專利名稱：氣瓶安全充裝監(jiān)控及信息處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣瓶監(jiān)控管理系統(tǒng)，特別是一種氣瓶安全充裝監(jiān)控及信息處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
某些特殊氣體是人類重要的能源資源，根據(jù)其用途可分為工業(yè)用氣體和民用氣體。 工業(yè)用氣體包括氫、氧、氯、氮、乙炔等氣體；民用氣體包括液化石油氣、天然氣、液 化天然氣、壓縮天然氣、瓦斯氣、煤氣等氣體，只要合理利用就能造福于人類，但是如 果忽略了上述易燃易爆和有毒有害危險(xiǎn)介質(zhì)的包裝容器——?dú)馄?含金屬氣瓶、金屬內(nèi) 膽纏繞氣瓶、塑料內(nèi)膽纏繞氣瓶)的安全，使用充裝不當(dāng)，監(jiān)控不力，將會(huì)給社會(huì)的安 定和諧以及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大的危害和損失。某些氣體對(duì)氣瓶存在不同程度的腐蝕作用(如壓縮天然氣中的硫化氫對(duì)金屬有強(qiáng)腐 蝕作用，被腐蝕的氣瓶在充裝時(shí)易發(fā)生爆炸和燃燒)，而且氣瓶的充裝次數(shù)也會(huì)對(duì)氣瓶 使用的材料產(chǎn)生疲勞影響。氣瓶在我國(guó)的法定允許使用壽命較長(zhǎng)，氣瓶在實(shí)際使用過(guò)程 中在各個(gè)使用和充裝單位之間頻繁的往復(fù)流通(如液化石油氣瓶，主要用于家庭和餐飲 行業(yè))，有的氣瓶的使用環(huán)境比較惡劣，需要經(jīng)受風(fēng)霜雨雪、酸堿鹽霧的侵蝕、夏季烈 日的暴曬和冬季嚴(yán)寒的冰凍，以及運(yùn)輸搬運(yùn)過(guò)程中易受的震動(dòng)和撞擊，容易出現(xiàn)各種損 傷和早期老化。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和全球性的油價(jià)飛漲，汽車(chē)油改氣數(shù)量的與日俱增，市場(chǎng) 對(duì)各類氣瓶需求量快速增長(zhǎng)，氣瓶出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。部分氣體充裝站為了片面追求 經(jīng)濟(jì)效益，忽視氣瓶安全法規(guī)，為漏檢、超期服役、外地報(bào)廢氣瓶等各種不合格氣瓶充 氣。部分醫(yī)用氧氣瓶、民用液化石油、煤氣、工業(yè)用氫氣、氯氣、氮?dú)?、瓦斯氣等氣?也存在著已過(guò)安全期或保質(zhì)期繼續(xù)使用的隱患。由于加氣站、壓縮天然氣(CNG)汽車(chē) 改裝廠和少數(shù)用戶受利益驅(qū)使，漠視安全，沒(méi)有或不愿主動(dòng)淘汰不合格氣瓶，特別是加 氣站，不易杜絕人為因素對(duì)氣瓶安全使用的干擾。部份CNG汽車(chē)改裝廠也基于上述原 因?yàn)橛脩暨`規(guī)安裝各類不合格氣瓶。加之氣瓶具有流動(dòng)性強(qiáng)、管理分散、使用危險(xiǎn)性大 的特點(diǎn)，因此必須對(duì)其進(jìn)行定期檢測(cè)、限期報(bào)廢、限制充裝次數(shù)和控制充裝，否則遍布
于城鄉(xiāng)各地，使用在各個(gè)行業(yè)的千萬(wàn)只氣瓶將有可能成為無(wú)數(shù)個(gè)移動(dòng)或固定炸彈。關(guān)于 上述氣瓶爆炸的案例經(jīng)常見(jiàn)諸報(bào)端、電視，特別是發(fā)生在CNG汽車(chē)車(chē)載氣瓶和餐飲火 鍋店液化石油氣瓶的爆炸，其情形慘不忍睹。人民的生命財(cái)產(chǎn)安全處于一種令人擔(dān)憂的 狀況之中。多年來(lái)人們都在積極探索，尋找一套行之有效的管理辦法，但到目前為止，我國(guó)還 沒(méi)有形成一整套對(duì)氣瓶充裝進(jìn)行監(jiān)控的行之有效的辦法。人們想到了利用自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 來(lái)鑒別不合格氣瓶。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的集光、電、機(jī)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)為一體的、 快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、儲(chǔ)存、自動(dòng)輸入、計(jì)算機(jī)實(shí)行處理數(shù)據(jù)的高新技術(shù)。無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)是應(yīng)用射頻識(shí)別器發(fā)射的射頻信號(hào)對(duì)記錄各種參數(shù)的電 子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)，在如同紙薄的電子標(biāo)簽內(nèi)嵌入了可編程的芯片、存儲(chǔ)器、IC回路和發(fā) 射天線，通過(guò)一定的頻率在一定距離內(nèi)對(duì)電子標(biāo)簽的內(nèi)容進(jìn)行儲(chǔ)存和讀取操作，能準(zhǔn)確 的同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)，并通過(guò)射頻識(shí)別器發(fā)射的電磁波為識(shí)別電子標(biāo)簽提供能量。通過(guò) 氣瓶監(jiān)管部門(mén)設(shè)定的密鑰和芯片制造商提供的密鑰，經(jīng)過(guò)特定的加密算法后生成一個(gè)絕 對(duì)唯一的識(shí)別碼，以保證每個(gè)電子標(biāo)簽的唯一性。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入射頻識(shí)別器的掃描范 圍時(shí)，射頻識(shí)別器的電磁波激活電子標(biāo)簽，并與電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，整個(gè)識(shí)別工作 無(wú)需人工干預(yù)。射頻識(shí)別技術(shù)具有防水、防磁、耐高溫、讀取距離大、數(shù)據(jù)可加密、存 儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)更改自如等優(yōu)點(diǎn)。條碼識(shí)別技術(shù)是一種快速、適時(shí)、準(zhǔn)確收集、儲(chǔ)存、處理信息的高新技術(shù)，其核心 是利用光電掃描器識(shí)別條碼符號(hào)，并快速準(zhǔn)確地將信息錄入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以 達(dá)到自動(dòng)化管理的目的。條碼是一組按特定規(guī)律排列的條、空及對(duì)應(yīng)字符、表示一定信 息的符號(hào)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是利用自動(dòng)身份識(shí)別技術(shù)，開(kāi)發(fā)一種全自動(dòng)的計(jì)算機(jī)智能化管理系統(tǒng)， 對(duì)氣瓶這種關(guān)乎民生安全的特種設(shè)備實(shí)行充裝監(jiān)控管理，及早發(fā)現(xiàn)和排除人為干擾隱 患，從根本上杜絕不合格氣瓶充裝及流通使用，為氣瓶監(jiān)管部門(mén)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣瓶等特種設(shè)備 的微觀監(jiān)控和動(dòng)態(tài)跟蹤管理提供全面的高科技的技術(shù)支持。本發(fā)明是一種氣瓶安全充裝監(jiān)控及信息處理系統(tǒng)，由電子標(biāo)簽或條碼標(biāo)簽、身份識(shí) 別器、加氣機(jī)智能控制器構(gòu)成。電子標(biāo)簽或條碼標(biāo)簽安裝在氣瓶上，身份識(shí)別器與加氣 機(jī)智能控制器相連，加氣機(jī)智能控制器安裝在加氣機(jī)加氣開(kāi)關(guān)的控制路徑上。 為了在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)全局監(jiān)控，本發(fā)明的加氣機(jī)控制的信息輸出端可與計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng) 絡(luò)信息輸入端相連，建立監(jiān)控系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與氣瓶數(shù)據(jù)中心連通,隨時(shí)可 以通過(guò)自己的計(jì)算機(jī)從數(shù)據(jù)中心取得相關(guān)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的工作原理是在每個(gè)氣瓶上安裝一枚身份標(biāo)簽(電子標(biāo)簽或條碼標(biāo)簽)，在 各加氣機(jī)內(nèi)加裝智能控制器，并由氣瓶監(jiān)管部門(mén)鉛封，通過(guò)身份識(shí)別器對(duì)氣瓶身份標(biāo)簽 進(jìn)行無(wú)線射頻識(shí)別(針對(duì)電子標(biāo)簽)或光電掃描識(shí)別(針對(duì)條碼標(biāo)簽)。身份識(shí)別器讀 取氣瓶的身份標(biāo)簽，并將其讀取的信息傳送到加氣機(jī)智能控制器，智能控制器根據(jù)氣瓶 身份識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并判定氣瓶是否合格，決定是否允許加氣機(jī)對(duì)其加氣。是，則 加氣開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，加氣機(jī)可以給氣瓶加氣；否則加氣機(jī)不能加氣。在此基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)還 可以通過(guò)計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)將氣瓶的有關(guān)信息反饋到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由氣瓶監(jiān)管 部門(mén)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，以維護(hù)氣瓶使用的安全。本系統(tǒng)與已有技術(shù)的區(qū)別在于它不僅能夠識(shí)別氣瓶的合格與否，而且通過(guò)智能控制器可控制加氣機(jī)加氣開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟，并排除人為因素的干擾，使不合格氣瓶不能加氣， 從而保證不合格氣瓶由于無(wú)法加氣而被淘汰。本發(fā)明提供的系統(tǒng)因?yàn)橹潦贾两K實(shí)行全程智能控制，因此管理成本低。這樣的科學(xué) 管理能夠從根本上杜絕人為因素對(duì)氣瓶安全使用的干擾。在此基礎(chǔ)上實(shí)施對(duì)各種氣瓶的 高效安全的監(jiān)控，在保證氣瓶安全使用上發(fā)揮積極的作用。本發(fā)明所說(shuō)的氣瓶包括氫氣瓶、氧氣瓶、氯氣瓶、氮?dú)馄?、乙炔氣瓶、液化石油氣瓶、甲醇?xì)馄?、乙醇?xì)馄俊⒍酌褮馄?、CNG車(chē)載天然氣瓶壓縮天然氣瓶、液化天然氣瓶、煤氣瓶和瓦斯氣瓶。


圖1是將射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于氣瓶種類之一的CNG車(chē)載氣瓶的工作原理示意圖 圖2是圖1的電路結(jié)構(gòu)框圖 圖3是CPU電路4是非接觸電子標(biāo)簽識(shí)別芯片電路5是通訊模塊電路6是天線等效、開(kāi)關(guān)、電源電路7是安全模塊電路8是條碼身份識(shí)別電路原理示意9是條碼身份識(shí)別控制系統(tǒng)電路圖 具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例是將射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于CNG車(chē)載氣瓶上的案例，如圖1所示。系統(tǒng)由 電子標(biāo)簽、射頻識(shí)別器、加氣機(jī)智能控制器構(gòu)成。電子標(biāo)簽安裝在氣瓶上。用射頻識(shí)別 器掃描電子標(biāo)簽，通過(guò)讀取氣瓶身份標(biāo)識(shí)并將其讀取的信息傳送到加氣機(jī)智能控制器， 智能控制器輸出控制信號(hào)來(lái)控制加氣機(jī)電磁閥的開(kāi)啟，由判定結(jié)果決定加氣機(jī)是否給 CNG車(chē)載氣瓶加氣。安全監(jiān)控充裝氣瓶的基本工作到此即完成。為了在某一地區(qū)全局 掌握和控制車(chē)載氣瓶安全加氣，加氣機(jī)智能控制器可將識(shí)別信息再傳送給計(jì)算機(jī)，由計(jì) 算機(jī)處理后通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳送到氣瓶監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心將此信息記錄在案，并將 不合格氣瓶信息傳送給氣瓶監(jiān)管部門(mén)予以處理。實(shí)際操作上，CNG車(chē)載氣瓶可在定期檢驗(yàn)時(shí)由氣瓶監(jiān)管部門(mén)指定的氣瓶檢測(cè)站 對(duì)其安裝已寫(xiě)入氣瓶生產(chǎn)廠家、出廠日期、規(guī)定使用年限、允許充裝次數(shù)、使用單位 或個(gè)人用戶名，年檢是否合格以及其它相關(guān)信息的電子標(biāo)簽，并且之后CNG車(chē)載氣 瓶在每次加氣時(shí)其電子標(biāo)簽內(nèi)的允許充裝次數(shù)將逐次遞減，直至歸零，成為不合格氣 瓶而無(wú)法加氣。圖2是圖1的電路原理框圖。圖3-圖7為圖1的電路圖。由圖可知，電子標(biāo)簽識(shí) 別電路即射頻識(shí)別電路由CPU、非接觸電子標(biāo)簽識(shí)別芯片、通信模塊、安全模塊和天 線構(gòu)成。CPU采用8032，是非接觸電子標(biāo)簽識(shí)別模塊的核心，負(fù)責(zé)處理天線區(qū)域內(nèi) 內(nèi)標(biāo)簽的探測(cè)和讀寫(xiě)、與其它設(shè)備或平臺(tái)的通訊。其P0-P27均為輸出端，將其中任意 一輸出端與控制加氣機(jī)電磁閥的電源相連。身份識(shí)別合格，由CPU發(fā)出指令，電磁 閥開(kāi)啟，加氣機(jī)可充氣；反之，不能給氣瓶加氣。非接觸電子標(biāo)簽讀取芯片采用 MCM200，主要負(fù)責(zé)完成與非接觸電子標(biāo)簽通訊的各種機(jī)制，同時(shí)根據(jù)輸入的振蕩信 號(hào)產(chǎn)生供工作使用的射頻信號(hào)。通信模塊由RS232、 74HC02和ANT三部分組成，主 要完成與外界系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，以便產(chǎn)生各種應(yīng)用，可以是RS232、 RS485、以太網(wǎng) 通訊或其它。天線由天線等效電路、天線電源和天線開(kāi)關(guān)組成，主要將非接觸電子標(biāo) 簽識(shí)別芯片產(chǎn)生的射頻信號(hào)輻射到周?chē)臻g，以便產(chǎn)生非接觸電子標(biāo)簽所需要的能量 和信號(hào)。安全模塊由加密解密模塊330、 二個(gè)與非門(mén)74HC02及外圍電路構(gòu)成，負(fù)責(zé) 在安全級(jí)別較高的場(chǎng)合對(duì)數(shù)據(jù)安全進(jìn)行維護(hù)。本實(shí)施例是一個(gè)由計(jì)算機(jī)處理的監(jiān)管系 統(tǒng)。在沒(méi)有條件的偏遠(yuǎn)地區(qū)，利用射頻識(shí)別器和氣瓶上的電子標(biāo)簽，也可以達(dá)到控制 加氣機(jī)的目的，決定加氣與否，從而保證氣瓶充裝安全。
電子標(biāo)簽經(jīng)過(guò)初始化處理，對(duì)每個(gè)氣瓶給出一個(gè)唯一身份標(biāo)識(shí)。身份識(shí)別器是一 個(gè)手持設(shè)備，其內(nèi)部安裝有經(jīng)過(guò)授權(quán)的解密芯片，只有安裝了該解密芯片的身份識(shí)別器才能讀取到經(jīng)過(guò)相同手段處理過(guò)的身份標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。在電路圖中，只有天線電路安 裝在射頻識(shí)別器中，其余電路均安裝在被鉛封的加氣機(jī)中。當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的氣瓶被送到加氣站加氣時(shí)，加氣站操作人員將該身份識(shí)別器對(duì) 準(zhǔn)安裝在氣瓶上的身份標(biāo)簽時(shí)，身份識(shí)別器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)， 位于該射頻信號(hào)發(fā)射區(qū)域的電子標(biāo)簽會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，獲得能量而被激活，將自身數(shù) 據(jù)等信息通過(guò)其內(nèi)置的發(fā)送天線發(fā)送出去；身份識(shí)別器接收到從標(biāo)簽發(fā)射出來(lái)的載波 信號(hào)后對(duì)其進(jìn)行解調(diào)和解碼，然后將該信息傳送到加氣機(jī)智能控制器進(jìn)行相關(guān)處理； 加氣機(jī)智能控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)置發(fā)出相應(yīng)的控制 指令，決定是否允許給氣瓶加氣。若身份識(shí)別器采集的信息經(jīng)判斷顯示該氣瓶有關(guān)信 息為合格，則智能控制器將輸出控制信號(hào)，自動(dòng)恢復(fù)加氣機(jī)的加氣功能氣瓶可以加氣； 反之，該氣瓶無(wú)法加氣，并且身份識(shí)別器的識(shí)別信息將通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)被同步傳送到數(shù) 據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心經(jīng)計(jì)算核實(shí)后實(shí)時(shí)就近通知有計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)和氣瓶信息數(shù)據(jù)中心 管轄權(quán)的氣瓶監(jiān)管部門(mén)，及時(shí)采取相應(yīng)措施，如立即擋獲并封存該氣瓶，確保具有安 全隱患的氣瓶被全數(shù)回收?qǐng)?bào)廢。通過(guò)這樣的技術(shù)手段和執(zhí)法手段相結(jié)合來(lái)維護(hù)社會(huì)安 全，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣瓶的安全監(jiān)控。對(duì)于CNG車(chē)載氣瓶，可在定期檢驗(yàn)時(shí)由氣瓶監(jiān)管部門(mén)或其授權(quán)的氣瓶檢驗(yàn)單位， 根據(jù)實(shí)際情況把相關(guān)信息寫(xiě)入電子標(biāo)簽加密芯片中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CNG氣瓶的安全監(jiān) 控。實(shí)施例2圖8是條碼身份識(shí)別電路原理示意圖。該系統(tǒng)由光電掃描器、放大整形電路、翻碼 接口電路和加氣機(jī)智能控制系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)光電掃描器光源發(fā)出的光經(jīng)發(fā)射透鏡后照射到 黑白相間的條碼上時(shí)，反射光經(jīng)反射聚焦后照射到光電轉(zhuǎn)換器上，于是光電轉(zhuǎn)換器接收 到與白條、黑條相應(yīng)的的強(qiáng)弱不同的反射光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)輸出到放大整 形電路。放大后的電信號(hào)仍然是一個(gè)模擬電信號(hào)。為了避免由條碼標(biāo)簽中的疵點(diǎn)和污點(diǎn) 導(dǎo)致錯(cuò)誤信號(hào)，在放大整形電路后需加一整形電路，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字電信號(hào)，以便 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能準(zhǔn)確判讀。圖9中，翻碼接口電路CPU采用AT89C51,其17、 18腳上并接了一個(gè)CPU參考 時(shí)鐘。放大整形電路采用RESPACK4。條碼標(biāo)簽可以采用印刷、噴涂的辦法取得，使其
附著在氣瓶上。當(dāng)光電掃描器掃描到條碼標(biāo)簽的身份數(shù)據(jù)后，在CPU中進(jìn)行智能處理,并發(fā)出判斷信號(hào)，控制加氣機(jī)電磁閥開(kāi)啟。與實(shí)施例1相同，控制電路都安裝在被鉛封的加氣機(jī)里，以確保氣瓶安全使用的 監(jiān)控。
權(quán)利要求
1、氣瓶安全充裝監(jiān)控及信息處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由氣瓶身份標(biāo)簽、身份識(shí)別器、加氣機(jī)智能控制器構(gòu)成，氣瓶身份標(biāo)簽附著在氣瓶上，身份識(shí)別器信號(hào)輸出端與加氣機(jī)智能控制器信號(hào)輸入端連接，智能控制器安裝在加氣機(jī)加氣開(kāi)關(guān)的控制路徑上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶安全充裝監(jiān)控及信息處理系統(tǒng)，其特征在于對(duì)應(yīng)射頻 識(shí)別技術(shù)，氣瓶身份標(biāo)簽是電子標(biāo)簽，身份識(shí)別器是射頻識(shí)別器；對(duì)應(yīng)條碼識(shí)別 技術(shù)，身份標(biāo)簽是條碼標(biāo)簽，身份識(shí)別器是光電掃描器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶安全充裝監(jiān)控及信息處理系統(tǒng)，其特征在于加氣機(jī)智 能控制器的信息輸出端與計(jì)算機(jī)信息輸入端相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與氣瓶信 息數(shù)據(jù)中心連接。
全文摘要
本發(fā)明是一種氣瓶安全充裝監(jiān)控及信息處理系統(tǒng)，由電子標(biāo)簽或條碼標(biāo)簽、身份識(shí)別器、加氣機(jī)智能控制器構(gòu)成。電子標(biāo)簽或條碼標(biāo)簽附著在氣瓶上，身份識(shí)別器與加氣機(jī)智能控制器相連，加氣機(jī)智能控制器安裝在加氣機(jī)加氣開(kāi)關(guān)的控制路徑上。為了在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)全局監(jiān)控，本發(fā)明的加氣機(jī)智能控制器的信息輸出端可與計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)信息輸入端相連，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與氣瓶數(shù)據(jù)中心和氣瓶監(jiān)管部門(mén)計(jì)算機(jī)連通，實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)管。
文檔編號(hào)F17C13/02GK101113802SQ20061002141
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者喇曉路, 張晉南 申請(qǐng)人:喇曉路;張晉南