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GS1编码在气瓶管控追溯中的应用

发布时间:2018年07月06日 来源:中国自动识别网 作者:张洪

由于气瓶在我国分布范围广,特别是液化石油气瓶分布在千家万户。气瓶的可移动性,不易追踪管理,使用环境条件复杂、恶劣,操作人员缺乏基本知识等实际情况,所以气瓶的爆炸事故每年依然不断,造成不可挽回的生命和财产损失,气瓶使用的管理一直受监管部门的重视也是一个难题。
管理部门对目前我国民用气瓶的管理以专项检查、集中整治等人工方式进行,难以取得长效、动态、统计的管理结果。采用编码技术对气瓶从生产、充装、存储、销售、使用、检验、报废等进行全过程跟踪追溯非常必要。
 
GS1编码体系
GS1 系统为在全球范围内标识货物、服务、资产和位置提供准确的编码,这些编码能够用条码符号来表示,以便进行商务流程所需的电子识读。编码体系是整个GS1系统的核心,是对流通领域中所有的产品与服务(包括贸易项目、物流单元、资产、位置和服务关系等)的标识代码及附加属性代码,如图1所示。附加属性代码不能脱离标识代码独立存在。
 
图1  GS1编码体系
 
GS1编码实现气瓶管控追溯的实施方案
气瓶管控追溯系统,是在液化气瓶上加贴条码,从而实现在充气站管理、用户管理、煤气瓶管理、充气管理、统计分析等功能。气瓶管控追溯系统功能如图2所示,一旦出现问题,即可通过GS1编码进行追溯,快速缩小发生安全问题的范围,准确找出问题的环节所在,从而确保气瓶召回的高效准确性。为政府监管部门提供有效手段,最大限度地降低各种风险,保护群众生命及财产安全。
 
图2   基于GS1编码的气瓶管控追溯系统功能图
 
在系统功能中通过GS1编码去实现代充人员和用户身份编码的相关联,做到人、瓶一一对应,实现瓶装燃气实名制销售。通过信息化和物联网技术完成燃气钢瓶物流各个环节的台账信息的在线录入、查询和统计,实现燃气钢瓶充装、存储、销售、使用等过程的跟踪追溯,实现监管部门对钢瓶信息、用户信息、充装记录、配送记录的实时查询和统计分析,有效杜绝瓶装燃气的违法充气和非法经营行为,强化对瓶装燃气充装活动和销售流向的全程监控, 操作流程如图3所示。   
 
图3   基于GS1编码的气瓶管控追溯流程示意图
 
关键技术
条码码制的选择
条码采用一维条码和二维码相结合,既有一维条码扫描快捷的优势,方便气瓶检验、场站充装时的快速扫描,又有二维码的优势,信息量大,方便配送人员和用户手机扫描。二维码将使用由中国物品编码中心(以下简称编码中心)研制的汉信码,是我国拥有完全自主知识产权的新型二维码,如图4所示。汉信码可高效编码中文信息,支持中国强制性国家标准GB18030中的全部汉字;而且汉信码是我国自主知识产权的二维码码制技术,适合政府、军队、武警等信息安全要求较高的领域,有利于我国的二维码技术研发与应用,可规避相关知识产权风险,促进产业发展。
 
图4  汉信码
汉信码码制与现有二维码码制相比较,具有如下特点:
我国自主知识产权
作为我国完全自主创新的一种二维码码制,汉信码的六项技术专利成果归编码中心所有,使用汉信码码制技术没有任何的专利风险与专利陷阱。
汉字编码能力超强
汉信码是目前唯一全面支持我国汉字信息编码强制性国家标准-GB 18030:《中文编码字符集》的二维码码制,能够表示该标准中规定的全部常用汉字、二字节汉字、四字节汉字,同时支持该标准在未来的扩展。在汉字信息编码效率方面,对于常用的双字节汉字采用12位二进制数进行表示,在现有的二维码中表示汉字效率最高。
极强抗污损、抗畸变识读能力
由于考虑了物流等实际使用环境会给二维码符号造成污损,同时由于识读角度不垂直、镜头曲面畸变、所贴物品表面凹凸不平等原因,也会造成二维码符号的畸变。为解决这些问题,汉信码在码图和纠错算法、识读算法方面进行了专门的优化设计,确保汉信码具有极强的抗污损、抗畸变识读能力。现在汉信码能够在倾角为60°情况下准确识读,能够容忍较大面积的符号污损。因此,汉信码特别适合于在物流等恶劣条件下使用。
识读速度快
为提高二维码的识读效率,满足物流、票据等实时应用系统的迫切需求,汉信码在信息编码、纠错编译码、码图设计方面采用了多种技术手段提高了汉信码的识读速度。目前,汉信码的识读速度比国际上的主流二维码-Data Matrix要高,汉信码更便于广泛地在生产线、物流、票据等实时性要求高的领域中应用。
信息密度高
为提高汉信码的信息表示效率,汉信码在码图设计、字符集划分、信息编码等方面充分考虑了这一需求,从而提高了汉信码的信息特别是汉字信息的表示效率。当对大量汉字进行编码时,相同信息内容的汉信码符号面积只是QR码符号面积的90%,是Data  Matrix码符号的63.7%。因此,汉信码是表示汉字信息的首选码制。
信息容量大
汉信码最多可以表示7829个数字、4350个ASCII字符、2174个汉字、3262个8位字节信息,支持照片、指纹、掌纹、签字、声音、文字等数字化信息的编码。
纠错能力强
根据汉信码自身的特点以及实际应用需求,采用最先进的Reed-Solomon纠错算法,设计了四种纠错等级,适应于各种应用情形,最大纠错能力可以达到30%,在性能上接近并超越现有国际上通行的主流二维码码制。
码制扩展性强
作为一种自主研发的二维码码制,因为我国自主掌握汉信码的核心技术和专利,面对不同的行业应用,可以方便地进行汉信码技术的扩展和升级。例如,为了满足移动商务领域的应用需求,研发的系列微型汉信码和彩色汉信码,以及为了提高安全性而开发与多种加密算法和协议进行集成的加密汉信码等。
标签材质的选择
由于气瓶的使用环境条件复杂、寿命周期又很长、流动性也很大,对于条码标签的质量、性能,尤其是长期使用的可靠性十分重要。因为一旦批量使用以后发现严重的质量缺陷,很难进行更换。一般气瓶在长达12年的使用过程中需要进行2次检验,每次检验均需要进行高达700℃以上的高温焚烧处理,并进行抛丸喷漆,普通的标签材质很难达到气瓶的使用要求。
推荐使用不锈钢釉金属陶瓷标签。因为采用不锈钢作为基体,条码符号由瓷釉保护,经高温烧制而成(耐1000℃高温焚烧)。能够耐受气瓶充装、检验和运输、使用过程中的温度和环境条件,不易磨损、破损和老化,能够长期可靠使用,满足气瓶整个生命周期的使用要求,真正做到“一瓶一码、一瓶一档”。不锈钢釉复合条码标签可以焊接(点焊)或铆接(护罩部位),安装方式灵活、方便和牢固,如图5所示。
 
图5   气瓶单元上的条码示例
通过GS1编码在瓶装燃气管控追溯过程中的试点应用,基于汉信码具有码图设计、汉字编码方案、纠错编译码算法、符号识读与畸变矫正等关键技术,又具有抗畸变、抗污损能力强,信息容量高等特点,推广GS1编码在特种设备生产销售、运输配送、物流跟踪和监督追溯,在城镇排污、节水、供热、市容环境等社会管理和公共服务中的应用有着示范意义,深化城镇基础设施和服务信息标准化的应用,造福人民。
(作者单位:中国物品编码中心宁波分中心)
《中国自动识别技术》2018年第3期总第72期

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