劉三江 陳祖志 黃強華

（中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 100029）

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展拉開了第四次工業(yè)革命的大幕，正在給各行各業(yè)帶來翻天覆地的變化，迅速改變著傳統(tǒng)的經(jīng)濟模式、生產(chǎn)方式以及人們的工作、生活方式。為了應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，各行各業(yè)都在積極行動，布局和謀劃新模式、新業(yè)態(tài)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車通過融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，保證車輛安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，是新業(yè)態(tài)的代表和典范。特種設(shè)備行業(yè)也在深入思考和孕育“智能檢驗”“智慧監(jiān)管”“智能制造”“現(xiàn)代化使用管理”等新業(yè)態(tài)的發(fā)展[2-11]。2016年，時任國家質(zhì)檢總局局長支樹平在全國質(zhì)檢工作會議上提出“互聯(lián)網(wǎng)+質(zhì)檢”行動計劃，進一步推動了“互聯(lián)網(wǎng)+特種設(shè)備”的發(fā)展。

移動式承壓類特種設(shè)備（包括移動式壓力容器、氣瓶，以下簡稱“移動式承壓設(shè)備”）量大面廣、移動性強、環(huán)節(jié)多，管理、檢驗、監(jiān)管等工作難度大，是目前特種設(shè)備行業(yè)謀劃新業(yè)態(tài)的重點。將智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)理念引入移動式承壓設(shè)備，構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)、使用、檢驗、監(jiān)管等全生命周期各環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動化、智能化等新模式，具有現(xiàn)實的必要性、緊迫性和可行性。

國家重點研發(fā)計劃項目子課題“典型移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管關(guān)鍵技術(shù)研究”擬構(gòu)建“移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”，結(jié)合該課題要求，引入“智能網(wǎng)聯(lián)”技術(shù)理念，搭建“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”，對移動式承壓設(shè)備安全監(jiān)管及新業(yè)態(tài)發(fā)展具有較大的支撐作用。本文介紹該平臺建設(shè)的技術(shù)路線、關(guān)鍵技術(shù)的解決思路，并展望支撐移動式承壓設(shè)備新業(yè)態(tài)、新模式的應(yīng)用前景，為推進相關(guān)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用工作提供指導(dǎo)。

1 平臺構(gòu)建技術(shù)路線

“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”構(gòu)建的總體技術(shù)路線如圖1所示。綜合運用先進傳感器、無線傳感器、二維碼、RFID、北斗導(dǎo)航等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集移動式承壓設(shè)備運行、安全狀態(tài)實時數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)輿情監(jiān)測軟件采集網(wǎng)絡(luò)、電視、報紙、投訴等相關(guān)社會信息，將監(jiān)測信息、社會信息與設(shè)備的生產(chǎn)、使用、運營、檢驗、監(jiān)察、日常運行等基本信息進行匯聚與整合，再與質(zhì)檢部門內(nèi)或相關(guān)部門的公共數(shù)據(jù)庫（如特種設(shè)備安全監(jiān)管部門的金質(zhì)工程數(shù)據(jù)庫、全國特種設(shè)備公示信息查詢系統(tǒng)、全國移動式壓力容器公共服務(wù)信息平臺等）進行交互與共享。對上述所有信息數(shù)據(jù)進行標準化、規(guī)范化等處理后裝載入數(shù)據(jù)倉庫，構(gòu)建起移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈。開發(fā)基于大數(shù)據(jù)的安全評價、損傷診斷、風險分析、風險評估、事故預(yù)測、壽命預(yù)測等模型，結(jié)合數(shù)據(jù)查詢、可視化、統(tǒng)計分析等功能開發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)、使用、檢驗、監(jiān)管等不同環(huán)節(jié)的實際需要構(gòu)造相應(yīng)的應(yīng)用模塊，建立應(yīng)用模塊與全生命周期數(shù)據(jù)鏈條的接口、數(shù)據(jù)交換、處理，實現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)測、追溯與風險監(jiān)測、危險報警以及損傷在線監(jiān)測、監(jiān)督管理輔助決策等功能，滿足“智慧監(jiān)管”“智能檢驗”“現(xiàn)代化管理”“智能制造”“智能網(wǎng)聯(lián)特種設(shè)備”等新業(yè)態(tài)發(fā)展需要。

圖1 “智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”構(gòu)建技術(shù)路線

2 移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈建立

建立移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈是構(gòu)建“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”的基礎(chǔ)。

2.1 數(shù)據(jù)源

構(gòu)建移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈，首先必須明確數(shù)據(jù)來源，應(yīng)盡可能將設(shè)備全生命周期中的所有事項都納入數(shù)據(jù)管理。由于數(shù)據(jù)來源復(fù)雜多樣，數(shù)據(jù)維度較多，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，既有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（可用二維表結(jié)構(gòu)來邏輯表達和實現(xiàn)的數(shù)據(jù)），也有非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（不具有預(yù)定義模型或未以預(yù)定義方式組織的數(shù)據(jù)，如辦公文檔、文本、圖片、XML、HTML、各類報表、圖像和音頻/視頻信息等），為了保證數(shù)據(jù)的完整性、正確性、可用性、共享性、可交互性等，必須制定數(shù)據(jù)的命名、術(shù)語、分類、格式、數(shù)據(jù)元、采集、接口、處理等方面的規(guī)范和標準，還需要進行數(shù)據(jù)可信度、優(yōu)先級等的劃分。目前，我國國家層面和地方質(zhì)檢部門相繼建立了一些信息系統(tǒng)和平臺，但是這些系統(tǒng)各自獨立，分析、處理、研判相對孤立和封閉，無法實現(xiàn)關(guān)聯(lián)共享和綜合應(yīng)用，形成大量“孤島”信息，其中根本原因就是缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范和標準。

圖1中給出了移動式承壓設(shè)備數(shù)據(jù)的主要來源，其中設(shè)計信息、制造信息、經(jīng)營信息、使用信息、充裝信息、卸載信息、改造信息、維修信息、檢驗信息、監(jiān)察信息、運行狀態(tài)信息屬于基礎(chǔ)信息，可以通過對相關(guān)實際情況進行全面分析梳理，并依據(jù)國家有關(guān)規(guī)范標準，提出各類信息的數(shù)據(jù)元，全國物品編碼標準化技術(shù)委員會特種設(shè)備編碼與標識分技術(shù)委員會（SAC/TC287/SC2）已在開展相關(guān)工作，正在組織制定國家標準《特種設(shè)備信息資源管理 數(shù)據(jù)元規(guī)范第1部分：氣瓶》，該標準的征求意見稿中對氣瓶的基本屬性、制造信息、使用登記信息、充裝信息、檢驗信息、電子標簽信息的數(shù)據(jù)元基本要求做了規(guī)范。

監(jiān)測信息是數(shù)據(jù)的重要來源，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對移動式承壓設(shè)備的運行和安全狀態(tài)、地理位置等信息進行主動式監(jiān)測是未來技術(shù)的發(fā)展趨勢，也是設(shè)備生產(chǎn)、運營、管理的智能化、智慧化、現(xiàn)代化、精細化將主要依賴的信息來源。目前我國移動式承壓設(shè)備監(jiān)測的參數(shù)還較少，不能真實、動態(tài)的反映移動式承壓設(shè)備安全運行狀態(tài)監(jiān)測的需要，急需發(fā)展相應(yīng)的技術(shù)，通過對移動式承壓設(shè)備的損傷、失效、事故以及運行異常案例的系統(tǒng)分析，構(gòu)建移動式承壓設(shè)備安全狀態(tài)參數(shù)指標體系，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟、安全等多方面的因素，提出一套嚴密的監(jiān)測指標體系，并研制開發(fā)適用于移動式承壓設(shè)備的安全狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，以對移動式承壓設(shè)備關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要指標進行實時監(jiān)測。

社會信息主要是以微信、微博、論壇、投稿箱、投訴建議為代表的輿論數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及以及移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，而出現(xiàn)爆發(fā)式的增長，主要代表了社會公眾對安全方面的認知和訴求。

原國家質(zhì)檢總局已經(jīng)建立行政許可、輿情監(jiān)測、事故管理等方面的10余套信息系統(tǒng)，山東、江蘇、浙江、四川、貴州等地方質(zhì)檢部門已經(jīng)建立區(qū)域性的信息化平臺和動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)[3-10]，應(yīng)建立與這些平臺之間的數(shù)據(jù)接口以及交互、融合機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和平臺之間互聯(lián)互通。

2.2 數(shù)據(jù)獲取

設(shè)計信息、制造信息、經(jīng)營信息、使用信息、充裝信息、卸載信息、改造信息、維修信息、檢驗信息、監(jiān)察信息、運行狀態(tài)信息一般以實物、記錄、報告、圖紙、工藝文件、照片等形式表現(xiàn)，可以是紙質(zhì)版，也可以是電子版，通常需要手工錄入平臺，如果是電子版，且格式規(guī)范，也可以直接導(dǎo)入，另外還可以通過二維碼、電子標簽等途徑提取。不同單位、設(shè)備的信息記錄往往不同，其中有些是無用的數(shù)據(jù)，首先需要確定各種信息的數(shù)據(jù)元規(guī)范，再根據(jù)規(guī)范的要求將有用的信息納入到平臺中。

監(jiān)測數(shù)據(jù)是通過物聯(lián)網(wǎng)自動上傳，物聯(lián)網(wǎng)是把傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻識別技術(shù)、通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能運算技術(shù)等相結(jié)合，進行人和物理世界的信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念，物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)如圖2所示，移動式承壓設(shè)備的溫度、壓力、液位、振動、泄漏、運動加速度、地理位置以及壁厚減薄、腐蝕等損傷均可以通過物聯(lián)網(wǎng)進行監(jiān)測，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸必須具有滿足要求的速度。

相關(guān)平臺的共享數(shù)據(jù)可以通過平臺之間的接口直接導(dǎo)入，如果兩個平臺之間數(shù)據(jù)規(guī)范標準不一致，則也需要通過人工的方式從一個平臺錄入另一個平臺。網(wǎng)絡(luò)輿情數(shù)據(jù)是通過專門輿情監(jiān)測軟件導(dǎo)入或是通過人工錄入。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)框圖

2.3 數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)存儲前，需要進行清洗、集成、轉(zhuǎn)換、規(guī)約、篩選、融合、標準化、整合、裝載等一系列的處理，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，更好地適應(yīng)下一步的數(shù)據(jù)挖掘處理。

1）數(shù)據(jù)清洗。海量的原始數(shù)據(jù)中可能存在殘缺數(shù)據(jù)、錯誤數(shù)據(jù)和重復(fù)數(shù)據(jù)，嚴重影響到后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘建模的執(zhí)行效率，甚至可能導(dǎo)致挖掘結(jié)果的偏差，數(shù)據(jù)清洗通過刪除、糾正、檢查、估算等方法對這些“臟數(shù)據(jù)”進行處理。

2）數(shù)據(jù)集成。不同來源的信息可能包含相同的數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)集成就是將多個數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)結(jié)合起來并統(tǒng)一存儲，以避免出現(xiàn)重復(fù)儲存等低效操作。

3）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)存儲規(guī)范所要求的格式，如對數(shù)轉(zhuǎn)換、平方根轉(zhuǎn)換、倒數(shù)轉(zhuǎn)換等。

4）數(shù)據(jù)歸約。數(shù)據(jù)歸約是指在盡可能保持數(shù)據(jù)原貌的前提下，最大限度地精簡數(shù)據(jù)量，主要方法有特征規(guī)約、樣本歸約、特征值歸約。

5）數(shù)據(jù)篩選。所獲取的數(shù)據(jù)中有些沒有價值，數(shù)據(jù)篩選是通過分類、聚類、關(guān)聯(lián)等算法提取出有價值的數(shù)據(jù)，以提高收集存儲的相關(guān)數(shù)據(jù)的可用性，更利于后期數(shù)據(jù)分析。

6）數(shù)據(jù)標準化。在數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)倉庫之前，需要先將數(shù)據(jù)標準化，利用標準化后的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析。

7）數(shù)據(jù)裝載。數(shù)據(jù)裝載是指將經(jīng)過上述系列處理的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)倉庫中去。

對經(jīng)過上述處理的數(shù)據(jù)進行存儲，構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫（為了便于多維分析和多角度展示數(shù)據(jù)按特定模式進行存儲所建立起來的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫），應(yīng)按照以下基本要求進行：

1）大數(shù)據(jù)體系。平臺所包含的數(shù)據(jù)具有體量巨大、來源多樣、生成極快、多變等特性，符合大數(shù)據(jù)的特征[13-17]，因此數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)按照大數(shù)據(jù)體系來構(gòu)建，我國正在加緊構(gòu)建大數(shù)據(jù)標準體系，包括“分析總體技術(shù)要求”“分析過程模型”“安全指南”“全生命周期安全要求”“可視化工具通用要求”“存儲結(jié)構(gòu)規(guī)范”等方面的標準將相繼出臺，數(shù)據(jù)倉庫的建立應(yīng)盡可能按照相關(guān)標準的要求。

2）云存儲。大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)、海量特性對存儲技術(shù)提出了新要求，云存儲將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性，并節(jié)約存儲空間，云存儲對大數(shù)據(jù)的存儲具有良好的適用性。云存儲及其管理相關(guān)的標準體系也正在構(gòu)建，可以作為工作依據(jù)。

3）其他。數(shù)據(jù)存儲還需滿足可動態(tài)更新、可擴展、可持續(xù)改進、便于維護；報表、報告、圖樣等在數(shù)據(jù)更新時應(yīng)能聯(lián)動，保持一致。此外，數(shù)據(jù)存儲還應(yīng)考慮高效、共享、開放、安全等方面的要求。

2.4 數(shù)據(jù)運用

構(gòu)建起移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈后，生產(chǎn)、運營、檢驗、監(jiān)管等各個環(huán)節(jié)就可以依據(jù)實際需要、職責、權(quán)限、身份等原則從數(shù)據(jù)倉庫中抽取數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)查詢、可視化、加工處理、統(tǒng)計分析即可獲得業(yè)務(wù)或服務(wù)工作所需要的信息，對于隱含在大數(shù)據(jù)中人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識，可以通過大數(shù)據(jù)分析、云計算等手段挖掘出來，此外根據(jù)實際需要可以嵌入安全評價、風險分析等應(yīng)用模型，滿足具體的業(yè)務(wù)工作需要。在上述工作基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的應(yīng)用模塊，為開展相應(yīng)的業(yè)務(wù)、服務(wù)工作提供支撐。

●2.4.1 大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)分析是為了適應(yīng)海量、多源異構(gòu)、非線性、高維性、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析處理而應(yīng)運而生的數(shù)據(jù)分析方法，目前已經(jīng)發(fā)展成為一門專門學(xué)問，并仍在不斷發(fā)展[15-17]。大數(shù)據(jù)分析已經(jīng)在很多行業(yè)中成功應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)了很多新的規(guī)律，不斷涌現(xiàn)優(yōu)秀的研究成果，在經(jīng)濟社會發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮的作用也越來越突出。大數(shù)據(jù)技術(shù)在特種設(shè)備行業(yè)的應(yīng)用才剛開始，目前主要是集中在建設(shè)大數(shù)據(jù)信息平臺[4-11]，關(guān)于大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用成果只有少許報道[4]。

●2.4.2 統(tǒng)計分析

所構(gòu)建的移動式承壓設(shè)備數(shù)據(jù)倉庫本質(zhì)上是關(guān)于設(shè)備、人員、機構(gòu)、狀態(tài)、行為等方面的數(shù)據(jù)隨時間、空間而變化的集合，里面蘊含大量設(shè)備本身的物理、化學(xué)、自然及管理等方面的規(guī)律，有些規(guī)律不能直接顯現(xiàn)，需要通過統(tǒng)計分析的方法展示出來，引入大數(shù)據(jù)分析方法后，可以實現(xiàn)更深層規(guī)律的挖掘。建立移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈后，即可開展多維度、多角度、全方位的統(tǒng)計分析工作，既可針對單臺或某類設(shè)備進行故障、損傷、失效、事故的統(tǒng)計，也可針對企業(yè)、機構(gòu)、地區(qū)、行業(yè)進行質(zhì)量、管理、安全整體狀況等方面的統(tǒng)計，如基于安全監(jiān)管的需求[12]，可以進行設(shè)備登記數(shù)量、生產(chǎn)和作業(yè)人員情況、安全監(jiān)察和檢驗情況、執(zhí)法檢查情況、事故情況和原因等方面的統(tǒng)計。

●2.4.3 應(yīng)用模型嵌入

構(gòu)建起移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈后，應(yīng)將這些數(shù)據(jù)充分應(yīng)用于設(shè)備安全保障工作中，可以利用這些數(shù)據(jù)進行安全評價、風險分析、故障診斷、風險評估、失效分析、壽命預(yù)測等，前提是需要建立相應(yīng)的基于大數(shù)據(jù)的安全評價模型、風險評估模型、壽命預(yù)測模型等，將所構(gòu)建的模型嵌入智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺中，即可支撐移動式承壓設(shè)備的定期檢驗、使用管理、安全監(jiān)管等工作。

2.5 業(yè)務(wù)和服務(wù)數(shù)據(jù)的反饋

移動式承壓設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營、使用、檢驗、監(jiān)管各環(huán)節(jié)利用已經(jīng)積累的數(shù)據(jù)指導(dǎo)完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)和服務(wù)工作，同時在業(yè)務(wù)和服務(wù)工作中又不斷積累新的數(shù)據(jù)，將這些新數(shù)據(jù)進行反饋，將進一步豐富數(shù)據(jù)倉庫，如此不斷良性循環(huán)，可使數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)數(shù)量和質(zhì)量都不斷提高。

3 基于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用模型開發(fā)

構(gòu)建“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”，實現(xiàn)移動式承壓設(shè)備故障、損傷的實時診斷以及動態(tài)風險評估、即時預(yù)警以及事故快速應(yīng)急處置等應(yīng)用功能，開發(fā)相應(yīng)的基于大數(shù)據(jù)的診斷分析、動態(tài)風險評估、即時預(yù)警、快速應(yīng)急處置等應(yīng)用模型是其中的關(guān)鍵所在。

目前，大數(shù)據(jù)建模的相關(guān)研究主要由谷歌、亞馬遜等互聯(lián)網(wǎng)公司引領(lǐng)，在特種設(shè)備等工程應(yīng)用領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)建模的研究還處于起步階段。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)建模方法相比，大數(shù)據(jù)建模需處理的數(shù)據(jù)規(guī)模更大、數(shù)據(jù)的使用范圍更廣，互聯(lián)網(wǎng)公司的大數(shù)據(jù)技術(shù)強調(diào)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲與管理，以及基于“大數(shù)據(jù)”的查詢、統(tǒng)計與決策的簡單應(yīng)用，通常很簡單的統(tǒng)計分析就可以揭示部分信息[13-14]。特種設(shè)備大數(shù)據(jù)建模是面向決策、優(yōu)化、診斷、控制等應(yīng)用，數(shù)據(jù)建模相對較為復(fù)雜，解決起來通常需要更深入的數(shù)據(jù)建模方法。

3.1 基于大數(shù)據(jù)的診斷分析模型

診斷分析是對設(shè)備所發(fā)生的故障、損傷進行預(yù)報和分析、判斷，確定故障、損傷的部位、性質(zhì)、類別、程度、原因等，指出故障、損傷發(fā)生和發(fā)展的趨勢及其后果，提出控制、消除故障和損傷的調(diào)整、維修、治理的對策措施[18]。設(shè)備發(fā)生故障、損傷，會引起設(shè)備狀態(tài)的變化，并體現(xiàn)在設(shè)備監(jiān)測到的安全狀態(tài)參數(shù)的變化上。建立了包含運行歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈后，就可以依據(jù)所構(gòu)建的數(shù)據(jù)倉庫，以大數(shù)據(jù)分析為手段進行移動式承壓設(shè)備的實時診斷分析。

診斷分析模型是關(guān)于故障、損傷的類型、部位等與故障征兆（狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化）之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立診斷分析模型是進行診斷分析的基礎(chǔ)。建立移動式承壓設(shè)備“基于大數(shù)據(jù)的診斷分析模型”是“典型移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管關(guān)鍵技術(shù)研究”課題的重要研究內(nèi)容，目前項目組正在對此進行集中攻關(guān)，所采用的技術(shù)路線是：首先，收集移動式承壓設(shè)備故障、損傷及失效案例，總結(jié)歸納設(shè)備的故障、損傷模式；然后，對各種故障、損傷的監(jiān)測參數(shù)特性進行理論分析、數(shù)值仿真和實驗研究；最后，總結(jié)歸納故障、損傷與設(shè)備自身材料、結(jié)構(gòu)特性、環(huán)境條件以及狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)之間關(guān)聯(lián)關(guān)系式。

3.2 基于大數(shù)據(jù)的動態(tài)風險評估模型

特種設(shè)備安全保障工作本質(zhì)上是對風險進行識別、防控、治理，通過診斷分析方法識別出設(shè)備的故障、損傷模式后，下一步就是對每種故障、損傷引起失效的可能性和后果進行分析評估，并提出相應(yīng)的防控措施，如何實時準確地獲知設(shè)備當前的風險狀態(tài)是設(shè)備安全保障領(lǐng)域急需解決的一個熱點問題。

移動式承壓設(shè)備裝載在車輛上或隨時搬運到不同的地方使用，在運輸、搬運、裝卸、儲存和使用過程中，其載荷、外部環(huán)境條件等會隨著時間和空間發(fā)生變化，從而導(dǎo)致設(shè)備的失效可能性及失效后果隨時間和空間發(fā)生變化，也就是說移動式承壓設(shè)備的風險是基于時間和空間“動態(tài)”變化的，以專家知識經(jīng)驗為主的靜態(tài)風險評估不適用于移動式承壓設(shè)備的風險評估，需要采用實時動態(tài)風險評估技術(shù)，相應(yīng)的需要開發(fā)實時風險評估模型。

在移動式承壓設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)鏈基礎(chǔ)上，可以開發(fā)基于大數(shù)據(jù)分析的動態(tài)風險評估技術(shù)，通過建立基于大數(shù)據(jù)的風險評估模型并將之嵌入“移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”中，即可實現(xiàn)對移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險的實時分析評估?！暗湫鸵苿邮匠袎涸O(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管關(guān)鍵技術(shù)研究”課題目前正在研究監(jiān)管視角下基于安全狀態(tài)參數(shù)的移動式承壓設(shè)備風險評估方法，課題完成后將提出工程適用的動態(tài)風險評估方法，并開發(fā)出動態(tài)風險評估軟件系統(tǒng)。

3.3 基于大數(shù)據(jù)的即時預(yù)警模型

預(yù)警是在風險不可接受的情況或事件發(fā)生之前，向相關(guān)單位發(fā)出緊急信號，報告危險情況，以避免危害在不知情或準備不足的情況下發(fā)生，從而最大程度的減輕危害所造成損失的行為。

傳統(tǒng)的預(yù)警技術(shù)是根據(jù)以往的規(guī)律總結(jié)或觀測得到的可能性前兆提出預(yù)警。對移動式承壓設(shè)備建立了全生命周期數(shù)據(jù)鏈基礎(chǔ)上，可構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的預(yù)警技術(shù)體系，相應(yīng)的需要開發(fā)基于大數(shù)據(jù)的快速預(yù)警模型。首先，需要構(gòu)建預(yù)警指標體系，面向不同單位，應(yīng)根據(jù)其職責、實際工作需求提出不同的預(yù)警指標；其次，依據(jù)相關(guān)法規(guī)標準的要求，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析方法，確定預(yù)警指標的閾值；最后，需要建立預(yù)警系統(tǒng)和相應(yīng)的預(yù)警工作機制。

3.4 基于大數(shù)據(jù)的快速應(yīng)急模型

設(shè)備發(fā)生事故時，如果控制不當，容易造成事故后果并進一步擴大，甚至發(fā)生次生災(zāi)害。按照《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》等相關(guān)法律法規(guī)的要求，對特種設(shè)備可能發(fā)生的事故均應(yīng)制定相應(yīng)的應(yīng)急處置預(yù)案，對移動式設(shè)備，其外部環(huán)境隨著位置移動而不斷變化，因此難以制定統(tǒng)一的、有針對性的應(yīng)急預(yù)案。

“典型移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管關(guān)鍵技術(shù)研究”課題針對移動式承壓設(shè)備，提出了一種基于大數(shù)據(jù)分析的快速應(yīng)急處置新思路，課題將開發(fā)典型危險介質(zhì)泄漏事故現(xiàn)場偵測技術(shù)，并搭建基于GIS的應(yīng)急處置可視化專家輔助決策系統(tǒng)平臺，一旦發(fā)生事故，將根據(jù)事故現(xiàn)場情況在大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上及時生成有針對性的應(yīng)急方案，指導(dǎo)現(xiàn)場應(yīng)急處置。

4 平臺應(yīng)用構(gòu)想

“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進技術(shù)，顯著提升移動式承壓設(shè)備的信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化、智能化水平，可以為移動式承壓設(shè)備安全監(jiān)管及新業(yè)態(tài)發(fā)展提供有力的支撐。

4.1 支撐移動式承壓設(shè)備“智能制造”

智能制造是“中國制造2025”的主攻方向[19]。所謂智能制造，其內(nèi)涵包括智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)、服務(wù)型制造三個方面?！耙苿邮匠袎涸O(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”對移動式承壓設(shè)備的“智能制造”具有較大的支撐作用，是“智能氣瓶”“智能長管拖車”等智能化產(chǎn)品實現(xiàn)的重要途徑。首先，依靠加裝的監(jiān)測、預(yù)警及應(yīng)急系統(tǒng)等傳感系統(tǒng)和信息終端，可實現(xiàn)人、設(shè)備的智能信息交互，使設(shè)備能夠自動感知自身安全狀態(tài)和外部環(huán)境，并自動分析設(shè)備的故障、損傷情況及風險，對危險情況自動預(yù)警預(yù)報，對事故自動提出應(yīng)急處置預(yù)案，同時可以進行狀態(tài)調(diào)整，使得設(shè)備具有一定的“智能”，提高了設(shè)備的安全性。其次，平臺可以實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量追溯、性能評估、故障與損傷分析，為設(shè)備結(jié)構(gòu)改進、優(yōu)化設(shè)計、合理制造及生產(chǎn)過程修正提供數(shù)據(jù)和信息，從而降低廢次品與返修品率，保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性及產(chǎn)品的一致性。最后，通過平臺，將使用單位和制造單位緊密聯(lián)系在一起，可以實現(xiàn)實時信息交互，有利于制造單位提供更完善的產(chǎn)品售前、售后服務(wù)。

4.2 支撐移動式承壓設(shè)備“現(xiàn)代化管理”

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展帶來了第四次工業(yè)革命，對于設(shè)備管理也應(yīng)建立與時代發(fā)展相適應(yīng)的現(xiàn)代化方法，“移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”的建立，可以有效支撐移動式承壓設(shè)備現(xiàn)代化管理體系的構(gòu)建。首先，使用、運營單位可以在該平臺基礎(chǔ)上，結(jié)合先進的設(shè)備管理思想和方法，構(gòu)建動態(tài)的設(shè)備管理工作平臺，實現(xiàn)使用登記、生產(chǎn)組織、設(shè)備調(diào)度、維護保養(yǎng)、檢驗檢測、檔案記錄、人員控制、安全檢查等日常管理工作的信息化、自動化，提高管理工作效率，并利用對設(shè)備資產(chǎn)管理信息流與工作流的控制，使資產(chǎn)得到更有效的配置。其次，利用該平臺可以對設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，分析設(shè)備運行的好壞以及管理上存在的漏洞，對存在的問題及時進行處理，在設(shè)備正常運行時即進行設(shè)備整體維修和保養(yǎng)，從而將失效和事故消滅在萌芽狀態(tài)，提高設(shè)備運行可靠性，延長安全運行周期，提高經(jīng)濟效益。此外，利用平臺基于大數(shù)據(jù)分析的診斷分析、動態(tài)風險評估、即時預(yù)警等功能，可以實現(xiàn)設(shè)備故障和損傷預(yù)報、隱患提示、風險預(yù)警等，從而引導(dǎo)企業(yè)采取有效的安全管理和事故預(yù)防措施；發(fā)生事故后，可以通過平臺進行應(yīng)急調(diào)度，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況，快速生成應(yīng)急預(yù)案，指導(dǎo)應(yīng)急處置，減小事故后果。

4.3 支撐移動式承壓設(shè)備“智能檢驗”

筆者已經(jīng)在文獻[1]中對特種設(shè)備“智能檢驗”新業(yè)態(tài)作了構(gòu)想，本文構(gòu)建的“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”可在檢驗過程網(wǎng)絡(luò)化、損傷檢測智能化、服務(wù)企業(yè)與政府精細化三個方面為“智能檢驗”提供有力的支撐。首先，可以在該平臺基礎(chǔ)上構(gòu)建全過程網(wǎng)絡(luò)化管理的檢驗工作平臺，實現(xiàn)檢驗遠程自動提醒、線上報檢和受理、檢驗計劃線上跟蹤、檢驗工作動態(tài)實時顯示、檢驗記錄現(xiàn)場生成并上傳以及檢驗報告出具、審核、審批、簽章、存檔、送達全環(huán)節(jié)在線上完成，從而可有效地避免設(shè)備檢驗超期，保證檢驗及時、工作規(guī)范、高質(zhì)高效。其次，檢驗前，基于對平臺全生命周期數(shù)據(jù)的分析，檢驗機構(gòu)可以掌握特種設(shè)備安全和運行狀況，有效分析和評估設(shè)備的損傷情況及安全風險，從而制定針對性更強的檢驗方案，為精準檢驗奠定基礎(chǔ)。另外，通過該平臺，可以對設(shè)備壁厚、腐蝕、裂紋等損傷進行在線監(jiān)測，以此代替人工現(xiàn)場檢測，自動完成數(shù)據(jù)采集、處理、結(jié)果輸出，并進行基于大數(shù)據(jù)的損傷識別和評價，從而實現(xiàn)檢測過程的智能化。最后，通過平臺可以實現(xiàn)檢驗機構(gòu)與企業(yè)、政府之間的互聯(lián)互通，減少服務(wù)中間環(huán)節(jié)，為企業(yè)服務(wù)由原來供單一檢驗服務(wù)轉(zhuǎn)型為提供以完整性管理為核心的特種設(shè)備全生命周期安全保障系統(tǒng)解決方案；為政府提供更為全面、準確、可靠的特種設(shè)備信息和數(shù)據(jù)服務(wù)，不但滿足政府信息查詢需求，還可以定期向政府監(jiān)管部門推送設(shè)備的定檢率、檢驗案例以及企業(yè)級、區(qū)域級、行業(yè)級的檢驗總體情況分析等報告，從而為政府科學(xué)決策和有效監(jiān)管提供支撐。

4.4 支撐移動式承壓設(shè)備“智慧監(jiān)管”

我國特種設(shè)備安全監(jiān)管存在人員不足與監(jiān)管對象數(shù)量龐大且持續(xù)增長之間的突出矛盾，通過新技術(shù)、新手段、新思路，打造“智慧監(jiān)管”新模式，是緩解上述矛盾最有效途徑[4，6]。建立“基于智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”，除了可以為行政許可、使用登記等監(jiān)管工作的開展提供可視化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化工作平臺，還可為監(jiān)管工作的科學(xué)、高效決策提供數(shù)據(jù)支持，從而有效支撐“智慧監(jiān)管”。該平臺集成了設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)，可以對設(shè)備質(zhì)量安全總體狀況、使用單位的使用管理情況、檢驗機構(gòu)的檢驗總體情況、社會公眾需求、行業(yè)發(fā)展變化等客觀狀況以及其他異?；蛑档藐P(guān)注的情況等進行實時的統(tǒng)計分析，定期向監(jiān)管機構(gòu)提供報表、報告、白皮書等，指導(dǎo)監(jiān)管機構(gòu)確定監(jiān)督檢查的重點對象、重點領(lǐng)域、重點措施以及檢查內(nèi)容，保證監(jiān)督檢查工作的及時性、高效性；同時也可以提供故障與損傷、隱患、風險、事故等方面的數(shù)據(jù)，指導(dǎo)隱患排查及風險防控與治理工作。此外，通過為監(jiān)管機構(gòu)提供系統(tǒng)、全面、準確的數(shù)據(jù)信息服務(wù)，使政府能夠更好地掌握移動式承壓設(shè)備安全狀況與質(zhì)量數(shù)據(jù)，進而為安全監(jiān)管法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范制定提供決策支持，不斷提高特種設(shè)備安全監(jiān)管能力水平。

4.5 全方位、多角度、立體化、深層次信息服務(wù)

為相關(guān)部門、機構(gòu)、企業(yè)以及社會公眾提供全方位的信息服務(wù)，是“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”最基本的功能，不但可以為設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營、使用、檢驗、監(jiān)管等單位提供服務(wù)，還可以為交通、安監(jiān)等相關(guān)部門預(yù)留數(shù)據(jù)接口、共享數(shù)據(jù)。平臺所能提供的數(shù)據(jù)具備多角度、立體化、深層次等特性，既包含設(shè)計制造、使用、檢驗等基本數(shù)據(jù)，也包括基于大數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；既可以是單臺設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)，也可以是企業(yè)、區(qū)域、行業(yè)整體狀況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

4.6 支撐“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備”產(chǎn)業(yè)發(fā)展

建立“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”，并將之充分應(yīng)用于移動式承壓設(shè)備生產(chǎn)、運營、使用、檢驗、監(jiān)管等各環(huán)節(jié)，保證設(shè)備運行安全、節(jié)能、智能以及相關(guān)業(yè)務(wù)、服務(wù)、管理工作的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智慧化與規(guī)范、高效、精細，將為最終形成“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備”新業(yè)態(tài)提供強有力的支撐。

5 結(jié)束語

通過引入“智能網(wǎng)聯(lián)”技術(shù)理念，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)，構(gòu)建“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”，利用該平臺可以實現(xiàn)移動式承壓設(shè)備生產(chǎn)、使用、檢驗、監(jiān)管等環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化、智慧化，并保證設(shè)備運行的安全、節(jié)能、智能，支撐“智能制造”“現(xiàn)代化使用管理”“智能檢驗”“智慧監(jiān)管”等新業(yè)態(tài)發(fā)展，最終謀求“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備”產(chǎn)業(yè)新模式。

“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備”產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將為移動式承壓設(shè)備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級找到突破口，推動其向安全、智能、高端方向發(fā)展，并在整個特種設(shè)備行業(yè)可以起到良好的示范作用，從而帶動整個“智能網(wǎng)聯(lián)特種設(shè)備”新業(yè)態(tài)發(fā)展?！爸悄軝z驗”“智慧監(jiān)管”等新業(yè)態(tài)，將帶來特檢機構(gòu)組織模式及監(jiān)管機制的變革，為目前正在加緊推進的檢驗檢測機構(gòu)、監(jiān)管體制改革在技術(shù)上提供一個可選方案。因此，綜合看來，“智能網(wǎng)聯(lián)移動式承壓設(shè)備動態(tài)風險監(jiān)管平臺”的構(gòu)建，具有良好的應(yīng)用前景。