基于RFID技術的危險物品全程監控

　　危險物品如果管理不善，自身就存在很大的危險性，而且一旦出現危險品流失，更會對社會和人員造成極大的危害，因此對于危險物品，必須以高度的責任感，科學嚴謹的實施管理。

　　RFID 是Radio Frequency Identification 的縮寫。即射頻識別，常稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等。RFID射頻技術可用作于各種惡劣環境，可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。RFID的應用非常廣泛，目前典型應用有汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產線自動化、物料管理。應用RFID技術實時對危險品進行全程監控，對于減少危險品引起的危害具有重要作用。

　　1 RFID系統組成及技術原理

　　RFID技術并不是一項新的技術，早在第二次世界大戰中就曾被用于空戰中，以區別敵機與友機的身份。RFID是一種非接觸式的自動識別技術，可實現雙向數據傳輸，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預。同時具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、存儲數據容量大、標簽上的數據可以加密、存儲信息更改自如等優點，其應用將給危險品管理帶來革命性變化。

　　1．1 RFID系統組成

　　一個基本的RFID系統應包含3個組成部分：感應器Transponder，也稱RFID Tag(卷標)；閱讀器Transceiver，也稱RFID Reader~計算機數據庫系統。

　　1．2 RFID技術原理

　　閱讀器通過天線發射一個特定頻率的射頻信號；當感應器進人發射天線的工作區域時產生感應電流，從而獲得能量被激活，并驅動感應器電路將自身編碼等信息通過內置天線發送去；接收天線接受到從感應器發來的載波信號后，經天線調節器傳送到閱讀器進行解調和解碼，再由主系統進行相關處理，如判斷該卷標的合法性、控制執行機構的動作等。

　　RFID系統的讀寫距離是一個關鍵參數。影響感應器讀寫距離的因素包括天線工作頻率、閱讀器的RF輸出功率、閱讀器的接收靈敏度、感應器的功耗、天線及諧振電路的Q值、天線方向、閱讀器和感應器的耦合度，以及感應器本身所獲得的能量及發送信息的能量等。大多數系統的讀取距離和寫人距離不同，寫人距離大約是讀取距離的4O ～8O％ 。RFID應用領域十分廣泛，根據識別距離來劃分為短距離射頻產品和長距離射頻產品。目前應用短距離射頻產品的有零售業、第二代居民身份證等，遠距離射頻產品多用于交通，識別距離可達幾十ITI。

　　2 RFID技術在危險品全程監控中的應用

　　2．1 基于RFID技術的危險品監控體系組成

　　2．1．1 危險品編碼

　　危險品編碼是用來識別倉庫中的危險品，每一個編碼對應一種危險品，編碼可以逐步完善，最終在危險品領域內實現統一。

　　2．1．2 識別系統

　　電子標簽識別系統包括電子標簽和讀寫器，電子標簽作為危險品編碼載體，通過RFID無線射頻識別技術和讀寫器之間進行電子標簽信息交互。目前涉及這部分的標準也已制定，包括電子標簽的封裝標準，電子標簽與讀寫器間數據交互的標準。

　　2．1．3 電子編碼中間件

　　編碼中間件實現RFID讀寫器和后端應用系統之間的信息交互，捕獲實時的信息和事件上行給后端系統，或下行給讀寫器。電子編碼中間件采用標準的協議和接口，是連接讀寫器和信息系統的紐帶。

　　2．1．4 監控中心數據庫系統

　　后端數據庫系統作為應用RFID技術進行危險品監控的重要部分，在實時跟蹤管理中發揮著關鍵的作用，主要用于處理危險品的各種信息，包括出廠數據、運輸過程中的信息、入庫時將其相關信息進行錄入、出庫后將相關信息刪除、當出現物品進入失效期后進行報警，同時保存所有這一切操作的記錄并進行備份。

　　2．1．5 網絡信息共享

　　最終實現生產單位、運輸單位、銷售單位、使用單位、安全管理部門在internet網絡環境下實現信息的共享，便于管理部門實時掌握危險品的實際狀況，一旦出現問題及時采取措施，減少危險品給社會帶來的負面作用。

　　2．2 RFID技術在危險品管理中的構架

　　2．2．1 在生產管理中的應用

　　危險品充裝后，在每個危險品包裝上都貼有唯一的RFID標簽，由安全管理部門對危險品包裝進行檢驗，在包裝上粘貼不可逆性的RFID標簽，并通過手持式閱讀器對標簽信息進行識別和數據寫入，然后通過計算機將數據上傳到安全管理部門的信息管理中心。

　　2．2．2 在倉庫管理中的應用

　　危險品進入倉庫后，通過閱讀器將標簽信息中的充裝品名、數量、有效期等信息讀取，根據倉庫內劃分的具有相應電子識別碼的不同貨位(其中包括所處倉庫、貨區、貨架及垛位信息)，將危險品放入相應的貨架中。這樣，有效地阻止了人為造成的差錯和混淆，大大提高了工作效率。危險品的出庫管理中，在倉庫門口安裝讀寫器天線，當有危險品出庫時，可以將危險品標簽中的信息讀取到信息管理中心，并通過倉庫的物流部門將其到達目的地和時間等信息，寫入標簽中并上傳到信息管理中心。這樣可以避免危險品發運錯誤，還可以了解到已經發送的危險品數量，便于掌握其一切行蹤。

　　2．2．3 在運輸管理中的應用

　　危險品運輸車輛上都安裝GPS衛星定位系統，實時掌握車輛的狀況。運輸車輛如果偏出指定路線一定距離或進入敏感區域，信息管理中心會自動報警，后方監管工作人員可以遠程向運輸車輛發出警告，及時調整路線。同時，信息管理中心還可以隨時對車輛駕駛人員是否存在違規行為進行監控，司機如超速或3 h以上疲勞駕駛，也會向后方監控臺報警。此外，如果車輛一旦發生交通事故，駕駛員可通過車上設置的傳感器向后方發出求助信號，信息管理中心管理人員接到報警后，通過RFID標簽讀取所運輸的危險品信息，以最短的時間采取救援措施。

　　2．2．4 在使用管理中的應用

　　使用單位應實時記錄危險品的使用情況，并將信息上傳到信息管理中心。如果危險品經使用后已不存在或已不具危險性，則管理部門可將此危險品從跟蹤管理系統中剔除，但不是刪除危險品的信息，所有的信息記錄都應保存備份，以備查詢。保存時限應根據危險品的級別和實際情況制定標準。

圖1 危險晶管理框架圖

　　如圖1所示，基于RFID技術的危險品管理，自生產開始，無論危險品在倉儲中心，還是在運輸途中、最終用戶使用中，相互聯系的單位都可實現信息的交互，同時安全管理部門可以掌握危險品的一切行蹤。這種方式完善地掌握了危險品流動的全部過程，大大降低了傳統管理流程的消耗費用，提高了工作效率，更重要的是減少了對于危險品出現事故時的反應時間，及時采取措施，減小危害。

　　2．3 RFID技術在上海液化氣鋼瓶管理中的應用

　　作為特大型城市，上海市使用裝載危險品的鋼瓶數量相當大。本次百萬危險品鋼瓶RFID系統采用RFID識別技術，每個鋼瓶擁有唯一序列號，由鋼瓶收發部門把外部送來的鋼瓶送到檢驗部門進行檢驗，合格后把不可逆性電子標簽粘貼在鋼瓶上，并通過手持式閱讀器對鋼瓶標簽信息進行識別和數據寫入，然后通過計算機串口把數據上傳到數據庫管理中心。

　　為了更清晰的了解每個鋼瓶的情況，便于更完整的管理，在鋼瓶充裝前進行再次的檢驗一掃描閱讀一輸入數據庫，即整瓶環節。當鋼瓶進行充氣(液)后，將充裝信息包括充裝介質、重量、有效期等通過閱讀器上傳到數據庫進行管理，即充裝環節。在充裝結束后由物流部門入庫，發貨時由物流人員掃描標簽并寫入此鋼瓶要送達的客戶、目的地以及發貨時間等信息，上傳至數據庫中心，以便隨時跟蹤了解鋼瓶的所在位置、狀態等情況。電子標簽具重復使用性，可以通過上述流程重復讀取鋼瓶進出來往的記錄數據，完善的了解全部流轉過程，大大降低了傳統管理流程的消耗費用，提高了工作效率。RFID可以快捷地了解每個鋼瓶的流程信息，避免過期、泄漏、偽劣的鋼瓶再被使用，為每個危險品鋼瓶戴上了“安全帽”。系統流程圖如圖2所示。

圖2 系統流程圖

　　上海市上百萬裝載著各類危險品的鋼瓶通過RFID進行監控管理，產生了巨大的社會與經濟作用：

　　1)提高產品的可追溯性，降低產品的召回成本；
　　2)可以很好地實現鋼瓶防偽，避免假冒產品給企業和人民群眾帶來巨大的損失；
　　3)危險品鋼瓶各種信息立即查詢，提高了鋼瓶充裝廠的生產管理水平和工作效率；
　　4)提高對危險品鋼瓶的全面跟蹤監控水平，實現了鋼瓶定期審檢時間報警，保證了人民生命財產的安全。

　　3 目前RFID應用存在的問題

　　3．1 標準問題

　　目前RFID存在2個技術標準陣營：總部設在美國麻省理工學院的Auto—ID Center、日本的Ubiquitous ID Center(UID)。前者的領導組織是美國的EPC(電子產品代碼)環球協會，旗下有沃爾瑪集團、英國TeSCO等100多家歐美的零售流通企業。后者主要由日系廠商組成，有日本電子廠商、信息企業和印刷公司等，總計達350多家。標準的統一是射頻識別技術迅速推廣的基礎。因為只有在行業內部標準達成統一時，才可能使這項技術不受限制地在較大的范圍內加以推廣使用，使標有RFID智能標簽的產品在企業與企業之間進行無障礙流通，確實把這項技術全面運用起來。因此，盡快確定統一的行業技術標準已經成為當務之急。

　　3．2 成本問題

　　RFID技術可以帶來很多好處，但是目前還沒有廣泛的應用，其中很大的一個問題就是成本。實際上，標簽只占整個RFID解決方案成本的一部分，實施RFID的成本涉及到許多不同的方面，包括識讀器成本等硬件成本、軟件成本和集成(提供全面的解決方案)的成本。有資料顯示，絲網印刷技術進步，可以使RFID標簽成本得到大幅度的降低。同時如果有更多的企業使用RFID技術，發揮規模效益，也可使RFID技術的使用成本進一步降低。

　　3．3 數據安全問題

　　當前廣泛使用的無源RFID系統還沒有非常可靠的安全機制，無法對數據進行很好的保密。主要因為RFID芯片本身，以及芯片在讀寫數據的過程中都很容易被利用。此外，還有識別率的問題，RFID對某些介質很敏感，比如水、金屬都會影響RFID 的識讀，它也無法穿過人體識讀。RFID標簽的準確識別率目前還只有8O 左右，離大規模實際應用所要求的成熟程度還有一定差距。不過RFID具有唯一的ID并且這個唯一ID在制作芯片時放入R0M，且讀寫器與標簽之間可設置相互安全認證過程，隨著技術的不斷提高，數據安全問題有望逐步得到解決。

　　4 結束語

　　RFID作為一項新興技術，雖然還存在很多問題，但是在危險品的生產、運輸、存儲和使用全過程中實行跟蹤監控，極大的減小了可能發生的危害，是其它技術難以代替的。RFID技術必將在更多的管理監控領域發揮優勢，創造價值。