基于RFID技術的安全工器具全生命周期管理系統(tǒng)研究 - 全文

實現安全工器具的全生命周期管理，對日常安全工器具使用違規(guī)行為自動檢索取證。實現安全工器具采購、試驗、使用的全過程監(jiān)管。提高安全工器具的實時監(jiān)管力度，提升安全生產管理的水平。

電力行業(yè)是典型的高危工作行業(yè)，各種安全工器具等自身屬性是否有良好的管理非常重要，如安全工器具存在損壞、過期等問題而不能及時將信息傳遞給管理人員或使用人員，在使用者無法及時了解、非法使用時將可能出現嚴重安全事故以及人員傷亡事故，給員工作業(yè)安全帶來隱患。為了確保作業(yè)人員安全和電網安全運作，供電部門出臺了《電力安全工器具管理規(guī)定》等有關規(guī)程，對設備和工器具采購、使用、試驗、檢驗、維護均有嚴格的規(guī)定，也對工器具高效、準確地管理提出了新要求。本系統(tǒng)計劃研究應用計算機技術和網絡技術，建立起各種生產管理體系，滿足生產管理需要。[1]通信技術、網絡技術以及管理系統(tǒng)將進一步提高企業(yè)的管理水平。本系統(tǒng)采用語音、數據和圖像三合一綜合管理模式，構建了基于“物聯網”技術的新型智能化庫房，實現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產管理的水平。

一、研究背景和目標

安全生產是電力企業(yè)永恒的主題，而安全工器具的好壞將直接影響到電力企業(yè)在生產過程中的人身和設備安全。這幾年來，各單位因安全工器具問題造成人身傷亡和設備事故時有發(fā)生。在調查安全事故中發(fā)現，事故原因有因驗電器不合格造成事故；因絕緣工具不合格造成的人身傷害；因登高工具不合格造成事故；因起重工具不合格造成事故。可見安全工器具的管理在安全生產中尤顯重要。

通過近幾年的調研總結，安全工器具存在以下的共性問題：安全工器具定期試驗的意識較為淡?。话踩て骶哂^檢查流于形式；安全工器具使用不規(guī)范并缺乏保養(yǎng)和維護；一些單位安全工器具設備的配置不合理。另外，電力行業(yè)目前對工具及安全工器具管理仍然依賴于傳統(tǒng)的管理模式，以紙張文件為基礎來進行記錄、追蹤管理，存在效率低、出錯幾率高等問題，而工器具的存放環(huán)境也未能實現恒溫恒濕的智能化。[2]國內少數企業(yè)嘗試用條形碼實現資產的數量識別與管理，但也無法監(jiān)督人員的有效工作，只能對類別進行數量管理，不能對每件物品的屬性(工具名稱、圖像、生產廠家、生產日期、檢驗時間等)進行有效管理，并且管理系統(tǒng)不能將單件物品的數據及時傳遞給責任對象等。

鑒于上述實際情況，需要研究開發(fā)一套基于物聯網技術的安全工器具全生命周期管理系統(tǒng)，利用“物聯網”技術(包括RFID射頻識別、視頻智能分析/監(jiān)測技術)的綜合應用實現安全工器具無人職守及全生命周期管理，借助RFID射頻識別、視頻智能分析/監(jiān)測及溫濕度工業(yè)智能化控制技術實現安全工器具、施工機具、備品備件等設備的出入庫自動識別、智能監(jiān)控，建立工器具的智能數據庫。有效、準確、智能地對進出庫房的安全工器具進行信息自動識別、采集、記錄、上傳以及安全工器具的維護提醒、維護信息進行快速的查詢、統(tǒng)計，從而建立起供電企業(yè)管理的數字化信息管理系統(tǒng)，為人工的傳統(tǒng)管理方式提供科技化管理手段。同時通過工業(yè)智能溫濕度技術，實現工器具存放環(huán)境的溫濕度達到《電力安全工器具管理規(guī)定》所提出的要求。[3]應用計算機技術和網絡技術，建立起各種生產管理體系，以滿足生產管理需要。通信技術、網絡技術以及管理系統(tǒng)將進一步提高企業(yè)的管理水平。本系統(tǒng)采用語音、數據和圖像三合一綜合管理模式，構建了“無人職守”的新型智能化庫房。

二、系統(tǒng)功能需求分析

(1)工器具批量出入庫自動登記，并實時語音提示使用者，所使用工器具是否存在“試驗超期”、“超過使用年限”、“報廢”等情況。避免違規(guī)使用不合格工器具。

(2)采用視頻智能分析錄像、視頻記錄自動檢索記錄，可實時遠程監(jiān)控工器具庫房。對于違規(guī)現象自動檢索視頻記錄，進行調查取證，追究相關人員責任。

(3)使用電子門鎖，實現“電子卡”自動開啟庫房門鎖及身份識別，避免非法人員進入。

(4)無人職守庫房管理，節(jié)約人力成本。

(5)工器具狀態(tài)、使用記錄、試驗記錄、檢查記錄等可實時查詢，實現工器具整個生命周期資料均可實時調取查看。

(6)自動提醒管理人員，庫房是否存在試驗超期、報廢、超過使用年限工器具。

(7)自動生成報表，降低工器具相關存檔資料編制的時間。

(8)使用RFID手持機進行月度檢查，必須掃描每個工器具標簽信息，才能利用手持機進行檢查，避免月度檢查流于形式、報表造假等違規(guī)情況。

(9)采用一體化硬件設計方式，將RFID讀寫設備安裝于庫房門口進行庫房整體管理，既降低硬件投資成本又美觀。

三、系統(tǒng)技術原理

RFID技術是21世紀發(fā)展最快的一項高科技技術。隨著與傳統(tǒng)網絡的結合，RFID技術展現出巨大的市場應用潛力，被稱為“物聯網”和“第二代Internet”。

RFID是射頻識別技術(Radio Frequency Identification)的英文縮寫，俗稱電子標簽，是一種非接觸式的自動識別技術。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，可工作于各種惡劣環(huán)境。[4]RFID技術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。射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術。RFID技術利用無線射頻方式在閱讀器和電子標簽之間進行非接觸雙向數據傳輸，以達到目標識別和數據交換的目的。[5]在國外，射頻識別技術已廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理、資產管理等眾多領域。 無線射頻識別與條形碼相比，不需要看見目標，只要在讀寫器的作用范圍內電子標簽就可以被讀取。讀寫器可以識別高速運動的物體，在極短時間內同時識別和讀寫數個電子標簽，操作快捷方便。[6]RFID系統(tǒng)組成：由耦合元件及芯片組成，每個RFID標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象，俗稱電子標簽或智能標簽；讀取器/讀寫器(Reader)：讀取(寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式。

本系統(tǒng)利用RFID自動識別技術，實現數據采集的自動化和無紙化；提高安全工器具管理的完備性和有效性，提高了管理的效率，采用先進的技術對存儲數據進行充分的利用以及數據和應用結果的方便、高效查詢。

四、系統(tǒng)硬件及軟件結構

電子標簽是含有物品唯一標識體系的編碼的標簽。這種唯一標識體系包括產品電子代碼EPC、泛在識別號UCODE等等。

本系統(tǒng)由六個部分組成，分別是：工器具RFID電子標簽、電子標簽自動讀取設備、視頻智能分析自動檢索系統(tǒng)、電子門鎖、手持機巡檢系統(tǒng)和后臺數據庫服務器。系統(tǒng)硬件拓撲如圖1所示。系統(tǒng)軟件功能結構如圖2所示。系統(tǒng)軟件拓撲結構如圖3所示。

五、結語

本系統(tǒng)的設計和開發(fā)能使安全工器具庫房除日常庫房工器具更換、送檢、報廢、巡查需庫房管理員干預外，實現安全工器具的無人職守管理模式，大大提高了安全工器具管理的工作效率，方便共享設備的跟蹤，使得安全工器具庫房的管理井然有序，避免各種違規(guī)行為的出現，提升安全生產管理的水平。同時，本系統(tǒng)設計方案具有較好的適應性和擴展性?，F場采用RFID手持機作為數據核查終端可以方便瀏覽電力安全工器具信息，記錄本次電力安全工器具核查信息。手持機直觀的圖形界面、友好的人機交互方式、豐富的內嵌應用軟件、先進的硬件平臺支撐為進一步擴充應用奠定了基礎。