物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在裝備質(zhì)量管理信息采集中的應(yīng)用

鄧傳加+劉華軍+呂占位

摘 要：為解決裝備質(zhì)量管理信息化前端動態(tài)數(shù)據(jù)采集問題，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的裝備質(zhì)量管理信息采集的前端解決方法。首先介紹了RFID技術(shù)的原理并分析了信息化前端數(shù)據(jù)采集流程，在此基礎(chǔ)上，以傳感器測量、智能化操作面板和指紋識別為手段，研究了信息采集前端解決方法。該方法能夠有效解決裝備質(zhì)量管理信息采集不準(zhǔn)確、不及時和不規(guī)范等問題。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；RFID技術(shù)；裝備質(zhì)量管理；信息采集

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）02-0141-02

Abstract： In order to solve the problem of dynamic data acquisition in the front-end of information management for equipment quality management， a front-end solution method for information collection of equipment quality management based on Internet of things（RFID） technology is proposed. First， the principle of RFID technology is introduced， and the data acquisition process of the information front end is analyzed. Based on that， the information acquisition front-end solution method is studied by means of sensor measurement， intelligent operation panel and fingerprint identification. This method can effectively solve the problems of inaccurate， untimely and non - standard information acquisition of equipment quality management.

Keywords： Internet of things； RFID Technology； Equipment quality management； information acquisition

1 概述

裝備質(zhì)量管理信息是裝備在研制、生產(chǎn)及使用過程中體現(xiàn)出來的實(shí)際戰(zhàn)術(shù)技術(shù)狀態(tài)信息的集合，它是組織實(shí)施裝備質(zhì)量管理的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行裝備使用、維修、保障以及改進(jìn)裝備設(shè)計的重要依據(jù)。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，如何提高裝備質(zhì)量管理信息采集是一個值得研究的問題。同時，要想使裝備質(zhì)量管理科學(xué)化、制度化、經(jīng)?；涞綄?shí)處，除了在管理理論要有創(chuàng)新外，另外一個重要方面就是必須依靠科學(xué)技術(shù)，研究能夠覆蓋裝備質(zhì)量管理各個環(huán)節(jié)和流程的信息化管理模式。

裝備質(zhì)量管理信息化模式就是構(gòu)造一條裝備質(zhì)量管理的動態(tài)信息鏈條，這個信息鏈條要包含前端裝備信息采集更新模塊、中間信息傳輸模塊以及后端信息處理數(shù)據(jù)庫模塊。目前裝備質(zhì)量管理中解決了信息鏈條中的中間段和后端技術(shù)問題。但是，在前端裝備信息采集部分仍局限于填寫設(shè)備履歷書的人工輸入方式，導(dǎo)致前端裝備信息采集的實(shí)時性、真實(shí)性大打折扣。為此，本文提出了采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID技術(shù)的裝備質(zhì)量管理信息化前端解決方法，并對基本原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)分析，為裝備質(zhì)量管理信息化提供了新的思路。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是指在計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上利用射頻（RFID）技術(shù)、無線通信技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)測和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

2.1 RFID的結(jié)構(gòu)及原理

2.1.1 讀寫器。也稱閱讀器，用于讀?。ɑ?qū)懭耄?biāo)簽信息的設(shè)備。讀寫器的收發(fā)距離范圍較大，根據(jù)輸出功率和使用頻率的不同，從幾厘米到幾十米不等。從電路實(shí)現(xiàn)角度來說，讀寫器可分為兩大部分，即射頻模塊與基帶模塊。射頻模塊主要由調(diào)制解調(diào)電路模塊及天線組成，主要功能有兩個，一是實(shí)現(xiàn)將讀寫器欲發(fā)往射頻標(biāo)簽的命令調(diào)制到射頻信號上，經(jīng)由發(fā)射天線發(fā)送到射頻標(biāo)簽上，而射頻標(biāo)簽對照射在其上的射頻信號做出響應(yīng)。二是實(shí)現(xiàn)將射頻標(biāo)簽返回到讀寫器的回波信號進(jìn)行加工處理，并從中解調(diào)提取出射頻標(biāo)簽回送的數(shù)據(jù)。

2.1.2 電子標(biāo)簽。也稱射頻標(biāo)簽、射頻識別。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信，它是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，由線圈（天線） 和存儲有關(guān)應(yīng)用標(biāo)識信息的存儲器及微電子芯片組成。

一般來說射頻標(biāo)簽的主要特點(diǎn)有：體積小、容量大、壽命長、可重復(fù)利用等特點(diǎn)，可支持快速讀寫、移動識別、多目標(biāo)識別、定位及長期跟蹤管理。

2.1.3 天線。用于在電子標(biāo)簽和讀寫器之間傳遞射頻信號，以控制數(shù)據(jù)的獲取和通訊。天線在射頻標(biāo)簽和讀寫器間發(fā)射電磁波，給射頻標(biāo)簽提供微量能量，并負(fù)責(zé)接收來自射頻標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號。一般而言，天線都會與讀寫器整合在一起，可設(shè)計為手持式或固定式。

RFID技術(shù)的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在電子標(biāo)簽智能化和標(biāo)簽信息采集存儲無線通信化上，在這兩個方面延伸的功能使其實(shí)用性、靈活性更強(qiáng)，為信息化建設(shè)的前端信息采集提供了解決方法。其技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示。

該技術(shù)可對電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作，賦碼系統(tǒng)對信息數(shù)據(jù)的獨(dú)有加密、解密、讀取、寫入，使其具有最好的保密性和智能化。標(biāo)簽信息采集與儲存采取無線通信方式，可以實(shí)現(xiàn)一定距離、高速、大范圍內(nèi)多個電子標(biāo)簽同時通信，通過專用天線設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對貼有電子標(biāo)簽的相關(guān)裝備非接觸式監(jiān)控管理。通過網(wǎng)絡(luò)及軟件應(yīng)用系統(tǒng)，各類信息可與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保持同步更新，為管理的靈活性、實(shí)時性提供了可能。endprint

2.2 基于RFID技術(shù)的前端解決方法原理

為解決前端設(shè)備使用信息由以往的手寫填表，改為智能鍵盤輸入。此外，針對裝備日常管理信息由原來的可任意變更問題，改為自動存儲和不可更改，且對設(shè)備操作人員的不作為也有記錄。其實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示。

通過智能化操作面板、指紋識別和RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)前端信息的智能采集，并自動完成對電子標(biāo)簽信息的寫入。利用讀寫器對電子標(biāo)簽信息非接觸收集并送入裝備質(zhì)量管理后臺數(shù)據(jù)庫中；或管理人員手持PDA讀寫器，讀寫電子標(biāo)簽信息，再送回裝備質(zhì)量管理后臺數(shù)據(jù)庫中。

在每套裝備外殼的適當(dāng)位置貼裝RFID電子標(biāo)簽，在設(shè)備的電源線上安裝感應(yīng)式電流傳感器，同時在裝備的操作面板旁安裝智能電子鍵盤。每套裝備的固定靜態(tài)信息在裝備投入使用前已通過專用PDA讀寫器儲存在RFID的后臺數(shù)據(jù)庫中，每套裝備使用人員的指紋也存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中。裝備日常管理的動態(tài)信息則通過智能電子鍵盤，存儲在RFID電子標(biāo)簽中。當(dāng)管理人員開機(jī)使用設(shè)備時，電流傳感器給出信號，智能電子鍵盤自動記錄開機(jī)時間。當(dāng)管理人員使用完設(shè)備關(guān)機(jī)時，電流傳感器又給出信號，智能電子鍵盤記錄關(guān)機(jī)時間，同時發(fā)出語音提示。該語音提示給出根據(jù)裝備日常管理要求設(shè)計好的操作菜單，要求管理人員按照提示內(nèi)容完成此次操作的相關(guān)信息輸入。輸入完畢后，操作者按下智能電子鍵盤上的指紋識別鍵，至此設(shè)備本次操作的所有動態(tài)信息便儲存在RFID電子標(biāo)簽中。隨后，設(shè)備操作的動態(tài)信息通過天線，傳入電子標(biāo)簽讀寫器并進(jìn)行編碼處理，再送入裝備質(zhì)量管理后臺數(shù)據(jù)庫中。另外，裝備質(zhì)量管理人員可定期使用手持PDA讀寫設(shè)備，通過無線電掃描方式，批量讀取各設(shè)備上RFID電子標(biāo)簽儲存的動態(tài)信息，送入裝備質(zhì)量管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，對數(shù)據(jù)庫中已儲存的裝備質(zhì)量管理信息進(jìn)行補(bǔ)充和更新。

2.3 基于RFID技術(shù)前端解決方法的實(shí)現(xiàn)

對于設(shè)備開機(jī)和開機(jī)時間的自動記錄，采用在設(shè)備供電電源線外安裝傳感器檢測開關(guān)機(jī)的電流和電壓變化情況的方法。當(dāng)傳感器檢測到有關(guān)的信號后，經(jīng)過模數(shù)變換，輸入到智能電子鍵盤中的緩存器中。在智能電子鍵盤中有一個時鐘，提供前端信息采集的絕對時間，保證開關(guān)機(jī)時間的自動記錄。

對于設(shè)備操作和日常管理信息則通過智能電子鍵盤輸入，當(dāng)檢測到關(guān)機(jī)信號后，智能電子鍵盤發(fā)出語音提示，管理人員需要按提示步驟進(jìn)行操作。操作結(jié)束后，管理人員按下智能鍵盤上的指紋識別鍵，當(dāng)按下該鍵后，此次設(shè)備操作的有關(guān)信息和操作人員信息通過無線方式傳送至貼于該設(shè)備外殼上的RFID電子標(biāo)簽中。每次設(shè)備操作都履行這樣一個過程。RFID電子標(biāo)簽可存儲1024KB的編碼信息，完全可滿足一臺設(shè)備約1000次動態(tài)信息的存儲。當(dāng)RFID電子標(biāo)簽中內(nèi)存已滿時，還可以通過PDA讀寫器對其進(jìn)行刷新處理。

對于存儲在RFID電子標(biāo)簽中的信息，則是由RFID系統(tǒng)中配套的天線和PDA讀寫器，通過無線傳輸方式，收集于PDA讀寫器中，經(jīng)過賦碼系統(tǒng)處理后送入裝備質(zhì)量管理信息系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫中。由于RFID電子標(biāo)簽中的信息只能由PDA讀寫器讀出，而PDA讀寫器一般掌握在裝備質(zhì)量管理機(jī)關(guān)人員手中，所以對于設(shè)備管理人員來說，儲存在RFID電子標(biāo)簽中的內(nèi)容無法隨意更改，這也使得信息的采集更為真實(shí)。

3 結(jié)束語

無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID技術(shù)可以有效解決裝備日常管理動態(tài)信息采集不準(zhǔn)確、不及時和不規(guī)范等問題，為裝備質(zhì)量管理信息的真實(shí)可靠提供了技術(shù)保證。此外，這套信息化前端解決方法中的智能電子鍵盤輸入，采用語音提示和自動存儲方式，具有一定的強(qiáng)制性，可以提醒非故意忘記填寫設(shè)備履歷書的情況。同時，對設(shè)備操作人員的不作為也有記錄?？傊?，采用該技術(shù)可以使設(shè)備使用和管理更加信息化和規(guī)范化。

參考文獻(xiàn)：

[1]李葆文.設(shè)備管理新思維模式[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]尤春艷，朱桂斌.物聯(lián)網(wǎng)及其軍事應(yīng)用研究[J].軍事通信技術(shù)，2011（32）：69-73.

[3]王曉靜，張晉.物聯(lián)網(wǎng)研究綜述[J].遼寧大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版，2010（37）：37-39.

[4]甘勇，鄭富娥.物聯(lián)網(wǎng)中RFID中間件技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)[C].2006國際RFID技術(shù)高峰論壇會，53-55.

[5]任豐原，黃海寧，等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J].軟件學(xué)報，2003（7）：1282-1291.

[6]沈蘇彬，范曲立，等.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)研究[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報，2009（6）：1-11.endprint