特种设备物联网监控

1概述1.1现状分析特种设备是涉及生命安全、危险性较大的设备,而且广泛使用在城市、农村,工厂、机关、家庭,一旦发生事故,往往会因为爆炸、燃烧和有毒介质泄漏,或者因为剪切、坠落、触电、失稳、失效和倒塌等造成人员伤亡。

目前，国家质量监督检验检疫总局认定的特种设备主要有锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场(厂)内机动车辆设备等。

特种设备与人身、财产安全、健康和环保等问题密切相关，因此世界各国政府对特种设备的管理工作都高度重视，并运用法律手段、行政手段、经济手段等各种强制措施予以管理。

特种设备安全监察指负责特种设备安全监督管理的政府机关为了实现安全的目的而从事的决策、组织、管理、控制和监督检查等活动的总和。

我国主要通过国家质量技术监督总局及其下属各质量技术监督部门对锅炉压力容器等特种设备从设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造7个环节进行专项监察管理。

发达国家如美国的NBB I、加拿大的TSSA、德国的TUV等机构都已经利用现代网络技术和信息处理技术建立了先进的信息管理系统,实现了统一管理,规范数据、资源共享等,大大提高了工作效率。

我国近年来在推进计算机网络监察平台、报检平台及开发各种管理软件上做了大量工作,但基础数据的缺失或基础数据的不规范、滞后取得或间接取得等使得特种设备的动态监管目标难以实现。

近年来,我国特种设备监管加强规范标准体系、动态监管体系、安全评价体系建设,坚持从源头抓安全质量、从薄弱环节抓专项整治。

我国所有的特种设备都是从设计、型式试验、生产、制造、安装、监督检验（验收检验）、定期检验所有环节进行监控。

其中型式试验、监督检验（验收检验）、定期检验是所有监督检验中的重点环节。

国内的检验机构是政府行为，是受政府（监察机构）委托的检验行为，机构唯一，检验具有强制力，而国外，检验机构多样化，有专门的检验机构、保险公司、咨询公司、电梯公司、使用单位，甚至机电类还有独立的有资质的个人。

国外特种设备安全管理的一个重要特点是利用权威的民间机构（团体）统一全国的单位资格和人员资格，统一全国的设计、制造和检查标准。

整个特种设备安全管理体系充分发挥民间机构在统一资格、统一标准的优势和监管机构执行法规的强制力优势，实现优势互补。

而国内监督、检验、标志指定等，全部都是由政府机构主导。

起重机械是特种设备中改善物料搬运条件，实现生产过程自动化、机械化，提高劳动生产率不可缺少的物流运输设备。

由于工业规模的不断扩大, 促使大型或高速起重机械的需求量不断增长,工作速度越来越高,并对能耗和可靠性提出了更高的要求,大多数起重机械，需要在较大的空间范围内运行，一旦造成事故，影响的范围也较大。

鉴于起重机械具有较大危险性和在经济、社会生活中的特殊作用，其安全问题得到我国政府的高度重视，并通过立法、采取行政手段等强制性措施予以专门的监督管理，建立了起重机械安全监察制度。

加强起重机械设备管理，提高设备的利用率与完好率，强化设备的使用、维修、保养及检测工作是迫在眉睫的事。

1.2 存在问题目前，全国范围内各特检院的检测手段相对落后，虽然采用了一些先进的检测仪器，但特种设备分布散且检验全部是现场检验不利于信息的同步。

虽然有些单位建立计算机管理系统，但是检验员仍旧要提前准备好纸质的原始记录，回到单位后再手动录入计算机系统，特种设备的检验检测信息存在信息传递慢，加工时效差，共享度低的问题。

对特种设备进行现场检验，需要填写大量原始记录，检验后再通过网络，出具和公布其检验报告。

由于检验人员长期在外流动工作，受到时间、空间、设备网络等条件限制，使检验工作的信息查询、实时反馈、快速出具检验报告等十分的不便，因此影响监管部门的监管力度。

我国特种设备的事故发生率相对于发达国家偏高，总体上是工业发达国家的4至6倍，一些设备事故多发的势头仍未得以根本扭转。

事故系统通常涉及四个要素：人、设备、环境、管理。

其中，人的不安全行为和机械的不安全状态是事故的直接原因，生产环境的不良，将对人和机械设备产生不良的作用，是构成事故的重要因素，是产生事故的重要因素;而管理上的欠缺是事故发生的间接因素，对人、设备、环境都会产生作用。

不少使用单位对特种设备的安全使用管理不到位，处于被动管理状态。

设备过来期也不做检查，造成安全隐患主要问题有：特种设备数量大、分布广，实现对每台特种设备监管到位难度较大；重大事故时有发生，安全形势依然严峻；监管资源投入严重不足，基础建设比较薄弱，事故隐患大量存在；监管体制机制改革有待深化，工作体系有待完善，方式方法还欠科学，检验资源配置效率有待提高，监管效能有待增强。

1.3研究目标及内容随着我国信息化水平的不断提高，以信息化带动工业化的跨越式发展路途已经成为共识，在特种设备行业以及使用特种设备的场合也迫切需要采用信息化提高产业层次，创造更高的附加价值。

但特种设备的运行环境相对恶略，一般工作与户外高温，潮湿，粉尘，震动冲击等场合，如何才能实现对特种设备进行行之有效的管理成为一个难题。

本项目主要开发一套基于物联网技术的安全监控管理系统。

该系统将涵盖电梯，起重机，厂车。

综合运用RFID射频信息编码、网络通信、计算机控制、信息管理等技术，建立起重机及吊车安全物联网监控系统。

特种设备现场检验管理系统。

系统要实现特种设备、操作员、维修员、检验员、监察员之间的信息互动。

系统可以实现现场工作记录、现场出具检验资料、查询相关信息等既快速又准确，有效地实现各个环节的安全责任的相互监督，使特种设备安全运行的责任可追溯，同时又提高了检验效率和检验的质量。

特种设备现场检验系统建设，将通过物联网管理，对每台特种设备的电子标牌或智能传感系统，进行便捷准确的智能化终端采集，将提升质检工作的信息化水平，增强特种设备的监管和服务能力。

系统实现总体目标：特种设备在运行的全过程跟踪。

信息清晰、追溯快捷。

系统建设的主要内容：围绕实现特种设备、操作人员、维修人员、检验人员、监察人员信息采集系统为基础整合南京市特检院现有信息资源，通过基础数据的采集、整合、处理、存储、建立“特种设备现场检验管理系统”。

实现统一管理,规范数据、资源共享等,大大提高工作效率。

1.4 研究依据编制依据：《中华人民共和国安全生产法》、《特种设备安全监察条例》《国务院关于特大安全事故行政责任追究的规定》（国务院第302号令）、《国务院关于进一步加强安全生产工作的决定》、《江苏省安全生产条例》、国家质检总局印发的《特种设备特大事故应急预案》、《特种设备安全发展战略纲要》、《起重机械安全规程》-GB60607.1-2010、《起重机械定期检验规则》、《TSG-Q002-2008-起重机械安全技术监察规程》、《起重机械监督检验规程》。

2 需求分析今年来国家制造业在向着信息化、智能化、绿色化、全球化发展。

国家对于特种设备有建立法规标准、实行动态监管、明确安全责任、应急反应、安全评价五方面的需求。

需求建立完善的安全监察与节能监管，完善动态监管体系。

完善安全监察组织网络和信息化网络，着力提升电子监管水平，逐步实现动态监管体系对各个设备、各个环节、各个地区的全覆盖，对特种设备进行全过程、有效、动态跟踪监督。

构建风险管理体系，应用风险理论实施特种设备分类监管，对系统性、广泛性和重大事故风险实施监测预警，对特种设备重大危险源实施治理监控，对特种设备事故及时做出应急反应和妥善处理，科学实施特种设备事故调差处理，提高风险控制和事故预防能力和水平。

实现了对特种设备事故由事后处理向事前预警的转变，建立安全风险监控机制，对重大隐患实施治理监控。

2.1信息需求2.1.1人员信息（1）操作人员信息系统需采集操作人员的有效信息，包括操作人员的工号，姓名、操作资格、所属部门、操作等级、有效期时间，违规记录信息等信息。

（依据《起重机械安全技术监察规程》第二十条，《特种设备安全监察规定》第二十一条）（2）维护人员信息系统需采集维护人员的有效信息，包括维护人员的工号、姓名、维修等级、所属单位，所属部门、有效时间、可维修设备等信息。

（依据起《重机械安全监察规定>第十三条》）。

（3）检验人员信息系统需采集检验人员的有效信息，包括人员的工号、姓名、等级、有效时间、所属单位、所属部门、可检验设备等信息。

（4）监察人员信息系统需采集监察人员的有效信息，包括人员的工号、姓名、职位、有效时间、所属单位、所属部门等信息，以便对监察人员进行管理。

2.1.2设备信息（1）起重机定位管理信息系统需采集起重机的实时位置信息，包括大/小车工作位置，吊钩工作位置信息，防止起重机不在安全工作范围之内。

（2）起重机基本信息系统需存储起重机的基本信息，包括起重机的名称、类别、型号、设备代码、制造许可证编号、出厂日期、跨度、轨距、幅度、起重力矩、最大轮压、起升高度、工作速度、起重机整机工作级别、防爆等级、生产厂商名称、额定起重量的基本已有信息如附件1所示。

（依据《起重机械安全技术监察规程》第十一条）（3）起重机安全运行信息系统需采集起重机运行时的基本信息，包括起重重量、大/小车实时工作速度、起重力矩、轮压、电机温升、幅度、风速等起重机运行时的实时信息（通过起重机本身自带传感器或外接智能传感器获得）。

A 起重重量的采集，用力传感器采集其中后的受力，设定额定的90%为报警值并记录。

B 力矩的采集，用力矩传感器采集，设定额定值的90%为报警值并记录。

C 幅度的采集，用幅度传感器，设定额定值的90%为报警值并记录。

D 速度的采集，用旋转编码器，设定额定值的90%为报警值并记录。

E 轮压的采集，用力传感器采集轮胎受力，设定额定的90%为报警值记录。

F 电机温升采集，用起重机本身自带或外接温度传感器，设定额定的90%为报警值并记录。

G 磁力的采集，用起重机本身自带或外接磁敏传感器，设定额定的90%为报警值并记录。

H 大小车的实时速度，采用旋转编码器或得大小车实时速度，以达到额定值的90%为报警值并记录。

I一些安全装置的实效，采用起重机本身自带或外接压力传感器，大安全装置作用起重机本身自带或外接时受力变化远远低于设定值，则报警。

J 机械零件高负荷下的振动，采用起重机本身自带或外接振动传感器，当振动量达到额定值的90%时报警并记录。

K 风速，由风速传感器获得，当达到额定风速的90%时报警并记录L 回转角度，采用回转角度传感器采集，设置危险值的90%为报警值，当达到回转角度危险值的90%报警并记录。

M 大小车实时位置，由旋转编码器获得。

表2-7 监控量信息表为使系统能对设备进行预测性维护，系统需存储设备重要零件的基本信息和零件的维护与跟换信息。

2.1.3检验信息（1）检验计划信息为了监管和保证起重机的使用安全，起重机需进行日常检验和定期检验，为方便在外检验人员能及时的获得检验信息，系统需能共享检验计划，包括受检单位、受检设备、检验设备检验项目表、检验开始时间、参检人员、检验单位等计划信息。