儲氣鋼瓶射頻標(biāo)識監(jiān)管解決方案

選擇運(yùn)用正確的射頻標(biāo)識技術(shù)，是本項(xiàng)目能夠成功的關(guān)鍵。目前國內(nèi)市場上雖然有多家射頻標(biāo)識基礎(chǔ)技術(shù)供應(yīng)廠商，但在產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度，技術(shù)先進(jìn)性和市場占有率上名列前茅的主要是：Philips、TI和Siemens三家。在諸多射頻標(biāo)識技術(shù)中Philips的Hitag®技術(shù)是Philips公司于1996年發(fā)布的較為先進(jìn)的一種面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，也是目前歐洲相似應(yīng)用所使用的技術(shù)類型。 

Hitag®的載波頻率為125KHz，采用優(yōu)秀的調(diào)制解調(diào)方式，使得其特別適合應(yīng)用于金屬環(huán)境中。此外，Philips還對我們提供了強(qiáng)大的底層硬件方面的技術(shù)支持，使我們能直接應(yīng)用其射頻ASIC芯片，通過底層的優(yōu)化手段來優(yōu)化鋼瓶這一特殊惡劣環(huán)境的射頻性能。經(jīng)過努力，我們的射頻讀寫單元在對固定在鋼瓶上的標(biāo)簽進(jìn)行射頻認(rèn)證和讀寫操作時，工作穩(wěn)定可靠，達(dá)到了非常滿意的效果。尤其值得一提的是，目前在相似系統(tǒng)中（采用13.56MHz的射頻識別技術(shù)），必須將鋼瓶標(biāo)簽通過非屏蔽結(jié)構(gòu)支撐，使其較為遠(yuǎn)離鋼瓶外壁，并輔之以鐵氧體屏蔽手段才能實(shí)現(xiàn)正常讀寫。而在我們的系統(tǒng)中完全沒有這個必要，所有直接固定在外壁上的標(biāo)簽，均可被正常認(rèn)證和讀寫，連接十分可靠。  
儲氣鋼瓶射頻標(biāo)識監(jiān)管系統(tǒng)，便是一個運(yùn)用先進(jìn)射頻標(biāo)識（RFID）技術(shù)，結(jié)合微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動控制技術(shù)，對儲氣鋼瓶（壓力容器）進(jìn)行全程跟蹤管理和控制的解決方案平臺。 整個系統(tǒng)由技術(shù)監(jiān)管子系統(tǒng)、發(fā)行管理子系統(tǒng)、充裝管理子系統(tǒng)和檢驗(yàn)管理子系統(tǒng)四個子系統(tǒng)構(gòu)成。 

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技術(shù)監(jiān)管子系統(tǒng) 

建設(shè)部署在質(zhì)量技術(shù)監(jiān)管部門的行政管理平臺之上，主要職能是制定整個系統(tǒng)的管理政策和技術(shù)基準(zhǔn)，對來自其它子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為技監(jiān)的行政管理工作提供支持。 

發(fā)行管理子系統(tǒng) 

可根據(jù)需要靈活地安裝部署在各種場所，其主要職能是對數(shù)量巨大的儲氣鋼瓶射頻標(biāo)簽提供發(fā)行制作和檢測支持。 

充裝管理子系統(tǒng) 

建設(shè)部署在儲氣鋼瓶的充裝現(xiàn)場，其主要職能是根據(jù)鋼瓶射頻標(biāo)簽記載的數(shù)據(jù)和監(jiān)管部門制定的充裝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，對初期鋼瓶的充裝過程進(jìn)行自動控制。 

檢驗(yàn)管理子系統(tǒng) 

建設(shè)部署在定點(diǎn)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)內(nèi)，主要職能是對鋼瓶檢驗(yàn)提供電算化支持，并對鋼瓶標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的寫入。 

相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢： 

儲氣鋼瓶標(biāo)識技術(shù)不同于一般藥品、飲料等容器的標(biāo)識技術(shù)，主要表現(xiàn)在兩個方面： 

第一、   儲氣鋼瓶一般均安放工作于溫度、濕度、臟污度、電磁等環(huán)境條件非常惡劣的工業(yè)現(xiàn)場，因此傳統(tǒng)的條碼、磁性和接觸式標(biāo)識技術(shù)很難有用武之地； 

第二、   為抗瓶內(nèi)高壓（或負(fù)壓），儲氣鋼瓶一般均為鋼質(zhì)容器，因此常規(guī)的13.56MHz載頻的射頻標(biāo)識技術(shù)應(yīng)用效果也很不理想；因此這一領(lǐng)域，一直是智能標(biāo)識技術(shù)的空白領(lǐng)域。因?yàn)殡y以實(shí)現(xiàn)對鋼瓶個體進(jìn)行智能標(biāo)識，目前國內(nèi)的鋼瓶充裝管理一般只能停留在重量/流量自動控制的水平。 

目前少數(shù)國外發(fā)達(dá)國家如德國，已經(jīng)采用智能射頻標(biāo)簽（Philips的Hitag®技術(shù)）對鋼瓶進(jìn)行充裝及跟蹤管理，充裝設(shè)備能夠依據(jù)固定在鋼瓶上的射頻智能標(biāo)簽記載的信息，自動決定安全科學(xué)的充裝參數(shù)，對于不合格鋼瓶或非法鋼瓶，能夠自動拒絕充裝，從而較好地解決了一直困擾著技術(shù)監(jiān)管職能部門的老大難問題，是目前進(jìn)行鋼瓶技術(shù)監(jiān)管最為有利的高技術(shù)手段。但這些現(xiàn)場控制系統(tǒng)只能適用于流水線式充裝設(shè)備上使用，完全不適用于國內(nèi)廣泛分布和存在的手工/半手工的充裝模式，且每槍造價(jià)高達(dá)4000美元。 

系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 

Ø         實(shí)現(xiàn)鋼瓶全壽命中的跟蹤管理； 

Ø         實(shí)現(xiàn)對充裝檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 

Ø         杜絕無合法標(biāo)識的鋼瓶充氣使用； 

Ø         杜絕已經(jīng)超過報(bào)廢年限的鋼瓶繼續(xù)充氣使用； 

Ø         防止未按規(guī)定年檢的鋼瓶充氣使用； 

Ø         拒絕非某一氣站所屬的鋼瓶在該氣站充裝； 

Ø         防止抽檢不合格的鋼瓶的充氣使用； 

Ø         拒絕非本技術(shù)監(jiān)管范圍內(nèi)的鋼瓶充氣使用； 

Ø         合法鋼瓶按照充裝標(biāo)準(zhǔn)自動充裝，防止過充裝，也杜絕短斤少兩； 

Ø         自動記錄豐富的充裝全過程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)氣站的信息化管理； 

Ø         提供充裝過程的全過程重量和狀態(tài)顯示，有利于過程的更好監(jiān)控； 

Ø         自動在鋼瓶智能標(biāo)簽上留下充裝記錄，便于技監(jiān)部門抽檢分析； 

Ø         實(shí)現(xiàn)自動去除槍重?cái)_動的去皮功能，極大地提高了充裝精度。 

Ø         實(shí)現(xiàn)操作人員持證登錄上崗管理，降低非法操作隱患； 

Ø         大大降低充裝人員勞動強(qiáng)度，減少人力成本。 

智能充裝控制器 

射頻協(xié)議              ——       Hitag® 

工作載頻              ——       125KHz 

支持TAG              ——       HT1，HT2，HTS 

感應(yīng)距離              ——       不小于15cm 

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議              ——       CAN2.0B，網(wǎng)速不小于62500bps 

重量傳感器            ——       標(biāo)準(zhǔn)六線，四線，RS485儀表由用戶可選 

量程                  ——       199.99KG 

分度數(shù)目              ——       20000個 

模數(shù)位寬        ——   16位，支持用戶定制24位（本項(xiàng)只在選用標(biāo)準(zhǔn)四線或六線傳感器時有效） 

儀表接口        ——    RS485協(xié)議，最高速率115200bps（）（本項(xiàng)只在選用RS485儀表時有效） 

驅(qū)動接口       ——       2路1A電子開關(guān)，支持驅(qū)動3位兩通型電磁閥 

存儲能力       ——       非揮發(fā)存儲1024筆充裝記錄，2048條黑名單 

安全標(biāo)準(zhǔn)       ——       GB3836 .1，GB3836 .2/ GB3836 .4 

體積           ——       170x80x30(mm) 

重量           ——       不大于800 g 

移動式讀寫器 

射頻協(xié)議              ——       Hitag® 

工作載頻              ——       125KHz 

支持TAG              ——       HT1，HT2，HTS 

感應(yīng)距離              ——       不小于10cm 

通訊接口              ——       紅外線，USB,RS232 

電源                     ——       高能鋰離子電池，支持待機(jī)72小時。 

體積                     ——       130x70x50 

重量                     ——       300g 

標(biāo)準(zhǔn)RFID讀寫器 

射頻協(xié)議              ——       Hitag® 

工作載頻              ——       125KHz 

支持TAG              ——       HT1，HT2，HTS 

感應(yīng)距離              ——       不小于15cm 

通訊接口              ——       USB,RS232 

電源                     ——       專用DC9V適配器 

重量                     ——       700g 

專用通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器 

通訊協(xié)議              ——       RS232,CAN2.0B 

電源                     ——       專用DC9V適配器 

體積                     ——       87x96x27(mm) 

重量                     ——       300g 

（產(chǎn)品均為公司自主研發(fā)生產(chǎn)） 

金屬環(huán)境下的射頻標(biāo)識（亮點(diǎn)） 

選擇運(yùn)用正確的射頻標(biāo)識技術(shù)，是本項(xiàng)目能夠成功的關(guān)鍵。目前國內(nèi)市場上雖然有多家射頻標(biāo)識基礎(chǔ)技術(shù)供應(yīng)廠商，但在產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度，技術(shù)先進(jìn)性和市場占有率上名列前茅的主要是：Philips、TI和Siemens三家。在諸多射頻標(biāo)識技術(shù)中Philips的Hitag®技術(shù)是Philips公司于1996年發(fā)布的較為先進(jìn)的一種面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，也是目前歐洲相似應(yīng)用所使用的技術(shù)類型。Hitag®的載波頻率為125KHz，采用優(yōu)秀的調(diào)制解調(diào)方式，使得其特別適合應(yīng)用于金屬環(huán)境中。此外，Philips還對我們提供了強(qiáng)大的底層硬件方面的技術(shù)支持，使我們能直接應(yīng)用其射頻ASIC芯片，通過底層的優(yōu)化手段來優(yōu)化鋼瓶這一特殊惡劣環(huán)境的射頻性能。經(jīng)過努力，我們的射頻讀寫單元在對固定在鋼瓶上的標(biāo)簽進(jìn)行射頻認(rèn)證和讀寫操作時，工作穩(wěn)定可靠，達(dá)到了非常滿意的效果。尤其值得一提的是，目前在上海的相似系統(tǒng)中（采用13.56MHz的射頻識別技術(shù)），必須將鋼瓶標(biāo)簽通過非屏蔽結(jié)構(gòu)支撐，使其較為遠(yuǎn)離鋼瓶外壁，并輔之以鐵氧體屏蔽手段才能實(shí)現(xiàn)正常讀寫。而在我們的系統(tǒng)中完全沒有這個必要，所有直接固定在外壁上的標(biāo)簽，均可被正常認(rèn)證和讀寫，連接十分可靠。 

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析 

防爆性能如果不足 

本項(xiàng)目的應(yīng)用環(huán)境是非常易燃易爆的危險(xiǎn)場所，如果設(shè)備的防爆安全設(shè)計(jì)存在隱患或裕度不足，都有可能發(fā)生非常嚴(yán)重的安全事故。這也許是本項(xiàng)目技術(shù)工作的最大風(fēng)險(xiǎn)。 

力鋒非常謹(jǐn)慎地采用了本質(zhì)安全的電路設(shè)計(jì)形式，但卻有意識地降低了對自己的這一安全標(biāo)準(zhǔn)的定位，把它按照非本安型設(shè)備來對待，輔之以環(huán)氧樹脂澆封的防爆加固形式，力求萬無一失。同時，在對待進(jìn)場設(shè)備的問題上，采取了非常嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，所有設(shè)備必須依法取得國家級防爆合格證才能進(jìn)場。 

金屬環(huán)境導(dǎo)致射頻性能下降 

金屬環(huán)境的影響導(dǎo)致對鋼瓶上固定的射頻標(biāo)簽的認(rèn)證讀寫產(chǎn)生不可靠現(xiàn)象，是可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。但是由于采用的是全球RFID領(lǐng)導(dǎo)廠商之一的Philips公司的Hitag®技術(shù)，這種風(fēng)險(xiǎn)被降低到最小， 

主要原因是： 

首先，Hitag®的射頻載頻為125KHz，在金屬環(huán)境中進(jìn)行讀寫具有非常良好的先天優(yōu)勢。而目前載頻為13.56MHz的其它射頻標(biāo)識技術(shù)（如Mifare®），在金屬環(huán)境下應(yīng)用效果均很不理想； 

其次，Hitag®的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用模式（見Philips相關(guān)技術(shù)文檔）中，鋼瓶射頻標(biāo)簽與識別便是其中之一。而且在德國已經(jīng)得到了大面積應(yīng)用，因此相對成熟，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較小。 

本項(xiàng)目采用的是符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO15693的，非常規(guī)范、成熟和適用的工業(yè)射頻標(biāo)識技術(shù)——Hitag®，在項(xiàng)目中運(yùn)用自主知識產(chǎn)權(quán)大膽進(jìn)行了首創(chuàng)性質(zhì)的創(chuàng)新，結(jié)合中國的國情進(jìn)行了合理優(yōu)化，對于系統(tǒng)中得一些標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)部件，采用了穩(wěn)妥、直接、快速的集成方法，從而形成了一個產(chǎn)品綜合性價(jià)比出色的系統(tǒng)。