1 我國(guó)危化品氣瓶管理存在的主要問(wèn)題 
近年來(lái)，盛裝易燃易爆有毒化學(xué)危險(xiǎn)品氣瓶（以下簡(jiǎn)稱“危化品氣瓶”）泄漏和爆炸事故頻發(fā)。2004年,河北省保定市發(fā)生“7.17”氧氣瓶連環(huán)爆炸事故，2005年,云南省曲靖市發(fā)生“4.26”液氯氣瓶泄漏事故，2006年,河南省項(xiàng)城市發(fā)生煤氣罐爆炸事故……，這些事故均造成較多人員傷亡和較大社會(huì)影響。為切實(shí)加強(qiáng)?；窔馄康陌踩芾?，國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局鼓勵(lì)各省市、自治區(qū)采用先進(jìn)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)對(duì)?；窔馄窟M(jìn)行安全管理，實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控。 
目前我國(guó)?；窔馄抗芾碇饕嬖谝韵聠?wèn)題： 
（1）各充氣站串瓶充氣現(xiàn)象嚴(yán)重，一旦發(fā)生事故，難以排查安全責(zé)任。 
在氣瓶充裝環(huán)節(jié)，一些氣瓶充裝單位擅自充裝非本單位產(chǎn)權(quán)氣瓶，而且時(shí)有違章操作，造成氣瓶過(guò)量充裝或錯(cuò)裝，導(dǎo)致氣瓶事故大量發(fā)生。由于氣瓶充裝不當(dāng)造成的事故已經(jīng)占?xì)馄渴鹿士倲?shù)的60％以上。 
（2）報(bào)廢氣瓶超期使用。 
因?yàn)闅馄坑幸欢ǖ氖褂媚晗?，所以過(guò)了使用年限后，國(guó)家會(huì)將其回收處理。但是，現(xiàn)在許多不法銷售商為了牟取私利而將過(guò)期的氣瓶重新油漆并噴上號(hào)碼后繼續(xù)使用，消費(fèi)者買了這種氣瓶后,就像在家里裝了個(gè)不定時(shí)炸彈，許多氣瓶爆炸事故就是由此引發(fā)的。 
（3）政府監(jiān)管部門(mén)對(duì)氣瓶充裝、流通等各環(huán)節(jié)缺少現(xiàn)代化的實(shí)時(shí)監(jiān)控手段。 
相關(guān)部門(mén)對(duì)?；窔馄康墓芾碇饕砍椴楹推髽I(yè)自查，通常行政手段較硬，但技術(shù)手段卻比較軟。表現(xiàn)在一方面對(duì)危化品氣瓶的生產(chǎn)、銷售、使用有一套嚴(yán)格的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，政府每年都要出臺(tái)相關(guān)的安全管理法規(guī)和規(guī)范；另一方面，由于缺少可靠的技術(shù)手段，許多?；窔馄咳酝Ａ粼谠?、靜態(tài)的管理上，安全隱患難以消除，許多行政管理措施因此無(wú)法真正得到落實(shí)。 
因此迫切需要采用一種切實(shí)可行的先進(jìn)技術(shù)，以加強(qiáng)?；窔馄康恼踩O(jiān)察，落實(shí)氣瓶建檔、定點(diǎn)充裝、定期檢驗(yàn)等政策，建立一個(gè)可視化的動(dòng)態(tài)氣瓶安全管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)的打鋼印、條碼等技術(shù)手段都有一定的局限性，在氣瓶使用環(huán)境比較惡劣的情 

況下，難以滿足安全管理的要求。通過(guò)研制“基于RFID技術(shù)的?；窔馄抗芾硐到y(tǒng)”，可以有效解決上述問(wèn)題，不僅能夠?qū)ξ；窔馄康摹岸重溩印睅?lái)毀滅性打擊，而且還可有效避免過(guò)期氣瓶潛在的危險(xiǎn)。 

2 RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì) 
射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種高級(jí)形式。2004年初，美國(guó)有線新聞網(wǎng)公布了對(duì)人類生活產(chǎn)生巨大影響的10項(xiàng)技術(shù)，其中，RFID名列第三。 
2.1射頻識(shí)別技術(shù)的工作原理 
所謂RFID技術(shù)，就是利用無(wú)線電波來(lái)進(jìn)行通信的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。其基本原理是通過(guò)閱讀器和黏附在被識(shí)別物體上的電子標(biāo)簽之間的電磁耦合或電感耦合來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以達(dá)到對(duì)標(biāo)簽物品的自動(dòng)識(shí)別。有資料[1]認(rèn)為，如果說(shuō)條碼識(shí)別是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的始祖，RFID則是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的終極。 
射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本模型如圖1所示，系統(tǒng)一般由兩個(gè)部分組成，即電子標(biāo)簽（Tag）和閱讀器（Reader）。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過(guò)耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間（無(wú)接觸）耦合；在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。發(fā)生在閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的耦合類型有兩種： 
（1）電感耦合 變壓器模型，通過(guò)空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律。 
（2）電磁反向散射耦合 雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁 

波，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播定律。 
2.2 反向散射調(diào)制的能量傳遞 
由圖1可以看出，在射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作過(guò)程中，始終以能量為基礎(chǔ)，通過(guò)一定的時(shí)序方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換?；趥鬏斁嚯x及防碰撞算法的考慮，本系統(tǒng)采用反向散射調(diào)制，利用電磁波反射完成從電子標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸，頻率采用915MHz。下面討論閱讀器到電子標(biāo)簽的能量傳輸： 
在距離閱讀器為R的電子標(biāo)簽處的功率密度為： 

(1)式中：S為為距閱讀器R處的電子標(biāo)簽處的功率密度， 
kW/m2;PTX為讀寫(xiě)器的發(fā)射功率，kW;GTX為發(fā)射天線的增益，dbd;R是標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的距離，m;EIRP為天線有效輻射功率，是指讀寫(xiě)器發(fā)射功率和天線增益的乘積，KW. 
在電子標(biāo)簽和發(fā)射天線最佳對(duì)準(zhǔn)和正確極化時(shí)，電子標(biāo)簽可吸收的最大功率與入射波的功率密度S成正比可表示為： 

無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的電子標(biāo)簽通過(guò)電磁場(chǎng)供電，標(biāo)簽功耗越大，讀寫(xiě)距離越短，性能越差。通過(guò)分析式（4），可以看出無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別距離R主要決定于射頻工作波長(zhǎng)、天線增益及發(fā)射功率等因素。本系統(tǒng)采用低功耗IC設(shè)計(jì)技術(shù)使電子標(biāo)簽本身的功耗降低。通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)，本系統(tǒng)所采用的低功耗電子標(biāo)簽工作電壓在1.2V左右，標(biāo)簽本身的功耗可以降至50甚至5.這樣，本系統(tǒng)采用的UHF無(wú)源電子標(biāo)簽的識(shí)別距離在無(wú)線電發(fā)射功率限制下，可以達(dá)到10m以上的識(shí)別距離。 

3 ?；窔馄靠梢暬芾硐到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 
本文通過(guò)對(duì)每個(gè)危化品氣瓶安裝射頻識(shí)別電子標(biāo)簽，并對(duì)其進(jìn)行編號(hào)和注冊(cè)登記，賦予每個(gè)?；窔馄课ㄒ坏纳矸葑R(shí)別碼，充裝單位對(duì)本單位所有氣瓶建立電腦履歷檔案，氣瓶監(jiān)察部門(mén)建立轄區(qū)范圍內(nèi)所有氣體經(jīng)營(yíng)單位和氣瓶信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，充裝單位將氣瓶履歷檔案信息和充裝記錄信息，檢驗(yàn)單位將氣瓶定期檢驗(yàn)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到安全監(jiān)察部門(mén)的氣瓶信息綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了氣瓶充裝單位、氣瓶檢驗(yàn)單位和氣瓶安全監(jiān)察部門(mén)之間的氣瓶管理信息資源的共享，實(shí)現(xiàn)了氣瓶充裝使用、定期檢驗(yàn)和安全監(jiān)察管理的全程信息化控制與管理。 
本軟件系統(tǒng)由以下三個(gè)子系統(tǒng)組成： 
3.1 氣瓶監(jiān)察信息子系統(tǒng) 
氣瓶監(jiān)察信息子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其主要功能包括： 
（1）在相關(guān)的質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén)建立包括所有氣瓶履歷檔案、氣瓶充裝記錄和定期檢驗(yàn)數(shù)據(jù)信息的氣瓶綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)。 
（2）接收氣瓶充裝單位的氣瓶履歷檔案、新增氣瓶、充裝記錄、送檢氣瓶、報(bào)廢氣瓶、托管氣瓶數(shù)據(jù)信息。 


（3）接收氣瓶檢驗(yàn)單位的檢驗(yàn)、接收、檢返、在檢、報(bào)廢氣瓶數(shù)據(jù)信息。 
（4）普通用戶可以通過(guò)上網(wǎng)查詢，了解自己所用的每個(gè)具體氣瓶的充裝單位、檢驗(yàn)單位等相關(guān)信息，還可進(jìn)一步掌握自己所用氣瓶的安全狀態(tài)信息。這樣就使得氣瓶用戶具有了氣瓶安全信息的知情權(quán)。 
（5）安全監(jiān)察部門(mén)可以掌握充裝單位、檢驗(yàn)單位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，可以分析判斷所轄區(qū)域及所管轄單位的氣瓶安全工作的實(shí)際情況，對(duì)充裝單位的安全狀況、對(duì)檢驗(yàn)單位的檢驗(yàn)質(zhì)量作出評(píng)估，發(fā)現(xiàn)安全隱患可以及時(shí)制止。 
3.2氣瓶充裝信息子系統(tǒng) 
該系統(tǒng)建立了充裝單位內(nèi)部的氣瓶檔案履歷信息數(shù)據(jù)庫(kù)，由于采用了電子標(biāo)簽為每個(gè)氣瓶進(jìn)行注冊(cè)登記編號(hào)，在現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)只要使用手持式閱讀器就可以非常方便地對(duì)氣瓶進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和登記。由于手持式閱讀器內(nèi)部已經(jīng)預(yù)置有各個(gè)氣瓶的相關(guān)特征信息，在現(xiàn)場(chǎng)操作的各相關(guān)環(huán)節(jié)，手持式閱讀器均會(huì)自動(dòng)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行處理、分析和判斷，對(duì)操作人員進(jìn)行異常信息的提示或報(bào)警，防止了人工操作判斷和記錄極易發(fā)生的差錯(cuò)，減輕了操作人員的工作難度和工作量，實(shí)現(xiàn)了氣瓶安全管理的自動(dòng)化和信息化。 
該系統(tǒng)建立后，可以實(shí)現(xiàn)的主要功能有： 
（1）實(shí)現(xiàn)了氣瓶履歷檔案的電腦化，檔案信息的錄入界面友好，檔案錄入方便、快捷、準(zhǔn)確。大大減輕了檔案錄入工作的難度和工作量，提高了工作效率和質(zhì)量。 
（2）用戶可以依據(jù)需要，隨時(shí)對(duì)氣瓶履歷檔案信息進(jìn)行查詢、匯總和分析判斷。使得氣瓶檔案信息在安全管理和生產(chǎn)實(shí)踐中真正發(fā)揮應(yīng)有的作用。 
（3）能有效地進(jìn)行氣瓶充裝作業(yè)的過(guò)程控制，對(duì)異常情況由操作人員使用的手持式閱讀器自動(dòng)給予提示和報(bào)警，可以及時(shí)、有效地發(fā)現(xiàn)過(guò)期報(bào)廢瓶和檢驗(yàn)超期瓶，避免了人工操作極易發(fā)生的判斷失誤，可以有效地減少或避免事故的發(fā)生。 
（4）無(wú)需人工進(jìn)行操作登記，由手持式閱讀器和電腦程序自動(dòng)完成所有的操作記錄，可以事后追溯并查詢到任何一個(gè)氣瓶的流轉(zhuǎn)歷史，以及當(dāng)前狀態(tài)下任何一個(gè)操作人員的操作情況，便于操作質(zhì)量的分析與控制，事故原因及事故責(zé)任的分析與認(rèn)定。 
（5）可以及時(shí)將相關(guān)信息準(zhǔn)確上報(bào)給氣瓶監(jiān)察信息子系統(tǒng)，為安全監(jiān)察部門(mén)的安全監(jiān)察工作提供了可靠的技術(shù)支撐手段。 
3.3氣瓶檢驗(yàn)信息子系統(tǒng) 
將氣瓶檢驗(yàn)的相關(guān)信息采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行錄入、計(jì)算和管理，包括如下內(nèi)容： 
（1）檢驗(yàn)記錄錄入。將現(xiàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)信息錄入計(jì)算機(jī)，錄入界面友好，錄入方便、快捷、準(zhǔn)確。大大減輕了錄入工作的難度和工作量，提高了工作效率和質(zhì)量。 
（2）檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)計(jì)算。現(xiàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)可以由電腦程序進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，并自動(dòng)得出氣瓶的檢驗(yàn)結(jié)論，自動(dòng)生成氣瓶的檢驗(yàn)報(bào)告，減少了人工計(jì)算極易發(fā)生的差錯(cuò)，提高了氣瓶的檢驗(yàn)工作效率和質(zhì)量。 
（3）檢驗(yàn)信息上報(bào)。氣瓶檢驗(yàn)信息全部可以上報(bào)給氣瓶安全監(jiān)察部門(mén)的氣瓶信息數(shù)據(jù)庫(kù)。 
由以上分析可知，本系統(tǒng)模型如圖2所示： 

4 結(jié) 語(yǔ) 
本文設(shè)計(jì)的基于RFID技術(shù)的危化品氣瓶可視化管理系統(tǒng)可極大改善目前我國(guó)?；窔馄抗芾淼默F(xiàn)狀，在當(dāng)前安全生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻的情況下，可有效增強(qiáng)政府相關(guān)職能部門(mén)的監(jiān)察能力。而且，只需對(duì)電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和管理軟件的相關(guān)部分稍作修改，本系統(tǒng)就可以應(yīng)用于其它可視化管理系統(tǒng)。