监狱RFID工具管理系统方案

　　1 概述

　　由于监狱劳动工具存在被犯人用于非法用途的风险，有必要对工具进行管理。传统监狱工具管理采用人工方法，效率不高，通过采用RFID技术实现对工具的有效管理，降低工具非法使用的风险。

　　2 监狱工具管理需求分类

　　监狱劳动工具管理根据使用的场景不同，大致分为3类：

　　固化在工作台面的工具管理。 此类工具，需要实时监测其是否在工作台面。

　　每天借还的工具管理。此类工具通常置于车间工具箱，每天上班发放，下班回收。

　　零星使用的工具管理。此类工具通常置于工具仓库，使用时借出，用完归还。

　　3 RFID电子标签技术选型分析

　　RFID电子标签分为无源UHF标签，2.45G有源电子标签、125K+2.45G多频有源标签。其性能与用户体验分析如下：

　　4 RFID工具管理应用场景与流程

　　根据前述工具管理需求以及RFID电子标签性能特点，不同场景采用不同的RFID技术进行工具管理。

　　4.1 固化在工作台面的工具RFID管理

　　1) RFID电子标签选型

　　固化在工作台面的工具需要实时在位监测，采用多频(125K+2.45G+13.56M)有源RFID标签，配合RFID识读设备，实现在位监测，离开信号覆盖区域，即告警。

　　2) 设备部署

　　通过在工作台面区域部署低频定标器与固定阅读器，覆盖如下图所示。低频定标器覆盖区域为半径为1-4m的圆型区域，阅读器为覆盖半径为80m的扇形区域。

　　3) 应用流程

　　工具上安装多频有源RFID电子标签，采用粘贴或者挂绳方式安装，标签若非法拆卸，系统告警。

　　低频定标器实时与有源RFID电子标签进行信息交互，监测RFID电子标签是否在覆盖区域，若离开定标器信号覆盖区域，则告警。

　　后台可以实现显示工具在位状态。

　　4.2 车间工具箱工具RFID管理

　　1) RFID电子标签选型

　　根据车间工具箱工具的管理需求以及RFID技术特点，车间工具箱工具RFID电子标签采用900M UHF 无源RFID电子标签，捆扎或者粘贴在工具上。

　　2) 设备部署

　　在车间工具发放台面内置RFID阅读器以及IC卡阅读器。RFID阅读器实现对工具RFID电子标签识读，IC卡阅读器实现对工具领用人的身份识别，实现工具借还与人员身份绑定。

　　工具发放台面显示器显示工具借还信息。

　　3) 应用流程

　　针对使用频数高的工具通过热缩管、螺丝等方式固定标签。针对体积小无法使用标签的工具(如针等)视为微型工具，选择以盒或包等组合包装为单位贴上标签。

　　在申领工具时，犯人刷身份识别IC卡，管理人员发放工具，放置在RFID阅读器上读取工具RFID电子标签数据，系统通过软件自动绑定工具和人员;

　　归还工具时，犯人刷身份识别IC卡，管理人员收取工具，放置在RFID阅读器上读取工具RFID电子标签数据，系统通过软件自动解除人员与工具绑定。

　　工具发放台面电脑显示器自动显示未归还的工具信息。

　　5 系统架构

　　6 系统软件逻辑结构图与平台功能

　　系统软件逻辑结构图如下图所示：

　　系统软件采用分层、分模块的框架设计，表现层与用户进行交换，用于界面显示，数据录入、显示等，业务逻辑层负责业务流程处理，数据访问层提供数据访问的统一接口,采用纯B/S三层结构，基于WEB应用的多层次业务软件系统。使用中间件技术将中心数据库和应用程序分离，提供了一个易于扩展的业务架构，可以更好的、更合理的规划业务流和数据流，提高系统的安全性和可靠性，数据实时性能优越，可维护性强。

　　平台功能如下：

　　系统管理：实现系统配置管理，包括权限管理、角色管理、用户管理等。

　　设备管理：实现对所有设备的配置管理与实时状态监控

　　区域管理：实现区域数据以及区域权限管理，可实现分级分权限管理。

　　人员管理：实现人员信息同步以及人员信息管理

　　标签管理：实现标签入库管理、标签与人员绑定、标签挂失、补卡注销管理等。

　　工具管理：工具基本信息管理以及与RFID电子标签的绑定。

　　工具借还管理：工具借还以及工具借还状态、告警管理。

　　工具在位监测管理：实现显示在位监测工具状态以及告警管理。

　　多频有源RFID电子标签

　　工作频率 125KHz / 2.45GHz ~ 2.5GHz / 13.56MHz

　　卡片编号 ID / IC模式

　　工作模式 125K低频触发 / 2.45G信号传输

　　触发距离 0 ~3.5m可调

　　电池 锂锰软包电池，容量500mA，电池寿命 > 5年

　　功耗 工作电流 4uA

　　防护等级 IP65

　　尺寸 23x40x9mm

　　防拆告警 挂绳式

　　工作温度 -40℃ ~ +60℃

　　定标器

　　工作频率 2.45GHz~2.5GHz/125KHz

　　低频触发半径 0~3.5m

　　电源 DC12V/1A

　　防护等级 IP65

　　工作温度 -30℃~+60℃

　　保存温度 -40℃~+80℃

　　7 设备规格

　　900M UHF无源电子标签

　　协 议：ISO18000-6C

　　芯 片：Impinj Monza4QT

　　存储空間：EPC 96bit, User memory 512bit

　　頻 率：902-928MHZ

　　基片材料：采用工程塑料作为tag载体

　　读写距離：4-7米左右(固定机1W,6DB)3米左右(手持机)

　　重 量:6克

　　適用溫度：-40-80度

　　桌面型RFID阅读器

　　工作频段：840-960MHz

　　标签协议：EPC C1G2/ISO18000-6C

　　跳频速度：<2s

　　额定功率：30dBm

　　输出功率：5-30 dBm 可调

　　通道：4通道

　　工作温度：-35℃~+65℃

　　存储温度：-45℃~+85℃

　　数据接口： RS232/RS485/接口

　　以太(100M)接口

　　外部I/O： 2路继电器输出，2路I/O输出(可配置成韦根26)，2路I/O输入，1路12v电源输出

　　工作电压：12v

　　天线规格如下：

　　频率范围 902-928MHz

　　极化形式 圆极化

　　增益 5dBi

　　波辨宽度 60°/18°

　　特性阻抗 50Ω

　　驻波比 ≤1.3

　　前后比 ≥20dB