論文導讀：根據系統的整體設計思路，我們采用基于Microsoft.NET的SOA分布式技術架構，通過WPF、WCF、WF網絡開發技術，結合嵌入式計算技術、互聯網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術、數據加密技術、電子簽名技術、RFID電子標簽技術（自主研發的RFID電子標簽和專用的RFID讀寫器）、數據庫技術、無線傳感技術、移動開發技術、嵌入式開發技術、太陽能應用技術，將各種終端數據、文件、消息實時進行交換，保證各相關單位相關信息的同步，實現對相關車輛的電子監管。《CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車安全監管系統平臺》具有相關企業投入成本低、可以在終端直接有效地控制加氣站的加氣機的加氣行為，杜絕車輛氣瓶過期充裝、報廢充裝、套牌充裝、不做安全檢查充裝，CNG雙燃料汽車(氣瓶)安裝單位、銷售單位、檢驗單位、加氣站相關單位的車輛及氣瓶數據自動實時同步，保證數據準確和有效。國內關于CNG雙燃料汽車基于發改委、安監、公安、交通、質監、公用事業6大行政監管部門角度、多部門協同監管基于結合嵌入式計算技術、互聯網絡及無線通信技術、SOA分布式信息處理技術、數據加密技術、電子簽名技術、RFID電子標簽技術、數據庫技術、移動開發技術和無線傳感網技術的監管系統國內尚未見報道。
關鍵詞：壓縮天然氣，RFID電子標簽，無線傳感網技術

　　1、背景及意義
　　壓縮天然氣(CompressedNatural Gas,簡稱CNG)是天然氣加壓并以氣態儲存在容器中，主要成分為甲烷（CH4）。它與燃用汽油相比具有儲運量小、安全性高、抗暴性能好等優點。CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車具有很好的環保效果，使用CNG替代汽油作為汽車燃料，可使CO排放量減少97%，CH化合物減少72%，NO化合物減少39%，CO2減少24%，SO2減少90%，噪音減少40%。而且CNG不含鉛、苯等制癌的有毒物質。CNG(壓縮天然氣)作為汽油替代燃料在我國經歷多年的試驗、示范后，現已進入較大范圍和規模的推廣應用階段，取得了顯著的社會、經濟和環保效益，CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車的應用目前正朝著更廣泛、更成熟和更深入的方向推進。目前江蘇CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車已經將近10萬輛。隨著“川氣東輸”和“西氣東輸二期工程”的順利實施，CNG汽車的發展勢頭還將更為迅猛。為確保CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車得到正確安全使用，杜絕事故的發生，解決相關監管部門在日常安全監管的技術難題，建立《CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車安全監管系統平臺》。該平臺填補了國內CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車安全監管技術的空白，屬于電子信息產業中軟件新技術領域，是傳感網在社會安全領域的典型應用，獲得多項自主知識產權。
　　2、系統總體設計思路
　　《CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車安全監管系統平臺》包括CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車使用安全動態監管軟件、CNG(車用壓縮天然氣)雙燃料汽車氣瓶安全監管軟件、CNG(車用壓縮天然氣)雙燃料汽車氣瓶安裝質量監管軟件、CNG(車用壓縮天然氣)雙燃料汽車銷售網上登錄軟件、CNG(車用壓縮天然氣)雙燃料汽車氣瓶充裝安全監管軟件、CNG(車用壓縮天然氣)雙燃料汽車氣瓶定期檢驗軟件、CNG車用氣瓶安裝監督檢驗軟件、CNG雙燃料公交車安全管理軟件、特種設備安全使用標準化管理軟件和CNG汽車加氣安全智能傳感識別系統共計10個系統，應用范圍包括CNG氣瓶安裝單位、CNG氣瓶檢驗單位、CNG雙燃料汽車銷售單位、CNG加氣站、公交公司、出租汽車公司、汽車駕陪學校7大類相關使用單位和發改委、安監、交通、公安、質監、公用事業6大職能監管部門。系統整體應用模式設計如圖2-1：
　　
　　圖2-1 系統整體應用模式
　　根據目前全國CNG雙燃料汽車應用行業的實際運作流程，CNG雙燃料汽車銷售、安裝維保單位負責汽車登記、用戶檔案、CNG氣瓶錄入維護工作，并協助CNG雙燃料汽車使用單位向相關監管部門申請氣瓶使用登記、汽車變更備案、安裝出廠備案，相關業務數據經過監察部門借助互聯網自動傳輸到檢驗單位、汽車4S店、加氣站、監督檢驗單位，同時其余各監察部門會自動接收到相關數據，并進行互聯網上自動公示。加氣站通過讀取每輛CNG雙燃料汽車的電子登記證進行安全檢查，自動判定車輛是否允許充裝。檢驗單位、維保4S店、安裝維保通過監察平臺數據，完成CNG雙燃料汽車氣瓶的定期檢驗和維護保養，確保CNG雙燃料汽車的安全使用。建立一個完善的、全方位的CNG雙燃料汽車監管平臺。加氣站應用場景如圖2-2：
　　
　　圖2-2 加氣站應用場景
　　3、系統技術方案
　　根據系統的整體設計思路，我們采用基于Microsoft .NET的SOA分布式技術架構，通過WPF、WCF、WF網絡開發技術，結合嵌入式計算技術、互聯網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術、數據加密技術、電子簽名技術、RFID電子標簽技術（自主研發的RFID電子標簽和專用的RFID讀寫器）、數據庫技術、無線傳感技術、移動開發技術、嵌入式開發技術、太陽能應用技術，將各種終端數據、文件、消息實時進行交換，保證各相關單位相關信息的同步，實現對相關車輛的電子監管。
　　
　　圖3-1 系統技術方案
　　4、實施效果：
　　《CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車安全監管系統平臺》具有相關企業投入成本低、可以在終端直接有效地控制加氣站的加氣機的加氣行為，杜絕車輛氣瓶過期充裝、報廢充裝、套牌充裝、不做安全檢查充裝，CNG雙燃料汽車(氣瓶)安裝單位、銷售單位、檢驗單位、加氣站相關單位的車輛及氣瓶數據自動實時同步，保證數據準確和有效。本系統平臺與目前市場上的主流加氣機和加氣系統技術完善對接，具有確保安全監察指令有效執行的特點。
　　（1）CNG氣瓶安裝維保單位
　　完善了車用氣瓶安裝質量體系，實現安裝單位對安裝工作的安全性能、數據的準確性負責，通過安裝關鍵工藝數據的掌控，實現對車用氣瓶安裝過程的可追溯性，規范了汽車CNG氣瓶安裝技術檔案標準化管理，真正落實了安全責任體系，提高了操作人員的規范化水平，通過無線傳感技術建立了遠程實時維保體系。
　　（2）CNG雙燃料汽車銷售單位
　　通過注冊登記手續，嚴格控制了氣瓶的安裝、登記手續，避免了CNG新車銷售監管的空白，規范了雙燃料汽車銷售安全檔案的標準化管理，提高了操作人員的規范化水平；規范了雙燃料汽車氣瓶生產、安裝、監檢、銷售的責任體系。
　　（3）CNG氣瓶安裝監檢單位
　　完善了車用氣瓶安裝監檢質量體系，通過與CNG車用氣瓶安裝單位、監管單位數據實時同步，降低了監檢人員的工作量，得以騰出時間完善現場確認工作，為CNG車用氣瓶的注冊登記提供了完善的數據保障。
　　（4）CNG氣瓶定期檢驗單位
　　完善了車用氣瓶檢驗許可證后企業設備情況、人員情況、資源情況的實時準確的證后監管，實現了檢驗方案的備案，完善了檢驗單位的檢驗質量體系，檢驗單位通過軟件實時掌握了轄區內注冊登記的氣瓶車輛數據，通過監察平臺實現了定檢催檢、報廢破壞處理、檢驗情況網上通報，確實氣瓶安全預警機制的完善。規范了汽車安全檔案的標準化管理，落實了安全責任體系，提高了操作人員的標準化水平，監察單位可以實時了解本地區CNG汽車、氣瓶的安全情況。通過無線傳感技術建立了遠程實時維保體系。
（5）CNG加氣站
　　完善了車用氣瓶充裝許可證后企業設備情況、人員情況的實時準確的證后監管，完善了氣瓶充裝單位的質量體系；實現了氣瓶充裝單位氣體的質量、計量情況社會公示，完善服務體系；實現了充裝前自動充裝前檢查，形成充裝前檢查臺帳，大大降低了安全檢查員的工作量；直接控制了IC加氣系統，杜絕了人為的非法充裝，落實了安全責任體系；通過無線傳感網進行車輛自動識別，保證了安全預警的實現；軟件自動后臺運行無需人工參與，實現了遠程電子監管。
　　（6）CNG公交車公司
　　完善了公交公司車用氣瓶使用檔案臺帳，并保證了與安裝單位、檢驗單位、加氣站、監管單位的數據同步，解決了日常管理數據重復錄入的困難；根據公交公司CNG車輛集中且危險性大、社會影響力大的特點，加強重點監管，完善的日常管理功能完全滿足企業管理的需要；實現了CNG氣瓶的安全預警機制，包括安裝、檢驗、充裝、事故處理、過戶移裝、操作培訓、日常維護等；實時了解本單位車輛充裝和安全檢查情況。
　　（7）CNG雙燃料汽車使用單位（出租公司、駕校等）
　　完善了車用氣瓶使用單位用氣瓶檔案臺帳，并保證了與安裝維保單位、監檢單位、檢驗單位、充裝單位、監管單位的數據同步，解決了使用單位日常管理數據錄入的困難；根據出租公司、駕校CNG車輛集中且危險性大、社會影響力大的特點，完善的日常管理功能完全滿足企業管理的需要；實現了CNG氣瓶的安全預警機制，包括安裝、檢驗、充裝、事故處理、過戶移裝、操作培訓、日常維護等。論文發表。
　　（8）CNG汽車監管單位
　　質監部門通過本平臺完成了車用氣瓶的注冊登記工作；省級質監部門可以實時掌握全省各市車用氣瓶的注冊登記、檢驗、充裝情況、本地區的燃氣辦、安監局通過本軟件可以實時監控各加氣站的氣源、充裝情況；本地區交通運管、公安車管所可以通過本軟件實時掌握本地區雙燃料汽車的日常使用、維護、檢驗情況。
　　（9）CNG氣瓶監檢單位
　　通過3G移動監檢設備完成遠程監檢任務，降低監檢員的工作量。手寫簽名杜絕仿冒想象的出現。便于降低安裝單位的現場監檢的壓力。
　　5、技術創新點
　　隨著國內天然氣市場的逐步擴大和CNG加氣站數量大規模的增加，為方便加氣站的管理，燃氣經營企業一般都開發了IC加氣系統，在一定程度上提高了加氣速度和服務水平，提高了公司的管理水平，但該系統只能作為企業內部經營管理用，而不能代替政府部門的社會公共安全監管。國內關于CNG雙燃料汽車基于發改委、安監、公安、交通、質監、公用事業6大行政監管部門角度、多部門協同監管基于結合嵌入式計算技術、互聯網絡及無線通信技術、SOA分布式信息處理技術、數據加密技術、電子簽名技術、RFID電子標簽技術、數據庫技術、移動開發技術和無線傳感網技術的監管系統國內尚未見報道。
　　本系統平臺具有多項技術創新點，首次解決了RFID行業中普遍存在的封裝工藝的難題，使用專用柔性RFID電子標簽，在RFID電子標簽的設計、封裝、應用環境適應性上，處于國內領先水平，開創了特種設備、危險化學品專用電子標簽的先河。同時在考慮了加氣站的實際應用要求和汽車CNG燃燒系統的特點，采用無線傳感網技術進行100米左右車輛的遠程識別和運行參數采集，從CNG汽車安全的各危險源進行了全面控制，確保了基于RFID、無線傳感網、太陽能供電新技術的網絡電子監管的實現，在同類研究中填補了國內CNG雙燃料汽車監管領域的技術空白，解決了監管中操作困難和其他關鍵技術，處于國內領先。對該行業的技術進步必將起到推動作用。
　　（1）氣瓶使用登記證書專用柔性RFID電子標簽
　　該RFID電子標簽解決國內封裝外形尺寸技術難題，首家達到40mm×15mm封裝尺寸，同時該尺寸下讀寫距離可達到10mm；獨特的防撕防偽柔性封裝方式，使RFID一經粘貼到證書上，便不可撕下，否則電路自毀；為達到二代居民身份證具有的更高安全等級，采用ISO 14443 Type A/B通訊協議。
　　（2）氣瓶專用RFID電子標簽
　　目前國內氣瓶用RFID電子標簽大多為卡片式，采用了標準方式封裝，使用安全等級較低的ISO 15693協議，在系統應用中受到很大局限。與其相比本系統解決了其普遍存在的封裝工藝的某些關鍵技術，采用了獨特的水滴形工業級封裝工藝，可以適應氣瓶的各種應用環境(高低溫、酸堿、防水）,基于與二代居民身份證相同安全等級的ISO 14443 Type A通訊協議，采用一次性防偽懸掛式固定方式，保證了氣瓶RFID的安全和施工應用的便利。在設計、封裝、應用環境適應性上在國內處于領先水平，開創了特種設備、危化品專用電子標簽的先河。論文發表。
　　（3）、加氣站專用RFID電子標簽讀寫器
　　國內目前加氣站RFID電子標簽識讀多為采用10M網絡工業控制器，通過讀取RFID電子標簽的卡號與數據庫進行比對，根據比對結果控制加氣槍動作，每個加氣站需要增加設備投入十幾萬到二十幾萬。為了滿足安全監管要求而增加了企業的經營成本。
　　與其相比本系統采用10/100M網絡方式連接的讀寫器，提供了液晶顯示和完整鍵盤數據，具有的語音功能，完成系統的交互錄入及可以進行個性化的語音應用。同時獨具特色采用加氣站專用RFID電子標簽讀寫器，對RFID內存儲的信息實現穩定、高效讀寫。將加氣站的投入成本降到現在的幾千元，大大降低了企業的經營成本。
　　（4）、基于無線傳感網技術的車輛遠程識別體系
　　在充分考慮了加氣站防爆應用要求，采用無線傳感技術控制汽車燃氣電腦，實時監控車輛燃氣運行的各項參數（壓力、溫度等），保證氣瓶過期、報廢時的安全預警與提示，通過無線傳感網，形成基于加氣站載體的遠程車輛維保體系，獨立太陽能不間斷供電設計，做到了節能環保。
　　（5）、基于SOA的分布式電子監管體系
　　采用Microsoft .NET的SOA架構下，充分解決海量數據與系統性能運行效率之間的矛盾，確保了基于發改委、安監、公安、交通、質監、公用事業6大行政監管部門之間的數據交換安全、高效、可靠和穩定，做到了一套數據中心聯合監管。
　　6、社會效益及前景展望
　　《CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車安全監管系統平臺》充分考慮華東地區車用CNG的應用現狀，體系完善，產品成熟，目前已經在江蘇省無錫市、南京市、鹽城市得到了推廣應用，正在逐步向省內其他城市和安徽、浙江等天然氣資源相對充足的城市推開。并取得了一定的社會效益：通過項目的實施，形成CNG汽車在監管中的相關數據規范；監察單位通過軟件的通知功能，下發相關通知和文件，既保證監察指令的有效傳達，又大量節約了行政部門相關成本；通過軟件技術，將相關管理技術規范通過軟件的形式進行傳達，保證相關技術標準的更新與使用，降低了相關單位的學習成本，體現了電子監管的法律內涵；通過嚴格的監管體系，杜絕了非法充裝，最大程度保障了乘客、司機的人身、財產安全。論文發表。相信在“低碳經濟”時代，《CNG(壓縮天然氣)雙燃料汽車安全監管系統平臺》會有更廣闊的前景。