安全生產(chǎn)領(lǐng)域中物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)應(yīng)用

趙海元，李 斌

（山西路橋智慧交通信息科技有限公司，山西 太原 030100）

1 安全生產(chǎn)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡要概述

安全生產(chǎn)是個巨大的系統(tǒng)工程，涉及人人、時時、處處，而且老問題、新矛盾層出不窮，其主要原因包括安全生產(chǎn)意識不強，主體責(zé)任落實不到位，安全管理薄弱，安全生產(chǎn)事故時有發(fā)生，安全生產(chǎn)形勢依然嚴峻。在國家加快改革創(chuàng)新的時代背景下，物聯(lián)網(wǎng)與人工智能正滲透到社會生活的每一個角落，全面改變生活?；ヂ?lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，推動了智慧城市、智慧交通等產(chǎn)業(yè)變革，基礎(chǔ)設(shè)施全新升級，社會效率大幅度提高。然而在安全生產(chǎn)領(lǐng)域，安全科技創(chuàng)新進展緩慢，安全生產(chǎn)信息沒有得到有效挖掘，不能根據(jù)安全生產(chǎn)信息及時準(zhǔn)確地做出科學(xué)決策來指導(dǎo)安全生產(chǎn)。構(gòu)建安全管理信息化、智能化管理系統(tǒng)已成為企業(yè)提升安全管理水平的有效途徑和必然選擇。

2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成

由感知層、傳輸層、平臺層、應(yīng)用層組成。感知層包括RFID技術(shù)、MEMS、傳感器、智能卡、條碼識別器、生物識別、視頻識別、監(jiān)控識別等；傳輸層包括NB-IoT、LoRa、eMTC、2G/3G/4G/5G、eSIM、Bluetooth、WIFI、UWB、GPS、北斗、Z-wave等；平臺層包括中間件大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)安全、云計算、云平臺、人工智能；應(yīng)用層包括精準(zhǔn)定位系統(tǒng)、工業(yè)4.0、智慧城市、智慧交通、智慧物流、智能家居等。其中感知層是物聯(lián)網(wǎng)的基石層，所有的智能化平臺都將依靠感知層實現(xiàn)萬物互聯(lián)。RFID技術(shù)作為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)感知識別層的關(guān)鍵技術(shù)，堪稱是感知識別層的基石，RFID技術(shù)使得信息的獲取變得更加快捷，控制更加方便[1]。

3 RFID技術(shù)原理及發(fā)展優(yōu)勢

RFID技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸。RFID技術(shù)由閱讀器、天線、電子標(biāo)簽等部分組成，電子標(biāo)簽和閱讀器通過各自天線建立無線通信，在射頻識別領(lǐng)域范圍內(nèi)，閱讀器被激活后與電子標(biāo)簽相互作用，自動識別被識別的對象，實現(xiàn)能量傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。

RFID技術(shù)最早起源于英國，第二次世界大戰(zhàn)中被用于辨別敵我飛機身份，之后美國將RFID標(biāo)簽用于軍需物資、食品、藥品，20世紀(jì)60年代開始商用，到現(xiàn)在RFID技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)自動化、物流、倉儲、零售、服裝、圖書、餐飲、醫(yī)療、汽車、航空等多個領(lǐng)域。

RFID技術(shù)具有六大優(yōu)勢，一是無需可視、批量讀取，大量RFID標(biāo)簽可被讀寫器同時、快速、批量讀取，一次可讀取數(shù)百枚甚至數(shù)千枚標(biāo)簽；也可識別高速、移動的物體，如火車、公交等。二是高容納力，電子標(biāo)簽可存儲更多信息，如生產(chǎn)日期、入庫日期等，還可反復(fù)改寫，重復(fù)使用；讀取后的數(shù)據(jù)也能即時上傳系統(tǒng)加以處理，還可實現(xiàn)對產(chǎn)品的追根溯源。三是讀取距離遠，根據(jù)讀寫器的功率和天線的增益率，讀取距離可從幾十厘米到幾米不等。四是全球唯一性，不可復(fù)制，每個RFID標(biāo)簽都是唯一的，在生產(chǎn)標(biāo)簽過程中，便已將標(biāo)簽與商品信息綁定，所以在后續(xù)商品流通、使用過程中，這個標(biāo)簽都是唯一代表所對應(yīng)的那一件商品。五是保存周期長，RFID標(biāo)簽具有防水、防磁、防腐蝕、耐高溫的特點。如洗衣行業(yè)、動物飼養(yǎng)行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等，都對標(biāo)簽?zāi)陀眯杂休^高要求；目前一般的標(biāo)簽保存時間都可以達到幾年、十幾年甚至幾十年。六是高安全性，RFID標(biāo)簽的核心技術(shù)之一是芯片，眾所周知芯片開發(fā)的難度之大，造價之高。對于造假者而言，復(fù)制成本太高，且難以突破技術(shù)關(guān)卡。此外，電子標(biāo)簽具有可靠的安全加密機制，我國第二代居民身份證也是采用RFID技術(shù)[2]。

物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的無線智能識別、精準(zhǔn)定位、軌跡追蹤、自主監(jiān)控應(yīng)用于安全管理中，能夠提高安全管理水平。

4 物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)在安全領(lǐng)域中應(yīng)用

安全重在預(yù)先感知，做出正確判斷，進行預(yù)警、預(yù)控以及現(xiàn)場處置，感知的目標(biāo)很多，如人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、管理缺陷等都是引起安全事故的潛在隱患，公路施工戰(zhàn)線長、環(huán)境復(fù)雜、工序多、數(shù)量大，靠人工辨識根本無法做到及時、無遺漏，物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的無線智能識別、精準(zhǔn)定位、軌跡追蹤、自主監(jiān)控應(yīng)用于安全管理中，能夠提高安全管理水平。

4.1 拌合站、預(yù)制場、隧道等區(qū)域管理

在門口、工作通道、重點安全生產(chǎn)部位等卡口處設(shè)置RFID通道門禁、RFID讀寫器，對人員進行考勤信息化管理，完成對進出員工進行身份識別、記錄上下班時間、對員工在各個出入口的進出信息進行實時采集，實現(xiàn)遠距離身份自動識別，后臺系統(tǒng)記錄、報警、查詢、信息統(tǒng)計等管理；也可分區(qū)設(shè)置門禁，管理不同權(quán)限人員進入相應(yīng)的區(qū)域。在區(qū)域范圍內(nèi)安裝設(shè)備，進一步對人員實時監(jiān)測，及時掌控人員分布情況，對人員精準(zhǔn)定位監(jiān)控、軌跡跟蹤、危險告警等。將人員考勤、身份識別、區(qū)域定位、安全預(yù)警、災(zāi)后急救與日常管理等集于網(wǎng)絡(luò)平臺，實時地獲取施工信息，全面、及時、準(zhǔn)確的人員動態(tài)。為安全管理提供有力保障。

4.2 施工人員安全管理

長期以來公路施工中，施工人員的動態(tài)化管理、精細化管理是一大難題，工程戰(zhàn)線長、工序復(fù)雜，每個班組施工人員眾多，并且不同工序存在交叉作業(yè)，傳統(tǒng)手段很難監(jiān)管，不知道施工位置及分布，不知道施工人數(shù)。而通過RFID技術(shù)，將芯片植入安全帽，可以記錄施工人員考勤及對所處位置進行動態(tài)監(jiān)控。鑒于RFID技術(shù)讀取距離特點，在拌合站、鋼筋加工廠、預(yù)制場等固定場所布設(shè)RFID閱讀器設(shè)備采集數(shù)據(jù)，在路基、路面、橋梁等施工現(xiàn)場由現(xiàn)場管理人員攜帶移動式閱讀器采集數(shù)據(jù)，兩者相結(jié)合全面了解現(xiàn)場人員動態(tài)，掌握施工人員出勤情況，將施工人員管理漏洞降到最低。另外，可以將人員安全教育信息、相關(guān)操作證件輸入到RFID標(biāo)簽中，安全檢查時攜帶閱讀器現(xiàn)場核實身份，檢查履職情況，也可將其失職行為輸入RFID標(biāo)簽（相對于備案），定期對人員進行績效考核，從而達到規(guī)范施工。

4.3 工程機械設(shè)備管理

集成RFID技術(shù)、北斗無線通信技術(shù)和計算機技術(shù)，可實現(xiàn)工程機械設(shè)備的動態(tài)管理，通過賦予每臺設(shè)備一張唯一標(biāo)識的“電子身份證”，利用無線通信技術(shù)實時反饋設(shè)備的工作狀態(tài)和維修保養(yǎng)狀態(tài)，確保設(shè)備的完好率和利用率。通過RFID技術(shù)結(jié)合無線測距技術(shù)以及智能裝置，當(dāng)佩戴電子標(biāo)簽的人員或車輛靠近到危險車輛時，發(fā)出聲光報警以及減速剎車，避免機械車輛事故發(fā)生。同時RFID技術(shù)引入設(shè)備管理工作，解決設(shè)備管理和設(shè)備運行維護之間的矛盾，有效地完成了設(shè)備自動化控制以及生命周期內(nèi)的跟蹤，提高了設(shè)備管理工作的效率和安全管理水平。另外，RFID技術(shù)可用于固定資產(chǎn)、材料物資管理，對固定資產(chǎn)的入庫、申領(lǐng)、盤點使用壽命周期進行全面有效管理，詳細記錄對資產(chǎn)的申購、領(lǐng)用、維護、報廢等全過程信息，實現(xiàn)高效可靠的固定資產(chǎn)管理。實現(xiàn)全壽命周期追溯管理，動態(tài)監(jiān)管，隨時能摸清家底。

4.4 環(huán)境監(jiān)控量測

可以將危險源、污染源等本身的信息通過RFID技術(shù)和智能設(shè)備收集，提供更多全面、準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)，傳輸?shù)叫畔⑵脚_上進行整理和分析。及時有效地發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，做好預(yù)警、預(yù)防和控制工作，確保環(huán)境安全、環(huán)保工作真正落到實處，提升施工環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量和監(jiān)測效率。

5 結(jié)論

目前，RFID技術(shù)主要應(yīng)用于智慧物流、智慧零售、智能家居、智慧城市等行業(yè)，RFID在安防領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在出入口控制、數(shù)據(jù)采集與身份確認、防盜報警、電子巡更、人和物定位、自動化以及其他安全管理等幾個重點領(lǐng)域。采用RFID感知層的物聯(lián)網(wǎng)已實現(xiàn)了“人與人”通信與“人與物”通信，在未來裝在“物”上使“物”智能化的RFID標(biāo)簽，實現(xiàn)“物與物”通信與互動。

在工程建設(shè)安全領(lǐng)域，隨著RFID技術(shù)推廣應(yīng)用，利用RFID技術(shù)各項功能及融合其他科技功能，強化對生產(chǎn)現(xiàn)場人、機、料、法、環(huán)等五要素控制管理，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)及智能裝置，能夠推進工程建設(shè)智慧化發(fā)展，提升本質(zhì)安全，“物聯(lián)網(wǎng)+安全管理”綜合運用，將促進傳統(tǒng)安全管理模式智能化升級，推進安全管理再上新臺階，大大提升管理能力和水平，促進安全發(fā)展。