RFID技術(shù)在電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

肖立力

（貴州省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院 貴州貴陽 550000）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，電梯已經(jīng)成為人們生活中一種必不可少的工具，電梯的產(chǎn)生給人們的生活帶來了巨大的便利。但是，近年來電梯安全事故的頻發(fā)，也使得人們更加關(guān)注電梯安全問題，對電梯檢驗(yàn)工作提出了更高的要求。將RFID技術(shù)運(yùn)用于電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)中，能夠?qū)τ行П苊鈧鹘y(tǒng)人工檢驗(yàn)中的不足，提升電梯檢驗(yàn)工作的效率和質(zhì)量。

2 RFID技術(shù)概述

RFID技術(shù)也稱為射頻識別，是一種無線通信技術(shù)，該技術(shù)能夠運(yùn)用無線電訊號對特定目標(biāo)進(jìn)行識別，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，并不要識別系統(tǒng)和特定目標(biāo)之間建立的機(jī)械或者光學(xué)接觸。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，由詢問器（平臺(tái)）和很多應(yīng)答器兩個(gè)基本器件組成，主要用于對物體進(jìn)行控制、檢測和跟蹤，具有快速掃描、體積小型化、形狀多樣化、抗污染能力和耐久性、可重復(fù)使用、穿透性和無屏障閱讀、數(shù)據(jù)的記憶容量大、安全性、適應(yīng)性等特點(diǎn)。

RFID技術(shù)中的無線電信號，通過調(diào)成無線電頻率的電磁場，把附在物品標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)傳輸出去，從而對該物品進(jìn)行自動(dòng)辨識和追蹤。在對一些標(biāo)簽進(jìn)行識別時(shí)，并不需要電池，能夠通過在識別器發(fā)出的電磁場中獲得能量，某些標(biāo)簽本身也存在電源，還能夠主動(dòng)的發(fā)出無線電波。在數(shù)米之內(nèi)都能夠?qū)?biāo)簽中存儲(chǔ)的信息進(jìn)行識別，射頻標(biāo)簽并不需要位于識別器的視線之內(nèi)，就能夠嵌入被追蹤物體之內(nèi)。

3 電梯檢驗(yàn)工作中存在的問題

傳統(tǒng)的電梯檢驗(yàn)工作中存在較多的問題，本文從以下幾個(gè)方面對電梯檢驗(yàn)工作中存在的問題進(jìn)行分析。

（1）傳統(tǒng)的電梯檢驗(yàn)工作依靠人工進(jìn)行，用時(shí)較長，檢驗(yàn)工作量較大，檢驗(yàn)的效率較低。

（2）人工電梯檢驗(yàn)一般運(yùn)用紙質(zhì)材料進(jìn)行記錄檢驗(yàn)資料和報(bào)告，不但容易丟失，保存還比較困難，且人工填寫檢驗(yàn)報(bào)告和數(shù)據(jù)也比較容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，經(jīng)常出現(xiàn)填寫不規(guī)范的問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作的開展較為困難。

（3）由于資料丟失導(dǎo)致電梯設(shè)備的數(shù)據(jù)參數(shù)丟失，對進(jìn)行電梯和設(shè)備的更換帶來的一定的困難。

（4）電梯使用單位更換頻繁，導(dǎo)致電梯的編號更加錯(cuò)亂和混淆，物業(yè)部門在進(jìn)行管理時(shí)較為困難。

4 RFID技術(shù)在電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.1 RFID技術(shù)在電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著科技的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的研究和發(fā)展更加深入，大量的RFID模塊硬件制造商在WindowsCE的基礎(chǔ)上，開發(fā)了由C++語言編寫的RFID硬件模塊底層驅(qū)動(dòng)程序和完整的開發(fā)文檔。在電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)中，需要運(yùn)用手持式RFID讀寫器，因此，需要研究和開發(fā)一個(gè)擁有RFID識別功能，能夠滿足電梯檢驗(yàn)工作需求的終端，該終端的應(yīng)用程序應(yīng)該運(yùn)用C#語言進(jìn)行開發(fā)，為了滿足終端應(yīng)用程序的調(diào)用，應(yīng)該運(yùn)用C#語言對RFID模塊軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)。

4.2 RFID技術(shù)在電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，根據(jù)電子標(biāo)簽工作頻率的不同，可以將RFID系統(tǒng)分為低頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)、超高頻系統(tǒng)和微波頻段系統(tǒng)。由于超高頻電子標(biāo)簽具有識別速度快、讀寫距離遠(yuǎn)、可靠性高和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)將其運(yùn)用到電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中。

4.2.1 電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)

無源標(biāo)簽具有體積小和成本低的特點(diǎn)，在超高頻系統(tǒng)頻段中的應(yīng)用非常普遍，超高頻電子標(biāo)簽是指沒有外接電源供電且工作頻率位于300MHz～3GHz之間的超高頻段內(nèi)的電子標(biāo)簽。和其他的電子標(biāo)簽相比，該種超高頻電子標(biāo)簽，不需要外部電源進(jìn)行供電，還具有成本低、工作頻率高和可讀寫距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于電梯設(shè)備的主要構(gòu)成材質(zhì)為金屬，RFID卡應(yīng)擁有抗金屬性能。所以，電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)該采用由標(biāo)簽芯片和天線組成的抗金屬超高頻無源電子標(biāo)簽。

電子標(biāo)簽接收到讀寫器發(fā)出的信號強(qiáng)度達(dá)到門限值的射頻信號時(shí)，標(biāo)簽將被激活，在電子標(biāo)簽工作后，一部分射頻信號將會(huì)供給電源部分，另一部分會(huì)經(jīng)過控制單元將其解析成相應(yīng)的命令。解調(diào)電路時(shí)標(biāo)簽與讀寫器通信的關(guān)鍵，就是存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)唯一的電子標(biāo)簽碼。電源恢復(fù)電路會(huì)把天線感應(yīng)到的信號，轉(zhuǎn)化成為直流電壓，從而對芯片進(jìn)行供電，命令的執(zhí)行是進(jìn)行存儲(chǔ)器的讀寫，當(dāng)命令為讀時(shí)，對存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行提取和調(diào)試，然后傳輸至讀寫器，如果命令是寫，需要把數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后存儲(chǔ)起來。

4.2.2 讀寫器設(shè)計(jì)

讀寫器作為RFID系統(tǒng)中重要組成部分，由射頻前端電路、數(shù)字基帶電路以及電源電路組成，以下對其進(jìn)行具體分析。

（1）射頻前端電路設(shè)計(jì)。該電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)采用R1000射頻前端芯片，該芯片具有接收靈敏度高、功能較為全面、集成度高以及涵蓋頻段范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，還能夠支撐ISO 18000-6C/EPC gIobaI Gen2空中接口協(xié)議、多種編碼方式以及數(shù)據(jù)速率。R1000射頻前端電路中具有壓控振蕩器、中頻濾波器、混頻器、低噪聲放大器以及ADC/DAC等多個(gè)功能模塊。將R1000射頻前端電路與其他外圍的電路相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)射頻信號的發(fā)射和接收、濾波、調(diào)制解調(diào)以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等多種功能。

（2）數(shù)字基帶電路設(shè)計(jì)。數(shù)字基帶電路模塊運(yùn)用ARM芯片作為模塊的核心，通過和其他外圍的電路相結(jié)合，對通信協(xié)議源代碼進(jìn)行存儲(chǔ)和執(zhí)行命令。數(shù)字基帶電路模塊位于射頻前端模塊與嵌入式控制系統(tǒng)之間，能夠在射頻前端模塊和嵌入式控制系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的交互，可以對射頻前端模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行獨(dú)立的控制。

（3）電源電路設(shè)計(jì)。電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)中的手持終端為讀寫模塊提供一個(gè)專門的電源管理芯片和一個(gè)輸入電壓為3.0～5.0V的大容量電池進(jìn)行供電，能夠運(yùn)用軟件對其電源輸入進(jìn)行控制。讀寫模塊上的芯片對電源紋波較為敏感，在電源電路上的電源最終輸出全部都采用LDO器件。

4.2.3 數(shù)據(jù)交互方式分析

RFID數(shù)據(jù)的交互方式采用非接觸式識別的方式，就是指在電子標(biāo)簽和讀寫器之間的射頻耦合。讀寫器對電磁波進(jìn)行發(fā)射，其中一部分由電子標(biāo)簽天線進(jìn)行接收，用于驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽工作和對芯片進(jìn)行供電，當(dāng)芯片工作后將內(nèi)部數(shù)據(jù)信息采用電磁波形式進(jìn)行發(fā)射，然后由讀寫器接收，再轉(zhuǎn)化為有用信息。

5 結(jié)束語

綜上所述，由于RFID系統(tǒng)具有掃描快速、抗污染能力和耐久性、數(shù)據(jù)的記憶容量大、安全性、適應(yīng)性等特點(diǎn)，將其運(yùn)用到電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)中具有重要的意義。對此，應(yīng)該加強(qiáng)RFID技術(shù)在電梯檢驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，不斷提升電梯檢驗(yàn)工作的質(zhì)量和效率。

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