基于RFID的危化品管理平臺(tái)分析與設(shè)計(jì)

　　1、引言

　　?；?危險(xiǎn)化學(xué)品)具有易燃、易爆、有毒、放射性等特點(diǎn)，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、使用和用后處理過程中容易造成人身傷亡、財(cái)產(chǎn)損毀或環(huán)境污染等問題。解決這些問題，需要依靠安全的危化品存儲(chǔ)容器以及有效的管理監(jiān)督手段。隨著RFID技術(shù)的普及，由于其儲(chǔ)存信息的可靠性，非接觸通信方式的便利性，以及強(qiáng)大的后臺(tái)信息系統(tǒng)支持．使其能夠在?；繁O(jiān)管過程中發(fā)揮巨大作用 本文將RFID技術(shù)、GPRS技術(shù)和XML技術(shù)應(yīng)用于?；饭芾砥脚_(tái)。增強(qiáng)了?；饭芾砥脚_(tái)的高效性、準(zhǔn)確性和多系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的共享性。

　　2、關(guān)鍵技術(shù)

　　2．1 RFID技術(shù)

　　射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID)技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽技術(shù)，是上世紀(jì)9O年代興起的非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID系統(tǒng)通常包含電子標(biāo)簽和讀寫器。電子標(biāo)簽可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，包括所標(biāo)定物體的ID和其他相關(guān)屬性信息。目前，標(biāo)簽存儲(chǔ)容量可達(dá)數(shù)兆字節(jié)。能滿足大部分應(yīng)用需要。讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，并且與后臺(tái)信息系統(tǒng)通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種標(biāo)定物體或設(shè)備在不同狀態(tài)下的自動(dòng)識(shí)別和管理。RFID識(shí)別技術(shù)，由于具有非接觸、快速、安全、可同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽等優(yōu)點(diǎn)。因此有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和良好的應(yīng)用前景。目前，對(duì)RFID技術(shù)的研究和應(yīng)用均進(jìn)入了一個(gè)相當(dāng)繁榮的時(shí)期。文獻(xiàn)[2]、[3]、[4]介紹了RFID技術(shù)在危險(xiǎn)物品與壓力容器監(jiān)管方面的應(yīng)用，文獻(xiàn)[5]、[6]介紹了RFID技術(shù)在物流和零售方面的應(yīng)用，文獻(xiàn)[7]介紹了RFID中間件的構(gòu)架和實(shí)現(xiàn)方法。本文主要研究RFID技術(shù)在?；饭芾砥脚_(tái)中的應(yīng)用。

　　2．2 GPRS無線通訊技術(shù)

　　GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的簡(jiǎn)稱。GPRS技術(shù)提供端到端的、廣域的無線IP連接，具有實(shí)時(shí)在線、按量計(jì)費(fèi)、高速傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)舊，能滿足危化品管理中實(shí)時(shí)性要求高與安全性要求高、單個(gè)數(shù)據(jù)量小且不連續(xù)的特點(diǎn)。

　　2．3 XML技術(shù)

　　XML是可擴(kuò)展標(biāo)記語言(Extensible Markup Language)的簡(jiǎn)稱。它定義了一套語義標(biāo)記規(guī)則，這些標(biāo)記將文檔分成許多部件并對(duì)這些部件加以標(biāo)識(shí)。它也是元標(biāo)記語言，即定義了用于定義其他與特定領(lǐng)域有關(guān)的、語義的、結(jié)構(gòu)化的標(biāo)記語言的句法語言 。由于其自描述性和簡(jiǎn)單的語法結(jié)構(gòu)．XML適合作為異構(gòu)系統(tǒng)之間的信息通信載體．滿足危化品管理平臺(tái)中多系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互的要求。

　　3、傳統(tǒng)危化品管理平臺(tái)存在的缺點(diǎn)

　　經(jīng)過對(duì)傳統(tǒng)?；饭芾砥脚_(tái)的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)其有如下缺點(diǎn)：

　　(1)標(biāo)識(shí)易損壞。傳統(tǒng)?；窐?biāo)識(shí)多采用鋁制銘牌或條形碼。這些標(biāo)識(shí)均不能存放很多信息，而且容易磨損，導(dǎo)致后期無法識(shí)別。

　　(2)沒有全面監(jiān)管。傳統(tǒng)?；饭芾砑性趥}儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)，對(duì)于?；飞a(chǎn)和用后處理等過程缺乏有效管理。

　　(3)實(shí)時(shí)性差。傳統(tǒng)?；饭芾矶嗖捎萌斯ね獬鲎鳂I(yè)并紙面記錄，返回辦公地點(diǎn)后才錄入系統(tǒng)，致使數(shù)據(jù)需要一段時(shí)問才能反應(yīng)在管理系統(tǒng)中，增加了數(shù)據(jù)不一致性的可能。

　　(4)信息共享不好。?；窂纳a(chǎn)到用后處理的整個(gè)過程。涉及眾多機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)之問往往不能有效的共享數(shù)據(jù)，形成眾多信息孤島。

　　(5)控制不嚴(yán)格。會(huì)出現(xiàn)由于人員疏忽、作弊而帶來的問題。例如監(jiān)管人員擅改標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)時(shí)遺漏或輸錯(cuò)?；赗FID的?；饭芾砥脚_(tái)可以克服傳統(tǒng)?；饭芾砥脚_(tái)的這些缺點(diǎn)。RFID標(biāo)簽有較大存儲(chǔ)容量，可以記錄多達(dá)上千字節(jié)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，現(xiàn)有RFID標(biāo)簽封裝技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的即撕即毀，避免了人員擅自篡改標(biāo)簽的可能。GPRS實(shí)時(shí)無線連接。使得監(jiān)管現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)能夠同步反應(yīng)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，避免了數(shù)據(jù)不一致的可能。XML允許系統(tǒng)自定義標(biāo)記，同時(shí)這種標(biāo)記由于其自描述性，可以被外部系統(tǒng)識(shí)別，使得數(shù)據(jù)在系統(tǒng)之間最大程度共享。

　　4、基于RFID的?；饭芾砥脚_(tái)構(gòu)架

圖1基于RFID的危化品管理平臺(tái)構(gòu)架圖

　　基于RFID的危化品管理平臺(tái)構(gòu)架如圖l所示，該平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景主要分為以下三部分：

　　4．1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景

圖2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景系統(tǒng)構(gòu)架圖

　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景包括生產(chǎn)過程監(jiān)管、倉儲(chǔ)過程監(jiān)管、運(yùn)輸過程 監(jiān)管、銷售過程監(jiān)管、使用過程監(jiān)管以及用后處理監(jiān)管等幾個(gè)子 場(chǎng)景。每個(gè)子場(chǎng)景均由操作人員手持RHD讀寫器，對(duì)危化品容 器上的標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別 通過GPRS無線連接從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù) 器獲取被識(shí)別?；返南嚓P(guān)歷史信息．然后判斷被識(shí)別?；?的數(shù)量、安全性等特征，并將數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果返還遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服 務(wù)器。同時(shí)，必要信息寫回標(biāo)簽。方便后續(xù)子場(chǎng)景監(jiān)管?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管 場(chǎng)景系統(tǒng)構(gòu)架圖如圖2所示

　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景構(gòu)架分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)層、業(yè)務(wù)層和表示層?；A(chǔ)層主要為RFID中間件，通過驅(qū)動(dòng)層和不同的讀寫器進(jìn)行交互，對(duì)與標(biāo)簽交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和封裝，對(duì)讀寫器行為進(jìn)行控制。業(yè)務(wù)層主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管中流程和邏輯的實(shí)現(xiàn)，例如監(jiān)管計(jì)劃的管理、監(jiān)管人員自身信息的管理等。表示層將業(yè)務(wù)層的邏輯通過圖形用戶界面的方式展示給操作人員，方便其操作。業(yè)務(wù)層和基礎(chǔ)層通過GPRS模塊與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行交互。通過業(yè)務(wù)層文檔服務(wù)，手持端系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先定制的XSL(XML樣式文件)生成用于交互的XML數(shù)據(jù)。

　　4．2中心場(chǎng)景

　　該場(chǎng)景主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和平臺(tái)控制系統(tǒng)組成，負(fù)責(zé)響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景和其它應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景獲取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)和監(jiān)管結(jié)果進(jìn)行處理，給出綜合判斷、預(yù)警不安全狀態(tài)?；凡⑸筛鞣N報(bào)表，中心場(chǎng)景系統(tǒng)構(gòu)架如圖3所示

圖3中心場(chǎng)景系統(tǒng)構(gòu)架圖

　　中心場(chǎng)景系統(tǒng)構(gòu)架與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景系統(tǒng)構(gòu)架類似。也分為三個(gè)層次。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、外部系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管GPRS連接中獲取數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)層接口屏蔽數(shù)據(jù)來源的不同。業(yè)務(wù)層首先將數(shù)據(jù)層接口中提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成操作邏輯實(shí)體一危化品，業(yè)務(wù)層中涉及的具體業(yè)務(wù)邏輯對(duì)危化品這一實(shí)體進(jìn)行操作。表示層通過圖形用戶界面的方式展示數(shù)據(jù)，方便用戶控制，并且通過各種報(bào)表給出分析結(jié)果。另外，中心場(chǎng)景構(gòu)架中涉及三個(gè)公共層。分別是上下文環(huán)境部分、日志管理部分和公用基礎(chǔ)部分。上下文環(huán)境部分記錄操作人員登陸信息、權(quán)限信息等環(huán)境變量。日志管理部分記錄各種操作的名稱、參數(shù)和操作時(shí)間。方便查看和錯(cuò)誤分析。公用基礎(chǔ)部分提供了其他各層共享的一數(shù)據(jù)和操作，例如危化品分類對(duì)照等。

　　其它應(yīng)用場(chǎng)景

　　該場(chǎng)景只獲取數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行寫回操作。平臺(tái)利用XML技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)向其它系統(tǒng)提供自描述結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，達(dá)到跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的目的。例如，上級(jí)?；繁O(jiān)管部門可以通過外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口(如圖3所示)。獲得平臺(tái)提供的XML數(shù)據(jù)，進(jìn)而解析出所需?；返南嚓P(guān)歷史信息。

　　5、平臺(tái)工作流程

　　平臺(tái)的工作流程。最主要體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景中。按照流程細(xì)節(jié)的不同，分為兩部分：

　　(1)生產(chǎn)過程監(jiān)管子場(chǎng)景。監(jiān)管人員手持RFID讀寫器。與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器建立GPRS連接。按照?；奉愋秃腿萜黝愋汀Ｍㄟ^遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲取檢查計(jì)劃．檢查?；泛推涫⒎湃萜鞯母黜?xiàng)指標(biāo)。包括?；访Q、種類、儲(chǔ)存條件以及容器材質(zhì)、抗受性指標(biāo)等。并對(duì)檢查合格的?；钒l(fā)放RFID電子標(biāo)簽。同時(shí)，讀寫器將必要信息寫入標(biāo)簽。并通過GPRS無線連接,將新建標(biāo)簽信息和檢查結(jié)果發(fā)送回遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存檔。

　　(2)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管其他子場(chǎng)景。監(jiān)管人員首先通過讀寫器獲取標(biāo)簽中存放的?；稩D和其基本信息，并通過GPRS從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲取該危化品的歷史記錄和本次檢查計(jì)劃。根據(jù)檢查計(jì)劃和已經(jīng)獲得的?；窋?shù)據(jù)，監(jiān)管人員可以進(jìn)一步對(duì)?；樊?dāng)前安全狀態(tài)進(jìn)行分析并得出結(jié)論。對(duì)于檢查合格的?；?，將必要檢查信息寫回標(biāo)簽和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。對(duì)于不合格的產(chǎn)品，予以回收處理并銷毀標(biāo)簽禁止其流通，同時(shí)將不合格信息寫回遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

　　圖4為綜合以上兩點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管流程示意圖。

圖4現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管流程圖

　　6、結(jié)論

　　本文結(jié)合RFID技術(shù)、GPRS技術(shù)和XML技術(shù)，分析并設(shè)計(jì)了基于RFID的?；饭芾砥脚_(tái)。主要設(shè)計(jì)了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管場(chǎng)景和中心場(chǎng)景的系統(tǒng)構(gòu)架。闡述了相應(yīng)的工作流程。有別于傳統(tǒng)的?；饭芾砥脚_(tái)，該平臺(tái)具有監(jiān)管面完整、實(shí)時(shí)性高、數(shù)據(jù)一致性好、流程控制相對(duì)嚴(yán)格等特點(diǎn)。并且。平臺(tái)數(shù)據(jù)能被其它系統(tǒng)共享，大大改善了?；繁O(jiān)管工作。