二维码技术在阀门检验质量溯源中的应用

宿东坤

          石油天然气建设工程大部分属易燃易爆、高压高危项目。油气田地面工艺流程设施由工艺管网与设备构成。工艺管网主要由管段、管件、阀门、法兰等受压元件组成，其中阀门是管路流体输送系统中的重要控制部件，用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能，是受压元件结构最为复杂的机械单元。阀门作为油气工艺管网的重要组成部分，起着关键性作用。一旦阀门出现卡阻、关闭不严、裂纹等质量问题，将会严重影响石油天然气的正常生产，造成油气外泄，甚至酿成环境污染、火灾、爆炸等恶性事故。开展阀门质量检验工作是油气田生产建设质量管理的关键环节，对控制不合格阀门进入生产现场，提高油气田地面工程建设本质安全起着重要保障作用。

        针对传统阀门质量检验标识无法追溯检验信息、易伪造等问题，首次将二维码技术应用到阀门质量检验领域，研发了阀门检验二维码质量溯源系统，确定了二维码标识的结构、形式以及储存信息内容。阀门质量检验完毕后，通过专用打印机打印出二维码检验标识，并粘贴到阀门规定部位；检验合格的阀门运抵施工现场后，接收人员通过专用手持机或智能手机扫描二维码检验标识，即可详细了解阀门的合同信息、制造厂家、规格型号、检验日期、检验结论、检验人员等信息。同时，通过数据库自动随机生成被检阀门的32 位ID，实现了阀门产品质量信息存储和追溯功能。

1 二维码阀门检验标识技术分析

        为提高产品的检验质量，对产品检验质量进行溯源，必须建立一个检验产品身份标识数据库，使经过检验的产品都有唯一的身份标识。通过标识可以溯源到产品的检验时间、检验人员、检验结论等基本信息、联网后还可以查询到检验原始数据和检验报告，从而达到数字化管理的目的。

1.1 传统检验标识的缺点

        目前使用的检验标识是定制印刷的， 现场检验完后，通过自带胶粘贴在检验产品上，检验标识只能作为检验的依据。检验标识粘性差，在高温、低温、浸水、产品表面有油渍的情况下粘性更差，有些标签还没有出库就已经脱落。阀门检验标识样式统一，容易被大批伪造，产品质量溯源无法实现。

1.2 带有检验信息的“检验标识”技术的对比

带有检验信息的“检验标识”技术有3 种：一维码、二维码和电子标签(RFID)，以下是3 种技术的对比情况。

1）一维码技术：一维码不能加密，存储容量小(30个字符)，且只能是数字。

2）二维码技术：二维码可以加密，存储容量大（1900 个字符），可以由汉字、字母、数字等信息组成（二维码标签越大存储的字符越多）。它是用特定的几何图形按一定规律在平面上分布的黑白相间的图形，是所有信息数据的一把钥匙。二维码可实现的应用十分广泛，如：产品防伪/溯源、网站链接、数据下载、商品交易、定位/导航、电子凭证和车辆管理等。

3）电子标签(RFID)：优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100ms。缺点是各厂家标准不一样，识别系统都是各厂家提供的专用系统；此外电子标签价格较贵，一个近4 元人民币。阀门质量检验中，要对每只阀门贴检验标识，同时这个标识还要带有检验的基本信息，便于检验质量溯源。同时标识成本要低、粘性强、耐高温、防水，二维码技术符合这些要求。

1.3 二维码技术的优势

1）高密度编码，信息容量大：可容纳多达1850个大写字母或2710 个数字或1 108 个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。如此大的信息量能够让更多种样式的内容转换成二维码，通过扫描，传播更大信息量。

2）编码范围广：该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来，可以表示多种语言文字和图像数据。

3）容错能力强，具有纠错功能：这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，也可以正确识读，损毁面积达50%仍可恢复信息。

4）译码可靠性高：它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。

5）可引入加密措施：保密性、防伪性好。

6）成本低，易制作，持久耐用。

7）条码符号形状、尺寸大小比例可变。

8）二维条码可以使用激光或CCD 阅读器识读。

        二维码技术具有信息量大、译码准确、成本低和易制作等优点。通过进一步的开发利用，在产品检验后实时生成二维码检验标识便于产品检验质量溯源，对产品检验质量控制起到至关重要的作用。

2 二维码识别技术在阀门检验中的开发应用

2.1 二维码在阀门检验质量溯源中的应用开发

        采用扩展性极强的JavaScript来作为二维码打印机和阀门质量检验系统通信的接口语言。阀门生产厂家提供制造阀门出厂编号、规格型号等信息录入检验系统，检验完成后基本检验信息保存到二维码中并打印带有二维码的检验标识，粘贴在被检阀门后交于生产建设单位（图1）。在阀门入库时，使用数据采集器读取二维码，取得阀门的检验信息。从该信息可以马上确认交货的阀门是否符合生产建设单位的采购标准，然后将阀门入库。

2.2 二维码检验标识信息的读取

        通过专用手持机或智能手机扫二维码得到基本信息，联网授权后可查询阀门的详细检验数据，二维码检验标识自带信息扫描后的内容和信息解读，见表1 和表2。

2.3 二维码信息录入监督

        阀门检验过程中，检验人员可通过模糊检索快速查找选择出被检阀门的出厂编号，避免了输入不存在的阀门出厂编号；即使输入完整的错误编号，如系统中不存在，无法提取阀门基本检验信息。如果误选了阀门编号，若是检验过的阀门，系统将自动进行提示，重新选择；若是未检验的，当检验已输入错误编号的阀门时，也可通过系统提示发现输入错误，从而对误输编号阀门重新选择检验（图2）。

2.4 二维码的打印纸、墨带实验对比

        针对二维码检验标识：打印纸选用“强黏性轮胎专用标签纸”，墨带选用理光树脂墨带。经过检验机构对打印的检验标识进行高温、低温环境下粘性强度、防水、防油污、耐磨等对比测试符合要求。

2.5 二维码防伪和溯源

专门针对产品检验防伪设计， 主要用于产品打印、检验等。具体环节流程如图3 所示。

        每个检验产品进入中心数据库时， 系统会自动分配一个32 位的唯一身份标识(由大小写字母和数字组成)；检验完毕后，在打印的二维码中只需要包含32 位的身份标识即可达到防伪效果。通过智能手机和扫描枪扫描二维码可以迅速溯源到检验产品的生产厂家、检验时间、检验人员、检验结论等内容，通过联网数据库还可以查到更加详细的检验信息。

3 总结

        二维码检验标识技术的开发， 能够在检验后实时生成包含基础检验信息的二维码并进行打印，打印纸借鉴轮胎专用标签纸，保证其黏性和耐磨性，实现起来简单、方便、高效。二维码检验标识给每个质检过的阀门一个“身份证”，实现了从入库检测到现场安装检验结果可追溯性的需要，消除了使用传统检验标识全过程阀门质量问题无法追溯的弊端。实时生成的二维码，能够直接追溯到检验时间、检验人员、检验记录及检验结论，杜绝了伪造现象，增强了阀门检验质量的溯源性，实现阀门检验信息的便捷、准确存储及有效追溯，对于产品质量控制起到重要的作用。