扫描器扫描到条码标签的身份数据后，在CPU中进行智能处理,并发出判断信号，控制加气机电磁阀开启。与实施例1相同，控制电路都安装在被铅封的加气机里，以确保气瓶安全使用的 监控。
权利要求
1、气瓶安全充装监控及信息处理系统，其特征在于该系统由气瓶身份标签、身份识别器、加气机智能控制器构成，气瓶身份标签附着在气瓶上，身份识别器信号输出端与加气机智能控制器信号输入端连接，智能控制器安装在加气机加气开关的控制路径上。
2、 根据权利要求1所述的气瓶安全充装监控及信息处理系统，其特征在于对应射频 识别技术，气瓶身份标签是电子标签，身份识别器是射频识别器；对应条码识别 技术，身份标签是条码标签，身份识别器是光电扫描器。
3、 根据权利要求1所述的气瓶安全充装监控及信息处理系统，其特征在于加气机智 能控制器的信息输出端与计算机信息输入端相连，计算机通过通讯网络与气瓶信 息数据中心连接。
全文摘要
本发明是一种气瓶安全充装监控及信息处理系统，由电子标签或条码标签、身份识别器、加气机智能控制器构成。电子标签或条码标签附着在气瓶上，身份识别器与加气机智能控制器相连，加气机智能控制器安装在加气机加气开关的控制路径上。为了在区域内实现全局监控，本发明的加气机智能控制器的信息输出端可与计算机通讯网络信息输入端相连，整个系统通过通讯网络与气瓶数据中心和气瓶监管部门计算机连通，实施动态监管。
文档编号F17C13/02GK101113802SQ20061002141
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月18日 优先权日2006年7月18日
发明者喇晓路, 张晋南 申请人:喇晓路;张晋南