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摘要：随着5G网络的建设，为未来特种设备联网通讯奠定了基础。新技术的应用将为特种设备的监管带来巨大的便利和革新。本文尝试设计一种特种设备的可视化表达，将原有数据库中的设备信息通过仿真，建立3D可视化模型，再结合用户BIM建立新的特种设备可视化数据。这种模式不仅有助于现有特种设备的管理，更为未来的物联网建设提供一个更好的平台。
关键词：物联网；特种设备；可视化
随着我国对5G通讯网络的大力建设和推广，依托5G网络很多行业都面临着整体信息化的迭代升级。5G网络较之前的通信网络提升的不仅仅是简单的通信速度，更重要的是5G在低时延、超低功耗、多终端兼容性等层面上进行了跨越级提升。而这些功能，恰好解决了时下“物联网”或者“工业互联网”所设想的对“快”以外的升级要求。未来5G的应用，可能会促进“万物互联”技术的爆发式发展。中国制造2025明确指出要推进“信息化与工业化深度融合”。工业互联网通过构建网络、平台、安全三大功能体系，打造人、机、物全面互联的新型网络基础设施。而特种设备，作为工业以及日常生活，频繁与人接触且涉及生命安全、危险性较大的一类设备，是安全保障的重要一环。通过物联网、大数据、人工智能等技术的应用，力争实现一个可以识别和抵御安全威胁、化解各种安全风险的信息化管理。就目前而言，特种设备管理还面临着诸多困难与挑战。
1.1设备数量高速增长
我国近十年经济的高速发展，带来了特种设备数量的快速增长。仅以八大类特种设备中的电梯为例，根据中国电梯协会公开数据显示，2011-2019年中国电梯保有量逐年增加，且增长率均保持在15％以上。而据《市场监管总局关于2019年全国特种设备安全状况的通告》（以下简称《通告》），截至2019年年底，全国特种设备总量达1525.47万台。
1.2监管与检验人员的不足
与设备数量不对称的是官方监管人员及专业技术人员数量上的不足，《通告》中显示“截至2019年年底，全国特种设备安全监察人员共计90164人，全国共有特种设备综合性检验机构454个。”实际情况，行业内基层工作人员，人均检验与监管的特种设备数量上仅在册的就要上千台，同时还存在辖区内大量未在册设备用户违规使用的情况。
1.3特种设备管理的特殊性
特种设备监管有别于其他，随着设备的不断使用，故障与风险不断积累，尤其近十年快速增长的设备日后将逐步到达设计寿命，存在大量问题集中爆发的风险。同时特种设备的制造技术也日新月异，一方面最新的设计理念和设备型式需要安全性评估，另一方面在用的老旧设备无法按最新的标准整改也需要对可靠性评估，都无疑加大了特种设备监管的难度和压力。
2特种设备可视化管理的优势
面对特种设备监管的挑战，单纯增加监管人员数量，不仅是不符合改革的方向，操作上也很难解决。科技监管、多元服务是一条必经的发展之路。现在各地方也在积极地运用科技手段包括电梯安装“运行实时监测系统”，“特种设备安全大数据”平台建设等。就目前的特种设备信息采集，及有关设备参数信息，基本还都是以数据库的形式存在。这种数据库结构简单快捷，仅适用于底层数据，已经无法满足未来“物联网”的更高要求，也无法给用户和监管带来足够的便利。通过建立使用单位的仿真模型，将特种设备数据转换为可视化表达，将逐渐显示巨大的优势。
2.1设备状态的动态管理
特种设备的一大特点就是状态实时变化，设备位置、设备状态都可能变化。但很多使用单位管理能力不足，安全管理人员频繁更换，没有对设备的状态进行及时更新记录。大概率会出现实际情况与监管信息脱节，又无法追溯，造成之前数据无效，监管难度大大增加。而可视化表达有助于设备位置和状态的直观化，便于及时变更，也易于追溯变化过程。
2.2可视化表达的延展性
可视化表达不仅仅有助于设备目前的日常管理，更有助于未来物联网的发展。如果设备作为“物联网”底层终端接入网络后，感知层可以提供大量的设备实时运行的数据信息，而作为管理平台的应用层系统如果还仅仅停留在数据库信息状态，则无法很好的利用这些信息。仿真的可视化模型则可以顺利接入这些信息，并做非常良好的展示。可视化表达是应用层能够延展诸多功能的基础，给未来特种设备智能管理，大数据分析，安全隐患排查留下广阔的延展空间。
3基于SketchUp的可视化表达
本文选用SketchUp软件进行建模仿真，SketchUp作为一款市面上常见的3D建模软件，虽然在复杂造型和深度渲染等功能不足，但非常快捷直观，广泛应用于建筑场景，城市规划中。而特种设备管理的可视化，不涉及专业领域的有限元分析或视觉上的创意表达等，建模不要求过多细节，而且方便与企业车间BIM（建筑信息模型）结合，直观表达设备的位置及运行，SketchUp可以发挥出很大优势。SketchUp软件同时拥有大量模型库，无论高层建筑，工业厂房，特种设备如电梯，起重机等都可以采用标准模型。不同设备仅需要在标准模型基础上通过改变基本参数来快捷表达。以工业企业最为常见的桥式起重机为例，首先建模一个标准的通用桥式起重机模型。再将此模型作为一个标准图元，参照真实设备关键参数进行修正，与工业厂房参数将结合。根据真实设备状况，将起重机模拟“安装”在厂房中。后期如发生停用、移装、加装等情况，可以随时变更起重机位置。
4结语
信息化时代的技术发展十分迅猛，从纸质文档资料到信息数字化尚未全面实现，而5G通信和“物联网”又将迅速带来新的变革。笔者仅以示例来思考探索未来特种设备智能管理的新模式。未来特种设备的管理必须紧跟时展，应当更人性化、精细化、智能化。不仅有助于解决现有特种设备管理的困境，也为国民工业生产，日常生活安全提供更好的保障。
作者:蔺晓琳 李治军 单位:天津市特种设备监督检验技术研究院
