基于RFID技术的安全工器具全生命周期管理系统研究

　　电力行业是典型的高危工作行业，各种安全工器具等自身属性是否有良好的管理非常重要，如安全工器具存在损坏、过期等问题而不能及时将信息传递给管理人员或使用人员，在使用者无法及时了解、非法使用时将可能出现严重安全事故以及人员伤亡事故，给员工作业安全带来隐患。为了确保作业人员安全和电网安全运作，供电部门出台了《电力安全工器具管理规定》等有关规程，对设备和工器具采购、使用、试验、检验、维护均有严格的规定，也对工器具高效、准确地管理提出了新要求。本系统计划研究应用计算机技术和网络技术，建立起各种生产管理体系，满足生产管理需要。[1]通信技术、网络技术以及管理系统将进一步提高企业的管理水平。本系统采用语音、数据和图像三合一综合管理模式，构建了基于“物联网”技术的新型智能化库房，实现安全工器具的全生命周期管理方式，借助科技手段提升安全生产管理的水平。

　　一、研究背景和目标

　　安全生产是电力企业永恒的主题，而安全工器具的好坏将直接影响到电力企业在生产过程中的人身和设备安全。这几年来，各单位因安全工器具问题造成人身伤亡和设备事故时有发生。在调查安全事故中发现，事故原因有因验电器不合格造成事故;因绝缘工具不合格造成的人身伤害;因登高工具不合格造成事故;因起重工具不合格造成事故。可见安全工器具的管理在安全生产中尤显重要。

　　通过近几年的调研总结，安全工器具存在以下的共性问题：安全工器具定期试验的意识较为淡薄;安全工器具观检查流于形式;安全工器具使用不规范并缺乏保养和维护;一些单位安全工器具设备的配置不合理。另外，电力行业目前对工具及安全工器具管理仍然依赖于传统的管理模式，以纸张文件为基础来进行记录、追踪管理，存在效率低、出错几率高等问题，而工器具的存放环境也未能实现恒温恒湿的智能化。[2]国内少数企业尝试用条形码实现资产的数量识别与管理，但也无法监督人员的有效工作，只能对类别进行数量管理，不能对每件物品的属性(工具名称、图像、生产厂家、生产日期、检验时间等)进行有效管理，并且管理系统不能将单件物品的数据及时传递给责任对象等。

　　鉴于上述实际情况，需要研究开发一套基于物联网技术的安全工器具全生命周期管理系统，利用“物联网”技术(包括RFID射频识别、视频智能分析/监测技术)的综合应用实现安全工器具无人职守及全生命周期管理，借助RFID射频识别、视频智能分析/监测及温湿度工业智能化控制技术实现安全工器具、施工机具、备品备件等设备的出入库自动识别、智能监控，建立工器具的智能数据库。有效、准确、智能地对进出库房的安全工器具进行信息自动识别、采集、记录、上传以及安全工器具的维护提醒、维护信息进行快速的查询、统计，从而建立起供电企业管理的数字化信息管理系统，为人工的传统管理方式提供科技化管理手段。同时通过工业智能温湿度技术，实现工器具存放环境的温湿度达到《电力安全工器具管理规定》所提出的要求。[3]应用计算机技术和网络技术，建立起各种生产管理体系，以满足生产管理需要。通信技术、网络技术以及管理系统将进一步提高企业的管理水平。本系统采用语音、数据和图像三合一综合管理模式，构建了“无人职守”的新型智能化库房。

　　二、系统功能需求分析

　　(1)工器具批量出入库自动登记，并实时语音提示使用者，所使用工器具是否存在“试验超期”、“超过使用年限”、“报废”等情况。避免违规使用不合格工器具。

　　(2)采用视频智能分析录像、视频记录自动检索记录，可实时远程监控工器具库房。对于违规现象自动检索视频记录，进行调查取证，追究相关人员责任。

　　(3)使用电子门锁，实现“电子卡”自动开启库房门锁及身份识别，避免非法人员进入。

　　(4)无人职守库房管理，节约人力成本。

　　(5)工器具状态、使用记录、试验记录、检查记录等可实时查询，实现工器具整个生命周期资料均可实时调取查看。

　　(6)自动提醒管理人员，库房是否存在试验超期、报废、超过使用年限工器具。

　　(7)自动生成报表，降低工器具相关存档资料编制的时间。

　　(8)使用RFID手持机进行月度检查，必须扫描每个工器具标签信息，才能利用手持机进行检查，避免月度检查流于形式、报表造假等违规情况。

　　(9)采用一体化硬件设计方式，将RFID读写设备安装于库房门口进行库房整体管理，既降低硬件投资成本又美观。

　　三、系统技术原理

　　RFID技术是21世纪发展最快的一项高科技技术。随着与传统网络的结合，RFID技术展现出巨大的市场应用潜力，被称为“物联网”和“第二代Internet”。

　　RFID是射频识别技术(Radio Frequency Identification)的英文缩写，俗称电子标签，是一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。[4]RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。RFID技术利用无线射频方式在阅读器和电子标签之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。[5]在国外，射频识别技术已广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、资产管理等众多领域。 　　无线射频识别与条形码相比，不需要看见目标，只要在读写器的作用范围内电子标签就可以被读取。读写器可以识别高速运动的物体，在极短时间内同时识别和读写数个电子标签，操作快捷方便。[6]RFID系统组成：由耦合元件及芯片组成，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签;读取器/读写器(Reader)：读取(写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。

　　本系统利用RFID自动识别技术，实现数据采集的自动化和无纸化;提高安全工器具管理的完备性和有效性，提高了管理的效率，采用先进的技术对存储数据进行充分的利用以及数据和应用结果的方便、高效查询。

　　四、系统硬件及软件结构

　　电子标签是含有物品唯一标识体系的编码的标签。这种唯一标识体系包括产品电子代码EPC、泛在识别号UCODE等等。

　　本系统由六个部分组成，分别是：工器具RFID电子标签、电子标签自动读取设备、视频智能分析自动检索系统、电子门锁、手持机巡检系统和后台数据库服务器。系统硬件拓扑如图1所示。系统软件功能结构如图2所示。系统软件拓扑结构如图3所示。

　　五、结语

　　本系统的设计和开发能使安全工器具库房除日常库房工器具更换、送检、报废、巡查需库房管理员干预外，实现安全工器具的无人职守管理模式，大大提高了安全工器具管理的工作效率，方便共享设备的跟踪，使得安全工器具库房的管理井然有序，避免各种违规行为的出现，提升安全生产管理的水平。同时，本系统设计方案具有较好的适应性和扩展性。现场采用RFID手持机作为数据核查终端可以方便浏览电力安全工器具信息，记录本次电力安全工器具核查信息。手持机直观的图形界面、友好的人机交互方式、丰富的内嵌应用软件、先进的硬件平台支撑为进一步扩充应用奠定了基础。

　　参考文献：

　　[1]杨柳.浅析RFID技术及其应用发展[J].中国新技术新产品，2009，(10).

　　[2]张立君.RFID技术在供应链风险可控环节中的应用研究[J].东北财经大学学报，2010，(4).

　　[3]Anders Hejlsberg.C#编程语言详解[M].北京：电子工业出版社，2004.

　　[4]Tedfeison.Visual C#基于组件的开发[M].北京：清华大学出版社，2005.

　　[5]黄志敏，李鹏，高远，等.基于Intel R1000的超高频RFID读写器设计[J].现代电子技术，2009，(6)：57-60.

　　[6]刘岩.RFID通讯测试技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2010.