黃 強 王雯雯 孫 艾 周 丹 文耀華

（南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院 南京 210019）

當前我國?；愤\輸?shù)闹饕绞揭廊皇堑缆愤\輸[1]，其中又以罐車為最大載體，據(jù)統(tǒng)計截至2022 年底我國?；饭捃嚬灿?0 多萬輛[2]。由于?；肪哂幸兹肌⒁妆?、易腐蝕、有毒的特性，一旦發(fā)生事故，極有可能造成重大的人員傷亡和經濟損失。2017 年山東臨沂一臺液化石油氣罐車在裝卸作業(yè)時爆炸，造成10 人死亡[3]；2020 年浙江溫嶺液化石油氣罐車發(fā)生爆炸，造成20人死亡[4]；2023 年泉州高速油罐車起火爆炸，經濟損失嚴重……這些事故給危化品安全監(jiān)管敲響了警鐘。

為加強?；饭捃嚨陌踩O(jiān)管，我國制定了法律法規(guī)和安全技術規(guī)范，對?；饭捃嚨脑O計、制造、使用、檢驗、報廢等全流程實施監(jiān)督管理。其中，對?；饭捃囬_展定期檢驗是減少安全事故、防范化解重大風險、保證?；钒踩\輸?shù)闹匾绞絒5]。但當前罐車檢驗機構普遍存在裝備不夠齊全、技術不夠成熟、自動化程度低、過于依賴人力、工作效率不高、檢驗質量參差不齊的問題，甚至部分檢驗機構由于現(xiàn)場檢驗條件差發(fā)生罐體爆炸、檢驗人員意外墜落等安全事故。為此借助信息化和智能化技術，設計符合?；饭捃嚈z驗需求的智慧檢驗工廠顯得尤為迫切，一方面可以改善檢驗人員工作環(huán)境，降低勞動強度，提高檢驗機構安全管理水平；另一方面可以降低對人的過度依賴，用信息化和智能化的技術取代人力，降低差錯率，提高工作質量和效率。

1 總體架構

危化品罐車智慧檢驗工廠主要包括三大系統(tǒng)，分別是檢驗現(xiàn)場智能控制系統(tǒng)、基于AI 的安全監(jiān)測系統(tǒng)和罐車智慧檢驗全流程管理平臺，如圖1 所示。三大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都實時匯入智慧檢驗工廠數(shù)據(jù)大腦，在數(shù)據(jù)大腦中通過數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合、機器學習和智能計算指導罐車智能檢驗，保障現(xiàn)場檢驗安全，優(yōu)化罐車檢驗流程，提升檢驗效率，強化檢驗質量，打造一座現(xiàn)代化、智能化的?；饭捃囍腔蹤z驗工廠。

圖1 ?；饭捃囍腔蹤z驗工廠架構圖

2 方案設計

2.1 檢驗現(xiàn)場智能控制系統(tǒng)

檢驗現(xiàn)場智能控制系統(tǒng)是智慧檢驗工廠的重要組成部分，通過采用PLC 分布式控制技術、智能控制算法和雙冗余技術，對氣密性試驗、抽真空作業(yè)、氮氣置換、含氧量檢測等檢驗數(shù)據(jù)自動采集、實時監(jiān)測、智能控制，并及時反饋各類裝置運行中的異常事件，實現(xiàn)無人值守作業(yè)，降低勞動強度，避免人為因素干擾，確保數(shù)據(jù)的正確性和及時性。依據(jù)集中監(jiān)視、分散控制的原則，系統(tǒng)采用集散控制方式，自下而上由現(xiàn)場設備層、自動控制層和集中監(jiān)控層組成，如圖2 所示。

圖2 檢驗現(xiàn)場智能控制系統(tǒng)架構圖

現(xiàn)場設備層主要由壓力傳感器、氣動閥、電磁閥、壓縮機及真空泵等組成，用于實現(xiàn)檢驗工藝流程的控制、數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)測。

自動控制層由工業(yè)控制器和輸入/輸出（I/O）模塊、現(xiàn)場管理終端組成，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)和用戶編制的自動控制程序實現(xiàn)現(xiàn)場設備的自動化控制。

集中監(jiān)控層實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的實時采集和現(xiàn)場設備的實時監(jiān)控，由操作站和服務器組成，操作站可監(jiān)測現(xiàn)場設備狀態(tài)，工作人員可通過其進行設備控制；服務器內置實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫等模塊，可通過實時曲線和歷史曲線進行數(shù)據(jù)分析，用于現(xiàn)場設備運行狀態(tài)和人員作業(yè)的追溯管理。同時為滿足智能工廠的建設需求，服務器通過數(shù)據(jù)接口，實時將各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)大腦，用于數(shù)據(jù)分析和展示。

2.2 基于AI 的安全監(jiān)測系統(tǒng)

罐車檢驗中涉及受限空間作業(yè)、臨時用電作業(yè)、高處作業(yè)、吊裝作業(yè)等高危作業(yè)，易造成中毒窒息、高處墜落、觸電、砸傷等多種職業(yè)傷害[6]，在檢驗場地全范圍安裝高清攝像裝置，基于人體姿態(tài)檢測、目標定位技術和AI 技術，通過采集檢驗場所監(jiān)控圖像進行在線智能分析，識別罐車檢驗過程中風險指標，并對區(qū)域內人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)發(fā)出智能預警，通過風險閾值建立預警指標，大幅降低各類安全風險事件的發(fā)生概率，避免安全事故，有效提升罐車檢驗安全管理水平。

1）檢驗環(huán)境危險信息識別。罐車檢驗現(xiàn)場會存在少量硫化氫、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、乙醇、乙烯、氯氣等有毒有害氣體。通過在罐車檢驗現(xiàn)場安裝有毒有害氣體檢測電化學傳感器，對有毒有害氣體進行實時檢測，實現(xiàn)對罐車檢驗現(xiàn)場環(huán)境中各類有毒有害氣體濃度的在線監(jiān)測。當氣體濃度達到設定的預警閾值，系統(tǒng)自動發(fā)出聲光電報警提醒，并標記濃度超標傳感器的位置，自動打開該區(qū)域應急通風設施，降低有毒有害氣體濃度，從而有效保障罐車檢驗人員的健康安全。

2）檢驗人員違規(guī)行為識別及預警?；谏疃壬窠浘W絡智能算法，對監(jiān)控圖像的視域進行掃描檢測，識別確認檢驗人員身份，鎖定目標跟蹤，實時判斷檢驗人員的行為，結合標準動作模板，實現(xiàn)檢驗人員未戴安全帽、未系安全帶、違規(guī)使用手機等行為的全程監(jiān)測和預警，通過跟蹤移動的物體或者人，采用幀差法和混合高斯模型對比移動前后的狀態(tài)變化，推斷出發(fā)生的事件，實現(xiàn)人員入罐作業(yè)過程中安全監(jiān)護缺失和檢驗現(xiàn)場高空拋物等風險事件的識別和預警[6]。系統(tǒng)識別到違規(guī)行為或風險事件后現(xiàn)場發(fā)出警報，后臺根據(jù)事件級別通知相應管理人員采取應急措施，保障檢驗人員安全，同時系統(tǒng)自動對違規(guī)行為進行記錄和統(tǒng)計，形成包含違規(guī)人員、違規(guī)行為、違規(guī)次數(shù)和違規(guī)時間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以便進行大數(shù)據(jù)分析[7]。

2.3 罐車智慧檢驗全流程管理平臺

罐車智慧檢驗全流程管理平臺是智慧檢驗工廠的核心部分，實現(xiàn)了罐車從預約、進入檢驗場地、報檢、繳費、交車、檢驗到客戶領取報告、滿意度評價的全流程數(shù)字化、智能化管理，構架如圖3 所示。為減少檢驗人員錄入數(shù)據(jù)的工作量，提高工作效率，平臺預留數(shù)據(jù)接口與智能檢驗設備和檢驗工裝進行數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，實時上傳壁厚檢測和靜電接地電阻檢測數(shù)據(jù)、安全閥和緊急切斷閥自動校驗數(shù)據(jù)等。同時開發(fā)手機、智能終端、平板、大屏等多種客戶端，方便不同人員使用。平臺主要包括兩大模塊，分別是業(yè)務云端辦理模塊和智能檢驗模塊。

圖3 罐車智慧檢驗全流程管理平臺架構圖

1）業(yè)務云端辦理模塊。該模塊主要用于客戶在線辦理罐車檢驗相關業(yè)務。客戶首先進行線上預約報檢，預約成功后，將罐車送至檢驗基地，在檢驗基地安裝智能車牌識別器，通過識別車牌號，平臺自動比對預約信息和歷史檢驗信息，實現(xiàn)智能受理，并根據(jù)檢驗工位狀態(tài)和剩余檢驗時間智能引導客戶將罐車送至待檢工位。客戶送檢后，可使用各類終端在線查詢罐車檢驗進度以及剩余檢驗時間。罐車檢驗完成后，系統(tǒng)自動根據(jù)檢驗項目計算檢驗費用，并通過微信、短信等方式將檢驗費用告知客戶，提醒客戶及時繳費?？蛻艨墒褂弥Ц秾殹⑽⑿?、匯款等多種方式在線繳納檢驗費，領取電子發(fā)票，繳費成功后，在線下載電子報告和使用標識。

2）智能檢驗模塊。該模塊主要用于檢驗人員進行罐車檢驗方案的智能編制，安全檢查，現(xiàn)場檢驗，記錄出具、審核、審批，并自動將記錄轉換為檢驗報告，最后實現(xiàn)檢驗方案、記錄、報告一鍵電子歸檔。在該模塊中嵌入畫圖軟件，根據(jù)不同罐車類型梳理簡圖形成標準罐車圖庫，方便檢驗人員直接調用標準圖庫進行二次編輯，減少畫圖工作量，提高檢驗效率。

3 智能算法

1）檢驗時間智能計算。罐車檢驗涉及多個項目，比如外觀檢驗、附件檢驗、壁厚檢測、無損檢測等，每個項目的時間都不固定，而且隨著罐車規(guī)格型號的不同，檢驗時間也有很大的差別，因此很難準確預判剩余檢驗時間，無法告知客戶取車時間。系統(tǒng)結合筆者單位多年來在?；饭捃嚨臋z驗經驗，并根據(jù)罐車類型，預設檢驗各項目所需時間，系統(tǒng)投入使用后，基于大數(shù)據(jù)分析技術統(tǒng)計不同規(guī)格型號的?；饭捃嚈z驗各項目所需時間，并不斷迭代修正預設值，通過長時間、大樣本的數(shù)據(jù)馴服，計算出不同規(guī)格型號的?；饭捃嚫鳈z驗項目所需最優(yōu)時間。系統(tǒng)自動根據(jù)每個項目的最優(yōu)時間計算出在檢罐車的剩余檢驗時間，并實時反饋給客戶，方便客戶精準把控檢驗時長，便于企業(yè)提升罐車周轉率，達到降本增效的目的。

2）檢驗工位智能引導和派位。針對罐車檢驗預約的數(shù)量和檢驗工位不同工作狀態(tài)，通過對各檢驗項目所需時間的統(tǒng)計分析，自動計算出每個檢驗工位剩余檢驗時間，在智慧檢驗業(yè)務管理系統(tǒng)中實時反饋所有工位在檢罐車的剩余檢驗時間。同時結合現(xiàn)場監(jiān)控設備，判定每個工位的空閑狀態(tài)。對已預約報檢的罐車進行狀態(tài)判別，根據(jù)判定規(guī)則和自適應學習，優(yōu)先挑選出最合適的檢驗工位，做到精準派發(fā)，智能引導工位。

3）檢驗工作任務智能派發(fā)。罐車檢驗涉及多個環(huán)節(jié)、多個崗位，每個環(huán)節(jié)和崗位中也有多個檢驗人員，每個檢驗人員的工作能力、擅長專業(yè)、當前工作量都有所不同。系統(tǒng)在派發(fā)檢驗任務時，自動根據(jù)多項條件智能派發(fā)，首先根據(jù)每個檢驗員的到崗情況、當前工作量的飽和度做第一輪篩選，其次結合待檢罐車歷年檢驗狀況和上一年度該罐車的檢驗員，在第一輪的基礎上做第二輪篩選，最后在第二輪篩選的基礎上根據(jù)系統(tǒng)累計計算的每位檢驗人員的工作效率和工作質量選出最佳檢驗人員進行智能派發(fā)，實現(xiàn)工作量的合理分配，達到提高檢驗質量和效率的目的，并且也能充分發(fā)揮多勞多得的績效激勵作用。

4）檢驗方案智慧生成。在系統(tǒng)中提前設定檢驗方案模版，系統(tǒng)根據(jù)待檢罐車介質種類、檢驗類別、設備運行參數(shù)和運行記錄等基本信息，自動比對知識庫和案例庫中的相關事件（如同類介質、同類型號、同制造廠家等發(fā)生的事故或損傷案例），并結合相關事件可能存在的損傷模式類型（如介質泄漏、安全附件損壞、罐體開裂等），智能編制檢驗方案，推薦重點檢驗檢查項目，達到提醒檢驗負責人的目的，從而有效提升罐車檢驗質量，避免漏檢和缺項。

4 結束語

在當今智能互聯(lián)的時代，智慧工廠已在交通物流、高端制造、工業(yè)生產等領域得到了廣泛應用，但在罐車檢驗行業(yè)鮮有涉及。本文借助物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等新一代信息技術打造?；饭捃囍腔蹤z驗工廠，從軟件、硬件兩個方面全面革新傳統(tǒng)罐車檢驗模式，解決罐車智慧檢驗中的關鍵技術，構建現(xiàn)代化罐車檢驗流程，將有力提升特種設備行業(yè)檢驗檢測數(shù)字化、智能化水平，為我國危化品罐車檢驗提供智慧檢驗新思路，也為我國特種設備檢驗機構數(shù)智化提質增效探索新路徑。