RFID技術在危險化學氣瓶安全管理的應用

　　1 RFID原理與特點

　　RFID是 RadioFrequencyIdentification 的縮寫,中文意為無線射頻識別 。RFID技術是一種非接觸自動識別技術,其基本原理是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性,實現(xiàn)對靜止或移動中的待識別物品的自動機器識別。常說的RFID特指使用RFID技術的電子智能標簽,智能標簽是繼個人電腦(PC)、互聯(lián)網(wǎng)(INTERNET)、無線通信之后的第四次信息技術革命。一個RFID標簽通常由三部分組成:讀寫器、標簽(RFID卡)及相關的天線。讀寫器天線發(fā)射無線電信號給標簽,標簽通過自己的天線接收此信號,利用它從信號得到的能量,啟動標簽上的集成電路芯片工作。RFID標簽通常是由印刷層、芯片層與底層構成。,芯片層在印刷層與底層之間,是標簽的核心部分,不能承受印刷壓力,因此通常是先印好印刷層,做好底層,再與芯片層復合。

　　2 RFID技術的發(fā)展

　　RFID技術,最早起源于1948年的第二次世界大戰(zhàn)中敵我識別系統(tǒng),是一種基于射品原理實現(xiàn)的非接觸式的自動識別技術,以無線通訊技術和大規(guī)模集成電路技術為核心,利用射頻信號及其空間禍合、傳輸特性,驅動電子標簽電路發(fā)射其存儲的唯一編碼,可以對靜止或移動目標進行自動識別,并高效地獲取目標信息數(shù)據(jù),通過與互聯(lián)網(wǎng)技術進一步結合還可以實現(xiàn)個球范圍內的目標跟蹤與信息共享。

　　1948年哈里 斯托克曼發(fā)表的 利用反射功率的通訊，奠定了射頻識別RFID的理論基礎。1981~1990年。RFID技術及產(chǎn)品進入商業(yè)應用階段,各種規(guī)模應用開始出現(xiàn)。1990以后,RFID技術標準化問題日趨得到重視,RFID產(chǎn)品得到廣泛采用,RFID技術的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的RFID正在成為現(xiàn)實。

　　RFID技術在國外的發(fā)展較早也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進的RFID系統(tǒng)。其中,低頻近距離RFID系統(tǒng)主要集中在125KHz、13.56MHz系統(tǒng);高頻遠距離RFID系統(tǒng)主要集中在UHF頻段(902~928MHz)915MHz、2.45GHz、5.8GHz。

　　我國在RFID技術的研究方面也發(fā)展很快,市場培育已初步開花結果。比較典型的是在中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)建設中,推出了完全擁有自主知識產(chǎn)權的遠距離自動識別系統(tǒng)。在近距離RFID應用方面,許多城市已經(jīng)實現(xiàn)了公交射頻卡作為預付費電子車票、預付費電子飯卡等應用。在RFID技術研究及產(chǎn)品開發(fā)方面,國內已具有了自主開發(fā)低頻、高頻與微波RFID電子標簽與讀寫器的技術能力及系統(tǒng)集成能力。與國外RFID先進技術之間的差距主要體現(xiàn)在RFID芯片技術方面。盡管如此,在標簽芯片設計及開發(fā)方面,國內已有多個成功的低頻RFID系統(tǒng)標簽芯片面市。

　　3 危險化學品氣瓶行業(yè)的現(xiàn)狀

　　隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步,各類危險化學品氣瓶的需求量

　　也在與日俱增,危險化學品氣瓶廣泛應用在生產(chǎn)和生活的各個領域,規(guī)格種類繁多,具有易燃、易爆、毒害、腐蝕等特性。我國是僅次于美國的世界危險化學品生產(chǎn)和應用大國,我國在用氣瓶1.22億只,氣瓶安全涉及千家萬戶。近年來,我國危險化學品氣瓶事故呈上升趨勢,社會影響不好,有些企業(yè)受利益驅動,冒險將偽劣、漏檢氣瓶供應市場;有些危險化學品運輸和配送單位違規(guī)作業(yè),對人民生命財產(chǎn)安全構成嚴重威脅。因此,如何充分利用信息技術整治和規(guī)范氣瓶生產(chǎn)、儲存、運輸和監(jiān)督等管理工作,使得數(shù)量眾多的氣瓶使用、生產(chǎn)、配送企業(yè)的技術和管理水平得到提高和規(guī)范,加強行政主管部門的監(jiān)督管理力量,對我國經(jīng)濟的建設和發(fā)展具有十分重要的意義。

　　為了提高氣瓶管理水平,國內外研究人員一直在努力探索氣瓶的計算機信息化管理方法。目前,條形碼識別已經(jīng)逐漸應用到國內氣瓶的識別上,在將氣瓶信息寫入條形碼標簽的基礎上,通過條形碼數(shù)據(jù)采集器讀取粘貼在氣瓶上的標簽來識別氣瓶。但是,條形碼識別技術存在諸多缺陷:(1)條形碼的顯示長度有限,只能記載簡單的信息。(2)條形碼是只讀的,一經(jīng)打印生成,它上面的內容將不可更改。條形碼的一次性問題也是條形碼自身存在的最大問題。(3)條形碼需要透過紅外線接觸掃描讀取數(shù)據(jù),且一次只能讀取一個。(4)條形碼很容易受到外界環(huán)境的破壞。

　　4 電子標簽(RFID)技術在危險化學品氣瓶管理中的應用

　　危險化學品大都具有很強的腐蝕性或者易燃、易爆的特性,對周圍的環(huán)境和接觸它的人具有很大的威脅。不同的危險化學品氣瓶在外觀上難以區(qū)分。但由于氣瓶本身以及內部所充裝的化學品介質由于其物理和化學性質的不同,不能隨意混合使用,必須根據(jù)氣瓶和充裝介質的不同按照規(guī)定進行相應的處理。

　　RFID自動識別技術具有的非接觸、遠距離讀取、芯片信息存儲量大等特性,可以使操作員和行政監(jiān)管人員能夠在通過對電子標簽的讀取對危險化學品氣瓶進行識別和操作,極大地減少事故發(fā)生的概率,并降低事故發(fā)生后進行處理的難度。構建危險化學品物流和安全監(jiān)管系統(tǒng)必須以相對大容量的可讀寫電子標簽(RFID)和具有移動計算及數(shù)據(jù)采集功能、可防爆、操作簡便的手持式RFID讀寫器為核心。固接在金屬氣瓶表面的電子標簽,需要在芯片內儲存使用壽命達15~30年的氣瓶制造、審核等基本信息和最近一次充裝、檢測、配送等信息,用于企業(yè)生產(chǎn)流轉和政府主管機關監(jiān)督檢查之用。由于各企業(yè)生產(chǎn)工藝流程和各種氣瓶實際需要不同,體現(xiàn)在標簽上需要存儲的數(shù)據(jù)也有很大不同?？紤]到標簽芯片的容量是有限的,為能夠滿足各氣瓶充裝、檢測、配送企業(yè)的不同需要和氣瓶監(jiān)督管理的需要,必須對標簽的存儲數(shù)據(jù)和存儲結構進行規(guī)范。一方面要

　　嚴格定義氣瓶安全監(jiān)管和各企業(yè)通用的業(yè)務(如登記、充裝、檢驗、配送等),保障安全監(jiān)管和通用業(yè)務的正常運行;另一方面要為企業(yè)或不同氣瓶的個性化要求保留擴充的余地以保障企業(yè)特殊業(yè)務的正常運行;同時要在標簽上對重要的數(shù)據(jù)定義單獨防偽和校驗數(shù)據(jù)區(qū),防止重要數(shù)據(jù)被篡改。

　　5 結 語

　　在危險化學品氣瓶監(jiān)管中采用電子標簽(RFID)技術,給定每個氣瓶一個唯一身份號碼,利用電子標簽具有的自動識別功能,實現(xiàn)對氣瓶檢驗、充裝、配送等GPS定位等環(huán)節(jié)信息的自動采集,建立氣瓶安全監(jiān)管數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)對氣瓶的動態(tài)信息實時跟蹤,對氣瓶的技術狀態(tài)、物理位置實行監(jiān)控,有效解決氣瓶充裝單位之間的相互串瓶、氣瓶漏檢和不合格氣瓶市場流入等問題,最大限度地控制和消除氣瓶充裝、運輸和使用過程中的安全隱患。

　　危險化學品氣瓶相關企業(yè)的操作環(huán)境比較復雜,網(wǎng)絡和信息化程度一般較差,對信息化成本的承擔能力有限。因此需進一步研究開發(fā)運行成本較低的電子標簽(RFID)管理系統(tǒng),使之在危險化學品氣瓶相關企業(yè)得到更廣泛地推廣應用。另外需開發(fā)新的加密系統(tǒng),如密鑰管理系統(tǒng)、對稱密鑰體系加密算法及SAM卡的電子標簽數(shù)據(jù)校驗算法等,對危險化學品氣瓶電子標簽數(shù)據(jù)校驗,使每張標簽使用的密鑰都不相同,其達到最佳的防偽效果,防止重要數(shù)據(jù)被篡改。