物联网技术在装备质量管理信息采集中的应用

邓传加+刘华军+吕占位

摘 要：为解决装备质量管理信息化前端动态数据采集问题，提出了基于物联网RFID技术的装备质量管理信息采集的前端解决方法。首先介绍了RFID技术的原理并分析了信息化前端数据采集流程，在此基础上，以传感器测量、智能化操作面板和指纹识别为手段，研究了信息采集前端解决方法。该方法能够有效解决装备质量管理信息采集不准确、不及时和不规范等问题。

关键词：物联网；RFID技术；装备质量管理；信息采集

中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：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

装备质量管理信息是装备在研制、生产及使用过程中体现出来的实际战术技术状态信息的集合，它是组织实施装备质量管理的基础，也是进行装备使用、维修、保障以及改进装备设计的重要依据。随着信息化技术的不断发展，如何提高装备质量管理信息采集是一个值得研究的问题。同时，要想使装备质量管理科学化、制度化、经常化落到实处，除了在管理理论要有创新外，另外一个重要方面就是必须依靠科学技术，研究能够覆盖装备质量管理各个环节和流程的信息化管理模式。

装备质量管理信息化模式就是构造一条装备质量管理的动态信息链条，这个信息链条要包含前端装备信息采集更新模块、中间信息传输模块以及后端信息处理数据库模块。目前装备质量管理中解决了信息链条中的中间段和后端技术问题。但是，在前端装备信息采集部分仍局限于填寫设备履历书的人工输入方式，导致前端装备信息采集的实时性、真实性大打折扣。为此，本文提出了采用物联网技术中的RFID技术的装备质量管理信息化前端解决方法，并对基本原理和实现方法进行了详细分析，为装备质量管理信息化提供了新的思路。

2 物联网技术

物联网是指在计算机互联网基础上利用射频（RFID）技术、无线通信技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监测和管理的一种网络。

2.1 RFID的结构及原理

2.1.1 读写器。也称阅读器，用于读取（或写入）标签信息的设备。读写器的收发距离范围较大，根据输出功率和使用频率的不同，从几厘米到几十米不等。从电路实现角度来说，读写器可分为两大部分，即射频模块与基带模块。射频模块主要由调制解调电路模块及天线组成，主要功能有两个，一是实现将读写器欲发往射频标签的命令调制到射频信号上，经由发射天线发送到射频标签上，而射频标签对照射在其上的射频信号做出响应。二是实现将射频标签返回到读写器的回波信号进行加工处理，并从中解调提取出射频标签回送的数据。

2.1.2 电子标签。也称射频标签、射频识别。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号识别目标对象并获取相关数据。由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信，它是射频识别系统真正的数据载体，由线圈（天线） 和存储有关应用标识信息的存储器及微电子芯片组成。

一般来说射频标签的主要特点有：体积小、容量大、寿命长、可重复利用等特点，可支持快速读写、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。

2.1.3 天线。用于在电子标签和读写器之间传递射频信号，以控制数据的获取和通讯。天线在射频标签和读写器间发射电磁波，给射频标签提供微量能量，并负责接收来自射频标签发出的射频信号。一般而言，天线都会与读写器整合在一起，可设计为手持式或固定式。

RFID技术的创新主要体现在电子标签智能化和标签信息采集存储无线通信化上，在这两个方面延伸的功能使其实用性、灵活性更强，为信息化建设的前端信息采集提供了解决方法。其技术实现原理如图1所示。

该技术可对电子标签进行数据读写操作，赋码系统对信息数据的独有加密、解密、读取、写入，使其具有最好的保密性和智能化。标签信息采集与储存采取无线通信方式，可以实现一定距离、高速、大范围内多个电子标签同时通信，通过专用天线设备可以实现对贴有电子标签的相关装备非接触式监控管理。通过网络及软件应用系统，各类信息可与数据库服务器保持同步更新，为管理的灵活性、实时性提供了可能。endprint

2.2 基于RFID技术的前端解决方法原理

为解决前端设备使用信息由以往的手写填表，改为智能键盘输入。此外，针对装备日常管理信息由原来的可任意变更问题，改为自动存储和不可更改，且对设备操作人员的不作为也有记录。其实现原理如图2所示。

通过智能化操作面板、指纹识别和RFID技术实现前端信息的智能采集，并自动完成对电子标签信息的写入。利用读写器对电子标签信息非接触收集并送入装备质量管理后台数据库中；或管理人员手持PDA读写器，读写电子标签信息，再送回装备质量管理后台数据库中。

在每套装备外壳的适当位置贴装RFID电子标签，在设备的电源线上安装感应式电流传感器，同时在装备的操作面板旁安装智能电子键盘。每套装备的固定静态信息在装备投入使用前已通过专用PDA读写器储存在RFID的后台数据库中，每套装备使用人员的指纹也存储在后台数据库中。装备日常管理的动态信息则通过智能电子键盘，存储在RFID电子标签中。当管理人员开机使用设备时，电流传感器给出信号，智能电子键盘自动记录开机时间。当管理人员使用完设备关机时，电流传感器又给出信号，智能电子键盘记录关机时间，同时发出语音提示。该语音提示给出根据装备日常管理要求设计好的操作菜单，要求管理人员按照提示内容完成此次操作的相关信息输入。输入完毕后，操作者按下智能电子键盘上的指纹识别键，至此设备本次操作的所有动态信息便储存在RFID电子标签中。随后，设备操作的动态信息通过天线，传入电子标签读写器并进行编码处理，再送入装备质量管理后台数据库中。另外，装备质量管理人员可定期使用手持PDA读写设备，通过无线电扫描方式，批量读取各设备上RFID电子标签储存的动态信息，送入装备质量管理信息系统数据库中，对数据库中已储存的装备质量管理信息进行补充和更新。

2.3 基于RFID技术前端解决方法的实现

对于设备开机和开机时间的自动记录，采用在设备供电电源线外安装传感器检测开关机的电流和电压变化情况的方法。当传感器检测到有关的信号后，经过模数变换，输入到智能电子键盘中的缓存器中。在智能电子键盘中有一个时钟，提供前端信息采集的绝对时间，保证开关机时间的自动记录。

对于设备操作和日常管理信息则通过智能电子键盘输入，当检测到关机信号后，智能电子键盘发出语音提示，管理人员需要按提示步骤进行操作。操作结束后，管理人员按下智能键盘上的指纹识别键，当按下该键后，此次设备操作的有关信息和操作人员信息通过无线方式传送至贴于该设备外壳上的RFID电子标签中。每次设备操作都履行这样一个过程。RFID电子标签可存储1024KB的编码信息，完全可满足一台设备约1000次动态信息的存储。当RFID电子标签中内存已满时，还可以通过PDA读写器对其进行刷新处理。

对于存储在RFID电子标签中的信息，则是由RFID系统中配套的天线和PDA读写器，通过无线传输方式，收集于PDA读写器中，经过赋码系统处理后送入装备质量管理信息系统的后台数据库中。由于RFID电子标签中的信息只能由PDA读写器读出，而PDA读写器一般掌握在装备质量管理机关人员手中，所以对于设备管理人员来说，储存在RFID电子标签中的内容无法随意更改，这也使得信息的采集更为真实。

3 结束语

无线物联网技术中的RFID技术可以有效解决装备日常管理动态信息采集不准确、不及时和不规范等问题，为装备质量管理信息的真实可靠提供了技术保证。此外，这套信息化前端解决方法中的智能电子键盘输入，采用语音提示和自动存储方式，具有一定的强制性，可以提醒非故意忘记填写设备履历书的情况。同时，对设备操作人员的不作为也有记录。总之，采用该技术可以使设备使用和管理更加信息化和规范化。

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