基于RFID技术的危险物品全程监控

    危险物品如果管理不善，自身就存在很大的危险性，而且一旦出现危险品流失，更会对社会和人员造成极大的危害，因此对于危险物品，必须以高度的责任感，科学严谨的实施管理。

    RFID 是Radio Frequency Identification 的缩写。即射频识别，常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。RFID射频技术可用作于各种恶劣环境，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。RFID的应用非常广泛，目前典型应用有汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。应用RFID技术实时对危险品进行全程监控，对于减少危险品引起的危害具有重要作用。

    1 RFID系统组成及技术原理

    RFID技术并不是一项新的技术，早在第二次世界大战中就曾被用于空战中，以区别敌机与友机的身份。RFID是一种非接触式的自动识别技术，可实现双向数据传输，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。同时具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、存储数据容量大、标签上的数据可以加密、存储信息更改自如等优点，其应用将给危险品管理带来革命性变化。

    1．1 RFID系统组成

    一个基本的RFID系统应包含3个组成部分：感应器Transponder，也称RFID Tag(卷标)；阅读器Transceiver，也称RFID Reader~计算机数据库系统。

    1．2 RFID技术原理

    阅读器通过天线发射一个特定频率的射频信号；当感应器进人发射天线的工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，并驱动感应器电路将自身编码等信息通过内置天线发送去；接收天线接受到从感应器发来的载波信号后，经天线调节器传送到阅读器进行解调和解码，再由主系统进行相关处理，如判断该卷标的合法性、控制执行机构的动作等。

    RFID系统的读写距离是一个关键参数。影响感应器读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、感应器的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和感应器的耦合度，以及感应器本身所获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写人距离不同，写人距离大约是读取距离的4O ～8O％ 。RFID应用领域十分广泛，根据识别距离来划分为短距离射频产品和长距离射频产品。目前应用短距离射频产品的有零售业、第二代居民身份证等，远距离射频产品多用于交通，识别距离可达几十ITI。

    2 RFID技术在危险品全程监控中的应用

    2．1 基于RFID技术的危险品监控体系组成

    2．1．1 危险品编码

    危险品编码是用来识别仓库中的危险品，每一个编码对应一种危险品，编码可以逐步完善，最终在危险品领域内实现统一。

    2．1．2 识别系统

    电子标签识别系统包括电子标签和读写器，电子标签作为危险品编码载体，通过RFID无线射频识别技术和读写器之间进行电子标签信息交互。目前涉及这部分的标准也已制定，包括电子标签的封装标准，电子标签与读写器间数据交互的标准。

    2．1．3 电子编码中间件

    编码中间件实现RFID读写器和后端应用系统之间的信息交互，捕获实时的信息和事件上行给后端系统，或下行给读写器。电子编码中间件采用标准的协议和接口，是连接读写器和信息系统的纽带。

    2．1．4 监控中心数据库系统

    后端数据库系统作为应用RFID技术进行危险品监控的重要部分，在实时跟踪管理中发挥着关键的作用，主要用于处理危险品的各种信息，包括出厂数据、运输过程中的信息、入库时将其相关信息进行录入、出库后将相关信息删除、当出现物品进入失效期后进行报警，同时保存所有这一切操作的记录并进行备份。

    2．1．5 网络信息共享 

    最终实现生产单位、运输单位、销售单位、使用单位、安全管理部门在internet网络环境下实现信息的共享，便于管理部门实时掌握危险品的实际状况，一旦出现问题及时采取措施，减少危险品给社会带来的负面作用。

    2．2 RFID技术在危险品管理中的构架

    2．2．1 在生产管理中的应用

    危险品充装后，在每个危险品包装上都贴有唯一的RFID标签，由安全管理部门对危险品包装进行检验，在包装上粘贴不可逆性的RFID标签，并通过手持式阅读器对标签信息进行识别和数据写入，然后通过计算机将数据上传到安全管理部门的信息管理中心。

    2．2．2 在仓库管理中的应用

    危险品进入仓库后，通过阅读器将标签信息中的充装品名、数量、有效期等信息读取，根据仓库内划分的具有相应电子识别码的不同货位(其中包括所处仓库、货区、货架及垛位信息)，将危险品放入相应的货架中。这样，有效地阻止了人为造成的差错和混淆，大大提高了工作效率。危险品的出库管理中，在仓库门口安装读写器天线，当有危险品出库时，可以将危险品标签中的信息读取到信息管理中心，并通过仓库的物流部门将其到达目的地和时间等信息，写入标签中并上传到信息管理中心。这样可以避免危险品发运错误，还可以了解到已经发送的危险品数量，便于掌握其一切行踪。

    2．2．3 在运输管理中的应用

    危险品运输车辆上都安装GPS卫星定位系统，实时掌握车辆的状况。运输车辆如果偏出指定路线一定距离或进入敏感区域，信息管理中心会自动报警，后方监管工作人员可以远程向运输车辆发出警告，及时调整路线。同时，信息管理中心还可以随时对车辆驾驶人员是否存在违规行为进行监控，司机如超速或3 h以上疲劳驾驶，也会向后方监控台报警。此外，如果车辆一旦发生交通事故，驾驶员可通过车上设置的传感器向后方发出求助信号，信息管理中心管理人员接到报警后，通过RFID标签读取所运输的危险品信息，以最短的时间采取救援措施。

    2．2．4 在使用管理中的应用

    使用单位应实时记录危险品的使用情况，并将信息上传到信息管理中心。如果危险品经使用后已不存在或已不具危险性，则管理部门可将此危险品从跟踪管理系统中剔除，但不是删除危险品的信息，所有的信息记录都应保存备份，以备查询。保存时限应根据危险品的级别和实际情况制定标准。

图1 危险晶管理框架图

    如图1所示，基于RFID技术的危险品管理，自生产开始，无论危险品在仓储中心，还是在运输途中、最终用户使用中，相互联系的单位都可实现信息的交互，同时安全管理部门可以掌握危险品的一切行踪。这种方式完善地掌握了危险品流动的全部过程，大大降低了传统管理流程的消耗费用，提高了工作效率，更重要的是减少了对于危险品出现事故时的反应时间，及时采取措施，减小危害。

    2．3 RFID技术在上海液化气钢瓶管理中的应用

    作为特大型城市，上海市使用装载危险品的钢瓶数量相当大。本次百万危险品钢瓶RFID系统采用RFID识别技术，每个钢瓶拥有唯一序列号，由钢瓶收发部门把外部送来的钢瓶送到检验部门进行检验，合格后把不可逆性电子标签粘贴在钢瓶上，并通过手持式阅读器对钢瓶标签信息进行识别和数据写入，然后通过计算机串口把数据上传到数据库管理中心。

    为了更清晰的了解每个钢瓶的情况，便于更完整的管理，在钢瓶充装前进行再次的检验一扫描阅读一输入数据库，即整瓶环节。当钢瓶进行充气(液)后，将充装信息包括充装介质、重量、有效期等通过阅读器上传到数据库进行管理，即充装环节。在充装结束后由物流部门入库，发货时由物流人员扫描标签并写入此钢瓶要送达的客户、目的地以及发货时间等信息，上传至数据库中心，以便随时跟踪了解钢瓶的所在位置、状态等情况。电子标签具重复使用性，可以通过上述流程重复读取钢瓶进出来往的记录数据，完善的了解全部流转过程，大大降低了传统管理流程的消耗费用，提高了工作效率。RFID可以快捷地了解每个钢瓶的流程信息，避免过期、泄漏、伪劣的钢瓶再被使用，为每个危险品钢瓶戴上了“安全帽”。系统流程图如图2所示。

图2 系统流程图

    上海市上百万装载着各类危险品的钢瓶通过RFID进行监控管理，产生了巨大的社会与经济作用：

    1)提高产品的可追溯性，降低产品的召回成本；
    2)可以很好地实现钢瓶防伪，避免假冒产品给企业和人民群众带来巨大的损失；
    3)危险品钢瓶各种信息立即查询，提高了钢瓶充装厂的生产管理水平和工作效率；
    4)提高对危险品钢瓶的全面跟踪监控水平，实现了钢瓶定期审检时间报警，保证了人民生命财产的安全。

    3 目前RFID应用存在的问题

    3．1 标准问题

    目前RFID存在2个技术标准阵营：总部设在美国麻省理工学院的Auto—ID Center、日本的Ubiquitous ID Center(UID)。前者的领导组织是美国的EPC(电子产品代码)环球协会，旗下有沃尔玛集团、英国TeSCO等100多家欧美的零售流通企业。后者主要由日系厂商组成，有日本电子厂商、信息企业和印刷公司等，总计达350多家。标准的统一是射频识别技术迅速推广的基础。因为只有在行业内部标准达成统一时，才可能使这项技术不受限制地在较大的范围内加以推广使用，使标有RFID智能标签的产品在企业与企业之间进行无障碍流通，确实把这项技术全面运用起来。因此，尽快确定统一的行业技术标准已经成为当务之急。

    3．2 成本问题

    RFID技术可以带来很多好处，但是目前还没有广泛的应用，其中很大的一个问题就是成本。实际上，标签只占整个RFID解决方案成本的一部分，实施RFID的成本涉及到许多不同的方面，包括识读器成本等硬件成本、软件成本和集成(提供全面的解决方案)的成本。有资料显示，丝网印刷技术进步，可以使RFID标签成本得到大幅度的降低。同时如果有更多的企业使用RFID技术，发挥规模效益，也可使RFID技术的使用成本进一步降低。

    3．3 数据安全问题

    当前广泛使用的无源RFID系统还没有非常可靠的安全机制，无法对数据进行很好的保密。主要因为RFID芯片本身，以及芯片在读写数据的过程中都很容易被利用。此外，还有识别率的问题，RFID对某些介质很敏感，比如水、金属都会影响RFID 的识读，它也无法穿过人体识读。RFID标签的准确识别率目前还只有8O 左右，离大规模实际应用所要求的成熟程度还有一定差距。不过RFID具有唯一的ID并且这个唯一ID在制作芯片时放入R0M，且读写器与标签之间可设置相互安全认证过程，随着技术的不断提高，数据安全问题有望逐步得到解决。

    4 结束语

    RFID作为一项新兴技术，虽然还存在很多问题，但是在危险品的生产、运输、存储和使用全过程中实行跟踪监控，极大的减小了可能发生的危害，是其它技术难以代替的。RFID技术必将在更多的管理监控领域发挥优势，创造价值。