RFID技术在电梯检验系统中的应用

2018-02-15肖立力

建材与装饰 2018年16期

肖立力

（贵州省特种设备检验检测院贵州贵阳 550000）

1 引言

随着我国经济和科技的不断发展，电梯已经成为人们生活中一种必不可少的工具，电梯的产生给人们的生活带来了巨大的便利。但是，近年来电梯安全事故的频发，也使得人们更加关注电梯安全问题，对电梯检验工作提出了更高的要求。将RFID技术运用于电梯检验系统中，能够对有效避免传统人工检验中的不足，提升电梯检验工作的效率和质量。

2 RFID技术概述

RFID技术也称为射频识别，是一种无线通信技术，该技术能够运用无线电讯号对特定目标进行识别，并对相关数据进行读写，并不要识别系统和特定目标之间建立的机械或者光学接触。RFID是一种简单的无线系统，由询问器（平台）和很多应答器两个基本器件组成，主要用于对物体进行控制、检测和跟踪，具有快速扫描、体积小型化、形状多样化、抗污染能力和耐久性、可重复使用、穿透性和无屏障阅读、数据的记忆容量大、安全性、适应性等特点。

RFID技术中的无线电信号，通过调成无线电频率的电磁场，把附在物品标签上的数据传输出去，从而对该物品进行自动辨识和追踪。在对一些标签进行识别时，并不需要电池，能够通过在识别器发出的电磁场中获得能量，某些标签本身也存在电源，还能够主动的发出无线电波。在数米之内都能够对标签中存储的信息进行识别，射频标签并不需要位于识别器的视线之内，就能够嵌入被追踪物体之内。

3 电梯检验工作中存在的问题

传统的电梯检验工作中存在较多的问题，本文从以下几个方面对电梯检验工作中存在的问题进行分析。

（1）传统的电梯检验工作依靠人工进行，用时较长，检验工作量较大，检验的效率较低。

（2）人工电梯检验一般运用纸质材料进行记录检验资料和报告，不但容易丢失，保存还比较困难，且人工填写检验报告和数据也比较容易出现错误，经常出现填写不规范的问题，导致数据统计工作的开展较为困难。

（3）由于资料丢失导致电梯设备的数据参数丢失，对进行电梯和设备的更换带来的一定的困难。

（4）电梯使用单位更换频繁，导致电梯的编号更加错乱和混淆，物业部门在进行管理时较为困难。

4 RFID技术在电梯检验系统中的应用

4.1 RFID技术在电梯检验系统软件设计中的应用

随着科技的不断发展，嵌入式系统的研究和发展更加深入，大量的RFID模块硬件制造商在WindowsCE的基础上，开发了由C++语言编写的RFID硬件模块底层驱动程序和完整的开发文档。在电梯检验系统中，需要运用手持式RFID读写器，因此，需要研究和开发一个拥有RFID识别功能，能够满足电梯检验工作需求的终端，该终端的应用程序应该运用C#语言进行开发，为了满足终端应用程序的调用，应该运用C#语言对RFID模块软件进行设计和开发。

4.2 RFID技术在电梯检验系统硬件设计中的应用

现阶段，根据电子标签工作频率的不同，可以将RFID系统分为低频系统、中频系统、超高频系统和微波频段系统。由于超高频电子标签具有识别速度快、读写距离远、可靠性高和使用寿命长等优点，应将其运用到电梯检验系统硬件设计中。

4.2.1 电子标签设计

无源标签具有体积小和成本低的特点，在超高频系统频段中的应用非常普遍，超高频电子标签是指没有外接电源供电且工作频率位于300MHz～3GHz之间的超高频段内的电子标签。和其他的电子标签相比，该种超高频电子标签，不需要外部电源进行供电，还具有成本低、工作频率高和可读写距离远等优点。另外，由于电梯设备的主要构成材质为金属，RFID卡应拥有抗金属性能。所以，电梯检验系统应该采用由标签芯片和天线组成的抗金属超高频无源电子标签。

电子标签接收到读写器发出的信号强度达到门限值的射频信号时，标签将被激活，在电子标签工作后，一部分射频信号将会供给电源部分，另一部分会经过控制单元将其解析成相应的命令。解调电路时标签与读写器通信的关键，就是存储器中存储唯一的电子标签码。电源恢复电路会把天线感应到的信号，转化成为直流电压，从而对芯片进行供电，命令的执行是进行存储器的读写，当命令为读时，对存储器中的数据编码进行提取和调试，然后传输至读写器，如果命令是写，需要把数据进行编码后存储起来。

4.2.2 读写器设计

读写器作为RFID系统中重要组成部分，由射频前端电路、数字基带电路以及电源电路组成，以下对其进行具体分析。

（1）射频前端电路设计。该电梯检验系统采用R1000射频前端芯片，该芯片具有接收灵敏度高、功能较为全面、集成度高以及涵盖频段范围广等优点，还能够支撑ISO 18000-6C/EPC gIobaI Gen2空中接口协议、多种编码方式以及数据速率。R1000射频前端电路中具有压控振荡器、中频滤波器、混频器、低噪声放大器以及ADC/DAC等多个功能模块。将R1000射频前端电路与其他外围的电路相结合，能够实现射频信号的发射和接收、滤波、调制解调以及模数转换等多种功能。

（2）数字基带电路设计。数字基带电路模块运用ARM芯片作为模块的核心，通过和其他外围的电路相结合，对通信协议源代码进行存储和执行命令。数字基带电路模块位于射频前端模块与嵌入式控制系统之间，能够在射频前端模块和嵌入式控制系统之间进行数据和指令的交互，可以对射频前端模块的工作状态进行独立的控制。

（3）电源电路设计。电梯检验系统中的手持终端为读写模块提供一个专门的电源管理芯片和一个输入电压为3.0～5.0V的大容量电池进行供电，能够运用软件对其电源输入进行控制。读写模块上的芯片对电源纹波较为敏感，在电源电路上的电源最终输出全部都采用LDO器件。

4.2.3 数据交互方式分析

RFID数据的交互方式采用非接触式识别的方式，就是指在电子标签和读写器之间的射频耦合。读写器对电磁波进行发射，其中一部分由电子标签天线进行接收，用于驱动标签工作和对芯片进行供电，当芯片工作后将内部数据信息采用电磁波形式进行发射，然后由读写器接收，再转化为有用信息。