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RFID技术在危险化学气瓶安全管理的应用
作者：黄学斌
来源：RFID世界网
日期：2011-11-09 10:01:43
摘要：介绍了RFID技术原理、特点、发展历程及其在国外的应用状况和我国化学品气瓶管理现状。利用RFID自动识别技术可使操作员和行政监管人员能够在通过对电子标签的读取对危险化学品气瓶进行识别和操作, 极大地减少事故发生的概率, 并降低事故发生后进行处理的难度。
1 RFID原理与特点
RFID是 RadioFrequencyIdentification 的缩写,中文意为无线射频识别 。RFID技术是一种非接触自动识别技术,其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性,实现对静止或移动中的待识别物品的自动机器识别。常说的RFID特指使用RFID技术的电子智能标签,智能标签是继个人电脑(PC)、互联网(INTERNET)、无线通信之后的第四次信息技术革命。一个RFID标签通常由三部分组成:读写器、标签(RFID卡)及相关的天线。读写器天线发射无线电信号给标签,标签通过自己的天线接收此信号,利用它从信号得到的能量,启动标签上的集成电路芯片工作。RFID标签通常是由印刷层、芯片层与底层构成。,芯片层在印刷层与底层之间,是标签的核心部分,不能承受印刷压力,因此通常是先印好印刷层,做好底层,再与芯片层复合。
2 RFID技术的发展
RFID技术,最早起源于1948年的第二次世界大战中敌我识别系统,是一种基于射品原理实现的非接触式的自动识别技术,以无线通讯技术和大规模集成电路技术为核心,利用射频信号及其空间祸合、传输特性,驱动电子标签电路发射其存储的唯一编码,可以对静止或移动目标进行自动识别,并高效地获取目标信息数据,通过与互联网技术进一步结合还可以实现个球范围内的目标跟踪与信息共享。
1948年哈里 斯托克曼发表的 利用反射功率的通讯，奠定了射频识别RFID的理论基础。1981~1990年。RFID技术及产品进入商业应用阶段,各种规模应用开始出现。1990以后,RFID技术标准化问题日趋得到重视,RFID产品得到广泛采用,RFID技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。
RFID技术在国外的发展较早也较快。尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID系统。其中,低频近距离RFID系统主要集中在125KHz、13.56MHz系统;高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段(902~928MHz)915MHz、2.45GHz、5.8GHz。
我国在RFID技术的研究方面也发展很快,市场培育已初步开花结果。比较典型的是在中国铁路车号自动识别系统建设中,推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统。在近距离RFID应用方面,许多城市已经实现了公交射频卡作为预付费电子车票、预付费电子饭卡等应用。在RFID技术研究及产品开发方面,国内已具有了自主开发低频、高频与微波RFID电子标签与读写器的技术能力及系统集成能力。与国外RFID先进技术之间的差距主要体现在RFID芯片技术方面。尽管如此,在标签芯片设计及开发方面,国内已有多个成功的低频RFID系统标签芯片面市。
3 危险化学品气瓶行业的现状
随着经济发展和社会进步,各类危险化学品气瓶的需求量
也在与日俱增,危险化学品气瓶广泛应用在生产和生活的各个领域,规格种类繁多,具有易燃、易爆、毒害、腐蚀等特性。我国是仅次于美国的世界危险化学品生产和应用大国,我国在用气瓶1.22亿只,气瓶安全涉及千家万户。近年来,我国危险化学品气瓶事故呈上升趋势,社会影响不好,有些企业受利益驱动,冒险将伪劣、漏检气瓶供应市场;有些危险化学品运输和配送单位违规作业,对人民生命财产安全构成严重威胁。因此,如何充分利用信息技术整治和规范气瓶生产、储存、运输和监督等管理工作,使得数量众多的气瓶使用、生产、配送企业的技术和管理水平得到提高和规范,加强行政主管部门的监督管理力量,对我国经济的建设和发展具有十分重要的意义。
为了提高气瓶管理水平,国内外研究人员一直在努力探索气瓶的计算机信息化管理方法。目前,条形码识别已经逐渐应用到国内气瓶的识别上,在将气瓶信息写入条形码标签的基础上,通过条形码数据采集器读取粘贴在气瓶上的标签来识别气瓶。但是,条形码识别技术存在诸多缺陷:(1)条形码的显示长度有限,只能记载简单的信息。(2)条形码是只读的,一经打印生成,它上面的内容将不可更改。条形码的一次性问题也是条形码自身存在的最大问题。(3)条形码需要透过红外线接触扫描读取数据,且一次只能读取一个。(4)条形码很容易受到外界环境的破坏。
4 电子标签(RFID)技术在危险化学品气瓶管理中的应用
危险化学品大都具有很强的腐蚀性或者易燃、易爆的特性,对周围的环境和接触它的人具有很大的威胁。不同的危险化学品气瓶在外观上难以区分。但由于气瓶本身以及内部所充装的化学品介质由于其物理和化学性质的不同,不能随意混合使用,必须根据气瓶和充装介质的不同按照规定进行相应的处理。
RFID自动识别技术具有的非接触、远距离读取、芯片信息存储量大等特性,可以使操作员和行政监管人员能够在通过对电子标签的读取对危险化学品气瓶进行识别和操作,极大地减少事故发生的概率,并降低事故发生后进行处理的难度。构建危险化学品物流和安全监管系统必须以相对大容量的可读写电子标签(RFID)和具有移动计算及数据采集功能、可防爆、操作简便的手持式RFID读写器为核心。固接在金属气瓶表面的电子标签,需要在芯片内储存使用寿命达15~30年的气瓶制造、审核等基本信息和最近一次充装、检测、配送等信息,用于企业生产流转和政府主管机关监督检查之用。由于各企业生产工艺流程和各种气瓶实际需要不同,体现在标签上需要存储的数据也有很大不同。考虑到标签芯片的容量是有限的,为能够满足各气瓶充装、检测、配送企业的不同需要和气瓶监督管理的需要,必须对标签的存储数据和存储结构进行规范。一方面要
5 结 语
在危险化学品气瓶监管中采用电子标签(RFID)技术,给定每个气瓶一个唯一身份号码,利用电子标签具有的自动识别功能,实现对气瓶检验、充装、配送等GPS定位等环节信息的自动采集,建立气瓶安全监管数据库,实现对气瓶的动态信息实时跟踪,对气瓶的技术状态、物理位置实行监控,有效解决气瓶充装单位之间的相互串瓶、气瓶漏检和不合格气瓶市场流入等问题,最大限度地控制和消除气瓶充装、运输和使用过程中的安全隐患。
危险化学品气瓶相关企业的操作环境比较复杂,网络和信息化程度一般较差,对信息化成本的承担能力有限。因此需进一步研究开发运行成本较低的电子标签(RFID)管理系统,使之在危险化学品气瓶相关企业得到更广泛地推广应用。另外需开发新的加密系统,如密钥管理系统、对称密钥体系加密算法及SAM卡的电子标签数据校验算法等,对危险化学品气瓶电子标签数据校验,使每张标签使用的密钥都不相同,其达到最佳的防伪效果,防止重要数据被篡改。
RFID是 RadioFrequencyIdentification 的缩写,中文意为无线射频识别 。RFID技术是一种非接触自动识别技术,其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性,实现对静止或移动中的待识别物品的自动机器识别。常说的RFID特指使用RFID技术的电子智能标签,智能标签是继个人电脑(PC)、互联网(INTERNET)、无线通信之后的第四次信息技术革命。一个RFID标签通常由三部分组成:读写器、标签(RFID卡)及相关的天线。读写器天线发射无线电信号给标签,标签通过自己的天线接收此信号,利用它从信号得到的能量,启动标签上的集成电路芯片工作。RFID标签通常是由印刷层、芯片层与底层构成。,芯片层在印刷层与底层之间,是标签的核心部分,不能承受印刷压力,因此通常是先印好印刷层,做好底层,再与芯片层复合。
2 RFID技术的发展
RFID技术,最早起源于1948年的第二次世界大战中敌我识别系统,是一种基于射品原理实现的非接触式的自动识别技术,以无线通讯技术和大规模集成电路技术为核心,利用射频信号及其空间祸合、传输特性,驱动电子标签电路发射其存储的唯一编码,可以对静止或移动目标进行自动识别,并高效地获取目标信息数据,通过与互联网技术进一步结合还可以实现个球范围内的目标跟踪与信息共享。
1948年哈里 斯托克曼发表的 利用反射功率的通讯，奠定了射频识别RFID的理论基础。1981~1990年。RFID技术及产品进入商业应用阶段,各种规模应用开始出现。1990以后,RFID技术标准化问题日趋得到重视,RFID产品得到广泛采用,RFID技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。
RFID技术在国外的发展较早也较快。尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID系统。其中,低频近距离RFID系统主要集中在125KHz、13.56MHz系统;高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段(902~928MHz)915MHz、2.45GHz、5.8GHz。
我国在RFID技术的研究方面也发展很快,市场培育已初步开花结果。比较典型的是在中国铁路车号自动识别系统建设中,推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统。在近距离RFID应用方面,许多城市已经实现了公交射频卡作为预付费电子车票、预付费电子饭卡等应用。在RFID技术研究及产品开发方面,国内已具有了自主开发低频、高频与微波RFID电子标签与读写器的技术能力及系统集成能力。与国外RFID先进技术之间的差距主要体现在RFID芯片技术方面。尽管如此,在标签芯片设计及开发方面,国内已有多个成功的低频RFID系统标签芯片面市。
3 危险化学品气瓶行业的现状
随着经济发展和社会进步,各类危险化学品气瓶的需求量
也在与日俱增,危险化学品气瓶广泛应用在生产和生活的各个领域,规格种类繁多,具有易燃、易爆、毒害、腐蚀等特性。我国是仅次于美国的世界危险化学品生产和应用大国,我国在用气瓶1.22亿只,气瓶安全涉及千家万户。近年来,我国危险化学品气瓶事故呈上升趋势,社会影响不好,有些企业受利益驱动,冒险将伪劣、漏检气瓶供应市场;有些危险化学品运输和配送单位违规作业,对人民生命财产安全构成严重威胁。因此,如何充分利用信息技术整治和规范气瓶生产、储存、运输和监督等管理工作,使得数量众多的气瓶使用、生产、配送企业的技术和管理水平得到提高和规范,加强行政主管部门的监督管理力量,对我国经济的建设和发展具有十分重要的意义。
为了提高气瓶管理水平,国内外研究人员一直在努力探索气瓶的计算机信息化管理方法。目前,条形码识别已经逐渐应用到国内气瓶的识别上,在将气瓶信息写入条形码标签的基础上,通过条形码数据采集器读取粘贴在气瓶上的标签来识别气瓶。但是,条形码识别技术存在诸多缺陷:(1)条形码的显示长度有限,只能记载简单的信息。(2)条形码是只读的,一经打印生成,它上面的内容将不可更改。条形码的一次性问题也是条形码自身存在的最大问题。(3)条形码需要透过红外线接触扫描读取数据,且一次只能读取一个。(4)条形码很容易受到外界环境的破坏。
4 电子标签(RFID)技术在危险化学品气瓶管理中的应用
危险化学品大都具有很强的腐蚀性或者易燃、易爆的特性,对周围的环境和接触它的人具有很大的威胁。不同的危险化学品气瓶在外观上难以区分。但由于气瓶本身以及内部所充装的化学品介质由于其物理和化学性质的不同,不能随意混合使用,必须根据气瓶和充装介质的不同按照规定进行相应的处理。
RFID自动识别技术具有的非接触、远距离读取、芯片信息存储量大等特性,可以使操作员和行政监管人员能够在通过对电子标签的读取对危险化学品气瓶进行识别和操作,极大地减少事故发生的概率,并降低事故发生后进行处理的难度。构建危险化学品物流和安全监管系统必须以相对大容量的可读写电子标签(RFID)和具有移动计算及数据采集功能、可防爆、操作简便的手持式RFID读写器为核心。固接在金属气瓶表面的电子标签,需要在芯片内储存使用寿命达15~30年的气瓶制造、审核等基本信息和最近一次充装、检测、配送等信息,用于企业生产流转和政府主管机关监督检查之用。由于各企业生产工艺流程和各种气瓶实际需要不同,体现在标签上需要存储的数据也有很大不同。考虑到标签芯片的容量是有限的,为能够满足各气瓶充装、检测、配送企业的不同需要和气瓶监督管理的需要,必须对标签的存储数据和存储结构进行规范。一方面要
5 结 语
在危险化学品气瓶监管中采用电子标签(RFID)技术,给定每个气瓶一个唯一身份号码,利用电子标签具有的自动识别功能,实现对气瓶检验、充装、配送等GPS定位等环节信息的自动采集,建立气瓶安全监管数据库,实现对气瓶的动态信息实时跟踪,对气瓶的技术状态、物理位置实行监控,有效解决气瓶充装单位之间的相互串瓶、气瓶漏检和不合格气瓶市场流入等问题,最大限度地控制和消除气瓶充装、运输和使用过程中的安全隐患。
危险化学品气瓶相关企业的操作环境比较复杂,网络和信息化程度一般较差,对信息化成本的承担能力有限。因此需进一步研究开发运行成本较低的电子标签(RFID)管理系统,使之在危险化学品气瓶相关企业得到更广泛地推广应用。另外需开发新的加密系统,如密钥管理系统、对称密钥体系加密算法及SAM卡的电子标签数据校验算法等,对危险化学品气瓶电子标签数据校验,使每张标签使用的密钥都不相同,其达到最佳的防伪效果,防止重要数据被篡改。
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